Защита латуни от атмосферной коррозии летучим ингибитором коррозии Ифхан-114

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАЩИТА ЛАТУНИ ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ ЛЕТУЧИМ ИНГИБИТОРОМ КОРРОЗИИ ИФХАН-114

Н.А. Курьято

Аннотация

Изучено защитное действие летучего ингибитора коррозии ИФХАН-114 по отношению к латуни Л62 в среде животноводческих помещений, содержащей микрокомпоненты воздуха (стимуляторы коррозии) С0₂, H₂S и КН₃. В присутствии одновременно в воздухе всех трех стимуляторов коррозии в концентрациях: 0,6 об.% С0₂, 60 мг/м³ КН₃, 30 мг/м3 H₂S защитное действие ИФХАН-114 достигает 93 %.

Ключевые слова: атмосферная коррозия; латунь; защитное действие; ИФХАН-114

Abstract

PROTECTION OF BRASS FROM ATMOSPHERIC CORROSION BY VOLATILE CORROSION INHIBITOR IFHAN-114

Kuryato N.A., Master's Degree Student in “Chemistry” Programme. Derzhavin Tambov State University, Tambov, Russian Federation.

In this paper we study the protective action of volatile corrosion inhibitor IFHAN-114 towards the brass L62 in the environment of livestock buildings that contain air microcomponents of air (stimulants corrosion) CO₂, H₂S and NH₃. In the presence of simultaneously in the air all three stimulators corrosion in concentrations: 0.6 % CO₂, 60 mg/m³ NH₃, 30 mg/m³ H₂S protective effect of IFHAN-114 reaches 93 %.

Keywords: atmospheric corrosion; brass; protective action; IFHAN-114

ВВЕДЕНИЕ

Потери от атмосферной коррозии наносят немалый ущерб сельскохозяйственному производству. Латунь используется в конструкционных материалах для сельскохозяйственной техники, в агрессивных условиях которых она подвергается коррозии. Особенно привлекательно может быть применение летучих ингибиторов коррозии (ЛИК) для противокоррозионной защиты техники, оборудования в условиях животноводческих помещений, где высокая относительная влажность воздуха сопровождается наличием повышенных концентраций стимуляторов атмосферной коррозии, таких как углекислый газ (CO2), аммиак ЩН₃), сероводород (ВД.

Целью данной работы является изучение защитного действия летучего ингибитора коррозии ИФХАН-114 в условиях атмосферной коррозии латуни (Л62) в животноводческих помещениях, содержащих микрокомпоненты воздуха (стимуляторы коррозии) ТО₂, Н₂8 и КН₃.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Объектами исследования являются латунь (Л62): Си (60,5-63,5 %), 2п (39-36 %), РЬ (0,08 %), Бе (0,15 %), 8Ь (0,005 %), Ш (0,002 %), Р (0,002 %) и летучий ингибитор коррозии ИФХАН-114, представляющий собой смесь (неэквимолярная) полиамина и слабой органической кислоты, давление насыщенного пара которого составляет 5-10^-4 мм рт. ст. (0,067 Па) [1].

Коррозионные испытания проводили в замкнутом пространстве в герметичных эксикаторах при 20 °С в условиях 100 % -ной влажности воздуха (у₀ = 100 %), при действии сероводорода (H₂S) концентрацией 0,01 мг/л, диоксида углерода (CO₂) концентрацией 0,02 мг/л, аммиака (NH₃) концентрацией 0,03 мг/л. Образцы латуни Л62 размером 30*25*3 мм шлифовали, обезжиривали ацетоном и взвешивали на аналитических весах с точностью до 1-10^-4 г. Затем их переносили в эксикаторы и крепили на деревянном подвесе. В эксикатор укладывали необходимое количество реагентов и добавляли воду. Эксикатор закрывали крышкой, герметизируя стык вакуумной смазкой.

После проведения испытаний в течение 240 ч образцы травили в 5 %-ном растворе серной кислоты в течение 20 с для удаления продуктов коррозии, промывали, сушили и взвешивали. Потерю массы оценивали на аналитических весах с точностью до 5 * 10^-5 г.

Рассчитав потерю массы пластины, находили скорость коррозии ( K) пластины по формуле (1):

где Ат - потеря массы пластины, г; Ј - площадь пластины, м²; т - длительность испытаний, часы.

Зная скорость коррозии, рассчитывали степень защиты покрытия (7) и коэффициент торможения (у) по формулам (2) и (3):

где К₀ и К_инг - скорость коррозии в отсутствие и в присутствии ингибитора [2].

Электрохимические измерения проводили в потенциодинамическом режиме на потенциостате IPC-ProMF со скоростью развертки потенциала 0,66 мВ/с. Основная емкость и емкость с платиновым электродом заполнены раствором 0,1 М NaCl в отсутствие и в присутствии карбоната и сульфида аммония, а емкость с хлоридсеребряным электродом - раствором KCl. После погружения в раствор рабочие электроды из латуни (Л62) с площадью поверхности 1,0-1,2 см², армированные в оправку из эпоксидной смолы ЭД-6, отвержденной полиэтиленполиамином, выдерживали 10-15 мин для установления квазистационарного потенциала. Перед погружением в раствор рабочую поверхность шлифовали до 6 -го класса чистоты и обезжиривали ацетоном или спиртом.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты гравиметрических испытаний представлены в табл. 1-4.

Таблица 1

Скорость коррозии латуни Л62, защитный эффект и коэффициент торможения ЛИК ИФХАН-114 в среде, содержащей 0,6 об.% СО₂ и 60 мг/м³ NN3, при относительной влажности Н = 100 % (время испытаний - 240 ч)

Из табл. 1 видно, что скорость коррозии латуни в данных условиях составляет 0,01 г/м²-ч, наблюдается потемнение 75 % поверхности и отсутствие серьезных локальных повреждений. При введении ЛИК ИФ- ХАН-114 в рассматриваемые условия скорость коррозии снижается до 0,0018 г/м²-ч, а защитный эффект достигает 82 %. Вероятно, в поверхностной пленке влаги протекают реакции, ведущие к образованию карбоната и гидрокарбоната аммония, что может резко затормаживать анодную реакции в присутствии ЛИК.

коррозия латунь ингибитор ифхан

Таблица 2

Скорость коррозии латуни Л62, защитный эффект и коэффициент торможения ЛИК ИФХАН-114 в среде, содержащей 0,6 об.% СО₂ и 30 мг/м³ И₂8, при относительной влажности Н = 100 % (время испытаний - 240 ч)

По данным из табл. 2 можем заметить, что скорость коррозии латуни равна 0,016 г/м²-ч. Наблюдается потемнение 25 % поверхности, что ощутимо меньше, нежели в присутствии С0₂ и И₂8. При наличии ЛИК ИФХАН-114 скорость коррозии составляет 0,004 г/м²-ч, а защитный эф- фект равен 75 %. Очевидно, молекулы только его активного начала адсорбируются при небольшом подкислении на поверхностной твердофазной пленке, представляющей собой композицию карбонатов и полисульфидов меди и цинка либо только меди.

Таблица 3

Скорость коррозии латуни Л62, защитный эффект и коэффициент торможения ЛИК ИФХАН-114 в среде, содержащей 60 мг/м³ КИ₃ и 30 мг/м³ И₂8, при относительной влажности Н = 100 % (время испытаний - 240 ч)

Из результатов, приведенных в табл. 3, можем заметить, что скорость коррозии составляет 0,08 г/м²-ч, наблюдается потемнение 40 % поверхности латуни за счет формирования твердофазной пленки СиО. При наличии ЛИК ИФХАН-114 защитный эффект составляет 75 %, У = 4,0.

Таблица 4

Скорости коррозии латуни Л62, защитный эффект и коэффициент торможения ЛИК ИФХАН-114 в среде, одновременно содержащей КИ₃, И₂8 и СО₂, при относительной влажности Н = 100 % (время испытаний - 240 ч)

Для латуни в рассматриваемых условиях К₀ = 0,027 г/м²-ч коррозия носит локальный характер с мелким питтингом, а поверхность металла полностью покрыта продуктами коррозии фиолетового цвета, которые представляют собой смесь соединений Си (I) и Си (II) с плохой адгезией к поверхности.

В присутствии ИФХАН-114 скорость коррозии латуни ~0,002 г/м²-ч. Но в этих условиях на латуни появляются значительные локальные поражения, и поверхность металла обильно покрывается продуктами коррозии с плохой адгезией к подложке. Защитный эффект достигает 93 %.

Поляризационные кривые в 0,1 М растворе ХаС1 в отсутствие и в присутствии карбоната аммония на латуни Л62 представлены на рис. 1.

Рис. 1 Потенциодинамические поляризационные кривые латуни Л62 в 0,1 М растворе №С1 в отсутствие добавок (1), в присутствии 100 мг/л карбоната аммония (2), при наличии 100 мг/л карбоната аммония и добавлении 100 мг/л ИФХАН-114 (3). Воздушная атмосфера, комнатная температура, неподвижный электрод

На латуни в фоновом растворе Е_кор латуни - 0,040 В (рис. 1, кривая 1) на анодной поляризационной кривой наблюдается участок, подобный условиям пассивации, переходящий в область перепассивации. Введение (КЩЪСОз увеличивает Е_кор латуни до 0,075 В. Величина тока коррозии составляет 0,013 А/м² (табл. 5).

Введение ИФХАН-114 повышает /_кор до 0,021 А/м², то есть на начальном этапе ЛИК выступает в роли стимулятора коррозионного процесса (рис. 1, кривые 2 и 3). Однако во времени эффект влияния ингибитора меняется со стимулирующего на противоположный, что следует из данных весовых испытаний.

Таблица 5

Защитная эффективность ЛИК ИФХАН-114 в среде карбоната аммония

Рис. 2 Потенциодинамические поляризационные кривые латуни Л62 в 0,1 М растворе №С1 в отсутствие добавок (1), в присутствии 100 мг/л сульфида аммония (2), при наличии 100 мг/л сульфида аммония и добавлении 100 мг/л ИФХАН-114 (3). Воздушная атмосфера, комнатная температура, неподвижный электрод

В среде, содержащей И₂8 и МН₃, картина иная (рис. 2). Е_кор = -0,040 В, /'кор = 0,032 А/м² (~0,035 г/м²-ч) (табл. 6). В присутствии (ЫИ^^ потенциал коррозии возрастает до 0,05 В (рис. 2, кривые 1 и 2), одновременно существенно тормозится анодный процесс, а /_кор снижается до 0,010 А/м².

Таблица 6

Защитная эффективность ЛИК ИФХАН-114 в среде сульфида аммония

Введение ИФХАН-114 увеличивает Е_кор до 0,140 В. Одновременно тормозится анодная реакция и возрастает скорость катодной вблизи Е_кор, /_кор = 0,014 А/м², то есть этот продукт на начальном этапе коррозии не ингибирует, а стимулирует процесс за счет преимущественного влияния катодного восстановления деполяризатора О₂ (рис. 2, кривые 2 и 3). В_а = 0,095 В.

ВЫВОДЫ

1. Защитное действие латуни в присутствии ИФХАН-114, по данным гравиметрических испытаний, существенно зависит от природы стимуляторов коррозии, присутствующих в воздухе, и от их качественного состава.

2. При добавлении летучего ингибитора коррозии ИФХАН-114 защитный эффект колеблется от 75 (при наличии в атмосфере СО ₂ + Н₂8 или КИ₃ + Н₂8) до 82 % (в присутствии СО₂ + КН₃), а в атмосфере, содержащей все три стимулятора коррозии (Н₂8, СО₂, КН₃), наблюдается значительное снижение скорости коррозии, и защитный эффект ингибитора достигает 93 %, но при этом наблюдаются значительные локальные поражения.

3. Введение ИФХАН-114 (С = 100 мг/л) стимулирует коррозионный процесс в средах, содержащих добавки карбоната аммония. В среде, содержащей И₂8 и КН₃, при введении 100 мг/л ИФХАН-114 наблюдается стимулирование процесса коррозии за счет преимущественного влияния катодного восстановления деполяризатора О2.

Список литературы

1. Вигдорович В.И., Князева Л.Г., Зазуля А.Н., Прохоренков В.Д., Дорохов А.В., Кузнецова Е.Г., Урядников А.А. Использование летучих ингибиторов типа «ИФХАН» для защиты стального оборудования в атмосфере животноводческих помещений // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 3.

2. Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И., Поздняков А.П. Введение в теорию коррозии металлов. М.: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2002. 311 с.

Размещено на Allbest.ru