Главная
Коллекция "Otherreferats"
Производство и технологии
Інгібування кислотної корозії металів N-ацилметилпіридинієвими солями
Інгібування кислотної корозії металів N-ацилметилпіридинієвими солями
Синтетичні інгібітори кислотної корозії металів з ефективністю захисної дії у широкому діапазоні температур. Зв'язок між структурою, електронними характеристиками замісників сполук, їх захисними властивостями при корозії металів у кислих середовищах.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.08.2015 |
| Размер файла | 90,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Враховуючи універсальність захисної дії, зручність одержання та використання, екологічну безпечність та невисоку вартість, із ряду розроблених інгібіторів найбільш перспективними при їх промисловому застосуванні є СП-1, СП-3, суміш 7а (подвійна АМПС з відповідним піридиній-гідрогалогенідом). Ці інгібітори доцільно використовувати при травленні складних деталей та інших виробів із вуглецевих сталей у розчинах сульфатної та хлоридної кислот, які у процесі експлкатації піддаються навантаженням чи нанесенню на них будь-яких покриттів, а також для захисту металевих конструкцій в замкнених підземних будовах. У деяких інших випадках, коли до металодеталей ставлять спеціальні вимоги, можуть бути використані й інші інгібітори корозії цієї серії. Так, у разі тривалого зберігання деталей на повітрі чи при наступному нанесенні на них лакофарбуючих покриттів можна рекомендувати інгібітори СП-5, СП-12, СП-13, що характеризу-ються високою післядією; при експлуатації металовиробів в умовах значних механічних навантажень - СП-22, СП-29, СП-32, які зберігають або ж підвищують пластичність сталі при її травленні на рівні стану поставки.
Основні висновки
1. Вивчено захисні властивості N-ацилметилпіридинієвих солей (всього близько 50 сполук) у кислих середовищах в інтервалі температур 20-80С. Показано, що досліджені сполуки проявляють високу ефективність при кислотній корозії сталей та цинку, зменшують наводнювання та уповільнююють втрату пластичності сталі при її травленні у розчинах кислот, у тому числі й за наявності у них сірководню, а також проявляють біоцидні властивості щодо СРБ.
2. Введення до складу АМПС різних за будовою та електронними характеристиками замісників впливає на їх інгібуючу дію при корозії сталі у розчинах сульфатної кислоти як при кімнатній, так і при підвищених температурах. Електронодонорні замісники, введені до пиридинієвої чи ацильної частини АМПС, посилюють їх захисні властивості, а електроноакцепторні - послаблюють. Наявність в АМПС функціональних груп, які мають значний об'єм або здатні приймати безпосередню участь у процесах адсорбції за рахунок своєї поліфункціональності чи вмісних у них гетероатомів, призводить до значного посилення інгібуючої дії сполук у широкому діапазоні температур. Виконання кореляційних рівнянь lgгс - уос,I (*) підтверджує кількісний зв'язок між ефективністю захисної дії досліджених сполук та електронними характеристиками їх замісників.
3. Показано, що захисна дія АМПС при кімнатній температурі обумовлена наявністю у них піридинового кільця, а при підвищених температурах - ацильного фрагменту. Кількісними розрахунками встановлено, що інгібування корозії сталі АМПС при кімнатній температурі відбувається переважно за енергетичним механізмом, який пов'язано з виникненням в їх присутності позитивного адсорбційного стрибку потенціалу, а при більш високих температурах - за ефектом блокування сталевої поверхні хімічно адсорбованими молекулами сполук.
4. Встановлено, що високоефективні АМПС значно уповільнюють втрату пластичності сталі після її травлення в інгібованих розчинах. Виявлено лінійну залежність між величинами коефіцієнтів уповільнення втрати пластичності сталі та величинами коефіцієнтів гальмування її корозії. З'ясовано, що сполуки з поліфункціональними групами зберігають або ж підвищують пластичність протравленої сталі у порівнянні зі станом її поставки. Останнє пов'язано зі здатністю таких груп приймати безпосередню участь у процесах адсорбції.
5. Виявлено, що АМПС, до складу яких входять схильні до протонізації функціональні групи, проявляють високий інгібуючий ефект при кислотній корозії сталі, але незначною мірою гальмують кислотну корозію цинку. Встановлено, що такі АМПС знижують перенапругу виділення водню на цинку, що обумовлено процесами його каталітичного виділення за рахунок розряду їх протонованих форм. За відсутності у досліджених сполуках функціональних груп, які схильні до протонізації, вини проявляють високу інгібуючу дію й при кислотній корозії цинку.
6. Встановлено, що при кислотній корозії сталей високу ефективність проявляють як індивідуальні АМПС, так і їх суміші з відповідними піридинійгідрогалогенідами (Z=99.6-99.9%). Для деяких із них запропоновано зручний спосіб одержання, що базується на застосуванні реакції Ортолєва-Кінга, із використанням дешевих та доступних промислових продуктів, головним чином піридину, ацетону та ацетофенону.
7. На підставі комплексу проведених досліджень, запропоновано нові високоефективні інгібітори на основі АМПС, які при концентрації 0.5-3 г. л-1 в інтервалі температур 20-80С гальмують швидкість корозії вуглецевих сталей в 20-30% Н2SO4 у 28-500 разів, 10-20% HCl у 20-80 разів та цинку в 5% Н2SO4 у 12-35 разів, зменшують наводнювання та уповільнюють втрату пластичності сталі після її травлення у корозивних розчинах, у тому числі й за наявності у них Н2S, у 7-44 рази.
8. Встановлено, що розроблені інгібітори зберігають свою ефективність впродовж тривалого часу, є технологічними, екологічно безпечними, економічно доцільними та не поступаються чи перевершують захисну дію низки промислових інгібіторів кислотної корозії металів.
9. Дослідно-промисловими випробування, виконаних у ЗАТ „КЦКБА” (м. Київ), доведено високий рівень ефективності інгібіторів на основі АМПС, на які одержано 2 патентами України, показано доцільність та перспективність їх практичного використання для захисту від корозії та наводнювання сталевих виробів при травленні у сульфатно- та хлориднокислотних розчинах у широкому діапазоні температур (20-80С).
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Ингибиторы коррозии цинка и сталей в солевых хлоридных электролитах, содержащих сульфатредуцирующие бактерии / Инна Погребова, Лариса Пуриш, Татьяна Краснопир (Пилипенко), Лариса Асауленко, Ирина Козлова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2002. - № 3. - С.708-713.
2. Антикоррозионные свойства N-фенацилметилпиридиний бромидов / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко, Е.М. Красько // Журнал прикладной химии. - 2003. - Т.76, № 11. - С.1814-1818.
3. Погребова І.С. Вплив четвертинних солей піридину на пластичність та корозійно-електро-хімічну поведінку маловуглецевої сталі у розчині сірчаної кислоти / І.С. Погребова, Т.М. Пилипенко, Р.І. Юрченко // Фізика і хімія твердого тіла. - 2004. - Т.5, № 1. - С. 197-200.
4. Юрченко Р.И. Ингибирование коррозии стали полифункциональными N-фенацилметил-пиридиний бромидами / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2004. - № 4. - С.774-779.
5. N-фенацилметилпиридиний бромиды как ингибиторы кислотной коррозии / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко, Т.Е. Шубина // Журнал прикладной химии. - 2004. - Т.77, № 7. - С.1132-1135.
6. Исследование ингибирующего действия различных пиридиний галогенидов и их смесей на коррозию стали в сернокислой среде / Р.И. Юрченко, С.В. Иващенко, Т.Н. Пилипенко, И.С. Погребова // Журнал прикладной химии. - 2005. - Т.78, № 3. - С.517-519.
7. Антикоррозионные свойства N-фенацилметилпиридиний бромидов / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко, Т.Е. Шубина // Журнал прикладной химии. - 2006. - Т.79, № 7. - С.1110-1114.
8. Антикоррозионные свойства 1-фенацилметил-2-арилкарбамидо (арилтиокарбамидо) пириди-нийбромидов / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко, Т.Е. Шубина // Журнал прикладной химии. - 2006. - Т.79, № 12. - С. 1993-1997.
9. Защитное действие 1-бензил-2-R-пиридиний галогенидов при кислотной коррозии стали / Р.И. Юрченко, Т.Н. Пилипенко, М.А. Юрченко, Т.И. Кривовяз // Журнал прикладной химии. - 2006. - Т.79, № 12. - С. 2063-2064.
10. Юрченко Р.И. Защитное действие 1-фенацилметил-2-ацилтиокарбамидопиридиний бромидов при кислотной коррозии стали / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко // Журнал прикладной химии. - 2007. - Т.80, № 4. - С.691-692.
11. Pogrebova I. The effect nature of organic substances on inhibition processes of corrosion metals with various kinds of a depolarization / I. Pogrebova, C. Iantsevitch, T. Krasnopir (Pylypenko) // Electrochemistry in molecular and microscopic dimensions: 53 rd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry jointly organised with GDCh-Fachgruppe Angewandte Elektrochemie, 15-20 September 2002: book of abstracts. - Dьsseldorf, 2002. - P.174.
12. Пилипенко Т.Н. Ингибирующее действие пиридиновых солей, содержащих амидные и ацилтиоуретановые группы / Т.Н. Пилипенко, О.А. Цапун // Хімія і сучасні технології: I міжнар. наук. - техн. конф. студентів та аспірантів, 26-28 травня 2003 р.: тези доповідей. - Дніпропетровськ, 2003. - С.59-60.
13. Пилипенко Т.Н. Экологические аспекты ингибирования кислотной коррозии стали полифункциональными четвертичными пиридиниевыми солями / Т.Н. Пилипенко, И.С. Погребова, Р.И. Юрченко // Екологія. Людина. Суспільство: VII Міжнар. наук. - практ. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених, 13-15 травня 2004 р.: збірка тез доповідей. - Київ, 2004. - С.163.
14. Патент України на корисну модель № 30509, МПК (2006) С 23 F 11/04. Спосіб захисту сталей від кислотної корозії / Юрченко Р.І., Погребова І.С., Пилипенко Т. М.; власник НТУУ „КПІ”; заявл.23.11.07; опубл.25.02.08, Бюл. № 4.
15. Патент України на корисну модель № 30826, МПК (2006) С 23 F 11/04. Спосіб захисту сталей від кислотної корозії / Юрченко Р.І., Погребова І.С., Пилипенко Т. М.; власник НТУУ „КПІ”; заявл.30.11.07; опубл.11.03.08, Бюл. № 5.
Анотація
Пилипенко Т.М. Інгібування кислотної корозії металів N-ацилметилпіридинієвими солями. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 - хімічний опір матеріалів та захист від корозії. - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Київ, 2009.
Дисертація присвячена розробці нових синтетичних інгібіторів кислотної корозії металів на основі N-ацилметилпіридинієвих солей (АМПС) з високою ефективністю захисної дії у широкому діапазоні температур.
У роботі вперше досліджено захисну дію піридинієвих солей з N-карбонілвмісними групуваннями (всього близько 50 сполук). Встановлено їх значний вплив на корозійну стійкість різних марок сталей та цинку у розчинах кислот, а також зміну пластичності сталі при її травленні у корозивних середовищах, у тому числі й за наявності у них сірководню. Виявлено, що більшість досліджених сполук проявляють хороші біоцидні властивості та гальмують мікробну корозію сталі у присутності сульфатредукуючих бактерій. Встановлено, що інгібування корозії сталей та цинку, а також уповільнення втрати пластичності сталі у присутності АМПС залежать від природи наявних у них замісників. Одержано кореляційні рівняння lgгс-уос (I,*), які підтверджуть кількісний зв'язок між ефективністю захисної дії досліджених сполук та електронними характеристиками їх замісників.
Встановлено, що висока захисна дія (Z=94.6-99.9%) досліджених сполук при кислотній корозії металів в інтервалі температур 20-80С обумовлена наявністю у них піридинієвого та ацильного фрагментів, а також груп, які здатні підвищувати їх адсорбованість або ж приймати безпосередню участь у процесі адсорбції. Показано, що піридинієвий фрагмент забезпечує фізичну адсорбцію АМПС при кімнатній температурі, ацильне ж груповання відповідає за їх хемосорбцію та є визначальним у інгібуванні кислотної корозії сталі при підвищених температурах.
Проведено дослідження розроблених інгібіторів на основі АМПС у промислових умовах і показано екологічну безпечність, доцільність та перспективність їх практичного використання для захисту від корозії та наводнювання сталевих виробів при травленні у сульфатно - та хлоридно-кислотних розчинах у широкому діапазоні температур (20-80С).
Ключові слова: N-ацилметилпіридинієві солі, інгібування, кислотна корозія, інгібітори, захисна дії, корозійна стійкість, пластичність, біоцидні властивості, адсорбція.
Аннотация
Пилипенко Т.Н. Ингибирование кислотной коррозии металлов N-ацилметилпиридиевыми солями. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.14 - химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. - Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”, Киев, 2009.
Диссертация посвящена разработке новых синтетических ингибиторов кислотной коррозии металлов на основе N-ацилметилпиридиевых солей (АМПС), проявляющих высокую эффективность защитного действия в широком диапазоне температур.
В работе впервые исследовано защитное действие пиридиниевых солей с N-карбонил-содержащими группировками (всего около 50 соединений). Установлено их значительное влияние на коррозионную стойкость разных марок сталей и цинка в растворах кислот, а также изменение пластичности стали при ее травлении в агрессивных средах, в том числе и в присутствии в них сероводорода. Большинство исследованных соединений, обладая хорошими биоцидными свойствами, способны подавлять микробную коррозию стали в присутствии сульфатредуцирующих бактерий, что свидетельствует о возможности использования их в условиях анаэробиза.
Установлено, что ингибирующий эффект и уменьшение потери пластичности стали в присутствии исследованных АМПС зависят от природы имеющихся в них заместителей. Выявлено роль электронных и стерических факторов в ингибирующем действии АМПС, электронодонорные и объемные заместители которых повышают его, а электроноакцепторные - понижают. Получены уравнения, устанавливающие количественную связь между эффективностью защитного действия АМПС и уоc-константами заместителей пиридинового кольца соединений или I (*) - константами заместителей их ацильного фрагмента. Обнаружено, что исследованные АМПС способны химически адсорбироваться на поверхности стали, проявляя высокий ингибирующий эффект в интервале температур 20-80С (Z=94.6-99.9%). Введение таких соединений в растворы серной кислоты позволяет повысить пластичность протравленной стали по сравнению с уровнем состояния ее поставки. Это связано с наличием в АМПС полифункциональных групп, которые способны принимать непосредственное участие в процессе адсорбции.
На основе анализа адсорбционных свойств исследованных АМПС и характера их влияния на кинетику электродных процессов выявлен механизм ингибирования ими кислотной коррозии стали. Установлено, что высокое защитное действие АМПС обусловлено наличием в них пиридиниевого и ацильного фрагментов, а также групп способных повышать их адсорбируемость за счет электронного или стерического эффектов, или же принимать непосредственное участие в процессе адсорбции. Показано, что пиридиниевый фрагмент обеспечивает физическую адсорбцию соединений при комнатной температуре. Ацильная же группировка ответственна за хемосорбцию АМПС и является определяющей в процессе ингибирования ими кислотной коррозии стали при повышенных температурах. Количественно оценен вклад энергетического и блокировочного эффектов ингибирования в результативное действие АМПС.
Выявлено, что АМПС, содержащие функциональные группы, которые склонны к реакции протонизации, проявляют высокий ингибирующий эффект при кислотной коррозии стали, однако, незначительно тормозят коррозию цинка. Установлено, что такие соединения понижают перенапряжение выделения водорода на цинке, что обусловлено процессами его каталитического выделения за счет разряда их протонированных форм. Исследованные АМПС, не содержащие функциональных групп, которые склонны к протонизации, проявляют высокое ингибирующее действие и при кислотной коррозии цинка.
Показано, что высокой эффективностью защитного действия (Z=99.6-99.9%) обладают как индивидуальные АМПС, так и их смеси с соответствующими пиридинийгидрогалогенидами. Для некоторых из них рекомендовано удобный способ получения, базирующийся на применении реакции Ортолева-Кинга, с использованием дешевых и доступных промышленных продуктов, главным образом пиридина, ацетона и ацетофенона.
Проведенными опытно-промышленными испытаниями показана экологическая безопасность, целесообразность и перспективность использования разработанных ингибиторов на основе АМПС для защиты от коррозии и наводороживания стальных изделий при травлении в серно - и солянокислотных растворах в широком диапазоне температур (20-80С).
Ключевые слова: N-ацилметилпиридиевые соли, ингибирование, кислотная коррозия, ингибиторы, защитное действие, пластичность, наводороживание, биоцидные свойства, адсорбция.
Abstract
Pylypenko T.M. Inhibition of acid corrosion of metals by N-acylmethylpyridine salts. - Manuscript.
The dissertation for the Cand. Tech. Sci. degree on a speciality 05.17.14 - chemical resistance of materials and corrosion protection. - National technical university of Ukraine „ Kyiv polytechnical institute ”, Kyiv, 2009.
The dissertation is devoted to the development of new synthetic inhibitors of acid corrosion of metals on the basis of N-acylmethylpyridine salts (AMPS) with high efficiency of protective action in the wide range of temperatures.
For the first time in this work protective action of pyridine salts with N-carbonilcontents groupings (about 50 substances in all) is investigated. Their significant influence on corrosion stability of different marks of steels and zinc in acid solutions, and also the change of steel plasticity is established at its etching in corrosion environments and at the presence of hydrogen sulphide in them. It is revealed, that the majority of the investigated substances show good biocides properties and suppress microbic corrosion of steel at the presence of sulphate-reducing bacteria. It is established, that inhibition of steels and zinc corrosion, together with reduction of loss of steel plasticity at the presence of AMPS depend on nature of radicals available in them. The correlative equations lgгс-уос (I,*), confirming quantitative connection between the efficiency of protective action of the investigated substances and the electronic characteristics of their radicals is received.
It is established, that high protective action (Z=94.6-99.9%) of the investigated connections at acid corrosion of metals is caused by the presence in them of pyridine and acyl fragments, and also the groups, which are capable to raise their adsorption or to take part in this process. It is shown, that the pyridine fragment provides physical adsorption of АМPS at the room temperature, the acyl grouping is responsible for their chemosorption and the inhibition of acid corrosion of steel at the raised temperatures.
The researches of developed inhibitors on the basis of AMPS in industrial conditions are done and the ecological safety, the expediency and the perspectivity of their practical use for corrosion protection and hydrogen fragility of steel products at etching in sulfate - and chlorideacid solutions in the wide range of temperatures (20-80С) are shown.
Key words: N-acylmethylpyridine salts, inhibition, acid corrosion, inhibitors, protective action, corrosion stability, plasticity, biocides properties, adsorption.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Хімічна корозія. Електрохімічна корозія. Схема дії гальванічної пари. Захист від корозії. Захисні поверхневі покриття металів. Створення сплавів з антикорозійними властивостями. Корозійне руйнування цинку. Протекторний захист і електрозахист.
реферат [684,8 K], добавлен 05.11.2004Механізм росту покриття на стадії мікроплазменних розрядів. Основні моделі росту покриття. Осадження частинок з приелектродного шару. Синтез оксидокерамічних покриттів, фазовий склад. Головна перевага методу електродугового оксидування покриттів.
лекция [139,5 K], добавлен 29.03.2011Застосування будівельних матеріалів у будівельних конструкціях, класифікація та вогнестійкість будівельних конструкцій. Властивості природних кам’яних матеріалів, виробництво чорних металів з залізної руди. Вплив високих температур на властивості металів.
книга [3,2 M], добавлен 09.09.2011Метали як хімічні елементи, ознаками яких є висока теплова та електропровідність, пластичність та міцність. Обумовленість властивостей металів їх електронною будовою. Параметри кристалічних решіток. Теорія сплавів, їх типи, компоненти, схеми утворення.
реферат [1,8 M], добавлен 21.10.2013Дослідження процесу зварювання під час якого утворюються нероз'ємні з'єднання за рахунок сил взаємодії атомів (молекул) в місці, де з'єднуються матеріали. Зварювання плавленням і зварювання тиском (пластичним деформуванням). Газове зварювання металів.
реферат [467,9 K], добавлен 21.10.2013Зернинна структура металів, її вплив на властивості сплавів і композитів. Закономірності формування зернинної структури в металевих матеріалах з розплаву і при кристалізації з парової фази. Розрахунок розміру зерна по електронно-мікроскопічним знімкам.
дипломная работа [646,5 K], добавлен 19.06.2011Метали: історія використання, знаходження в природі, способи добування. Мінерали та гірські породи, що містять сполуки металів. Класифікація металічних руд, їх збагачення та відокремлення пустої породи. Роль сучасної металургії у народному господарстві.
презентация [6,2 M], добавлен 05.05.2014Зварювання маловуглецевих і середньовуглецевих сталей газовим способом. Часткове вигоряння легуючих домішок і втрата властивостей шва під час газозварки конструкційних легованих сталей. З'єднання чавуну, міді, латуні і бронзи, алюмінію та інших металів.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 19.12.2010Сутність термічної обробки металів, головні параметри цих процесів. Класифікація видів термічної обробки. Температурний режим перетворення та розпаду аустеніту. Призначення та види обробки сталі. Особливості способів охолодження і гартування виробів.
реферат [2,3 M], добавлен 21.10.2013Пластична деформація металу, що може відбуватись ковзанням і двойникуванням. Металографічне вивчення механізму деформації. Вибір холодної і гарячої обробки металів тиском. Поперечна і беззлиткова прокатка металу. Вихідний продукт прокатного виробництва.
реферат [784,3 K], добавлен 21.10.2013
