Курск
03 февраля 2016г.
Как известно, для кислых сред в качестве ингибиторов используются преимущественно органические соединения. Среди них ароматические и гетероциклические амины (производные бензола, нафталина, пиперидина, пиридина, хинолина, гетероциклических аминов с несколькими гетероатомами); карбоновые кислоты; серусодержащие соединения (например, сульфокислоты и их соли).
Был изучен процесс коррозии в нейтральной и кислой средах образцов стали углеродистой обыкновенного качества Ст3 в присутствии 4-бромакридонсульфокислоты, 4-карбоксиакридонсульфокислоты, 2- карбоксиакридонсульфокислоты, 2-метилакридонсульфокислоты, 4-метилакридонсульфокислоты, акридонсульфокислоты, сульфоакридонуксусной кислоты, акридонсульфокислоты и 4- нитроакридонсульфокислоты, 2-карбокси-7-сульфоакридона. Данные вещества были синтезированы группой исследователей, которые работают в настоящее время в НИЛ органического синтеза Курского государственного университета [1].
Выбор этих веществ был обусловлен наличием конденсированных циклов и сульфогруппы, которые присутствуют в составе у известных ингибиторов коррозии железа в кислой среде, например, в нафталинсульфокислоте, которая в кислой среде при использовании ее раствора концентрацией 1 % показывает степень защиты железа 64 %.
Проведение эксперимента в среде ультразвука обусловлено тем, что обработка ультразвуком позволяет ускорить десорбцию продуктов коррозии с поверхности материала. К тому же ультразвук может применяться для интенсификации процесса органического синтеза. В качестве источника ультразвука использовалась ванна ультразвуковая ВУ-09-«Я-ФП» модель 03.
Сталь углеродистая обыкновенного качества Ст3 применяется для изготовления частей различного технологического оборудования, в том числе оборудования для получения производных акридона и акридонсульфокислот, поэтому необходимо было выяснить, какое влияние данные вещества оказывают на сталь Ст3.
Условия обработки были выбраны в соответствии с рекомендациями, изложенными в предыдущих работах по изучению антикоррозионных свойств производных акридона [2,3]: температура 60±2ºС, продолжительность – от 60 до 300 мин; концентрации веществ варьировались до 0,5 %. В качестве показателя процесса коррозии использовали показатель изменения массы (относительное изменение массы).
Качественная оценка эффективности действия акридонсульфокислот проводилась с использованием известной шкалы эффективности ингибиторов А. С. Афанасьева.
Для оценки защитного действия и химической стойкости материала были рассчитаны общие скорости процесса и стойкость материала, результаты расчета представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Результаты расчета общей скорости процесса коррозии и стойкости материала
|
Вещество
|
Концент- рация, %
|
Скорость процесса коррозии,
%/мин, ·10-3
|
Стойкость стали Ст3, %
|
|
4-
бромакридонсульфок ислота
|
0,02
|
0,68
|
99,795
|
|
0,04
|
0,48
|
99,854
|
|
0,06
|
0,54
|
99,857
|
|
0,08
|
0,76
|
99,769
|
|
0,1
|
0,53
|
99,839
|
|
0,2
|
1,36
|
99,591
|
|
0,3
|
1,91
|
99,426
|
|
0,4
|
2,77
|
99,187
|
|
0,5
|
4,28
|
98,716
|
|
0,1(Na-соль)
|
0,99
|
99,702
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
5,79
|
98,261
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
5,34
|
98,397
|
|
4-
карбоксиакридонсул ьфокислота
|
0,02
|
0,75
|
99,543
|
|
0,04
|
0,81
|
98,654
|
|
0,06
|
0,69
|
99,512
|
|
0,08
|
0,87
|
99,439
|
|
0,1
|
0,79
|
99,651 |
|
|
0,1(Na-соль в)
|
1,18
|
99,646
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
1,64
|
99,506
|
|
0,1(Na-соль в
0,05%НCl)
|
1,47
|
99,558
|
|
2-
карбоксиакридонсул ьфокислота
|
0,1
|
2,08
|
99,374
|
|
0,1(Na-соль)
|
1,25
|
99,624
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
7,49
|
97,752
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
4,92
|
98,523
|
|
2-
метилакридонсульфо кислота
|
0,1
|
0,90
|
99,730
|
|
0,1(Na-соль)
|
0,54
|
99,835
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
3,97
|
98,806
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
3,97
|
99,054
|
|
Акридонсульфокисл ота
|
0,1
|
1,09
|
99,670
|
|
0,1(Na-соль)
|
0,52
|
99,842
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
6,33
|
98,098
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
4,55
|
98,632
|
|
СульфоАУК
|
0,1
|
1,09
|
99,671
|
|
0,1(Na-соль в)
|
0,25
|
99,923
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
3,54
|
99,936
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
2,76
|
99,172
|
|
4-
нитроакридонсульфо кислота
|
0,1
|
0,73
|
99,779
|
|
0,1(Na-соль)
|
0,10
|
99,969
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
5,89
|
98,329
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
5,66
|
98,302
|
|
4-
метилакридонсульфо кислота
|
0,1
|
0,73
|
99,779
|
|
0,1(Na-соль в)
|
0,55
|
99,833
|
|
0,1(в
0,05%НCl)
|
4,65
|
98,603
|
|
0,1(Na-соль в 0,05%НCl)
|
4,04
|
98,786
|
Также был проведен расчет защитного числа для каждого из веществ, взятых для эксперимента.
Результаты расчета приведены в Таблице 2.
Таблица 2 Значения степени защиты от коррозии стали Ст3 при использовании растворов исследуемых акридонсульфокислот
|
Раствор 4-бромакридонсульфокислоты
|
|
Концентрация,
%
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
|
Степень защиты
|
90
|
79
|
85
|
90
|
90 |
|
%
|
|
|
|
|
|
|
Раствор 4-бромакридонсульфокислоты
|
|
Концентрация,
%
|
0,02
|
0,04
|
0,06
|
0,08
|
0,1
|
|
Степень защиты
%
|
56
|
47
|
52
|
71
|
90
|
|
Раствор 4-карбоксиакридонсульфокислоты
|
|
Концентрация,
%
|
0,02
|
0,04
|
0,06
|
0,08
|
0,1
|
|
Степень защиты
%
|
55
|
69
|
71
|
80
|
80
|
|
0,1% растворы акридонсульфокислот
|
|
Акридосульфо кислота
|
2-
карбоксиАСК
|
2-метилАСК
|
АСК
|
сульфоАУК
|
4-нитроАСК
|
4-метилАСК
|
|
Степень защиты, %
|
89
|
78
|
76
|
80
|
71
|
69
|
|
0,1% растворы натриевых солей сульфокислот
|
|
Акридосульфоки слота
|
2-карбоксиАСК
|
2-метилАСК
|
АСК
|
сульфоАУК
|
4-нитроАСК
|
4-метилАСК
|
4-бромАСК
|
4-карбоксиАСК
|
|
Степень защиты, %
|
74
|
39
|
68
|
35
|
100
|
40
|
64
|
76
|
|
0,1% растворы акридонсульфокислот в среде 0,05% HCl
|
|
Акридосульфоки слота
|
2-карбоксиАСК
|
2-метилАСК
|
АСК
|
сульфоАУК
|
4-нитроАСК
|
4-метилАСК
|
4-бромАСК
|
4-карбоксиАСК
|
|
Степень защиты,%
|
95
|
88
|
96
|
89
|
96
|
93
|
93
|
76
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ результатов, представленных в таблице 2, показывает, что наиболее эффективно снижает коррозию натриевая соль 4-нитроакридонсульфокислоты, которая имеет отличную оценку степени защиты от коррозии. Значения степени защиты для других сульфокислот колеблются в пределах значений от 37,5 до 98, т.е. данные вещества обладают удовлетворительной либо посредственной степенью защиты от коррозии.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при подборе материала оборудования для синтеза исследуемых веществ. Также натриевая соль 4-нитроакридонсульфокислоты может быть рекомендована к использованию в качестве ингибитора коррозии стали Ст.3 в изученных условиях.
Список литературы
1. Маркович Ю.Д. Кинетические характеристики реакции сульфирования акридона и 2-метилакридона [Текст] / Ю.Д.Маркович, Т.Н. Кудрявцева, Д.С. Лоторев, Н.А.Пелевин, Р.Р.Ахматдинов // Известия Курского государственного технического университета. – 2008.- №2 (23). - С.42-45.
2. Розанова Е.Н., Ищенко Н.В., Маркович Ю.Д., Кудрявцева Т.Н. Оценка ингибирующей активности акридонуксусной кислоты при воздействии растворов соляной кислоты на стальную поверхность. Материалы XIX Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» [Текст] / Е.Н. Розанова, Н.В. Ищенко, Ю.Д. Маркович, Т.Н. Кудрявцева. Урал. гос. ун-т. Екатеринбург, 2009. - С.180-181.
3. Розанова Е.Н., Сороколетова А.В., Грекова Е.В. Оценка химической стойкости сплавов на основе железа в присутствии некоторых сульфопроизводных акридона и акридонуксусной кислоты. Материалы XX Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» [Текст] / Е.Н. Розанова, А.В. Сороколетова, Е.В Грекова. Урал. гос. ун-т. Екатеринбург, 2010. - С.206-207.
|
