CC BY
4
A, UNiVERSUM:
№ 12 (129)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2024 г.
СИНТЕЗ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, СОДЕРЖАЩИХ АЗОТИСТЫЕ И МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В КАЧЕСТВЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СРЕДСТВ
Нарзуллаев Акмал Холлинорович
д-р техн. наук, Университет экономики и педагогики, Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: [email protected]
Раджабова Барно Нурбек кызы
студент,
Университет экономики и педагогики, Республика Узбекистан, г. Карши
Бекназаров Хасан Сойибназарович
д-р техн. наук, ведущий науч. сотр., Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, Ташкентский р-н, п/о Шуро-базар
E-mail: hasan [email protected]
SYNTHESIS OF CORROSION INHIBITORS CONTAINING NITROGENOUS AND ORGANOMETALLIC COMPOUNDS AND THEIR USE AS ANTI-CORROSION AGENTS
Akmal Narzullayev
Dr. Tech. Sciences, PhD, University of Economics and Pedagogy Uzbekistan, Karshi
Barno Radjabova
Student
University of Economics and Pedagogy, Uzbekistan, Karshi
Hasan Beknazarov
Doctor of Technical Sciences Leading Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent district, p / o Shuro Bazaar
АННОТАЦИЯ
Установлено, что защитный эффект изученных соединений зависит от природы гетероатомов молекулы, числа не поделённых пар п-электронов и электронной плотности (дипольного момента) на атомах, что позволяет в определенной мере прогнозировать ингибирующую способность различных соединений. Наибольший защитный эффект ацеталей и их гетероаналогов имеет место в случае, когда между избыточными электронами атомов кислорода, серы и азота и вакантными d-орбиталями атомов металла образуется донорно-акцепторная связь. На поверхности металла это проявляется в образовании экранирующего адсорбционного слоя. Чем выше поверхностная плотность образуемых донорно-акцепторных связей, тем более выражен защитный эффект ингибитора. Удаление накипи и продуктов коррозии объясняется созданием в порах адсорбционных слоев фосфатов.
ABSTRACT
It has been established that the protective effect of the studied compounds depends on the nature of the heteroatoms of the molecule, the number of unshared pairs of п-electrons and the electron density (dipole moment) on the atoms, which allows to a certain extent to predict the inhibitory ability of various compounds. The greatest protective effect of acetals and their heteroanalogues occurs when a donor-acceptor bond is formed between the excess electrons of oxygen, sulfur and nitrogen atoms and the vacant d-orbitals of metal atoms. On the metal surface this manifests itself in the formation of a screening adsorption layer. The higher the surface density of the formed donor-acceptor bonds, the more pronounced the protective effect of the inhibitor. The removal of scale and corrosion products is explained by the creation of adsorption layers of phosphates in the pores.
Библиографическое описание: Нарзуллаев А.Х., Раджабова Б.Н., Бекназаров Х.С. СИНТЕЗ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, СОДЕРЖАЩИХ АЗОТИСТЫЕ И МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В КАЧЕСТВЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СРЕДСТВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 12(129). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18891
Ключевые слова: ингибиторы коррозии, коррозия металла, содержащие фосфор, серу микрогальванических, этиленгликол, агрессивных компонент.
Keywords: corrosion inhibitors, metal corrosion, containing phosphorus, microgalvanic sulfur, ethylene glycol, aggressive components.
Сегодня коррозия металлов становится мировой проблемой. Важно экспериментально синтезировать металлоорганические ингибиторы и использовать их на практике. Изучены результаты применения ингибиторов коррозии, содержащих фосфор, серу, азот и цинк. Для проведения экспериментов использовали методику, подробно описанную в работе. Коррозионной средой служила техническая вода, по химическому составу средне жесткая или умеренно жесткая. Скорость коррозии определяли гравиметрическим методом, согласно ГОСТЬ-9.506-87.
В смеси (ИК-4, ИК-3) наблюдается существенное повышение защищаемой способности реагента. Это может быть объяснено явлением синергизма. Анализ проведенных исследований показал, что происходит изменение скорости коррозии и эффективности ингибитора в зависимости от концентрации и температуры ингибитора. Установлено, что при определенной экспериментальной температуре скорость коррозии стала уменьшается с увеличением концентрации ингибитора [1]
Комплексные составные ингибиторы (ИК-4, ИК-3), разработанные на основе промышленных отходов и местного сырья, отличаются своей эффективностью, до 8,6% по сравнению с импортными ингибиторами и без негативного воздействия на окружающую среду.
Используемые ингибирующие составы в основном базируются на химически чистых реагентах, что естественно сказывается на стоимости выпускаемой продукции. В литературе описываются ингибиторы коррозии металлов в воде, водных растворах кислот, щелочей, солей, а также ингибиторы коррозии в атмосферных условиях и в неводных жидких средах. Помимо практических рекомендаций и результатов многочисленных экспериментальных исследований, во многих литературах приводится обзор теоретических представлений о механизме действия ингибиторов, а также рассматриваются их классификации [2;3].
В настоящей работе были изучены олигомерные ингибиторы коррозии, синтезированные на основе
диэтаноламина, олеиновой кислоты и аддукта цинка ИК-4, ИК-3 [4].
Реакции проводились в 500 мл-вой колбе снабженной обратным холодильником, в течение 9 часов при температуре 150-200оС.
Гравиметрический метод Ингибитор коррозии применяется в системах башенного охлаждения. Одним из самых эффективных ингибиторов коррозии в водных системах является ингибитор ИК-4, ИК-3.
Степень защиты ингибиторов коррозии вычисляли по формуле
Z = -
(1)
Уко- скорость коррозии образцов в не ингибиро-ванной среде, г*м-2 ч
Ук1- скорость коррозии образцов в ингибирован-ной среде, г*м-2 ч
ИК-4, ИК-3 .Показатель скорости коррозии Кмасс, определяют по формуле
к _
Кмасс
а о-ai S*T
(2)
go - масса образца в исходном состоянии
§1 - масса образца после реакции 8 - исследуемая поверхность Т - время испытания
С целью использования кротонового альдегида, создания безотходной технологии и защиты окружающей среды нами изучена реакция конденсации кротонового альдегида с моноэтаноламином (табл.1) [5].
Методика синтеза олигомерного ингибитора коррозии. Полученный ингибитор ограниченно растворяется в газоконденсате. При растворении в двухфазной среде - газоконденсат: вода - он выделяется в самостоятельную фазу, что ограничивает его использование в качестве ингибитора сероводородной коррозии.
Таблица 1.
Влияние концентрации ингибитора на скорость коррозии в солянокислотной среде
Ст - 20; CNaCI - 5%; t = 55оС; т = 72 ч
V„„-V
ко
V,
ко
Ингибитор Потеря массы образца m1 - m2 ^о-скорость коррозии образцов в не ингибированной среде, г*м-2 ч-1 Vra-скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г*м-2 ч- Степень защиты Z, %
ИК-4 0,392 0,392 - -
ИК-4 0,0458 0,392 0,3364 88,5
ИК-4 0,0157 0,392 0,3388 95,9
ИК-4 0,0129 0,392 0,3693 96,67
ИК-4 0,0177 0,392 0,3644 95,36
ИК-4 0,0149 0,392 0,3673 96,19
С целью разработки углеводородорастворимых ингибиторов была изучена реакция кротонового альдегида с аммиаком в среде растворителя. В качестве растворителей использовали этиловый спирт [6]. В результате были получены углеводородораствори-мые ингибиторы, обладающие хорошими защитными свойствами.
Результат обсуждений Можно видеть, что ингибитор «ИК-4», синтезированный на основе местного сырья, показал свою эффективность при испытаниях в агрессивной среде. Степень защиты синтезированного ингибитора «ИК-4)» составила 97,29% в результате ингибирования коррозии металлических пластинок в технических 5%-ых растворах №С1.
Таблица 2.
Определение степени защитного действия ингибиторов в технических водно-солевых растворах
№ Ингибитор 1, 0С Син, % М1, г М2, г Потеря массы Степень зашиты, Z %
1. Газоконденсат 40 - 3,5044 3,4802 0,0242 -
2. «ИК-4» 40 0,001 3,5524 3,5514 0,0010 98,80
3. Газоконденсат 80 - 3,5240 3,4886 0,0354 -
4. «ИК-3» 80 0,001 3,4522 3,4498 0,0024 96,22
5. Газоконденсат №С1 -5% 40 - 3,4404 3,4042 0,0362 -
6. «ИК-4» 40 0,001 3,5504 3,5482 0,0022 94,04
7. Газоконденсат №С1 -5% 80 - 3,5500 3,5126 0,0374 -
8. «ИК-3» 80 0,001 3,5512 3,5476 0,0036 96,04
Исследования характеристики поверхности методом сканирующей электронной микроскопии с элементными анализами На протяжении всего этого исследования СЭМ использовался для детального анализа морфологии поверхности с целью выявления поверхностных изменений или дефектов. Понимание морфологии поверхности, а также элементное обнаружение с использованием элементного анализа позволяет быстро и легко получать результаты [7].
Морфология коррозионной атаки в отсутствие и в присутствии различных концентраций (до 0,0006) синтезированного ингибитора через 10 сут была исследована с помощью оптической микроскопии и представлена на соответственно. В обоих случаях очевидно, что при увеличении концентрации ингибитора коррозионная атака уменьшается.
На показаны электронно-микроскопические данные стали-20, полученные с добавлением ингибитора коррозионных композитов марок ИК-4; ИК -3.
Анализ поверхности проводился с помощью сканирующего электронного микроскопа. СЭМ для поверхности стали-20, в отсутствие и присутствие ингибитора изучали в течение 10 суток [8].
СЭМ-изображение поверхности полированной стали-20 (заготовки) было получено и показано
Микрофотографии поверхности стали-20 показали агрессивную атаку после погружения в раствор без ингибитора. Показан раствор полученной воды. Сканирующая электронная микроскопия скоростной микрофотографии поверхности стали-20 показала агрессивную атаку после погружения в раствор без ингибитора.
В отсутствие ингибитора поверхность оказалась сильно поврежденной из-за некоторых трещин и ям в результате воздействия коррозийного раствора, добываемого на месторождении водой. Напротив, в присутствии ингибитора микрофотография СЭМ показывает образование толстой пленки на поверхности стали-20 и уменьшение шероховатости поверхности по сравнению с заготовкой поверхности стали. Следовательно, понятно, что молекулы ингибитора адсорбируются на поверхность стали и образуют эффективный защитный слой. Этот сформированный слой защищает поверхность стали против процесса коррозии в промысле, добываемой водой [9].
Это исследование ясно показывает, что присутствие изученных ингибиторов защищает слабую стальную поверхность от коррозии.
Рисунок 1. Сканирующая электронная микроскопия Стали-20 не обработанной антикоррозийными композитами
Заключение. Таким образом, результаты сканирующей электронной микроскопии и элементного анализа показывают, что микрофотографии поверхности стали-20 показали агрессивную атаку после погружения стали в раствор без ингибитора и с ингибитором. В связи с этим напрашивается вывод, что сталь-20, использованная с добавлением ингибитора ИК-4, имеет наилучшие результаты по сравнению с композициями, полученными с добавлением ингибитора марки ИК-3. Предлагается использование
олигомерных ингибиторов коррозии, которые за счет пленкообразующих способностей олигомера могут образовать тонкие пленочные покрытия, на внутренних поверхностях оборудования обладая ингиби-рующей способностью и защищать оборудование от коррозии. Видно, что ингибитор ИК-2, ИК-4, синтезированный на основе местного сырья, показал свою эффективность при испытаниях в агрессивной среде [9].
Список литературы:
1. Кузнецов М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Котов В.Ф. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1992. - 238 с.
2. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение антикоррозионных свойств новых олигомерных ингибиторов коррозии // Композиционные материалы. 2014. -№ 3. -С. 20-24.
3. Narzullayev A.X., Djalilov A.T., Beknazarov X.S. Evaluation of inhibiting properties of ic-dalr-1 corrosion inhibitor in aqueous and saline media. //Austrian Journal of Technical and Natural Sciences № 5-6, 2019. May-June. - P. 55-57.
4. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 В 1М HCL Universum: Химия и биология 2(56) 2019 г. -С. 34-39.
5. Джалилов А.Т., Бекназаров Х.С., Нуркулов Э.Н. Антипирены для защиты древесины от горения // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 1 (70). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8704 (дата обращения: 16.11.2021).
6. Х.С. Бекназаров, А.Т. Джалилов, А.С. Султанов. Стойкость к термоокислительной деструкции полиэтилена, стабилизированного производными госсипола. Пластические массы 2007. № 4. с- 39-40.
7. Нуркулов Э.Н, Бекназаров Х.С, Джалилов А.Т, Набиев Д.А. Исследование и применение фосфор, азот, бор и металл содержащих антипиренов для повышения огнестойкости свойств древесины. Universum: Технические науки. Выпуск: 8(77). Август 2020. Часть 3.
8. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 в 1М HCl // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 2(56).
9. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными ингибиторами и их композицими // Химия и химическая технология. -2015. -№ 1. -С. 50-52.
