Исследование коррозии нержавеющей стали 10Х17Н13М2Т в хлорной кислоте

  • Остапенко Геннадий Иванович Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) https://orcid.org/0000-0003-4398-3804
  • Усманов Ильяс Рафикович Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) https://orcid.org/0000-0002-3776-5838
Ключевые слова: нержавеющая сталь 10Х17Н13М2Т, хлорная кислота, коррозия, электрохимическая поляризация, ингибитор коррозии бензотриазол

Аннотация

В работе исследуется коррозия стали 10Х17Н13М2Т в 1 М растворе хлорной кислоты при 90 °C, в том числе в присутствии ингибитора коррозии бензотриазола. Электрохимические эксперименты осуществлены в трехэлектродной стеклянной ячейке с платиновым противоэлектродом и насыщенным хлорсеребряным электродом в качестве электрода сравнения. Потенциодинамические измерения проводили при температуре (90±2) °C и скорости развертки потенциала 1 мВ/с. Импедансные измерения были проведены в частотном интервале от 20 кГц до 0,1 Гц при амплитуде напряжения ±10 мВ. Циклические поляризационные кривые показывают, что токи катодного направления всегда меньше токов анодного направления развертки потенциала. Поэтому кривые анодного и катодного направлений развертки потенциала анализируются отдельно. При анализе используется преобразованное уравнение Тафеля, линейное при любых перенапряжениях, что позволяет более точно определять токи коррозии. Показано, что по мере повышения концентрации ингибитора потенциодинамические кривые смещаются в катодную сторону и катодные токи снижаются сильнее, чем анодные. Следовательно, бензотриазол в хлорной кислоте является ингибитором катодного действия, т. е. замедляет катодную реакцию восстановления аниона хлорной кислоты до хлорид-ионов. Выяснено, что бензотриазол ингибирует коррозию при концентрациях более 10-4 моль/л и при концентрации 1×10-3 моль/л эффективность ингибирования составляет 33±10 %, а при концентрации 1×10-2 моль/л – 36±13 %. Ингибирующее действие молекулы бензотриазола в кислой среде обусловлено возможностью ее протонированной формы адсорбироваться на поверхности металла. Протонированная форма бензотриазола в кислой среде позволяет объяснить замедление катодной реакции деполяризации, так как ингибитор адсорбируется преимущественно на участках поверхности металла, заряженных более отрицательно. Импедансные измерения показали, что коррозионный процесс моделируется параллельной цепью элемента с постоянным сдвигом фаз и сопротивления коррозии.

Биографии авторов

Остапенко Геннадий Иванович, Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

доктор химических наук, кандидат технических наук, профессор Центра медицинской химии

Усманов Ильяс Рафикович, Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

магистрант кафедры «Химическая технология и ресурсосбережение»

Литература

Domingos D.V., Tozzi F.C., Barros E.V., Pinto F.E., Sad C.M.S., Filgueiras P.R., Lacerda V.Jr., Dias H.P., Aquijea G.M., Romão W. Study of the Corrosion of AISI 316 and AISI 1020 Steels by Light, Scanning Electron and Atomic Force Microscopies // Journal of the Brazilian Chemical Society. 2018. Vol. 29. № 11. Р. 2244–2253.

Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов. М.: Металлургия, 1990. 320 с.

Fattah-Alhosseini A., Saatchi A., Golozar M.A., Raeissi K. The transpassive dissolution mechanism of 316L stainless steel // Electrochimica Acta. 2009. Vol. 54. № 13. P. 3645–3650.

Lizlovs E.A., Bond A.P. Anodic polarization behavior of high-purity 13 and 18% Cr stainless steel // Journal of the Electrochemical Society. 1975. Vol. 122. № 6. P. 719–722.

Ait Albrimi Y., Eddib A., Douch J., Berghoute Y., Hamdani M., Souto R.M. Electrochemical Behaviour of AISI 316 Austenitic Stainless Steel in Acidic Media Containing Chloride Ions // International Journal of Electrochemical Science. 2011. Vol. 6. № 10. P. 4614–4627.

Lewis G., Fox P.G., Boden P.J. Corrosion of Fe-12Cr iron-chromium alloys in o-phosphoric acid // Corrosion Science. 1980. Vol. 20. № 3. P. 331–339.

Prinz H., Strehblow H. Investigations on pitting corrosion of iron in perchlorate electrolytes // Corrosion Science. 1998. Vol. 40. № 10. P. 1671–1683.

Burstein G.T., Marshal P.I. The coupled kinetics of film growth and dissolution of stainless steel repassivating in acid solutions // Corrosion Science. 1984. Vol. 24. № 5. P. 449–462.

Larabi L., Benali O., Harek Y. Corrosion inhibition of cold rolled steel in 1 M HClO4 solutions by N-naphtyl N′-phenylthiourea // Materials Letters. 2007. Vol. 61. № 14-15. P. 3287–3291.

El Azhar M., Traisnel M., Mernari B., Gengembre L., Bentiss F., Lagrene M. Electrochemical and XPS studies of 2,5-bis(n-pyridyl)-1,3,4-thiadiazoles adsorption on mild steel in perchloric acid solution // Applied Surface Science. 2002. Vol. 185. № 3-4. P. 197–205.

Finšgar M., Milošev I. Inhibition of copper corrosion by 1,2,3-benzotriazole: A review // Corrosion Science. 2010. Vol. 52. № 9. P. 2737–2749.

Richards C.A.J., McMurray H.N., Williams G. Smart-release inhibition of corrosion driven organic coating failure on zinc by cationic benzotriazole based pigments // Corrosion Science. 2019. Vol. 154. P. 101–110.

Milić S.M., Antonijević M.M. Some aspects of copper corrosion in presence of benzotriazole and chloride ions // Corrosion Science. 2009. Vol. 51. № 1. P. 28–34.

Lang G., Ujvari M., Horanyi G. On the reduction of ClO4- ions in the course of metal dissolution in HClO4 solutions // Corrosion Science. 2003. Vol. 45. № 1. P. 1–5.

Bentiss F., Traisnel M., Chaibi N., Mernari B., Vezin H., Lagren M. 2,5-Bis(n-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazoles used as corrosion inhibitors in acidic media: correlation between inhibition efficiency and chemical structure // Corrosion Science. 2002. Vol. 44. № 10. P. 2271–2289.

Zhao Y., Pan T., Yu X., Chen D. Corrosion inhibition efficiency of triethanolammonium dodecylbenzene sulfonate on Q235 carbon steel in simulated concrete pore solution // Corrosion Science. 2019. Vol. 158. P. 108097.

Oliveira V.B., Viera L.R., Lima B.D.A., Avila P.R.T., Rêgo G.C., Pinto H.C., Bastos I.N., da Silva E.P. Corrosion behavior of as-cast ZK60 alloy modified with rare earth addition in sodium sulfate medium // Corrosion Science. 2019. Vol. 158. P. 108092.

Isakhani-Zakaria M., Allahkaram S.R., Ramezani-Varzaneh H.A. Evaluation of corrosion behaviour of Pb-Co3O4 electrodeposited coating using EIS method // Corrosion Science. 2019. Vol. 157. P. 472–480.

Zhang H.-H., Pang X., Gao K. Effect of surface roughness on the performance of thioureido imidozaline inhibitor in CO2-saturated brine // Corrosion Science. 2019. Vol. 157. P. 189–204.

Chukwuike V.I., Sankar S.S., Kundu S., Barik R.C. Capped and uncapped nickel tungstate (NiWO4) nanomaterials: A comparison study for anti-corrosion of copper metal in NaCl solution // Corrosion Science. 2019. Vol. 158. P. 108101.

Опубликован
2020-06-27
Выпуск
Раздел
Технические науки