Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных видов коррозии металлов как в водных, так и в неводных электролитах, особенно в нейтральных средах, является локальная, в первую очередь питтинговая коррозия. Ее опасность состоит в том, что при относительно небольших потерях массы металла она может приводить к появлению глубоких язв и даже к сквозной перфорации металлоизделий и конструкций, отрицательно влияя на их эксплуатационные характеристики, а в ряде случаев (трубопроводы, теплообменники) приводя к их полному выходу из строя. Решение задач по защите металли-чеких конструкций от этого опасного вида коррозии возможно лишь на базе глубокого изучения специфических закономерностей питтингообразования (ПО) и его ингибирования в зависимости от состава растворителя и ионного состава раствора. Информация по этому вопросу является недостаточно полной, особенно для нейтральных водно-органических сред.
Интерес к водно-органическим нейтральным растворам обусловлен как важностью их изучения для углубления представлений о взаимосвязи коррозионно-электрохимических процессов с составом коррозионной среды, так и большим значением такігх сред для промышленности (различные технологические составы, в том числе антифризы, гидравлические жидкости, среды химических синтезов и др.). Тем не менее, ввиду многообразия этих сред до сих пор отсутствует единая концепция, которая бы достаточно надежно связывала физико-химические свойства растворителей (особенно в случае протонных растворителей, таких как спирты) с их влиянием на коррознонно-электрохимические процессы. Что касается смесей, содержащих воду и один или более органических растворителя, то этот вопрос изучен еще в меньшей степени. В то же время, смеси нескольких растворителей уже применяются в качестве основы антифризов или гидравлических жидкостей.
Железо и алюминий широко используются как основа многих конструкционных материалов. Малоуглеродистые и низколегированные стали, некоторые сплавы алюминия, несмотря на их низкую коррозионную стойкость, применяют для изготовления трубопроводов и теплообменной аппаратуры благодаря их дешевизне и доступности по сравнению с нержавеющими сталями. В связи с этим, важно изучение закономерностей возникновения локальной коррозии указанных металлов и ее ингибирования в водно-органических нейтральных средах.
Цель работы: установление закономерностей влияния природы растворителя в водно-органических нейтральных средах на ПО железа и алюминия, а также их ингибирования.
Научная новизна. Впервые систематически изучено влияние химической природы спирта на ПО железа и алюминия в смешанных нейтральных средах. Предложено для описания зависимости потенциала ПО (Е^.) от природы спиртов учитывать ее параметром гидрофобности, рассчитываемой методом Ханша.
Подтверждена для смешанных сред справедливость подхода, рассматривающего реакцию замещения лигандов как лимитирующую в процессе ПО. На этой основе установлена связь Е,^ с электронными (индукционные константы, логарифмы мольных рефракций) и гидрофобными (тг-константы атомов и групп атомов) характеристиками агрессивных и ингибирующих анионов. Показано, что в некоторых системах Е1ГГ может определяться преимущественно гидрофобностью анионов, но в общем случае необходим учет обеих характеристик.
Выявлены особенности адсорбции некоторых органических растворителей и ингибиторов коррозии в смешанных средах на железе в пассивном состоянии.
Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы в дальнейших теоретических и коррознонно-электрохимических
исследованиях и в прикладных работах, в частности для целенаправленного подбора водно-органических сред как основы различных технологических жидкостей, а также для защиты металлических изделий, конструкций и оборудования от коррозии.
Разработано программное обеспечение для ЭВМ типа IBM PC XT/AT, позволяющее проводить математическую обработку спектров электрохимического импеданса по сложным эквивалентным схемам.
Обнаруженный эффект синергизма ингибиторов мефенамината и оксинафтоата натрия послужил основой для создания новой композиции ИФХАН-34, защищенной авторским свидетельством № 1427883 (23.07.86).
Разработан новый теплоноситель для охлаждающих систем (ИФХАН-Т), который защищен авторским свидетельством № 1549048 (27.07.88).
Положения, выносимые на защиту.
- Ет железа и алюминия в водно-спиртовых нейтральных средах с
постоянной мольной долей спирта линейно зависит от его гидрофобностн.
Способность препятствовать ПО наблюдается только у спиртов, имеющих
максимальную гидрофильность и наименьшие рКа.
- Большинство изученных спиртов снижают защитный эффект
ингибиторов ПО.
Ет изученных металлов зависит от природы анионов и в водно-этиленгликолевых, водно-диэтиленгликолевых, а также водно-диметилформамидных растворах описываются двухпараметровыми зависимостями от гидрофобностн и мольной рефракции анионов-активаторов ПО, причем коэффициенты соответствующих уравнений определяются природой и концентрацией органического компонента растворителя.
Для описания защитного действия замещенных бензоатов в водно-этиленгликолевых средах также недостаточно использования лишь
электронных констант заместителя, а требуется учет и его констант гидрофобности.
Влияние изученных спиртов на формирование пассивной пленки на железе относительно невелико, больший эффект оказывает потенциал, при котором пассивировали электрод. Существенной адсорбции ЭГ на пассивном железе не наблюдается даже при высоких его концентрациях. В то же время ЭГ затрудняет адсорбцию органических ингибиторов ПО.
Комбинируя растворители разной природы (апротонные и протонные), можно получить теплоносители с улучшенными теплофизическими показателями, варьированием состава которых можно добиться заданных показателей как по температуре замерзания и вязкости, так и по коррозионной стойкости в них различных материалов.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на XI и XII Пермских конференциях "Коррозия и защита металлов" (Пермь, 1983 и 1990 г.г.); II Всесоюзном симпозиуме "Электрохимия, коррозия и защита металлов в неводных и смешанных растворителях" (Ростов-на-Дону, 1984 г.); I Всесоюзном совещании "Механизм действия ингибиторов коррозии металлов" (Звенигород, 1986 г.); II Всесоюзном совещании "Физико-химические основы действия ингибиторов коррозии металлов" (Звенигород, 1989 г.); 7 Европейском симпозиуме по ингибиторам коррозии (Феррара, Италия, 1990 г.); II школе-семинаре "Современные методы исследования и предупреждения коррозионных и эрозионных разрушений (Севастополь, 1991 г.), а также на конференциях молодых ученых в ИФХ АН СССР (1983-1987 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей и докладов, 5 тезисов докладов, получено два авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и библиографии, включающей 116 источников. Работа изложена на їй )$ рисунков и $Х таблицы.
