Коррозия процесінде полифенолды қосылыстарды ингибиторлар ретінде қолдану

Қазақстан Республикасының  білім және ғылым министрлігі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коррозия процесінде полифенолды қосылыстарды ингибиторлар ретінде қолдану

 

 

 

Бағыты: Таза табиғи орта – Қазақстан-2030  стратегиясын іске

  асырудың негізі

 

 

Секция: химия

 

 

 

 

 

Ғылыми жетекшісі:

 

 

Жетекшісі:

 

 

 

 

                                             

                                            

 

 

 

 

 

 

 

Астана-2008

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мазмұны

 

Абстракт.......................................................................................................... -бет

Кіріспе.............................................................................................................. -бет

1. Негізгі бөлімі

2. Зерттеу бөлімі............................................................................................ -бет

Қорытынды................................................................................................... -бет

Пайдаланған әдебиеттер тізімі................................................................... -бет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абстракт

 

Жұмыстың мақсаты:

Ғылыми жобаның мақсаты 1:1 эквиваленттік қатынасындағы  этил спирті мен 0,9% NaCl физикалық ерітіндідегі және әр түрлі органикалық қосылыстарды қосу нәтижесінде коррозия процесін зерттеу болып табылады.  Аса  тиімді, суда еритін коррозия ингибиторларын іздеу, электрохимиялық процестердің кинетикасы мен механиз заңдылығын зерттеу, зерттеліп отырған органикалық қосылыстардың бейтарап ортадағы болаттың электрохимиялық коррозиясының жылдамдығына әсерін анықтау.

 

Гипотеза:

Өндірістік жабдықтарды жалпы коррозиядан қорғайтын нәтижелі, экономикалық жағынан тиімді және де әмбепап қорғаныстардың бірі ингибиторлы қорғаныс болып табылады.

 

Кезеңдері, зерттеудің рәсімі:

Бұл жұмысты атқару алдында мен металл коррозиясы жайлы, ластанған региондар жайлы мәліметтермен таныстым. Содан кейін зерттеу жұмыстары белгілі бір өсімдіктер арқылы жасалды. Ол өсімдіктер түрі зерттеу барысында анықталды.

 

Әдістеме:

1. Болаттың коррозиялық әрекеті С-65Г тікбұрышты жазық болат үлгілерінде зерттелді.
2. Коррозиялық ортаның фондық ерітіндісі ретінде 1:1 қатынасындағы 0.9% NaCl және этанол ерітіндісі қолданды. Болат үлгілерін ингибиторленген және ингибиторленбеген фондық ерітінділерде зерттелді.
3. Поляризациялан қисықтарды түсіру әдісі арқылы ортада ингибитордың қатысуымен және қатысуынсыз болаттың электрохимиялық коррозияның кинетикасын анықтадық. Ингибиторлар ретінде келесі қосылыстарды зерттедік: фенол, резорцин, ионол (2,6-дитретбутил-4-метил фенол), о-метиленаминофенол (ингибитор-1), (N-β-аминоэтанол)-о-метиленфенол (ингибитор-2).

 

Жұмыстың жаңалығы және дербестігі:

Жалпы коррозияның ингибиторлары  ретінде жаңа органикалық қосылыстарды зерттеу. Азот құрамды органикалық  ингибиторлардың фондық ерітіндідегі электрохимиялық коррозия процесіне  әсері.

 

Нәтиже, қорытынды:

Практикада  қолдану салалары:

 

 

Кіріспе

 

Өнеркәсіптің қарқынды дамуы, өндірістік процестердің қарқыны, негізгі технологиялық параметрлердің жоғарлауы – осының барлығы техникалық жабдықтарды пайдалануға жоғары шарттарды талап етеді. Жабдықтардың үздіксіз жұмыс істеуі үшін жүргізілетін шаралардың негізгісі – оларды коррозиядан сақтау және соған байланысты аса сапалы, берік химиялық материалдарды қолдану.

Бұндай шаралардың іске асырылуын қолға алуын басты  себебі, коррозиядан тиген шығын  шектен тыс зардап әкеледі. Бар ақпаратқа сүйенетін болсақ, өндірілетін металдың шамамен 10%-ы коррозиядан қайтымсыз зардап шеккен жерлерді жамауына жұмсалады. Халық шаруашылығына үлкен маңызы бар проблемалардың бірі – коррозиядан қорғану мәселесі./3/

Өндірістік жабдықтарды  жалпы коррозиядан қорғайтын нәтижелі, экономикалық жағынан тиімді және де әмбепап қорғаныстардың бірі ингибиторлы қорғаныс болып табылады.

Ингибиторлар – аралас әрекеттегі органикалық қосылыстар, яғни олар катодтық және де анодтық  реакциялардың жылдамдықтарына әсер етеді. Қазіргі заманғы электрохимиялық кинетика арқасында біз элетролитке арнайы қосылыстарды қосу нәтижесінде реакцияның қай бағытта жүретінін алдын ала болжай аламыз. Органикалық қосылыстардың химиялық құрылысы ингибитордың эффективтілігіне тәуелділігін табу негізгі ғылыми-техникалық мақсат болып табылады.

Нәтижелі коррозиялық  қорғаныс жасау үшін коррозия механизмі  мен коррозиялық жарылуды білу міндет, қоршаған ортаның әсерлерін және осы процестерден қорғанатын материалдардың қасиетін зерттеу, және ортадағы коррозиялы-активті компоненттердің қатысында коррозия ингибиторлары-ның әсер ету механизмін зерттеу.

Ғылыми жобаның мақсаты 1:1 эквиваленттік қатынасындағы  этил спирті мен 0,9% NaCl физикалық ерітіндідегі және әр түрлі органикалық қосылыстарды қосу нәтижесінде коррозия процесін зерттеу болып табылады.  Аса тиімді, суда еритін коррозия ингибиторларын іздеу, электрохимиялық процестердің кинетикасы мен механиз заңдылығын зерттеу, зерттеліп отырған органикалық қосылыстардың бейтарап ортадағы болаттың электрохимиялық коррозиясының жылдамдығына әсерін анықтау.

Агрессивті ортаға ингибиторды  енгізілуі коррозияға ұшырап жатқан металдың бетінің өзгеруіне әкеліп соқтыратыны анық, және де өзін-өзі  еріту процесінде жеке электрохимиялық  процестердің кинетикасына әсер етеді. Ингибиторлы әсердің механизмі ингибитр құрылымымен, агресивті ортаның құрамымен, процестің жасалу жағдайымен анықталады. Электрохимиялық процестердің кинетикасы мен механизмін анықтау үшін поляризацияланған катодты және анодты қисықтар түсірілген. Ал фондық ерітіндінің ортада әр-түрлі мөлшерде болуына байланысты жаңа органикалық қосылыстарды зерттеу үшін осы қисықтар қолданылған.

Ингибиторлар екі жеке реакцияларды тежейді, сонымен қатар  коррозияның жылдамдығының азаюына  байланысты потенциал ондық мәнге жылжиды. Адсорбцияланып жатқан ингибиторлардың бөлшектері электростатикалық немесе химиялық жолмен металдың бетімен әрекеттеседі, бекітіледі. Бұл коррозиялық процестің тежелуіне әкеледі. Адсорбцияланып жатқан ингибиторлардың бөлшектері коррозияға ұшырап жатқан металдың бетіне екі түрде жайылады: біріншіден, молекулалардың немесе иондардың ретсіз орналасуы; екіншіден, жеке кластерлердің топталуы./7/

Адсорбцияланған ингибиторлардың  қорғаныш әрекеттері металл мен ерітіндінің  арасындағы шекара құрылысының өзгеруіне әкеледі.

Сонымен, металдың коррозиялық  қирауын тежейтін, бірақ одан құтыла алмайтын тежегіштер органикалық ингибиторлар болып табылады. Металл коррозиясы осы металдың ортадағы термодинамикалық тұрақсыздықпен байланысты, сондықтан  ингибиторлар осы процеске елеулі әсер тигізе алмайды. Ингибиторлар коррозиялық процесті тежейді, бірақ одан толық құтылмайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Негізгі бөлім

 

1.1 Металдың  коррозиясы

Коррозия – сыртқы ортаның әсерінен металл конструкция  бетінде дамитын химиялық және электрохимиялық процесстерден туындаған қатты денелердің бұзылуын айтады. Тіпті, коррозия сөзінің өзі кейінгі латын тілінен шыққан «corrosio» – жеу деген мағынаны білдіреді. Ең үлкен шығынды металдар коррозиясы әкеледі. Коррозияның бізге таныс және кең таралған түрі – темірдің тат басуы. «Коррозия» термині металдарға, бетондарға және кейбір пластмассаларға тән құбылыс. Коррозиядан басқа, металдық конструкциялар эрозия әсеріне, яғни механикалық әсердің арқасында материалдың беткі қабатының бұзылуына ұшырайды. Эрозияны жаңбырлар, желдер, топырақтық шаң-тозаңдар және басқа табиғи факторлар тудырады. Сондықтан да көпірлердің аркаларын, құрылыс фермаларын және басқа құбырларды комплексті қорғау қажет. Сөйтіп, коррозия – бұл металдың бұзылуына әкелетін ортамен металдың физико-химиялық өзара әсерлесуі. Коррозия нәтижесінде металдар табиғатта кездесетін оксидтер немесе тұздар күйіндегі тұрақты қосылыстарға айналады.

Коррозия және тат  басу сөздерін шатастыруға болмайды. Егер коррозия – бұл процесс болса, тат басу оның нәтижелерінің бірі болып табылады. Бұл сөз шойын мен болаттың құрамына кіретін темірге ғана қатысты. ISO 8044 мемлекеттік стандарты бойынша коррозия терминін металдың, ортаның немесе олардың техникалық жүйелері енетін қасиеттерінің бұзылуына әкелетін орта мен металдың арасындағы химиялық немесе физико-химиялық әсерін түсіндіреді. ТАТ БАСУ – бұл коррозия нәтижесіндегі темірдің балқымаларындағы және беткі қабатындағы түзілген темір оксидінің гидратталған қабаты. Коррозиялық бұзылуға бетон, құрылыс тастары, ағаш және басқа материалдар жатады.

 

1.2 Коррозия  теорияларының негіздері

Металдың коррозияғы ұшырайтын ортасын коррозиялық  немесе агрессивтік орта деп атайды. Металдардың коррозиясы жайлы айтсақ, олардың ортамен өзара әсерлесуінің болмау мүмкіндігін көздейді.

Коррозия барысындағы  металдың физико-химиялық өзгерісі металдың тотығуы болып табылады. Әрбір  коррозиялық процесс көп сатылы болады:

1. Металдың бетіне коррозиялық ортаның немесе оның жеке компоненттерінің жақындауы қажет.
2. Ортаның металмен әсерлесуі.
3. Металдың бетінен өнімдердің толық немесе бөлшектік

Көптеген металдар (Ag, Pt, Cu, Au) табиғатта ион түрінде  кездеседі: оксидтер, сульфдтер, карбонаттар  және т. б. Металдың иондық түрі өте  ұтымды, ол ішкі энергиясының өте аз мөлшерімен сипатталады. Бұл металдардың рудалардан және олардың коррозиясынан алынуынан байқалады. Қосылыстағы металдың тотықсыздану кезіндегі жұтылған энергия металдық қосылысқа қарағанда бос металдың энергиясы көп екендігіне куәлік етеді. Бұл коррозиялық-активтік ортамен контактіде болған металл, энергияның артық мөлшерімен энергетикалық ұтымды жағдайға өтуге тырмысатына әкеледі. Яғни, коррозияның басты себебі, қоршаған ортаның компоненттерінен және металдың термодинамикалық жүйесінің  тұрақсыздығы болып табылады. Осы компоненттермен металдың өзара әсері нәтижесінде босатылатын бос энергия – термодинамикалық тұрақтылықтың шараларының бірі. Бірақ, бос энергия өзінен-өзі коррозиялық процестің жылдамдығын анықтамайды, яғни, металдың коррозиялық тұрақтылығының бағасы үшін маңызды роль ойнайтын ұзындығы. Коррозиялық процестің басталу нәтижесінде металдың бетінде өте жүрмейтін немесе коррозия тоқтатылатын нығыз және өтпейтін барьер түзіледі. Сондықтан да эксплуатация шарттарында оттекпен жақын тұратын металл өте тұоақты болуы мүмкін.

Қорғалмаған шойын және болат көптеген ортада коррозия ұшырайды, бірақ коррозиялық бұзылудың дәрежесі бірнеше факторлардан құралады, олардың ішінде ең бастысы металдың құрамы мен бетінің күйіне және коррозиялық орта мен жергілікті жағдайға байланысты.

Аз және орташа көміртекті конструкциялық болаттың механикалық қасиеттерін қоспалар арқылы арттыруға болады.

Қарапайым болаттың құрамында  темір мен көміртек және болаттың механикалық қасиетімен қамтамасыз ететін  марганец мен кремний  элементтерінің аз мөлшердегі қоспасынан құралады. Құрамының өзгеруі қорытылған бірдей металл партияларында аз байқалады. Бірақ мыстың болат құрамында болуының бір ерекшелігі. Құрамында мыс жоқ болатқа 0,2% Cu қосатын болсақ, болаттың ауадағы коррозия жылдамдығын екі-үш есеге азайтады, ал мыс концентрациясын ұлғайта беретін жағдайда болаттың коррозияға шағын беріктігі пайда болады.

Егер біз коррозиялық  қасиет теталдың құрамына байланысты десек, онда темір негізіндегі қорытпаларды үш үлкен топқа бөлуге болады:

1) қарапайым шойын,  дәнекерленетін темір, қоспалысыз болат – бұл материалдардың барлығы дерлік коррозияға оңай беріледі.

2) 2-3% көбінесе мыс, хром және никельмен аз қоспаланған болат. Бұлар да коррозияға бейім, бірақ белгілі бір атмосфералық жағдайда пайда болатын коррозиялық пленка қорғанышты болады. Жоғарыды айтылған болатқа қарағанда мұндай болатта коррозиялық процестің жылдамдығы бірнеше есеге азаяды. Мұндай аз қоспаланған болат қартайып жатқан деп аталады.

3) мысалыға 18% Cr, 8% Ni и 3% Mo-мен көп қоспаланған, тот баспайтын болат. Бұл болат белгілі бір жағдайда мүлдем коррозияға ұшырамайды.

Тот баспайтын болат  көптеген тұздарға (оның ыдырауы кезінде  пайда болатын концентрациясы жоғары қышқылға дейін) беріктілік көрсетеді. Бірақ галоидтсуттекті қышқылдардың тұздары белгілі бір жағдайда өздері питтингті коррозияға соқтырады. Әдеттегінше жоғарғы температура мен осы тұздардың жоғарғы концентрациясында, рН-тың төменгі көрсеткішінде жүретін коррозияның бұл түріне хром, никель, молибденнің көп мөлшері бар болат түрі үлкен беріктілік көрсетеді. хлорноватистой кислоты

 

1.3 Коррозиялық  процесстердің классификациясы

 

1.3.1 Металдың көлеміндегі немесе беткі қабатындағы коррозиялық бұзылулардың типі бойынша (геометриялық характер).

Металдың беткі қабатын  толық алған коррозияны жазық коррозия деп атайды. Оны әр-түрлі учаскесіндегі коррозиялық бұзылуына қарай тегіс және тегіс емес деп бөледі. Жергілікті коррозиясындағы бұзылулар локальды және беткі қабаттың көп бөлігін тиісілмеген күйде қалдырады. Локализация дәрежесіне қарай коррозиялық дақтарды, язваларды және нүктелерді (питтинг) деп бөледі. Нүктелік бұзылулар беткі қабаттың коррозиясының бастапқы көріністерін береді. Жергілікті коррозияның қауіпті түрлерінің бірі – металл бөлшектерін бұзбай, олардың тұрақты шектерінен өтетін кристалларалық (интеркристалдық), және бөлшектер арқылы металда тіке жарықтар туғызатын транскристалдық болып табылады. Беткі қабатта ешқандай іздер қалдырмастан бұл бұзылулар детальдың немесе конструкцияның бұзылуына және тұрақтылығының жойылуына әкеледі. Бұларға характері жағынан пышақтық коррозия жақын. Агрессивтік ерітінділердегі кейбір балқымалардың эксплуатациясы нәтижесінде металдың бойымен пышақпен кесу сияқты. Кейде беттік жіптік коррозияны көрсетеді. Ол, мысалы, металдық емес беттерде дамиды. Және пластикалық деформация бағытымен жүретін қабаттық коррозияны бөліп көрсетеді. Спецификалық болып балқымаларда қатты ерітінділердің жеке компоненттері ери алатын таңдамалы коррозия көрінеді.