Способ оценки качества защитных пленок ингибиторов коррозии на поверхности металла

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1l) (я)5 G 01 > 27/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч

©Ф

Д, С3

ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕ HTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 (21) 4818741/25 (22) 13.03.90 (46) 30. 12.92. Бюл. и 48 (71) Московский институт нефти и газа им.И.М.Губкина (72) Н.Н.Демушин, Л.К.Мухин, B.fl.3àâoðîòíûé и E.Ñ.Øàáëèíñêàÿ (56) Авторское свидетельство СССР 128857., кл. G ОГМ 27/48, 1987.дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Теоретическая электрохимия, M., 1978, с.209-210,. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЗАЦИТНЫХ. ПЛЕНОК ИНГИБИТОРОВ HA ПОВЕРХНОСТИ NETAflJIA

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к способу оценки стойкости защитных пленок на поверхности металла в агрессивнйх средах с помощью циклической вольтамперометрии..

Известен способ применения циклической вольт-амперометрии лля электрохимического кондиционирования пульпы, предусматривающий использование для исследований твердых электродов с последующим изучением1 вольт-амперограмм. Однако этот способ не позволяет оценивать защитные. свойства пленок ингибиторов на поверхности металла.

Наиболее близким техническим решением является оценка защйтных свойств ингибиторов коррозии мето дом экстраполяции поляризационных

2 (57) Использование: изобретение относится к электрохимии, в частности к способу оценки качества защитных пленок ингибиторов на поверхности металла с помощью циклической вольтамперометрии. Сущность изобретения . на электрод из исследуемого метал-ла после установления потенциала scop розии подают переменное напряжение, меняющееся циклически со скоростью поляризации 50-100 мВ в катодную область потенциалов, снимают вольтамперограмму, определяют коэффициенты диффузии окислителя, по которым судят о качестве защитной пленки ингибитора. 1 табл. кривых, заключающийся в поляриза ции электрода и поСтроении зависимости потенциал су- логарифм плотности тока 1gi с последующей экстраполяцией прямолинейных тафелевских участков на потенциал коррозии и определении скорости коррозии для образцов защиценных и не защищенных

<ингибитором. При этом защитный эфФект оценивается по формуле ао-х

Z = — —.—1 1 где i - скорость коррозии незащищенного металла и - то же, для образцов с нанесенйым на них защитным слоем ингибитора.

К недостаткам этого метода отно- сится сравнительно большое время, не3 1784Э08 4 обходимое лля снятия поляриэационных кривых, построения геограФической . зависимости g lgi и расчета защитного эффекта ингибитора. Кроме того, возможны погрешности вследствие изменения потенциала коррозии во времени. Время, неодходимое для нахож- дения Z ингибитора составляет не менее 5 ч 1О

Целью изобретенная является ускоренная, оценка качества защитных пленок ингибитбров" йа! металлах и агрессивных средах путем определения скорости диффузии ионов и нейтральных молекул через такие пленки с помощью циклической вольт-амперометрии, а, также повышение точности оценки стойкости защитных пленок вследствие того, что за короткий промежуток времени, необхо 2О димый для снятия вольт-амперограммы, природа поверхности металла не успевает измениться. Поставленная цель достигается тем, что на исследуемый электрод из стали 25

45 группы прочности "Л", боковая поверхность которого изолировалась ла-... ком, площадью 0,1 см наносился ин- . гибитор. Для этого электроды опускали на 20 мин в раствор исследуемого 39 ингибитора и избыток ингибитора с боковой поверхности удаляли беззольным фильтром. Чатем:электрод помещалою в электрохимическую ячейку и выдержйвался до установления потенциала коррозии.

8 качестве агрессивной. среды ис пользовались электролиты У 1 (0,5 HNaCl

+ 0.,1Н -СН СООН, рН = ?,7), где окислителем являются ионы гидроксо- 40 ния, Ср„= 2 .1О-4 моль/л) и N 2, (0,5Н NaC1, рН=7), r å окислитель кислород, Ср„= 5. IO моль/л. Потенциал коррозии обычно устанавли- . вался в электролитах У 1 и If 2 8 те- 45 чение 15-20 мин, На изучаемую сис- . тему накладывалось напряжение от по. тенциостата PS-4, изменяющееся so! времени по закону треугольнйка, и фиксировалось изменение во времени 5О тока. Поляризация проводилась от по-: тенциала коррозии со скоростью 50100 M8/с с циклическим изменением потенциала поляризации. При скорости развертки 50 м8/с при поляризации в катодную область потенциалов верхний предел устанавливался на РЯ-4 - 50 мВ, при 100 мВ/с - 100 мВ для того, чтобы в этот предел укладывался один r цикл изменения потенциала, удобно регистрировать на экране осциллографа.

При скорости поляризации меньше

50 мВ/с (VI = 45 мВ/с) характер вольт-амперограммы искажается, что связано с влиянием к6нвективной диффузии. Регистрация вольт-амперограмм при ЧР ) 100 м8/с возможна при наличии быстродействующих приборов, которые отечеСтвенной промышленностью не выпускаются.

По значению пикового тока на вольт-амперограмме рассчитывался коэффициент диффузии по уравнению Ренд. лса-Шевчика

I = 2,69 10 S V D .: n к

«С, ., (1) где I„- n ToK, A; D — коэффициент диффузии окиспителя, см /с1$ .площадь поверхности электрода,ему;Ч скорость развертки потенциала, В/с;

n - -чисМ электронов, участвующих в электродном процессе Ср„- концентраЦия окислителя, моль/л.

В таблице приведены значения коэффициентов диффузии окислителей для ингибиторов различных классов. Для сравнения представлены также значения D для незащищенной стали., Пример 1. При испытании образцов с нанесенным на них ингибитором ВНХ-l значение пикового тока на вольт-амперограмме при скорости развертки потенциала в электролите

N 1, составляет 5,2"10-4 А, отсюда по уравнению (1)

5 2-10 а

D=(л. ) 2,69 ° !0 0,1 10,О -Ч2 ° 2 !0

= 2 4.108c 2/с . (2) Пример 2. При скорости развертки потенциала 0,1 В/с значение пикового тока на вольт-амперограмме. в электролите я 2 для ингибитора

ИКБ-4Н сьставпяет 2,65 10 А.

2 65 ° 10 р ()

2,69 ° 1О О, 1 А, 1 ° 1/2 5 .10

= 4,1,10 бэсм /с (3)

Из таблицы следует, чем выше защитные свойства ингибитора, тем меньше тельной поляризации электрода и повысить точность измерений.

Формула изобретения

Коэффициент диффузии, см9с

Объект исследований

« «й«» «

« «

ЧР = 50 мВ/с

pp = 1 00 мВ/с

11 1 У2 М 1 Ф2

Ф

Незащищенная сталь

ВНХ-1

И-1-А

ЛЛА

ИКБ-4Н

2-Алкилимидазолин

6,0. 1О

8,4 108

3,2 10

4,4 ° 108

4 0,10Г 0

9,0 ° 10

5,6 ° 10

12,2.10

5,3 108

6,2 -10 в

4,4 10

10,2 ° 10, 2,5 10

2,4 ° 10-8

2,2 ° 10-8

1,7 10

3,2 10

5,3 ° 10

7,3.10

2,2 ° 10 8

2,6 ° 10 8

2,0 "10-8

2,9.10

5 о 10 1

Составитель Н.Демушкин

Техред И.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 4362 Тираж Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° °

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, .ул. Гагарина, 101

5 178490 скорость диффузии окислителя через защитную пленку к поверхности металла. Эти результаты согласуются с данными по исследованию защитных свойств

> методом поляризационных кривых.

Так, ингибиторы, имеющие наименьшее значение коэффициента. диффузии (ИКБ-4Н и 2-алкилимидазолин) проявляют наиболее высокий защитный 10 эффект в электролитах У 1 и У 2 соответственно 80-85 и 91-963.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что позволяет количественно оценивать скорость проникновения агрессивных частиц через пленку ингибитора, сформированную на поверхности металла, При подаче на электрод импульса тока одновременно регистрируются значения тока и потенциала за небольшой (1 мин) промежуток времени, uto позволяет избежать ошибок, связанных с изменением природы поверхности при длиСпособ оценки качества защитных пленок ингибиторов коррозии на поверхности металла, включающий поляризацию электрода от устанавливающегося на нем потенциала коррозии с последующим определением коэффициента диффузии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускоренной оценки качества защитных пленок ингибиторов и повышения точности из- мерений, на рабочий электрод от потенциала коррозии в катодную область накладывают пилообразное или треугольное напряжение амплитудой

50-100 ИВ и скоростью развертки 50100 мВ/с, после чего регистрируют значение пикового тока.