Роль конвективного фактора в коррозии низкоуглеродистой стали в растворе серной кислоты, содержащем сульфат железа(III)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучена коррозия низкоуглеродистой стали в растворах H2SO4, содержащих Fe2(SO4)3, в том числе в средах с добавками индивидуального и смесевого ингибитора коррозии. Установлено, что окислительная способность исследуемой системы (в которой термодинамически разрешены реакции железа с раствором кислоты и солью Fe(III)), характеризуемая редокс-потенциалом пары Fe(III)/Fe(II), во многом определяется ее анионным составом; сульфат-анионы коррозионной среды связывают катионы Fe(III) в комплексные соединения, снижая их окислительную способность. При анализе влияния конвекции среды на электродные реакции низкоуглеродистой стали выявлены некоторые их особенности: на стали реализуются парциальные реакции анодной ионизации железа, катодного восстановления H+ и катионов Fe(III). Две первых реакции характеризуются кинетическим контролем, а последняя – диффузионным. Показано, что ускоряющее действие Fe2(SO4)3 на коррозию стали в растворе H2SO4 преимущественно обусловлено восстановлением Fe(III); напротив, в ингибированной кислоте ускоряющее действие катионов Fe(III) влияет на все парциальные реакции стали. В ингибированных растворах выявлено существенное снижение видимого коэффициента диффузии катионов Fe(III) (DFe(III)) по сравнению с неингибированной средой. Данные по коррозии низкоуглеродистой стали в исследуемых средах, полученные по массопотере металлических образцов, находятся в полном соответствии с результатами исследования парциальных электродных реакций. Отмечено ускоряющее действие Fe2(SO4)3 на коррозию стали в растворах H2SO4, в том числе в присутствии ингибиторов; в этих средах коррозия стали определяется конвективным фактором, что характерно для процессов с диффузионным контролем. Эмпирическая зависимость скорости коррозии стали от интенсивности потока среды описана линейной зависимостью k = kst + λw1/2, где kst – скорость коррозии стали в статической среде, w – частота вращения пропеллерной мешалки, создающей поток среды, λ – эмпирический коэффициент.

Об авторах

Я. Г. Авдеев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, 119071, Москва

А. В. Панова

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, 119071, Москва

Т. Э. Андреева

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, 119071, Москва

Список литературы

  1. Barthel J., Deiss R. // Materials and Corrosion. 2021. V. 72. № 3. P. 434. https://doi.org/10.1002/maco.202011977
  2. Huang H.-H. // Metals. V. 6. № 1. 23. https://doi.org/10.3390/met6010023
  3. Perry S.C., Gateman S.M., Stephens L.I. et al. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. № 11. P. C3186–C3192.
  4. Pourbaix M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. Second English Edition. Houston: National Association of Corrosion Engineers, 1974. P. 307–321.
  5. Wermink W.N., Versteeg G.F. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 56. № 14. P. 3775. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b04606
  6. Wermink W.N., Versteeg G.F. //Ibid. 2017. V. 56. № 14. P. 3789. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b04641
  7. Захаров В.А., Сонгина О.А., Бектурова Г.Б. // Журн. аналит. хим. 1976. Т. 31. № 11. С. 2212.
  8. Avdeev Ya.G., Andreeva T.E., Panova A.V., Kuznetsov Yu.I. // Int. J. Corros. Scale Inhib. 2019. V. 8. № 1. P. 139. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2019-8-1-12
  9. Кеше Г. Коррозия металлов. Физико-химические принципы и актуальные проблемы / Пер. с нем. под. ред. акад. Я.М. Колотыркина. М.: Металлургия, 1984. С. 76–95, 104–117, 121–132.
  10. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1965. С. 348–380.
  11. Bockris J.O'M., Drazic D., Despic A.R. // Electrochim. Acta. 1961. V. 4. № 2–4. P. 325. https://doi.org/10.1016/0013-4686(61)80026-1
  12. Florianovich G.M., Sokolova L.A., Kolotyrkin Ya.M. // Ibid. 1967. V. 12. № 7. P. 879. https://doi.org/10.1016/0013-4686(67)80124-5
  13. Авдеев Я.Г., Андреева Т.Э. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 6. С. 885. https://doi.org/10.31857/S0044453721060029
  14. Авдеев Я.Г., Андреева Т.Э. // Там же. 2022. Т. 96. № 2. С. 281. https://doi.org/10.31857/S0044453722020030
  15. Techniques of Electrochemistry: Electrode Processes. V. 1 / Ed. by E. Yeager and A.J. Salkind. New York: Published by John Wiley & Sons Inc, 1972. 592 p.
  16. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971. С. 255–265.
  17. Casas J.M., Crisóstomo G., Cifuentes L. // Hydrometallurgy. 2005. V. 80. № 4. P. 254. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2005.07.012
  18. Yue G., Zhao L., Olvera O.G., Asselin E. // Ibid. 2014. V. 147–148. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.05.008
  19. Whiteker R.A., Davidson N. // J. Am. Chem. Soc. 1953. V. 75. № 13. P. 3081. https://doi.org/10.1021/ja01109a010
  20. Sobron P., Rull F., Sobron F. et al. // Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2007. V. 68. № 4. P. 1138. https://doi.org/10.1016/j.saa.2007.06.044
  21. Majzlan J., Myneni S.C.B. // Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39. P. 188. https://doi.org/10.1021/es049664p
  22. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 496 с.
  23. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. Л.: Химия, 1986. 144 с.
  24. Плесков Ю.В., Филиновский В.Ю. Вращающийся дисковый электрод. М.: Наука, 1972. 344 с.
  25. Du C., Tan Q., Yin G., Zhang J. / In Rotating Electrode Methods and Oxygen Reduction Electrocatalysts. Ed. by W. Xing, G. Yin, J. Zhang, Elsevier B.V. All Rights Reserved. 2014. P. 171. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63278-4.00005-7
  26. Jia Z., Yin G., Zhang J. / Ibid. 2014. P. 199. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63278-4.00006-9
  27. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. К.П. Мищенко и А.А. Равделя. Л.: Химия, 1967. С. 103.
  28. Umoren S.A., Solomon M.M. // J. Ind. and Engin. Chem. 2015. V. 21. P. 81. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.09.033
  29. Антропов Л.И., Погребова И.С. Связь между адсорбцией органических соединений и их влиянием на коррозию металлов в кислых средах / Коррозия и защита от коррозии. Т. 2 (Итоги науки и техники). М.: ВИНИТИ, 1973. С. 27–112.
  30. Кузнецов Ю.И., Андреев Н.Н., Маршаков А.И. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 3. С. 381. https://doi.org/10.31857/S0044453720030152

Дополнительные файлы


© Я.Г. Авдеев, А.В. Панова, Т.Э. Андреева, 2023