Особенности механизма коррозии сталей в потоке раствора кислоты, содержащего соль железа (III)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены термодинамические и кинетические аспекты коррозии низкоуглеродистых сталей в потоке раствора H2SO4, содержащего Fe2(SO4)3, включая среды ингибированные смесью четвертичной аммониевой соли и KI, протекающей путем параллельного взаимодействия металла с кислотой и солью Fe(III). Потенциометрические исследования раствора H2SO4, содержащего соли Fe(III) и Fe(II), показали, что катионы Fe(III) в этих средах связаны в комплексы с сульфат–анионами, что снижает их окислительные свойства. Вольтамперные исследования поведения стали в потоке раствора H2SO4, содержащего Fe2(SO4)3, указывают на то, что коррозия включает реакцию анодной ионизации железа, протекающую в кинетической области, и две катодные парциальные реакции − выделение водорода и восстановление катионов Fe(III) до Fe(II), которые характеризуются, соответственно, кинетическим и диффузионным контролем. Последняя реакция, протекающая с диффузионным контролем, определяет чувствительность всего коррозионного процесса к гидродинамическим параметрам агрессивной среды и концентрации в ней Fe2(SO4)3. Исследована зависимость скорости коррозии стали от частоты вращения пропеллерной мешалки, используемой для перемешивания раствора. Слабое торможение смесевым ингибитором коррозии стали в растворах H2SO4, содержащих Fe2(SO4)3, – результат ускоряющего воздействия катионов Fe(III) на три парциальные электродные реакции железа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Я. Г. Авдеев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

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

Т. Э. Андреева

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Панова

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Avdeev Ya.G., Kuznetsov Yu.I. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2022. V. 11. № 1. P. 111. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2022-11-1-6
  2. Кузнецов Ю.И. // Успехи химии. 2004. Т. 73. № 1. С. 79.
  3. Barthel J., Deiss R. // Mater. Corros. 2021. V. 72. № 3. P. 434. https://doi.org/10.1002/maco.202011977
  4. Perry S.C., Gateman S.M., Stephens, L.I. et al. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. № 11. P. C3186. https://doi.org/10.1149/2.0111911jes
  5. Pourbaix M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. Houston: National Association of Corrosion Engineers, 1974.
  6. Кеше Г. Коррозия металлов: физико–химические принципы и актуальные проблемы / Под. ред. акад. Колотыркина Я.М. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1984.
  7. Плетнев М.А., Решетников С.М. // Защита металлов. 2004. Т. 40. № 5. С. 513.
  8. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. Учеб. М.: Высшая школа, 1965. С. 348.
  9. 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
  10. 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
  11. Авдеев Я.Г., Андреева Т.Э. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 6. С. 875. https://doi.org/10.31857/S0044453721060029
  12. Авдеев Я.Г., Ненашева Т.А., Лучкин А.Ю. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 24. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010033
  13. Umoren S.A., Solomon M.M. // J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 21. P. 81. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.09.033
  14. Захаров В.А., Сонгина О.А., Бектурова Г.Б. // Журн. аналит. химии. 1976. Т. 31. № 11. С. 2212.
  15. Techniques of electrochemistry: Electrode Processes. / Eds.: Yeager E., Salkind A.J. New York: John Wiley & Sons, 1972. V. 1.
  16. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Изд. 4–е, перераб. и доп. М.: Химия, 1971.
  17. Casas J.M., Crisóstomo G., Cifuentes L. // Hydrometallurgy (Netherlands). 2005. V. 80. № 4. P. 254. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2005.07.012
  18. Yue G., Zhao L., Olvera O.G. et al. // Ibid. 2014. V. 147–148. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.05.008
  19. Whiteker R.A., Davidson N. // J. Amer. 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. Part A. 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. № 1. P. 188. https://doi.org/10.1021/es049664p
  22. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. Основы теории и применения. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.
  23. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. Л.: Химия, 1986.
  24. Плесков Ю.В., Филиновский В.Ю. Вращающийся дисковый электрод. М: Наука, 1972.
  25. Rotating Electrode Methods and Oxygen Reduction Electrocatalysts. Eds. Xing W., Yin G., Zhang J. 1st ed. Amsterdam: Elsevier B.V., 2014. Ch. 5. P. 171. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63278-4.00005-7
  26. Ibid. Ch. 6. P. 199. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63278-4.00006-9
  27. Краткий справочник физико–химических величин. Изд. 5–е, перераб. и доп. / Под ред. Мищенко К.П. и Равделя А.А. Л.: Химия, 1967.
  28. Итоги науки и техники. Сер. Коррозия и защита от коррозии. Т. 2. М.: ВИНИТИ, 1973. С. 27.
  29. Avdeev Ya.G., Kireeva O.A., Kuznetsov D.S. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2018. V. 54. № 7. P. 1298. https://doi.org/10.1134/S2070205118070055
  30. Зайченко А.Ю., Подлесный Д.Н., Салганская М.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X21080148
  31. Беляев А.А., Ермолаев Б.С. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080034
  32. Буравцев Н.Н. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030037

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент E–pH-диаграммы полей устойчивости металлического Fe и катионов Fe(III) в воде при температуре 25 °С и 101.3 кПа общего давления [5]: 1 – линия границы поля устойчивости металлического Fe; 2, 3 – линии границы поля устойчивости катионов Fe(III); 4, 5 – линии пределов устойчивости воды. Твердыми фазами считаются только Fe, Fe(OH)2 и Fe(OH)3. Поля устойчивости приводятся для случаев, когда lg aFe(III) = lg aFe(II) и соответствует значениям -6, -4, -2 и 0.

Скачать (145KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Справочные [15] и экспериментальные (точки) значения потенциалов платинового электрода в деаэрированном аргоном 2 М растворе H2SO4, содержащем сульфаты Fe(III) и Fe(II) (CFe(III) + CFe(II) = 0.1 M), в зависимости от соотношения содержания Fe(III) и Fe(II) при разных температурах, °С: 1 – 20, 2 – 40, 3 – 60, 4 – 80, 5 – 95.

Скачать (72KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Циклические вольтамперограммы Pt-электрода в деаэрированном аргоном 2 М растворе H2SO4, содержащем Fe(III), моль/л: 1 – 0.01, 2 – 0.04, 3 – 0.10; v = 0.10 В/с, t = 25 °C.

Скачать (38KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Поляризационные кривые стального диска марки Ст3 в 2 M растворе H2SO4 (а), ингибированным 5 мМ ТБЭАХ + 5 мМ KI (б), в присутствии Fe(III), моль/л: 1, 1 ′ – 0; 2, 2 ′ – 0.02; 3, 3 ′ – 0.05; 4, 4 ′ – 0.10; 5, 5 ′ – 0.20; 1–5 – катодная реакция; 1 ′–5 ′ – анодная реакция; n = 460 об/мин.

Скачать (52KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость плотности катодного тока от частоты вращения стального диска марки Ст3 в 2 M растворе H2SO4 (а), ингибированном 5 мМ ТБЭАХ + 5 мМ KI (б), в присутствии Fe(III), моль/л: 1 – 0, 2 – 0.02, 3 – 0.05, 4 – 0.10, 5 – 0.20 при Е = –0.30 В, t = 25 °C.

Скачать (56KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость скорости коррозии стали марки Ст3 в 2 M растворах H2SO4 с различным содержанием катионов Fe(III) (1 – 0, 2 – 0.005, 3 – 0.01, 4 – 0.02, 5 – 0.05, 6 – 0.1 М) от частоты вращения пропеллерной мешалки в коррозионной среде: a, a′ – без добавок; б, б ′ – 5 мМ ТБЭАХ + 5 мМ KI; a′, б ′ — построены с поправкой на естественную конвекцию. Продолжительность опытов – 2 ч, t = (20 ± 2) °C.

Скачать (166KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».