Краткие теоретические основы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Филиал в г. Салавате

Кафедра «Химико-технологических процессов»

ОТЧЁТ

по лабораторной работе по физической химии

Исследование защитных свойств ингибиторов кислотной коррозии

ХТП-ФХ-3-05.00.00.000 ЛР

Выполнил:

Студент гр. ТП-01-21 Д.Х. Файрузов

Проверил:

Ассистент А.В. Ситдикова

Салават 2003 г.

 

Цель работы.

Определение защитного действия и ингибиторного эффекта уротропина и желатина при растворении стали в кислотах.

 

Краткие теоретические основы.

Коррозией называется процесс самопроизвольного разрушения металлов под действием окружающей среды.

Различают коррозию химическую и электрохимическую. Химическая коррозия происходит при прямом (непосредственном) химическом взаимодействии металла с составными частями окружающей среды. Например, возможны следующие реакции железа с газообразной средой:

 

2 Fе+1,5O₂=> Fе₂O₃ (окалина),

 

2 Fе + 1,5O₂+ 3Н₂О => 2Fе(ОН)₃ (ржавчина),

 

Fе+Н₂S=> Н₂+FеS (сульфид),

 

Fе+3НСl=> 1,5Н₂+FеС1₃ (хлорид).

 

Образовавшиеся соединения находятся в виде рыхлого слоя и не препятствуют развитию процесса коррозии в глубь металла.

Иначе ведут себя алюминий и магний, которые окисляются или гидратируются легче, чем железо:

 

2А1 + 1,5О₂ → Al₂О₃,

 

Мg+ 2Н₂O→ Мg(ОН)₂ + Н₂.

На их поверхности образуется плотный слой пленки окиси алюминия или гидрата окиси магния (толщиной около 50-100 А°), защищающий металл от дальнейшей коррозии.

Электрохимическая коррозия возникнет при соприкосновении металла или сплава металлов с электропроводящей жидкостью, например, почвенной водой, водой в паровых котлах, и особенно с различными реакционными средами, главным образом в химической промышленности.

Электрохимическая коррозия имеет исключительно большое распространение, так как часто протекает со значительной скоростью при обычной температуре, когда химическая коррозия почти не проявляется, достаточно присутствия тонкой плёнки жидкости на поверхности металла, чтобы электрохимическая коррозия стала возможной.

Электрохимическая коррозия происходит в результате возникновения на поверхности металла гальванических элементов, иногда микроэлементов, при работе которых растворяется один из компонентов или участков металла (сплава), что приводит к постепенному разрушению поверхно­стных слоев металла.

При работе "коррозионного" гальванического элемента более активный металл переходит из решетки в раствор, т.е. происходит анодный процесс окисления:

 

металл

М°+Н₂О => М°·Н₂О + е^-.

 

Остающиеся в металле избыточные электроны перемещаются к катодным участкам и связываются в результате протекающих там катодных процессов восстановления:

2 Н⁺+2 е^- => Н₂

4 Н⁺+О₂+4 е^- => 2 Н₂О

О₂+2 Н₂О + 4 е^- => 4 ОН^-

 

Частицы, которые связывают избыточные электроны (молекулы О₂, ионы Н⁺(Н₃О⁺), называются деполяризаторами.

Из двух металлов, составляющих гальваническую пару, тот металл, который расположен в ряду активностей левее, окисляется, а расположенный правее - восстанавливается.

Коррозия металлов наносит большой ущерб народному хозяйству. Примерно 10 % от ежегодной выплавки металлов теряется от коррозии.

Кроме того, коррозия вызывает следующие явления:

1) понижает прочность и пластичность металлических изделий;

2) увеличивает трение между деталями машин;

3) ухудшает электрические свойства электродвигателей;

4) нарушает герметичность аппаратов.

Проблема борьбы о эррозией особенно актуальна в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в судостроении, в металлургии, в ракетной технике и т.д.

Среди способов защиты металлов от коррозии наиболее распространённым является нанесение на поверхность металлов изолирующих пленок - защитных покрытий.

Неметаллические покрытия (краски, лаки, эмали, пластмассы) защищают металл до тех пор, пока не нарушается герметичность покрытия. Металлические покрытия наносятся термическим путём (цинкование и лужение железа) или с помощью электролиза (никелирование, хромирование, серебрение, золочение и т.д.).

По характеру защитного действия металлические покрытия делят на анодные и катодные. При анодном покрытии покрывающий металл обладает более отрицательным потенциалом, чем покрываемый (например, при покрытии железа цинком). Герметичность такого покрытия не обязательна, так как на обнажённом участке воз­никает пара (цинк-железо), в которой окисляется более активный металл (цинк):

 

Zn⁰-2 e^-=> Zn²⁺ (анодный процесс).

 

При катодном покрытии (например, при покрытии железа оловом) герметичность очень важна, так как при обнажении защищаемого металла последний начинает энергично разрушаться (окисляется железо):

 

Fе°- 3 e^-=> Fе³⁺ (анодный процесс).

 

Освобождающиеся электроны участвуют в катодном процессе восстанов­ления, например:

 

О₂ + 2 Н₂О +4e^-=> 4 ОН^-

 

В некоторых случаях для защиты металла от коррозии на его поверхности создают искусственно защитные плёнки (окисные, окисно-хроматные, фосфатные, сульфидные и другие). Устойчивыми к коррозии являются нержавеющие стали, содержащие, кроме железа, хром, никель, марганец и малые добавки титана и ниобия. На изделиях из таких сплавов под действием воздуха и воды возникает химически и механически прочная окисная плёнка, которая защищает металл от коррозии.

В последнее время широкое применение в качестве замедлителей (ингибиторов) коррозии получили различные хорошо адсорбирующиеся вещества, часто органические соединения. Адсорбируясь на поверхности металла, эти вещества могут существенно снижать скорость электрохимических реакций, вызывающих коррозию.