Способ оценки качества защитных пленок ингибиторов коррозии на поверхности металла Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

1

(21)4818741/25

(22)13.03.90

(46) 30.12.92. Бюл. К 48

(71)Московский институт нефти и газа им.И.И.Губкина

(72)Н.Н.Демушин, Л.К.Мухин, В.Л.Заворотный и Е.С.Шаблинская (56) Авторское свидетельство СССР № 128857, кл. G OTN 27/48, 1987. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Теоретическая электрохимия, М., 1978, с.209-210,

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК ИНГИБИТОРОВ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА

(57) Использование: изобретение относится к электрохимии, в частности

к способу оценки качества защитных пленок ингибиторов на поверхности металла с помощью циклической вольт- амперометрии0 Сущность изобретения, на электрод из исслелуемого металTia после установления потенциала коррозии подают переменное напряжение, меняющееся циклически со скоростью поляризации 50-100 мВ в катодную область потенциалов, снимают вольт- амперограмму, определяют коэффициенты диффузии окислителя, по которым судят о качестве защитной пленки ингибитора. 1 табл.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к способу оценки стойкости защитных пленок на поверхности металла в агрессивных средах с помощью циклической вольт- амп ерометрии.

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

Наиболее близким техническим решением является оценка защитных свойств ингибиторов коррозии методом экстраполяции поляризационных

on

С

кривых, заключающийся в поляризации электрода и построении зависимости потенциал f- логарифм плотности тока Igi с последующей экстраполяцией прямолинейных тафелев- ских участков на потенциал коррозии и определении скорости коррозии для образцов защищенных и не защищенных ингибитором. При этом защитный эффект оценивается по формуле

z iS-I-ll

i-1

где 10 - скорость коррозии незащищенного металла-, ц - то же, для образцов с нанесенным на них защитным слоем ингибитора.

К недостаткам этого метода относится сравнительно большое время, неО

обходимое для снятия поляризационных кривых, построения географической зависимости tf- lp,i и расчета защитного эффекта ингибитора. Кроме то- ,. го, возможны погрешности вследствие изменения потенциала коррозии во времени. Время, неодходимое для нахождения Z ингибитора,составляет не мене е J : j10

Целью изобретения является ускоренная, оценка качества защитных пленок ингиб т бШ Ш м%тагллах и агрессивных средах путем определения скорости диффузии ионов и нейтральных молекул jg через такие пленки с помощью циклической вольт-амперометрии, а также повышение точности оценки стойкости защитных пленок вследствие того, что за короткий промежуток времени, необхо 20 димый для снятия вольт-амперограммы, природа поверхности металла не успевает измениться.

Поставленная цель достигается тем, что на исследуемый электрод из стали 25 5 группы прочности Л, боковая поверхность которого изолировалась лаком, площадью 0,1 см2 наносился ингибитор. 0ля этого электроды опускали на 20 мин в раствор исследуемого 30 ингибитора и избыток ингибитора с боковой поверхности удаляли беззольным фильтром. Затем электрод помещался в электрохимическую ячейку и выдерживался до установления потенциала gg коррозии.

В качестве агрессивной- сре/зы ис пользовались электролиты № 1 (6,5HNaCl4 + 0.1Н -СНзПООН.рН .2,7), где окислителем являются ионы гидроксо- 0 ния, Сох - 2 моль/л) и № 2 (0,5Н NaCl, ), гг.е окислитель кислород, Сох 5-Ю-4 моль/л. Потенциал коррозии обычно устанавливался в электролитах № 1 и № 2 в те- 45 чение 15-20 мин. На изучаемую сие- тему накладывалось напряжение от по- тенциостата PS-4, изменяющееся во времени по закону треугольника; и

фиксировалось изменение во времени

50

тока. Поляризация проводилась от потенциала коррозии со скоростью 50- 100 мВ/с с циклическим изменением потенциала поляризации. При скорости развертки 50 мВ/с при поляризации в катодную область потенциалов верхний предел устанавливался на PS-4 - 50 м при 100 мВ/с - 100 мВ для того, чтобы в этот предел укладывался один

-Г цикл изменения потенциала, удобно регистрировать на экране осциллографа.

При скорости поляризации меньше 50 мВ/с (Vp kS мВ/с) характер вольт-амперограммы искажается, что связано с влиянием конвективной диффузии. Регистрация вольт-амперо- грамм при мВ/с возможна при наличии быстродействующих приборов, которые отечественной промышленностью не выпускаются.

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

1„ 2,69-10 S-V. . n3 2x

С

ох

(1)

0

5 0 g

0 5

0

где 1П - пик тока, A; D - Коэффициент диффузии окислителя,см2/с;8 - площадь поверхности электрода,см2;У - скорость развертки потенциала, В/с; п - числб электронов, участвующих в электродном процессе-, Сох- кон- центра ция окислителя, моль/л.

В таблице приведены значения коэффициентов диффузии окислителей для ингибиторов различных классов. Для сравнения представлены также значения D для незащищенной стали.

, П р и м е р 1. При испытании образцов с нанесенным на них ингибитором ВНХ-1 значение пикового тока на вольт-амперограмме при скорости развертки потенциала в электролите № 1, составляет 5,2-10- А, отсюда по уравнению (1)

( 5,2-10 а

Анн «tiv «в К2,69-105-0,1-

- 2,4.10 см2/с (2)

Пример 2. При скорости развертки потенциала 0,1 В/с значение пикового тока на вольт-амперограмме в электролите № 2 для ингибитора ИКБ-1 Н составляет 2,65«10--ГА.

(2Л65:10 Ј

2,б9-105-0,1 V(i,1 -УТ -5-10 4

D

55

1,1 Ю-л см /с

(3)

Из таблицы следует, чем выше защитные свойства ингибитора, тем меньше

скорость диффузии окислителя через защитную пленку к поверхности металла. Эти результаты согласуются с дан ными по исследованию защитных свойств методом поляризационных кривых.

Так, ингибиторы, имеющие наименьшее значение коэффициента диффузии ( и 2-алкилимидазолин) проявляют наиболее высокий защитный эффект в электролитах № 1 и № 2 - соответственно 80-85 и 91-96%.

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, что позволяет избежать ошибок, связанных с изменением природы поверхности при длительной поляризации электрода и повысить точность измерений.

Формула изобретения

Способ оценки качества защитных пленок ингибиторов коррозии на поверхности металла, включающий поляризацию электрода от устанавливающегося на ней потенциала коррозии с последующим определением коэффициента диффузии, отличающийс я тем, что, с целью ускоренной оценки качества защитных пленок ингибиторов и повышения точности измерений, на рабочий электрод от потенциала коррозии в катодную область

накладывают пилообразное или треугольное напряжение амплитудой 50-100 Мв и скоростью развертки 50- 100 мВ/с, после чего регистрируют значение пиковбго тока.