Кинетика реакции выделения водорода на стали в ингибированных растворах фосфорной кислоты

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Изучена кинетика и определены константы скорости основных стадий выделения и внедрения водорода в сталь в растворе фосфорной кислоты, содержащей смесь ингибиторов — производного 1,2,4-триазола (ИФХАН-92) и роданида калия (KNCS). Установлено, что добавка смеси ИФХАН-92 + KNCS тормозит реакцию катодного восстановления водорода и его проникновение в сталь в растворе H3PO4. Ингибирующий эффект данной смеси обусловлен уменьшением отношения концентрации водорода в фазе металла к степени заполнения водородом поверхности. Снижение смесью ИФХАН-92 + KNCS концентрации водорода в объеме металла определяет сохранение пластических свойств стали при коррозии в растворах H3PO4. Высокая эффективность композиции ИФХАН-92 + KNCS, как ингибитора катодного восстановления водорода и его абсорбции, достигается в результате хемосорбции органического компонента смеси на поверхности стали и формирования полимолекулярного защитного слоя.

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. А. Ненашева

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

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

А. Ю. Лучкин

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

А. И. Маршаков

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

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Ю. И. Кузнецов

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

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Popov B.N., Lee J.-W., Djukic M.B. // Handbook of Environmental Degradation of Materials (Third Edition). Elsevier Inc., 2018. P. 133. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-52472-8.00007-1
  2. Shreir’s Corrosion / Eds. Cottis R.A. et al. Elsevier B.V. 2010. V. 2. P. 902. https://doi.org/10.1016/B978-044452787-5.00200-6
  3. Ohaeri E., Eduok U., Szpunar J. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 31. P. 14584. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.06.064
  4. Aromaa J., Pehkonen A., Schmachtel S. et al. // Adv. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 2018. Article 3676598. https://doi.org/10.1155/2018/3676598
  5. Руденко Е.И., Дохликова Н.В., Гатин А.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 7. С. 70. https://doi.org/10.31857/S0207401X23070166
  6. Дохликова Н.В., Озерин С.А., Доронин С.В. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 6. С. 72. https://doi.org/10.31857/S0207401X22060024
  7. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 7. С. 67. https://doi.org/10.31857/S0207401X21070025
  8. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 72. https://doi.org/10.31857/S0207401X22040021
  9. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 9. https://doi.org/10.31857/S0207401X20090034
  10. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. et al. // J. Electroanal. Chem. 2013. V. 689. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2012.10.021
  11. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. // Ibid. 2011. V. 653. № 1-2. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2011.01.026
  12. Silva M.G., de Araujo R.G., Silvério R.L. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 16. P. 1324. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.12.068
  13. Hari Kumar S., Karthikeyan S., Vivekanand P.A. et al. // Mater. Today: Proc. 2021. V. 36. № 4. P. 898. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.027
  14. Suresh Kumar V., Venkatraman B.R., Shobana V. et al. // Res. J. Chem. Sci. 2012. V. 2. № 10. P. 87.
  15. Karthikeyan S., Jeeva P.A., Raja K. et al. // JCSE. 2015. V. 18. P. 8.
  16. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т. 47. № 5. С. 554.
  17. Jeeva P.A., Mali G.S., Dinakaran R. et al. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2019. V. 8. № 1. P. 1. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2019-8-1-1
  18. Shyamala M., Kasthuri P.K. // Intern. J. Corros. 2012. V. 2012. Article 852827. https://doi.org/10.1155/2012/852827
  19. 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
  20. Avdeev Ya.G., Kuznetsov Yu.I. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2023. V. 12. № 2. P. 366. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2023-12-2-1
  21. Кузин А.В., Горичев И.Г., Шелонцев В.А. и др. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2021. Т. 62. № 6. С. 515.
  22. Кузин А.В., Горичев И.Г., Лайнер Ю.А. // Металлы. 2013. № 5. С. 24.
  23. Кузин А.В., Лобанов А.В., Шелонцев В.А. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 5. С. 20. https://doi.org/10.31857/S0207401Х24050039
  24. Avdeev Ya.G., Tyurina M.V., Kuznetsov Yu.I. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2014. V. 3. № 4. P. 246. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2014-3-4-246-253
  25. Devanathan M.A.V., Stachurski Z. // Proc. R. Soc. Lond., A. 1962. V. 270А. P. 90. https://doi.org/10.1098/rspa.1962.0205
  26. Devanathan M.A.V., Stachurski Z. // J. Electrochem. Soc. 1964. V. 111. № 5. P. 619. https://doi.org/10.1149/1.2426195
  27. Iyer R.N., Pickering H.W., Zamanzadeh M. // Ibid. 1989. V. 136. № 9. P. 2463. https://doi.org/10.1149/1.2097429
  28. Маршаков А.И., Ненашева Т.А., Рыбкина А.А. и др. // Защита металлов. 2007. Т. 43. № 1. С. 83.
  29. Marshakov A.I., Nenasheva T.A. // Prot. Met. 2002. V. 38. P. 556. https://doi.org/10.1023/A:1021265903879
  30. Wagner C.D., Davis L.E., Zeller M.V. et al. // Surf. Interface Anal. 1981. V. 3. № 5. P. 211. https://doi.org/10.1002/sia.740030506
  31. Shirley D.A. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 12. P. 4709. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.4709
  32. Колпакова Н.А., Минакова Т.С. Термодинамика и кинетика сорбционного концентрирования. Ч. 1. Уч. пособие. Томск: Томский политехнический университет, 2011.
  33. Афанасьев Б.Н., Скобочкина Ю.Р., Сердюкова Г.Г. Физико-химические основы действия ингибиторов коррозии. Сб. науч. тр. Ижевск: Удмуртский государственный университет, 1990.
  34. Kiuchi K., McLellan R.B. // Acta Metall. 1983. V. 31. № 7. P. 961. https://doi.org/10.1016/0001-6160(83)90192-X
  35. Авдеев Я.Г., Кузнецов Ю.И. // ЖФХ. 2023. Т. 97. № 3. С. 305. https://doi.org/10.31857/S0044453723030056
  36. Bushuev M.B., Lavrenova L.G., Ikorskii V.N. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2004. V. 30. № 4. P. 284. https://doi.org/10.1023/B:RUCO.0000022805.47477.75
  37. Haasnoot J.G. // Coord. Chem. Rev. 2000. V. 200-202. P. 131. https://doi.org/10.1016/S0010-8545(00)00266-6
  38. Huxel T., Riedel S., Lach J. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2012. V. 638. № 6. P. 925. https://doi.org/10.1002/zaac.201200117
  39. Donker C.B., Haasnoot J.G., Groeneveld W.L. // Transition Met. Chem. 1980. V. 5. P. 368. https://doi.org/10.1007/BF01396963

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Катодные поляризационные кривые на стали (1–4) и зависимости скорости внедрения в нее водорода от потенциала (1´–4´) в 2M растворе H3PO4 без добавок (1, 1´) и в таком же растворе, содержащем 5 мМ ИФХАН-92 (2, 2´), 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (3, 3´), KNCS (4, 4´).

Скачать (73KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анодные поляризационные кривые на стали в 2M растворе H3PO4 без добавок (1) и в таком же растворе, содержащем 5 мМ ИФХАН-92 (2), 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (3), 0.5 мМ KNCS (4).

Скачать (54KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эквивалентная электрическая схема и диаграммы Найквиста стального электрода в 2М растворе H3PO4 (1), снятые после введения в раствор 5 мкМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (2, 3) с различным временем выдержки (в мин): 2 – 30, 3 – 60.

Скачать (86KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изотерма адсорбции смеси ингибиторов ИФХАН-92 + 0.5 мM KNCS на низкоуглеродистой стали (E = –0.30 B) из 2М раствора H3PO4: точки – экспериментальная зависимость, прямая – теоретическая зависимость, построенная для изотермы Темкина.

Скачать (51KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭ-спектры электронов Fe(2p3/2) и Fe(2p1/2) поверхности стали в 2M растворе H3PO4, содержащем ИФХАН-92 + KNCS.

Скачать (79KB)
Метаданные
7. Рис. 6. РФЭ-спектры электронов O(1s) поверхности стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (63KB)
Метаданные
8. Рис. 7. РФЭ-спектры электронов N(1s) поверхности стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (63KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Предположительная схема строения защитного слоя ингибитора ИФХАН-92, формирующегося на стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (135KB)
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».