Ингибирование коррозии стали некоторыми гомологами класса 3-алкил-5-амино-1H-1,2,4-триазолов в кислой среде
Аннотация
Использование соляной кислоты при обработке призабойной зоны пласта приводит к значительной коррозии металлов, а также водородному и хлоридному растрескиванию под напряжением насосно-компрессорных труб. Для решения данной проблемы в раствор соляной кислоты добавляют ингибиторы коррозии. В настоящей статье приводятся результаты исследования антикоррозионной активности ряда производных класса 3-алкил-5-амино-1H-1,2,4-триазола в условиях солянокислой коррозии низкоуглеродистой стали.
В ходе работ был синтезирован ряд 3-алкил-5-амино-1H-1,2,4-триазолов, с применением ЯМР-спектроскопии и ВЭЖХ/МС подтверждена и доказана их структура. Методами поляризационных электрохимических и гравиметрических прямых коррозионных испытаний установлены закономерности антикоррозионного действия исследованных соединений. Для всех ингибиторов рассчитаны значения скоростей коррозии, коэффициентов торможения и степеней защиты. С применением квантово-химических расчетов на основе теории функционала плотности в программе Gaussian обоснован вероятный механизм ингибирующего действия изученных соединений.
Показано, что наибольшее влияние на ингибирующую активность исследованных соединений оказывает структура алкильных заместителей. Предложен механизм адсорбции ингибитора, который объясняет рост защитных свойств с увеличением длины алкильного заместителя. Высокая гидрофобность алифатического фрагмента, не участвующего в процессе хемосорбции, дополнительно препятствует контакту раствора кислоты с поверхностью металла, в то
время как гетероциклическая часть молекулы обеспечивает сорбцию ингибитора на поверхности металла.
Установлено, что производные гомологического ряда 3-алкил-5-аминотриазола пригодны в качестве ингибиторов кислотной коррозии стали СТ-3. Минимальная длина углеводородного радикала, при которой наблюдается существенная ингибирующая активность, составляет 7 атомов углерода. Степени защиты 65-85% достигаются при внесении в солянокислый раствор добавок 3-гептил-5-амино-1H-1,2,4-триазола в концентрации не менее 2 г/л.
Скачивания
Литература
Cano E., Pinilla P., Polo J. L., Bastidas J. M. Copper corrosion inhibition by fast green, fuchsin acid and basic compounds in citric acid solution. Materials and Corrosion. 2003; 54(4): 222–228. https://doi.org/10.1002/maco.200390050
Moretti G., Guidi F., Grion G. Tryptamine as a green iron corrosion inhibitor in 0.5 M deaerated sulphuric acid. Corrosion science. 2004; 46(2): 387–403. https://doi.org/10.1016/S0010-938X(03)00150-1
Gad Allah A. G., Moustafa H. Quantum mechanical calculations of amino pyrazole derivatives as corrosion inhibitors for zinc, copper and a-brass in acidc hlorides olution. Journal of Applied Electrochemistry. 1992; 22(7): 644–648. https://doi.org/10.1007/BF01092613
Mostafa S. I., Abd El-Maksoud S. A. Synthesis and characterization of some transition metal complexes of 2-amino-3-hydroxypyridine and its application in corrosion inhibition. Monatshefte fuer Chemie/Chemical Monthly. 1998;129(5): 455–466. https://doi.org/10.1007/PL00000102
Nandeesh L. S., Sheshadri B. S. Inhibitory effect of 2-mercapto pyrimidine on corrosion of copper single crystal planes in 0.1 M H2SO4. Proceedings of the Indian Academy of Sciences - Chemical Sciences. 1991;103(6): 763–775. Available at: https://www.ias.ac.in/article/fulltext/jcsc/103/06/0763-0775
Habib U., Badshah A., Flörke U., Qureshi R. A., Mirza B. Khan A. Synthesis of (2,4-diamino-5-(3¢,4¢,5¢- trimethoxybenzyl) pyrimidine) copper (II) complex at 20–25 °С and its structural characterization. Journal of Chemical Crystallography. 2009;39(8): 607–611. https://doi.org/10.1007/s10870-009-9547-7
Zor S. Sulfathiazole as potential corrosion inhibitor for copper in 0.1 M NaCl. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014;50(4): 530–537. https://doi.org/10.1134/S2070205114040200
Madkour L. H., Elshamy I. H. Experimental and computational studies on the inhibition performances of benzimidazole and its derivatives for the corrosion of copper in nitric acid. International Journal of Industrial Chemistry. 2016;7(2): 195–221. https://doi.org/10.1007/s40090-015-0070-8
Zhang D-Q., Gao L-X., Zhou G-D. Synergistic effect of 2-mercapto benzimidazole and KI on copper corrosion inhibition in aerated sulfuric acid solution. Journal of Applied Electrochemistry. 2003;33(5): 361–366. https://doi.org/10.1023/A:1024403314993
Finšgar M. and Milosev I., Inhibition of copper corrosion by 1,2,3-benzotriazole: a review, Corrosion Science. 2010; 52: 2737–2749. doi:10.1016/j.corsci.2010.05.002
Kuznetsov Yu. I. , Agafonkina M. O. , Shikhaliev Kh. S., Andreeva N. P., Potapov A. Yu., Adsorption and passivation of copper by triazoles in neutral aqueous solution. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2014;3(2): 137–148. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2014-3-2-137-148
Khiati Z., Othman A. A., Sanchez-Moreno M., Bernard M.-C., Joiret S., Sutter E. M. M., Vivier V. Corrosion inhibition of copper in neutral chloride media by a novel derivative of 1,2,4-triazole. Corrosion Science. 2011;53: 3092–3099. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.05.042
Stupnišek-Lisac E., Gazivoda A., Madžarac M. Evaluation of non-toxic corrosion inhibitors for copper in sulphuric acid. Electrochimica Acta. 2002;47: 4189–4194. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00436-X
Quraishi M. A., Jamal D. Fatty acid triazoles: Novel corrosion inhibitors for oil well steel (N-80) and mild steel. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2000;77: 1107–1111. https://doi.org/10.1007/s11746-000-0174-6
Graiver D., Dacomba R., Khawaji M., Jaros A., Berglund K., Narayan R. Steel-corrosion inhibitors derived from soybean oil. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2012;89: 1895–1903.
https://doi.org/10.1007/s11746-012-2077-z
Aiad I. A., Hafiz A. A., El-Awady M. Y., Habib A. O. Some imidazoline derivatives as corrosion inhibitors. Journal of Surfactants and Detergents. 2010;13: 247–254. https://doi.org/10.1007/s11743-009-1168-9
Quraishi M. A., Jamal D., Saeed M. T. Fatty acid derivatives as corrosion inhibitors for mild steel and oil-well tubular steel in 15% boiling hydrochloric acid. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2000;77: 265–268. https://doi.org/10.1007/s11746-000-0043-3
Gaines T. B., Kimbrough R. D., Linder R. E. The toxicity of amitrole in the rat. Toxicology and Applied Pharmacology. 1973;26(1): 118–129. https://doi.org/10.1016/0041-008x(73)90092-6
Mansfeld F. Tafel slopes and corrosion rates obtained in the pre-Tafel region of polarization curves. Corrosion Science. 2005;47(12): 3178–3186. https://doi.org/10.1016/J.CORSCI.2005.04.012
Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Petersson G. A., Nakatsuji H. Gaussian16 Revision B.01. Gaussian Inc. Wallingford CT. 2016. Режим доступа: https://gaussian.com/g16main/
Parr R. G., Pearson R. G. Absolute hardness: companion parameter to absolute electronegativity. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 1983;105(26): 7512–7516. https://doi.org/10.1021/ja00364a005
Shevtsov D. S., Shikhaliev Kh. S., Stolpovskaya N. V., Kruzhilin A. A., Potapov A. Yu., Zartsyn I. D., Kozaderov O. A., Lyapun D. V., Prabhakar C., Tripathi A. 3-Alkyl-5-amino-1,2,4-triazoles synthesized from the fatty acids of sunflower oil processing waste as corrosion inhibitors for copper in chloride environments. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2020;9(2): 726–744. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2020-9-2-21
Copyright (c) 2022 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
