Характеристики снижения коррозии некоторых новых селенорганических производных тиомочевины при кислотном травлении стали С1018 на основе экспериментальных и теоретических исследований

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9058 (2023) Цитировать эту статью

838 Доступов

10 Альтметрика

Подробности о метриках

Два селенорганических производных тиомочевины, 1-(4-(метилселанил)фенил)-3-фенилтиомочевина (DS036) и 1-(4-(бензилселенил)фенил)-3-фенилтиомочевина (DS038), были получены и классифицированы с помощью FTIR и ЯМР (1H) и 13С). Эффективность двух вышеуказанных соединений в качестве ингибиторов коррозии стали C в молярной HCl оценивали с использованием методов потенциодинамической поляризации (PD) и электрохимической импедансной спектроскопии (EIS). Результаты PD показывают, что DS036 и DS038 имеют признаки смешанного типа. Результаты ЭИС показывают, что увеличение их дозы не только меняет поляризационное сопротивление C-стали с 18,53 до 363,64 и 463,15 Ом см2, но и изменяет емкость двойного слоя с 710,9 до 49,7 и 20,5 мкФ см-2 при наличии 1,0 мМ DS036. и DS038 соответственно. При дозе 1,0 мМ селенорганические производные тиомочевины показали наибольшую эффективность ингибирования - 96,65% и 98,54%. Адсорбция ингибирующих молекул протекала по изотерме Ленгмюра на стальной подложке. Также предполагалась свободная от адсорбции энергия процесса адсорбции, указывающая на комбинированную химическую и физическую адсорбцию на границе раздела C-сталь. Исследования FE-SEM подтверждают адсорбционные и защитные способности систем молекулярных ингибиторов на основе OSe. Расчеты In Silico (моделирование DFT и MC) исследовали притяжение между изученными производными селенорганического тиомочевины и анионами коррозионного раствора на поверхности Fe (110). Полученные результаты показывают, что эти соединения могут создавать подходящую предотвращающую поверхность и контролировать скорость коррозии.

Отличные механические свойства делают углеродистую сталь (C-сталь) незаменимым материалом с широким спектром применения в различных областях, включая морскую и нефтяную отрасли1. C-стали легко подвергаются коррозии в кислых средах, особенно в соляной кислоте, которая используется для промышленного травления, кислотного удаления окалины, очистки и кислотной обработки нефтяных скважин2. Ежегодные потери могут исчисляться миллиардами долларов3. Хотя для предотвращения коррозии металлов было разработано множество стратегий, включая покрытие и осаждение4,5,6,7, использование ингибиторов коррозии по-прежнему остается одной из лучших и наиболее эффективных стратегий8,9. Ингибиторы коррозии отличаются высокой способностью к адгезии к металлическим поверхностям. Скорость коррозии сразу снижается при добавлении ингибитора в небольших количествах, поскольку он быстро предотвращает коррозию10.

Благодаря своему обилию в центрах адсорбции, таких как гетероатомы (сера, кислород и азот), органические молекулы часто используются в качестве эффективных ингибиторов коррозии мягкой стали в водных условиях. Это делает ингибиторы экономически эффективными7,11,12. Взаимные контакты между поверхностью металла и органическим слоем, контролируемые адсорбционным механизмом, могут существенно замедлять скорость как анодных, так и катодных коррозионных реакций на границе раздела металл/раствор13,14. В то время как электрохимические методы, такие как электрохимическая импедансная спектроскопия и потенциодинамическая поляризация, могут измерить скорость коррозии, теоретическое моделирование может измерить взаимодействие между металлами и ингибиторами15.

Селенорганические (OSe) гибриды в последнее время привлекли большое внимание благодаря их разнообразному применению, особенно в химической и медицинской химии16,17. Беспрецедентные характеристики селена (Se) и окислительно-восстановительные свойства обеспечили потенциальное биохимическое и промышленное применение агентов OSe18. Более низкая электроотрицательность и больший размер Se по сравнению с его аналогами серой, азотом и фосфором являются основными причинами его более высокой поляризуемости и, следовательно, нуклеофильности17. Следовательно, селенорганические соединения (OSe) обычно являются хорошими нуклеофилами и обладают потенциальной каталитической и хелатирующей активностью17. В отличие от серы, Se является полупроводником и обладает фотопроводящими и фотоэлектрическими свойствами, поэтому он широко используется в материаловедении и электронике, например, в солнечных элементах, натрий-ионных батареях, фотоэлементах и люксметрах17.

15 wt % HCl) are highly required in pipeline cleaning solutions and acidizing fluids, as well as in the petrochemical industries. Within this context, thioureas have shown potential application in retarding the corrosion of aluminum, copper, ferrous, zinc, and magnesium metals in different aggressive media by influencing the cathodic and anodic reactions. They acted as ideal adsorption sites in potential inhibitors owing to their ability to share free electrons with the metal template via their two nitrogen and sulfur atoms thus protecting the metals from acid corrosion by preventing the contact surface area available with hydrogen ions16. On the other hand, OSe compounds are considered better corrosion inhibitors than their organosulfur homologous owing to the Se greater ability to share its outer electrons with metals. Unfortunately, the anticorrosive efficacy of the OSe agents was seldom discussed and limited to a few examples in the literature. Recently, we reported different organoselenocyanates- (I and II) and diselenide-based (III and IV) water-soluble OSe compounds corrosion inhibitors for reinforced steel in the simulated concrete pore solution19. Moreover, we developed several OSe-tethered anthranilic acid hybrids (V, VI, and VII) as potential corrosion inhibitors for the J55 pipeline steel and 6061 aluminum alloy20. Additionally, we have also reported OSe-based tetrazoles (VIII, and IX) as promising corrosion inhibitors for the J55 steel tubing samples during oil well acidizing (Fig. 1)21./p>

DS036. It is important to note that the inhibitory efficiencies determined by electrochemical measurements are essentially in agreement with those determined by PDP, as indicated in Table 1./p>