Kinetics of the reaction of hydrogen evolution on steel in a hydrochloric acid solution containing corrosion inhibitors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The kinetics of cathodic reduction of hydrogen on low-carbon steel in 2 M HCl (t = 25 °C) containing corrosion inhibitors – catamine AB and IFKhAN-92 – was studied. The main rate constants for the stages of hydrogen gas evolution and the introduction of hydrogen atoms into steel are determined. The additions of catamine AB and IFKhAN-92 inhibited the cathodic reduction of hydrogen and its permeation into steel in an HCl solution. The most effective inhibitor of hydrogen absorption is IFKhAN-92. The inhibitory effect of this compound is due to a decrease in the ratio of the hydrogen concentration in the metal phase to the degree of hydrogen filling of the surface. IFKhAN-92 reduction of hydrogen concentration in the volume of metal determines the preservation of the plastic properties of steels during corrosion in HCl solutions. The high efficiency of IFKhAN-92, as an inhibitor of cathodic reduction of hydrogen and its absorption, is the result of chemisorption of this compound on the surface of the steel and the formation of a polymolecular protective layer.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ya. G. Avdeev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

T. A. Nenasheva

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. Yu. Luchkin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Panova

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. I. Marshakov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

Yu. I. Kuznetsov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ya.G. Avdeev, T.A. Nenasheva, A.Yu. Luchkin et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 18, 111 (2024). https://doi.org/10.1134/S1990793124010044
  2. E.I. Rudenko, N.V. Dohlikova, A.K. Gatin et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 17(4), 845 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123040164
  3. N.V. Dokhlikova, S.A. Ozerin, S.V. Doronin et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 16(3), 461 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122030137
  4. N.V. Dokhlikova, A.K. Gatin, S.Yu. Sarvadiy et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 15(4), 732 (2021). https://doi.org/10.1134/S1990793121040023
  5. N.V. Dokhlikova, A.K. Gatin, S.Yu. Sarvadiy et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 16(2), 361 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122020166
  6. N.V. Dokhlikova, A.K. Gatin, S.Yu. Sarvadii et al. Russ. J. Phys. Chem. B, 14(5), 733 (2020). https://doi.org/10.1134/S1990793120050036 .
  7. S. Muralidharan, M.A. Quraishi and S.V.K. Iyer. Corros. Sci., 37, 1739 (1995). https://doi.org/10.1016/0010-938X(95)00068-U
  8. A.I. Marshakov, T.A. Nenasheva, A.A. Rybkina et al. Prot. Met., 43, 77 (2007). https://doi.org/10.1134/S0033173207010110
  9. S. Hari Kumar, P.A. Vivekanand, P. Kamaraj. Mat. Today: Proceed., 36, 898 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.027
  10. M.A.V. Devanathan, Z. Stachurski. Proceeding of the royals Society. Ser. A. Mathematical and Physical Science, 270А, 90 (1962). https://doi.org/10.1098/rspa.1962.0205
  11. M.A.V. Devanathan, Z. Stachurski. J. Electrochem. Soc., 3, 619 (1964). https://doi.org/10.1149/1.2426195
  12. R.N. Iyer, H.W. Pickering, M. Zamanzadeh. J. Electrochem. Soc., 136, 2463 (1989). https://doi.org/10.1149/1.2097429
  13. B.N. Popov, J.-W. Lee, M.B. Djukic. Handbook of Environmental Degradation of Materials (Third Edition), Elsevier Inc., 133 (2018). https://doi.org/10.1016/B978-0-323-52472-8.00007-1
  14. C.D. Wagner, L.E. Davis, M.V. Zeller et al. Surf. Inter. Analysis., 3, 211 (1981). https://doi.org/10.1002/sia.740030506
  15. D.A. Shirley. Phys. Rev. B, 5, 4709 (1972). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.4709
  16. T.J. Harvey, F.C. Walsh, A.H. Nahlé, J. Mol. Liq., 266, 160 (2018). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.06.014

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Cathodic polarization curves on steel (a) and potential dependence of hydrogen introduction rate (b) in 2 m hcl solution containing 5 mm ir.

Download (49KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Polarization curves on high-strength steel in 2 M HCl solution (1) with 5 mM AB catamine (2) and IFCHAN-92 (3) additives.

Download (31KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Equivalent electrical diagram and Nyquist diagrams of steel electrode in 2 M HCl solution (1), taken after introduction of 0.01 mM IFCHAN-92 into the solution with exposure time (min): 2 - 5, 3 - 15, 4 - 60, 5 - 120, 6 - 180.

Download (66KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Adsorption isotherm of IFCHAN-92 on steel (E = -0.30 B) in 2 M HCl solution.

Download (23KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Standard RFE electron spectrum of Fe(2p) surface of steel (spin orbital splitting - duplet), after pre-adsorption of the inhibitor with 2 M HCl + 5 mM IFCHAN-92 for 24 h.

Download (56KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. XRD electron O(1s) spectra of the steel surface after pre-adsorption of the inhibitor 2 M HCl + + + 5 mM IFCHAN-92 for 24 h.

Download (64KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. RFE spectra of N(1s) electrons of steel surface after preliminary adsorption of inhibitor 2 M HCl + 5 mM IFCHAN-92 for 24 h followed by washing in an ultrasonic bath.

Download (43KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».