Date of Award
11-2024
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Chemistry
Department
Chemistry
First Advisor
Ahmed Al Shamisi
Second Advisor
Fathy Hassan
Abstract
In this study, the corrosion behavior of 304 austenitic stainless steel was investigated in H2SO4 solutions, H2SO4 as a function of Cl- ions concentration, H2SO4 as a function of MoO42- ions concentration, and H2SO4 + Cl- ions as a function of MoO42- ions concentration. Moreover, the synergistic inhibition of MoO42- and WO42- ions was investigated in 0.1 M H2SO4, with the solution pH adjusted to 3.0. The findings show that the corrosion current density (icorr) increases while the polarization resistance (Rp) decreases with increased H2SO4 concentrations in the absence of Cl- ions. In the presence of Cl- ions, icorr increases whereas Rp decreases with increasing Cl- concentration in ≤1 M H2SO4 solutions. In contrast, in concentrations ≥ 2 M H2SO4, icorr decreases while Rp increases with increasing Cl- ions concentration up to ~ 0.5-1.0 M Cl- ions concentration, while the trend is reversed in concentrations ≥ 1 M NaCl as the Rp decreases and icorr increases with increasing Cl- ions concentration.
The pitting potential (Epit) decreases as Cl- ions concentration increases in a given H2SO4 concentration as expected; however, no correlation is found between Epit and [Cl-]/[H2SO4] ratio or Epit and [Cl-] when solutions of different concentrations of H2SO4 + Cl- were taken into consideration.
The MoO42- ions acted as an excellent corrosion inhibitor in H2SO4 solutions in the absence of Cl- ions, with the IE% exceeding 99%. However, in H2SO4 solutions in the presence of Cl- ions, MoO42- ions acted both as a corrosion accelerator and a corrosion inhibitor depending on the concentrations of H2SO4, Cl- ions, and MoO42- ions, with the inhibition tendency increasing with the decrease in the Cl- concentration and the increase in the MoO42- concentration.
For the MoO42- ion to effectively induce inhibition in H2SO4 + NaCl solutions, its concentration must be high enough to shift the corrosion potential to the passive range in the polarization curves. Finally, both MoO42- and WO42- ions acted as excellent corrosion inhibitors of 304 stainless steel in 0.10 M H2SO4 (pH = 3.0), with the two ions showing a synergistic inhibition effect, with the maximum corrosion inhibition occurring when a 1:1 concentration ratio was used.
Arabic Abstract
سلوك تآكل 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ في حمض الكبريتيك / كلوريد الصوديوم في غياب ووجود الموليبدات والتنجستات
في هذه الدراسة، تم التحقيق في سلوك التآكل لـ304 من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في محاليل حمض الكبريتيك، حمض الكبريتيك وأيونات الكلوريد، حمض الكبريتيك وأيونات الموليبدات، وحمض الكبريتيك وأيونات الكلوريد وأيونات الموليبدات. علاوة على ذلك، تم فحص التثبيط التآزري لأيونات الموليبدات والتنجستات في تركيز 0.1 من حمض الكبريتيك، مع تغيير الرقم الهيدروجيني للمحلول إلى 3.0 . تظهر النتائج أن كثافة تيار التآكل تزداد بينما تنخفض مقاومة الاستقطاب مع زيادة تركيز حمض الكبريتيك في غياب أيونات الكلوريد. في وجود أيونات الكلوريد، يزداد تيار التآكل بينما تنخفض مقاومة الاستقطاب مع زيادة تركيز أيونات الكلوريد في تركيز يساوي 1 أو أقل من حمض الكبريتيك. في المقابل، في تركيزات حمض الكبريتيك التي تكون مساوية أو أكبر من 2 ، ينخفض تيار التآكل بينما تزداد مقاومة الاستقطاب مع زيادة تركيز أيونات الكلوريد إلى ~ 1.0 - 0.5 ، بينما تنعكس العلاقة في تركيزات حمض الكلوريد التي تكون مساوية أو أصغر من 1 حيث تنخفض مقاومة التآكل ويزداد تيار التآكل مع زيادة تركيز أيونات الكلوريد.
تنخفض إمكانية التنقر مع زيادة تركيز أيونات الكلوريد في تركيز معين من حمض الكبريتيك كما هو متوقع. ومع ذلك، لم يتم العثور على أي علاقة بين نسبة إمكانية التنقر ونسبة تركيز أيونات الكلوريد وتركيز حمض الكبريتيك أو إمكانية التنقر وتركيز أيونات الكلوريد عندما تم أخذ تركيزات مختلفة من حمض الكبريتيك وأيونات الكلوريد في الاعتبار.
تعمل أيونات الموليبدات كمثبط تآكل ممتاز في محاليل حمض الكبريتيك في غياب أيونات الكلوريد، مع كفاءة تثبيط تتجاوز % 99. ومع ذلك، في محاليل حمض الكبريتيك في وجود أيونات الكلوريد، تعمل أيونات الموليبدات كمسرع للتآكل ومثبط للتآكل اعتمادًا على تركيز حمض الكبريتيك، أيونات الكلوريد، وأيونات الموليبدات، حيث يزداد ميل التثبيط مع انخفاض تركيز أيونات الكلوريد وزيادة تركيز أيونات الموليبدات.
لكي تحفز أيونات الموليبدات بشكل فعال التثبيط في المحاليل التي تحتوي على حمض الكبريتيك وأيونات الكلوريد، يجب أن يكون تركيزها عالي بما يكفي لتحويل إمكانية التآكل إلى النطاق السلبي في منحنيات الاستقطاب. أخيرًا، عملت كل من أيونات الموليبدات وأيونات التنجستات كمثبطات تآكل ممتازة ل 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ في تركيز 0.1 من حمض الكبريتيك الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 3.0، حيث أظهر الأيونان تأثير تثبيط تآزري، مع حدوث أقصى تثبيط للتآكل عند استخدام نسبة تركيز 1:1.
Recommended Citation
Alkaabi, Asma Yousef, "CORROSION BEHAVIOR OF 304 STAINLESS STEEL IN H2SO4/NaCl IN THE ABSENCE AND PRESENCE OF MOLYBDATE AND TUNGSTATE" (2024). Theses. 1259.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1259
