Inhibición de la corrosión localizada de un acero inoxidable supermartensítico en medio amargo mediante un surfactante gemini derivado del aceite de palma

RESUMEN En el presente trabajo de investigación se sintetizó un surfactante gemini no iónico derivado del aceite de palma de nombre bis(2-((2-palmitoamidoetil) amino) etil) 1H-imidazol-4,5-dicarboxilato y se evaluó como inhibidor de la corrosión del acero inoxidable supermartensitico UNS S41425 inmerso en la solución A de la norma NACE TM-177 modificada (se sustituyó el ácido sulfhídrico (H2S) por tiosulfato de sodio (Na2S2O3) en una concentración de 1x10-3M). La evaluación electroquímica del inhibidor se llevó a cabo en condiciones estáticas, hidrodinámicas y en condiciones de esfuerzo. En condiciones estáticas, la eficiencia de inhibición (EI%) aumentó con respecto al incremento de la concentración del inhibidor, alcanzando EI% mayores al 90% en concentraciones mayores a la concentración critica de micelas (CMC) (CMC=6.5 ppm), siendo la máxima EI% obtenida del 99% a 100 ppm. La adsorción del inhibidor obedeció la isoterma de Langmuir e isoterma de Flory-Huggins, y el mecanismo de adsorción en la interfase metal-electrolito fue fisisorción y quimisorción, siendo predominante esta última. Posteriormente, se estudió el comportamiento del inhibidor de corrosión en su concentración optima (100 ppm) en condiciones hidrodinámicas en un electrodo de cilindro rotatorio (RCE) a diferentes velocidades de rotación. Los resultados de las pruebas electroquímicas mostraron que, a velocidades de rotación igual o mayores a 1000 RPM, el flujo turbulento favoreció el transporte de masa de las moléculas del inhibidor desde el seno de la solución hacia la superficie del electrodo. Por último, se realizaron pruebas de tensión de velocidad de deformación lenta (SSRT) para determinar el efecto inhibitorio del surfactante gemini en la susceptibilidad a la corrosión asistida por esfuerzo (SCC) del acero UNS S41425 en la solución amarga a diferentes concentraciones del inhibidor. Los resultados de las prueba SSRT y el análisis fractografico indicaron que el inhibidor de corrosión fue capaz de inhibir el proceso de SCC con una concentración mayor o igual a 25 ppm. En concentraciones de 0 y 5 ppm la fractura fue frágil y el acero fue susceptible a SCC, mientras que, en las concentraciones de 25 a 100 ppm, la fractura fue dúctil y el acero fue prácticamente inmune a SCC. Los resultados de las mediciones electroquímicas y de permeabilidad de H, indicaron que el proceso de SCC fue dominado por el mecanismo de fragilización con hidrogeno, sin descartar la contribución de la disolución anódica preferencial de alguna de las fases presentes en el acero inoxidable.

ABSTRACT In the present research work, A no-ionic gemini surfactant, namely bis(2-((2-palmitoamidoetil) amino) etil) 1H-imidazol-4,5-dicarboxilate, was synthesized from the palm oil and evaluated as corrosion inhibitor for UNS S41425 type supermartensitic stainless steel immersed in modified NACE TM0177 standard solution A (Hydrogen sulfide (H2S) was replaced by sodium thiosulfate (Na2S2O3) with a concentration of 1x10.3 M). Electrochemical evaluation of corrosion inhibitor was carried out in static, hydrodynamic and under stress conditions. In static conditions, inhibition efficiency (IE%) increased with increasing inhibitor concentration, reaching IE% above 90% at concentrations greater than the critical micelle concentration (CMC) (CMC=6.5 ppm). The maximum IE% was around 99% at 100 ppm. The adsorption of gemini surfactant obeyed the Langmuir and Flory-Huggins isotherms models, and the adsorption at metal–electrolyte interfaces involved both chemical and physical adsorption, but predominantly chemisorption mechanism. Once the optimal inhibitor concentration (100 ppm) was determined, the corrosion inhibitor behavior was studied under hydrodynamic conditions in a rotating cylinder electrode (RCE) at different rotation rates. The results of electrochemical measurements showed that turbulent flow enhanced the diffusion of the molecules of the inhibitor from the bulk of the solution towards the surface of the electrode when rotation rates were greater than or equal to 1000 RPM. Finally, slow strain rate tests (SSRT) were performed to investigate the inhibitory effect of gemini surfactant on stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of UNS S41425 steel in the sour solution at different concentrations of the inhibitor. The results of the SSRT test and fractographic analysis indicated that the inhibitor was able to inhibit the SCC process with a concentration greater than or equal to 25 ppm. At concentrations of 0 and 5 ppm, the fracture was brittle, and the steel was susceptible to SCC, while at concentrations of 25-100 ppm, the fracture was ductile, and the steel was practically immune to SCC. Results of electrochemical and hydrogen permeation measurements showed that the dominating mechanism of SCC process was hydrogen embrittlement, without excluding the contribution of preferential anodic dissolution of any existing phases in the UNS S41525 steel.