Evaluation of the inhibiting power of some natural substances towards the corrosion of carbon steel in different environments.
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Abstract
Corrosion is a major problem for the oil and gas industry, resulting in significant financial, environment and health losses. The protection of metals using corrosion inhibitors is an important topic that is becoming more and more important for researchers and industriel sector. Considering environmental and human health impacts, green corrosion inhibitors are more advantageous than traditional. The present work examined the effectiveness of Ascorbic acid, Olibanum and Trifolium repens as bio-inhibitors for corrosion of API5LX60 in a 3.5% NaCl,0.5 M sulfuric acid and naturel seawater. Inhibition efficiency, corrosion behaviour and the mechanism of the inhibitors on carbon steel are evaluated using gravimetry and electrochemical techniques (polarization for corrosion, electrochemical impedance spectrum (EIS), and open circuit potential). Atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) examined the surface morphology. Furthermore, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and UV-Vis spectroscopy are employed to characterize the inhibitors. As a complementary method, Density Functional Theory (DFT) was used to investigate the fundamental corrosion inhibition mechanisms of different inhibitors compounds.
Olibanum, Ascorbic acid and Trifolium repens demonstrated significant corrosion inhibition properties, even at low concentrations. The electrochemical measurements validated that Olibanum,Trifolium repens was a mixed type inhibitors and Ascorbic acid work as an anodic inhibitors. The inhibition efficiency was reached the value of 84%, 75% and 97% in Olibanum,Ascorbic acid and Trifolium repens, respectively. Both in Olibanum andAscorbic acid physicochemical mechanism are responsible for the formation of a protective layer on API5LX60 surface to inhibit the electrochemical reactions.Trifolium repens present physical adsorption. Microscopic studies also confirm the formation of a protective layer of inhibitors on the steel surface .Optimized molecular structures inthe inhibitors molecules confirmed the inhibitive properties via DFT.
Description
La corrosion est un problème majeur pour l'industrie pétrolière et gazière, entraînant des pertes financières, environnementales et sanitaires considérables. La protection des métaux à l'aide d'inhibiteurs de corrosion est un sujet d'intérêt croissant pour les chercheurs et le secteur industriel. Compte tenu des impacts sur l'environnement et la santé humaine, les inhibiteurs de corrosion verts présentent des avantages significatifs par rapport aux inhibiteurs traditionnels.
Le présent travail examine l'efficacité de l'Acide ascorbique, de l'Oliban et de Trifolium repens utilisés comme bio-inhibiteurs pour la corrosion de l'API5LX60 dans une solution de 3,5 % de NaCl, Acide sulfurique 0,5 M et de l'eau de mer. L'efficacité d'inhibition, le comportement vis-à-vis de la corrosion et le mécanisme d'inhibition des inhibiteurs sur l'acier au carbone ont été évalués à l'aide de technique gravimétrique et électrochimiques (polarisation pour la corrosion, spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et potentiel de circuit ouvert OCP). La morphologie de la surface a été analysée à l'aide de la microscopie à force atomique (AFM) et de la microscopie électronique à balayage (SEM).
En outre, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et la spectroscopie UV-Vis ont été utilisées pour caractériser les inhibiteurs. En complément, la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a permis d'étudier les mécanismes d'inhibition de corrosion des différents composés inhibiteurs.
L'Oliban, l'Acide ascorbique et Trifolium repens ont démontré des propriétés significatives d'inhibition de la corrosion, même à des faibles concentrations. Les mesures électrochimiques ont confirmé que l'Oliban et le Trifolium repens étaient des inhibiteurs mixtes et que l'Acide Ascorbique agissait comme un inhibiteur anodique. Les efficacités d'inhibition ont atteint respectivement 84 %, 75 % et 97 % pour l'Oliban, l'Acide ascorbique et Trifolium repens. L’Acide ascorbique et l’Oliban présentent un mécanisme de physicochimique qui est responsable de la formation d'une couche protectrice sur la surface de l'API5LX60, inhibant ainsi les réactions électrochimiques. Le Trifolium repens présente une adsorption physique. Les études microscopiques confirment également la formation d'une couche protectrice d'inhibiteurs sur la surface de l’acier. Les structures moléculaires optimisées des molécules inhibitrices ont confirmé leurs propriétés inhibitrices via les analyses DFT.