Ингибиторы коррозии

Уменьшить или полностью исключить коррозию металлической аппаратуры можно введением в агрессивную среду соединений, значительно снижающих коррозионный процесс. Такой способ снижения скорости коррозии называют ингибированием, а вводимые в среду вещества - ингибиторами, или замедлителями, коррозии. Ингибирование применяют только в системах с постоянным объемом агрессивного раствора, например при защите резервуаров, цистерн, травильных ванн, паросиловых установок, при снятии накипи и т.д. Концентрация вводимого ингибитора зависит от состава и свойств среды, температуры, рН раствора и др. Эффективность его защиты определяется защитным действием (эффектом) (Z,%) и коэффициентом ингибирования (J):

где K₀- массовый показатель скорости коррозии в среде без ингибитора,

г/(м² * ч);

К₁ - массовый показатель скорости коррозии в среде с ингибитором, г/(м ² *ч).

Пересчет одного критерия в другой осуществляется следующим образом:

На эффективность действия ингибиторов коррозии влияют внешние и внутренние факторы коррозии. Среди них наиболее важные: рН среды и концентрация ингибитора.

Механизм действия замедлителей коррозии в большинстве случаев имеет электромеханический характер, т.е. одни вещества, вводимые в состав среды, замедляют анодный, а другие - катодный процесс или одновременно обе стадии процесса.

По характеру защитного действия применяемые ингибиторы подразделяются на катодные, анодные и органические. К анодным замедлителям относятся вещества, обладающие окислительными свойствами (хроматы, дихроматы, нитриты и др.). Они образуют на анодной поверхности металла или сплава пассивные, чаще всего оксидные пленки толщиной 0,01 мкм и уменьшают скорость его растворения. Уменьшение скорости коррозии достигается непосредственным торможением перехода металла в раствор или сокращением поверхности анода из-за образования защитных пленок.

К катодным замедлителям относятся вещества, способные тормозить отдельные стадии катодного процесса. Например, в процессах, идущих с кислородной деполяризацией, скорость коррозии уменьшается при снижении концентрации кислорода в растворе. Поэтому введение поглотителей кислорода в раствор (Na₂SO₃) снижает скорость коррозии. Можно уменьшить коррозию, применяя катодные замедлители, сокращающие поверхность катодных участков (к ним относятся ZnSO₄, ZnCl₂ и др.) Снижение скорости коррозии при введении этих соединений объясняется образованием в щелочной среде нерастворимого соединения Zn(OH)₂, которое осаждается на стенках аппаратов, изолирует поверхность катода от соприкосновения с раствором.

Анодные и катодные замедлители (как правило, неорганические соединения) снижают коррозию в нейтральных и щелочных средах, но не оказывают защитного действия в кислых средах.

Коррозия металлов в растворах кислот протекает с водородной деполяризацией. Для ее предотвращения применяются ингибиторы, повышающие перенапряжение восстановления ионов водорода и реакции ионизации металла. Введение кислотных ингибиторов уменьшает скорость коррозии в этих средах в десятки и сотни раз.

К органическим замедлителям коррозии относятся органические коллоиды, поверхностно - активные вещества и другие соединения.

Органические ингибиторы адсорбируются на поверхности металла, причем не на всей поверхности, а лишь только на катодных, активных ее участках, тормозя разряд ионов водорода, а, следовательно, разрушения металла. Органические ингибиторы не адсорбируются окислительной поверхностью или продуктами коррозии, находящимися на ней, поэтому они будут разрушатся под действием агрессивной среды.

Защитное действие органических ингибиторов зависит не только от природы этих веществ, но и от температуры и концентрации их в агрессивной среде. С повышением температуры уменьшается адсорбция их поверхностью и резко снижается защитное действие. Концентрация ингибитора в растворе должна быть строго определенной.

В полиметаллических системах необходимо применять смеси ингибиторов, действие которых на металлоконструкции неодинаково. Возможно равнозначное действие отдельных ингибиторов, ослабление эффективности (антагонизм), увеличение эффективности (синергизм).

Наиболее полезен эффект синергизма, который приводит к достижению большего защитного эффекта.

Оценка коррозионной стойкости металлов

Коррозионную стойкость металлов можно оценить по следующим показателям:

а) по изменению массы металла при коррозии, отнесенной к единице поверхности и единице времени. Эту величину называют массовым показателем коррозии:

где m_н и m_к - соответственно начальная и конечная масса образца металла: S - площадь поверхности образца; t - время коррозии;

б) по объему выделяющегося или поглощаемого при коррозии газа (водорода, кислорода), отнесенному к единице поверхности металла и единице времени:

где К_об - объемный показатель коррозии; V - объем выделяющегося (поглощаемого)

газа, см;

в) по уменьшению толщины образца металла, выраженной в линейных единицах и отнесенной к единице времени. Это показатель коррозии, характеризующий среднюю глубину разрушения металла за единицу времени (мм/год):

где р - плотность металла, г/см³; 8760 - число часов в году.

г) по плотности коррозионного тока

где n - валентность металла, переходящего в раствор; А - атомная масса металла;

26,8 - постоянная Фарадея, А • ч..

Контрольные вопросы:

1.Определение коррозии.

2.Классификация коррозионных процессов.

3.Сущность химической коррозии. Виды химической коррозии

4.Сущность электрохимической коррозии

5.Поляризационные кривые. Их характеристики.

6.Термодинамика электрохимической коррозии металлов.

7.Виды коррозионного разрушения:

а) по характеру коррозионного разрешения

б) по условиям протекания процесса

8. Сущность атмосферной коррозии.

9. Факторы, влияющие на скорость коррозии.

10.. Методы защиты от коррозии:

а) катодная защита

б) пассивация

в) анодная защита

г) покрытия - как метод защиты 11 .Ингибиторы коррозии

12. Оценка коррозионной стойкости металлов.

Литература:

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия, -M.: "Высшая

школа",1973. - 480с.

2. Коррозия./ Под ред. Л.Л.Шрайера. -M.: "Металлургия", 1981. - 632с.

3. Киреев BA. Краткий курс физической химии, -M.: "Химия",1969. - 640с.

4. Жуков А.П., Малахов А.И. Основы металловедения и теории коррозии. -M.:

"Высшая школа",1991. - 168с.

5. Жук Г.Н. Коррозия. -M.: "Высшая школа", 1988. - 420с.

29