1.2 Коррозионная активность многокомпонентных реагентов

В использовании хлористых солей в качестве противогололедных реагентов есть серьезный недостаток - коррозионное воздействие на металлы и цементобетон. При этом коррозионное воздействие хлорида кальция и хлорида магния (бишофит) может достигать более 1 мг/см²сут, натрия - 0,8 мг/см²сут (см. Таблицу 1).

Таблица 1 Коррозионная активность некоторых компонентов противогололедных материалов

№ п/п	Состав образца	Агрегат-ное состояние	Коррозионная активность мг/см2·сутки
1	Хлорид магния	твердые	1,29
2	Хлорид кальция		1,02
3	Хлорид натрия		0,8
4	Формиат натрия		0,14

Разрушающее действие жидких антигололедных реагентов, как правило, оказывается еще выше, так как в реакцию окисления вступает еще и вода. При таких высоких показателях коррозионной активности противогололедные материалы, состоящие только из хлоридных компонентов, имеют ряд ограничений. Например, согласно ОДМ 218.5.006-2008 “Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов”, использование на мостовых сооружениях хлорсодержащих реагентов запрещено.

Запрещено использование хлоридов на цементобетонных дорогах в возрасте до 3х лет, так как неустоявшийся цемент легко подвергается разрушению под действием хлоридов.

В связи с этим для снижения коррозионной активности в противогололедные реагенты целесообразно добавлять ингибиторы коррозии.

Ингибиторы коррозии - сложные по составу вещества, тормозящие коррозийные процессы металлов. Однако многие существующие ингибиторы, во-первых - снижают активность солей, а во-вторых - негативно влияют на окружающую среду.

По механизму действия ингибиторы коррозии делятся на:

1. Пассиваторы - они вступают в реакцию с металлом, создавая нерастворимые пленочные соединения. Металлическая поверхность, подвергнутая пассивации, почти невосприимчива к коррозии.

2. Адсорбционные ингибиторы - образуют устойчивую адсорбционную или фазовую пленку на поверхности металла, которая, в свою очередь, замедляет электрохимические реакции.

Применение пассиваторов в составе противогололедных материалов недопустимо, так как они, вступая в реакцию с металлом, портят внешний вид металлических частей автомобилей. К тому же при взаимодействии с хлоридами они становятся малоэффективными.

Таким образом, при производстве ПГМ чаще всего применяются адсорбционные ингибиторы.

Наиболее эффективными веществами, замедляющими коррозию, в случае с антигололедными средствами являются соединения не только проявляющие ингибирующее действие, но и плавящие снежно-ледяные отложения. Яркий пример - соли жирных органических кислот, самыми популярными их представителями являются формиаты.

Формиаты не обладают запахом, быстро разлагаются на углекислый газ и воду, имеют высокую плавящую способность и низкую коррозионную активность (см. Таблицу 1). При добавлении в композиции хлоридных реагентов формиат натрия проявляет ингибирующие свойства и снижает их коррозионную активность. Так состав из 20% хлорида кальция и 80% хлорида натрия имеет показатель около 0,79 мг/(см²/сутки), а при добавлении даже 10% формиата натрия, потеря стали марки 3 уменьшается на треть. При этом противогололедный реагент сохраняет высокую плавящую способность.  

Между прочим, формиат натрия - реагент, нередко использующийся  в аэропортах как самостоятельное вещество. В патенте США от 1941 года упоминается об использовании формиата для состава антифриза (Antifreeze composition).

А в 1965 году американские ученые Боез и Бортз (Boies, D B Bortz, S), основываясь на собственных исследованиях, рекомендовали для борьбы с гололедом добавлять в техническую соль (хлорид натрия) формиат, чтобы защитить дорожные и металлические поверхности от разрушения и коррозии, вызванных хлоридами.

Так служба по уборке снега в аэропорту г. Цюриха (Швейцария) использует формиаты с 2005 года. Российские аэропорты - Шереметьево, Внуково и Домодедово тоже используют жидкий формиат натрия - реагент для борьбы с гололедом.

Присутствие формиата натрия в составе ПГР практически в любом количестве (5-94 %), снижает коррозионную активность хлоридов на металл (Ст.- 3) от 0,69 мг/см²сут до 0,12 мг/см²сут при предельно допустимой норме 1,1 мг/см² сут (ГОСТ 33389 “Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Технические требования”). Так при введении в композицию хлоридов натрия и кальция 5% формиата натрия, коррозионная активность многокомпонентного материала на сталь 3 снижается на 12,66%. При добавлении 11,1% формиата - на 24,05%.

При этом введение формиата  натрия  в количестве от 5% до 11,1% позволяет снизить коррозионную активность многокомпонентного реагента на металл на 0,017 мг на 1% формиата, а при добавлении его в количестве от 11,1% до 94% происходит снижение скорости коррозионной активности до 0,007 мг на каждый процент введенного формиата натрия.

Формиаты натрия, как наиболее доступные из формиатов, обладают наиболее подходящими качествами для применения в антигололедных композициях.

В настоящее время на рынке противогололедных материалов представлены многокомпонентные композиции с формиатом натрия, воздействие на металл которых лежит в пределах от 0,14 до 0,4 мг/(см2/сутки), что в несколько раз ниже, чем показатели однокомпонентных химических реагентов - хлорида натрия, кальция и магния.