Изменение свойств коррозионной среды

Изменение свойств коррозионной среды достигается уменьшением концентрации окислителей (например, деаэрацией воды в паровых котлах), созданием специальных защитных атмосфер (когда изделие эксплуатируется в ограниченном объеме), а также применением ингиби­торов.

Согласно стандарту ISO 8044-1986 ингибиторами коррозии называют химические соединения, которые, присутствуя в коррози­онной системе в достаточной концентрации, уменьшают скорость коррозии без значительного изменения концентрации любого корро­зионного реагента.

Ингибиторами коррозии могут быть не только индивидуальные химические соединения, но и их компози­ции. Содержание ингибиторов в коррози­онной среде обычно невелико.

Эффективность ингибиторов коррозии оценивают по степени защиты Z (в %) и коэффициенту торможения γ (ингибиторный эффект).

Степень защиты определяется по формулам:

где К₁ и К₂ — скорость окислительного растворения металла в среде без ингибитора и с ингибитором соответственно [г/м² ·ч];

i₁ и i₂ – плот­ность тока коррозии металла в среде без ингибитора и с ингибитором соответственно [А/см²].

При полной защите коэффициент Z равен 100%.

Коэффициент торможения показывает, во сколько раз уменьшается скорость коррозии в результате действия ингибитора:

Z и γ связаны между собой соотношением:

Классификация ингибиторов

По механизму действия ингибиторы подразделяют – на катодные, анодные и сме­шанные; по химической природе – на неорганические и органические; по кислотности среды – на кислотные, щелочные и ингибиторы для нейтральных сред.

Действие ингибиторов обусловлено изменением состояния по­верхности металла вследствие адсорбции ингибитора или образова­нием с катионами металла практически нерастворимых соединений. Защитные слои, создаваемые ингибиторами, всегда тоньше наносимых защитных покры­тий.

Катодные и анодные ингибиторы избирательно замедляют соответствующие электродные процессы, смешанные ингибиторы замедляют скорость обоих процессов. Адсорбция ингибитора и формирование на металлической поверхности защитного слоя обусловлено зарядом частиц ингибитора и их способностью об­разовывать с поверхностными атомами прочные химические связи.

Для лучшей защи­ты металлов от коррозии часто используют композиции ингибиторов. При этом может достигаться:

• аддитивность действия, когда ингибирующий эффект компонентов суммируется;

• антагонизм, когда одни компоненты ослаб­ляют ингибирующий эффект других;

• синергизм, когда одни компоненты усиливают ингиби­рующий эффект других.

Неорганические ингибиторы коррозии. Способностью замедлять корро­зию металлов обладают многие неорганиче­ские вещества. Их ингибирующее действие обусловливается некоторыми катионами (Са²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, As³⁺, Bi³⁺, Sb³⁺) или анионами (СrO₄^2–, Сr₂O₇^2–, NO₂^–, SiO₃^2–, PO₄^3–).

Неорганические катодные ингибиторы уменьшают скорость коррозии металлов путём повышения перенапряжения катодного процесса или сокращения площадей катодных участков.

Так, экранирующие катодные ингибиторы образуют на микрокатодах защитные слои из практически нерастворимых соединений. Например, бикарбонат кальция Са(НСО₃)₂ – самый дешёвый катодный экранирующий ингибитор, применяемый для защиты стальных труб си­стемы водоснабжения – в подщелоченной воде образует практически нерастворимый карбонат кальция СаСО₃, осаждающийся на по­верхности и изолирующий (экранирующий) металл от электролита.

Катодные ингибиторы, повышающие перенапряжение катодно­го процесса, применяются в тех случаях, когда коррозия проте­кает с водородной деполяризацией. В качестве таких ингибиторов используют соли, содержащие катио­ны некоторых тяжёлых металлов. В результате восстановления происходит кон­тактное осаждение этих металлов на стальной поверхности, вследствие чего повыша­ется перенапряжение водорода.

Анодные неорганические ингиби­торы коррозии образуют на поверхности ме­талла тонкие (~0,01 мкм) плёнки, которые замедляют процесс перехода ионов металла в раствор. В группу анодных ингибиторов коррозии включают и вещества – плёнкообразователи, и окислители, часто называемые пассиваторами.

Плёнкообразующие вещества защищают металл, создавая на его поверхности фазовые или адсорбционные плёнки. К ним относят едкий натр NaOH, соду Na₂CO₃, фосфаты. Наибольшее распространение по­лучили фосфаты, используемые для защиты стальных изделий в системе хозяйственных и коммунальных стоков.

Пассиваторы тормозят анодный процесс окислительного растворения металлов благодаря образованию на их поверхности оксидов.

Пассиваторы являются эффективными, но опасными ингибиторами. При неверно подобранной концентрации, в присутствии ионов С1^– или при несоответствующей кислотности среды они могут, наоборот, ускорить коррозию металла, в частности, вызвать очень опасную точечную коррозию.

Органические ингибиторы коррозии. Способностью замедлять коррозию металлов обладают многие органические соединения. Как правило, – это ингибиторы смешанного действия, так как они воздействуют на ско­рость как катодного, так и анодного процессов.

Органические ингибиторы адсорбируются только поверхно­стью металла. Продукты коррозии их не адсорбируют. Поэтому их применяют при кислотном травлении металлов для очист­ки последних от ржавчины, окалины, накипи. Ин­гибиторами коррозии обычно являются азот–, кислород– и серосодержащие алифатические и аромати­ческие соединения (амины, меркаптаны, органические кислоты и их соли).