9.1 Защита металлов от коррозии обработкой коррозионной среды

Часто металлические конструкции, находящиеся в агрессивной среде, невозможно целиком предохранить от коррозии с помощью защитных покрытий. Например, трудно предохранить от коррозии внутреннюю поверхность труб и других замкнутых контуров. В этих случаях уменьшение коррозионных потерь может быть достигнуто двумя способами:

- удалением агрессивных компонентов из коррозионной среды;

- введением в агрессивную среду ингибиторов — замедлителей коррозии.

9.1.1 Удаление агрессивных компонентов из коррозионной среды

Наиболее агрессивными компонентами коррозионной среды являются кислород и водород — главные деполяризаторы катодных процессов электрохимической коррозии. Уменьшение содержания деполяризатора в коррозионной среде в ряде случаев является эффективным методом борьбы с коррозией.

Коррозия большинства металлов в нейтральных растворах (воде и водных растворах солей) протекает с кислородной деполяризацией. Следует заметить, что присутствие в среде кислорода и окислителей нередко приводит к пассивации металлов и к торможению коррозионных процессов, поэтому удалять кислород из среды целесообразно только для защиты от коррозии слабопассивирующихся металлов. В процесс подготовки воды для систем охлаждения, теплоснабжения, атомных и обычных электростанций обязательно включается удаление кислорода. Кислород из воды можно удалить различными способами; термической деаэрацией, введением в воду химических соединений, которые необратимо связывают кислород, и фильтрованием воды через вещества, которые энергично окисляются.

Термический способ удаления кислорода из воды основан на уменьшении растворимости газов с повышением температуры. В таблице 6 приведена растворимость кислорода в воде при различных температурах (давление воздуха и паров воды 0,1 МПа).

Таблица 6 – Количество растворенного кислорода в воде

t,oC	0	20	40	60	80	100
O2,мг/л	14,2	8,8	6,6	4,8	2,9	0,0

Если довести воду до кипения, то из нее практически выделится весь кислород. Образец стали в сырой воде начинает разрушаться через несколько минут, тогда как после кипячения воды сталь в ней не корродирует длительное время. Если кипяченую воду изолировать от соприкосновения с воздухом, т. е. исключить растворение в ней кислорода, то сталь не будет корродировать долгие месяцы и даже годы. Этот способ используют для защиты от коррозии теплосилового оборудования.

Химическое обескислороживание воды производят после предварительной термической деаэрации. В качестве поглотителей кислорода применяют гидразин N₂Н₄, гидразингидрат N₂Н₄ · Н₂О или сульфит натрия Nа₂SO₃. Между гидразином и растворенным кислородом идет реакция:

N₂Н₄ + О₂ → N₂ +2 Н₂О

Применение сульфита натрия менее эффективно, чем гидразина, так как при реакции 2Nа₂SO₃ + О₂ → 2Nа₂SO₄ образовавшаяся соль повышает электропроводность раствора.

Фильтрование воды через фильтр, заполненный свежими стальными стружками, обеспечивает обескислороживание воды по суммарной реакции:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

Можно удалить кислород фильтрованием воды через фильтр, заполненный сульфидом железа FеS:

4FeS + O₂ + 10H₂O = 4Fe(OH)₃ + 4H₂S.

Образующийся сероводород нейтрализуется содержащимися в воде бикарбонатами кальция или натрия.

Нейтрализация кислых сред, вызывающих коррозию металлов за счет водородной деполяризации, производится с помощью извести СаО и щелочи NаОН:

2H⁺ + CaO = H₂O + Ca²⁺,

H⁺ + NaOH = H₂O + Na⁺.

Необходимое количество извести или щелочи раccчитывают исходя из кислотности среды.