Ингибиторы коррозии

• синергизм, когда компоненты композиции усиливают ингибирующее действие друг друга.

Катодные замедлители  уменьшают скорость электрохимической  коррозии за счет снижения интенсивности  катодного процесса или сокращения площади катодных участков.

Торможение катодного  процесса основано на снижении содержания кислорода в растворе электролита  с целью уменьшения скорости коррозии металла с кислородной деполяризацией, или на затруднении протекания катодного  процесса. К числу катодных ингибиторов  относятся следующие:

— Катодные замедлители  – поглотители кислорода. Их действие основано на уменьшении содержания кислорода в растворе и, следовательно, снижении скорости коррозии с кислородной деполяризацией. К ним относятся сульфит натрия, гидразин и др.

N2H4 ^. H2O + O2 = N2 + 3H2O; (12.1)

2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4.

— Катодные замедлители, повышающие перенапряжение выделения водорода при катодной реакции. В процессах коррозии металлов, протекающих с водородной деполяризацией, торможение катодной реакции восстановления водорода достигается путем повышения перенапряжения выделения водорода при добавлении в раствор солей некоторых тяжелых металлов (соли висмута, сурьмы), катионы которых, восстанавливаясь на катодных участках, повышают перенапряжение выделения водорода.

— Катодные замедлители, экранирующие площадь катодных участков.

Сокращение площади катодных участков достигается образованием нерастворимых соединений в виде изолирующего защитного слоя. По отношению  к железу такими замедлителями являются бикарбонат кальция, сульфат цинка, хлорид бария:

Ca(HCO3)2 + NaOH = CaCO3↓ + NaHCO3 + H2O. (12.5)

Выделяющийся на катодных участках нерастворимый карбонат кальция  экранирует металл. Органические ингибиторы, адсорбируясь на катодных участках поверхности, также повышают перенапряжение выделения  водорода (желатин, клей, декстрин и  др.).

Катодные замедлители  коррозии металлов совершенно безопасны, так как они никогда не приводят к увеличению скорости коррозии.

Неорганические  ингибиторы коррозии. Способностью замедлять коррозию металлов в агрессивных средах обладают многие неорганические вещества. Ингибирующее действие этих соединений обуславливается присутствием в них катионов (Са2+, Zn2+, Ni2+ , As3+, Bi3+, Sb3+) или анионов (CrO2-4, Cr202-7, NO-2, SiO2-3, PO3-4).

Экранирующие  катодные ингибиторы коррозии — это соединения, которые образуют на микрокатодах нерастворимые соединения, отлагающиеся в виде изолирующего защитного слоя. Для железа в водной среде такими соединениями могут быть ZnSO4, ZnCl2, а чаще Са(НС03)2.

Бикарбонат кальция Са(НС03)2 — самый дешевый катодный экранирующий ингибитор, применяемый для защиты от коррозии стали в системах водоснабжения. Бикарбонат кальция в подщелоченной  среде образует нерастворимые соединения СаСОз, осаждающиеся на поверхности, изолируя ее от электролита.

Анодные неорганические ингибиторы коррозии образуют на поверхности металла тонкие (~ 0,01 мкм) пленки, которые тормозят переход металла в раствор. К группе анодных замедлителей коррозии относятся химические соединения — пленкообразователи и окислители, часто называемые пассиваторами.

Катодно-анодные неорганические ингибиторы, например KJ, КВr в растворах кислот, тормозят в равной степени анодный и катодный процессы за счет образования на поверхности металла хемосорбционного слоя.

Пленкообразующие  ингибиторы защищают металл, создавая на его поверхности фазовые или адсорбционные пленки. В их число входят NaOH, Na2C03 и фосфаты. Наибольшее распространение получили фосфаты, которые широко используют для защиты железа и стали в системе хозяйственных и коммунальных стоков.

В присутствии фосфатов на поверхности железа образуется защитная пленка. Она состоит из гидроксида железа, уплотненного фосфатом железа. Для большего защитного эффекта  фосфаты часто используются в  смеси с полифосфатами.

Пассиваторы тормозят анодную  реакцию растворения металла  благодаря образованию на его  поверхности оксидов.

Эта реакция может протекать  только на металлах, склонных к пассивации.

Пассиваторы являются хорошими, но опасными ингибиторами. При неверно  выбранной концентрации, в присутствие  ионов Сl- или при несоответствующей кислотности среды, они могут ускорить коррозию металла, и в частности вызвать очень опасную точечную коррозию.

Хроматы и бихроматы натрия и калия используются как ингибиторы коррозии железа, оцинкованной стали, меди, латуни и алюминия в промышленных водных системах.

Оксидная пленка состоит  из 25 % Cr203 и 75 % Fe203 .

Нитриты применяются в  качестве ингибиторов коррозии многих металлов (кроме цинка и меди) при рН более 5. Они дешевы и эффективны в случае присутствия ржавчины.

Защитное действие нитритов состоит в образовании поверхностной  оксидной пленки.

Силикаты относятся к  ингибиторам коррозии смешанного действия, уменьшая скорости как катодной, так  и анодной реакций. Действие силикатов  состоит в нейтрализации растворенного  в воде углекислого газа и в  образовании защитной пленки на поверхности  металла.

Пленка не имеет постоянного  состава. По структуре она напоминает гель кремневой кислоты, в которой  адсорбируются соединения железа и  соли жесткости. Ее толщина обычно равна  около 0,002 мм.

Полифосфаты — растворимые  в воде соединения метафосфатов общей  формулы (МеР03)n. Защитное действие полифосфатов состоит в образовании непроницаемой защитной пленки на поверхности металла. В водных растворах происходит медленный гидролиз полифосфатов, в результате образуются ортофосфаты

В присутствии Са2+ и Fe3+ на поверхности образуется непроницаемая защитная пленка.

Наибольшее распространение  в промышленности получил гексаметафосфат  натрия. Фосфаты и полифосфаты  находят применение в качестве замедлителей коррозии стали в воде и холодильных  рассолах. Большой эффект достигается  при совместном использовании фосфатов и хроматов.

Органические  ингибиторы коррозии. Многие органические соединения способны замедлить коррозию металла. Органические соединения — это ингибиторы смешанного действия, т.е. они воздействуют на скорость как катодной, так и анодной реакций.

Органические ингибиторы коррозии адсорбируются только на поверхности  металла. Продукты коррозии их не адсорбируют. Поэтому эти ингибиторы применяют  при кислотном травлении металлов для очистки последних от ржавчины, окалины, накипи. Органическими ингибиторами коррозии чаще всего бывают алифатические и ароматические соединения, имеющие в своем составе атомы азота, серы и кислорода.

Амины применяют как ингибиторы коррозии железа в кислотах и водных средах.

Тиолы (меркаптаны), а также  органические сульфиды и дисульфиды проявляют более сильное ингибирующее действие по сравнению с аминами. Основные представители этого класса — тиомочеви на, бензотриазол, алифатические  меркаптаны, дибензилсульфоксид.

Органические кислоты  и их соли применяют как ингибиторы коррозии железа в кислотах, маслах и электролитах, а также как  ингибиторы процесса наводороживания. Наличие в органических кислотах амино- и гидроксильных групп  улучшает из защитные свойства.

В спиртовых растворах, особенно многоосновных (этиленгликоль, пропиленгликоль), применяемых в системах охлаждения эффективным ингибитором коррозии является КПГ-ПК.

Необычайно широко применение ингибиторов в промышленности.

В щелочных средах ингибиторы используются при обработке амфотерных металлов, защите выпарного оборудования, в моющих составах, для уменьшения саморазряда щелочных источников тока.

В последние годы появились  новые смесевые ингибиторы коррозии для защиты стальной арматуры в железобетоне. Эти соединения — лигносульфонаты, таннины, аминоспирты — способны образовывать с катионами железа труднорастворимые комплексы. Среди  них особое внимание заслуживают  таннины, благодаря их положительному влиянию на бетон и способности  взаимодействовать с прокорродировавшей сталью. Новый класс ингибиторов  — это мигрирующие ингибиторы коррозии. Они обладают способностью диффундировать через слой бетона и  адсорбироваться на поверхности  стальной арматуры, замедляя ее коррозию.

Из ингибиторов для  нейтральных сред следует выделить группу ингибиторов коррозии для  систем охлаждения и водоснабжения. Видное место здесь занимают полифосфаты, поликарбоксильные аминокислоты, так называемые комплексоны — ЭДТА, НТА и др.; и их фосфорсодержащие аналоги—ОЭДФ, НТФ, ФБТК. Комплексоны защищают металлы только в жестких водах, где они образуют соединения с катионами Са2+ и Mg2+.

В водооборотных системах хорошие результаты получены с ингибиторами СП-В. Они надежно защищают системы, состоящие из различных конструкционных  материалов (Fe, Сu, Аl, и их сплавы).

Летучие ингибиторы являются современным средством защиты от атмосферной коррозии металлических  полуфабрикатов и готовых изделий  на время их хранения и транспортировки. Принцип действия летучих ингибиторов  коррозии заключается в образовании  паров, которые диффундируют через  слой воздуха к поверхности металла, и защищают ее. Летучие ингибиторы коррозии раньше использовались преимущественно  для защиты от коррозии военной техники  и энергетического оборудования. В последние годы к известным  летучим ингибиторам НДА, КЦА, Г-2, ИФХАН-100, ВНХЛ-49 добавился ряд новых  — ХНТ, СП-В, КПГ-ПК. Установлена способность  лучших летучих ингибиторов защищать металл от коррозии длительное время (более 3-х месяцев) даже после удаления их из упаковочного пространства —  эффект последействия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В наши дни металлы в  качестве конструкционных материалов играют ведущую роль во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Различные свойства их – прочность и пластичность, высокая электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, хорошая обрабатываемость и др. – обеспечивают им универсальное применение в качестве конструкционных материалов. Но металлы в той или иной степени химически активны и при контакте с природной внешней средой или с технологическими средами подвергаются разрушению.

Защита металлов от коррозии ингибиторами, основанная на свойстве некоторых химических соединений подавлять коррозионные процессы,— одно из эффективных и экономичных средств борьбы с этим грозным явлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. – Л.: Химия, 1989.
2. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Высшая школа, 1980.
3. Войтович В.А., Мокеева Л.Н. Биологическая коррозия. – М.: Знание, 1980, № 10.