5.2. Ингибиторы коррозии.

Ингибитор – это химическое вещество, при добавлении которого в небольших количествах в данную коррозионную среду значительно уменьшается скорость коррозии металлов, находящихся в контакте с этой средой. Как эффективное средство защиты металлов от коррозии применение ингибиторов приобрело особое значение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Ингибиторы широко используются для защиты от разрушений внешних и внутренних поверхностей труб и аппаратов в циркуляционных охладительных системах, реакторах для переработки и емкостях для хранения химических продуктов, коммуникационных системах и др. Их большое преимущество состоит в том, что они пригодны при защите пораженных коррозией систем без замены материала или конструкции. Число неорганических и органических веществ, применяемых в качестве ингибиторов, непрерывно увеличивается.

В зависимости от способа действия ингибиторы бывают пленкообразующие (пассиваторы) и адсорбирующиеся (включая летучие ингибиторы).

Пленкообразующие ингибиторы (пассиваторы). В качестве пассиваторов могут быть использованы все те вещества, которые образуют с ионами металлов нерастворимые продукты и формируют пленку. В самом общем случае – это пассиваторы металла. определяющую роль в их ингибирующей способности играет величина pH раствора.

Некоторые пассиваторы образуют окисную пленку на металле. Эта пленка имеет толщину до 0.01 мкм и может быть в 30-100 раз толще пленки, образованной на поверхности металла под действием воздуха. Однако при неподходящих условиях или концентрациях пассиваторы способны ускорять коррозионные процессы. К пассиваторам относятся кислород, гидроксильные ионы, нитрат-, нитрит-, фосфат-, молибдат-, бензоат-ионы и др. Они непосредственно или в виде продуктов реакции блокируют анодные и

катодные участки поверхности металла, повышая ее потенциал. Их большое сродство к металлу сочетается с высокой энергией активации образования веществ с новой решеткой (хемосорбция).

Фосфаты, селикаты и бензоаты щелочных металлов являются анодными пассиваторами. Катионы пассиватора могут образовывать нерастворимую гидроокись на катодных участках корродирующего металла.

Некоторые вещества обладают одновременно анодным и катодным действием. К ним относятся атмосферные пассиваторы.

При высокой концентрации кислород тоже действует как пассиватор. Для повышения эффективности окислительных пассиваторов необходим кислород.

Бензоаты, вольфраматы, молибдаты, силикаты и фосфаты не обладают окислительными свойствами и пассивируют металлическую поверхность только в присутствии кислорода; при этом образуются окисные плекни и катод деполяризуется.

Нитриты, хроматы, пертехнаты, перренаты, железосодержащие и технециевые соединения образуют на сталях защитные пленки преимущественно из Fe2O3. Соединения которые образуют железо в присутствии нитритов, состоят из FeO OH (лепидокрокит).

Эффективное действие гексаметафосфата, ортофосфата, пирофосфата и триполифосфата натрия и других полифосфатов, особенно кальция и магния, делает их ценными добавками к воде в водных циркуляционных системах. На поверхности стали они образуют тонкий защитный слой фосфата, на который не влияют изменения температуры при pH выше 5. полифосфаты в отличие от хроматов не опасны для здоровья при низких концентрациях, но менее эффективны при одних и тех же концентрациях.

Адсорбирующиеся ингибиторы. Действие органических ингибиторов характеризуется главным образом их адсорбцией. Известны два типа адсорбции – физическая и химическая.

Физическая адсорбция обусловлена существованием вандерваальсовых сил между ингибиторами и металлом, причем десорбцию легко осуществить промывкой или протиркой.

Среди ингибиторов этого типа встречаются и неорганические ингибиторы, но основные их представители – это органические функциональные группы: амины и их производные, этаноламины, альдегиды, спирты, карбамиды, меркаптаны и др.

К адсорбирующимся относятся и летучие ингибиторы, это органические или неорганические, жидкие или твердые вещества с малым, но достаточным для обеспечения адсорбции давлением паров, которые обладают ингибирующей способностью. Находясь в эксплуатационной среде, они выделяют пары, которые контактируют с защищаемым металлом. Большая часть из этих веществ представляет собой амины или соли аммония (нитриты, карбонаты). Их действие начинается сразу после испарения. Пары ингибитора растворяются и тонком водном слое, которых образуется на поверхности металла даже в относительно сухой атмосфере. Насыщенная ингибитором пленка адсорбируется на поверхности металла и создает барьер между металлом и коррозионной среде, т. е. механизм действия этих ингибиторов является тоже адсорбционным.

Ингибиторы травления. Для растворения образующихся на металлах окислов используют кислоты, действие которых может распространиться и на металл. Ингибиторы травления – это вещества, которые, будучи добавлены в небольшом количестве в травильные ванны, ограничивают агрессивное действие кислоты на металл.

Эффективный ингибитор позволяет поддерживать необходимую активность травильного раствора более длительное время, способствует сокращению расхода кислоты, уменьшает степень ее воздействия на основной металл, понижает паровыделение из раствора, а также уменьшает так называемую «водородную хрупкость», возникающую в результате непосредственного действия кислоты на металл. Водородная хрупкость, наблюдаемая при травлении, свидетельствует о том, что не весь водород удаляется с металла; какая-то его часть диффундирует в металл. Водород может образовывать с металлами гидриды, причем гидриды образуются как с основным металлом, так и с его легирующими компонентами.

Введение ингибитора в травильные ванны приводит одновременно к экономии кислоты и металла. кроме того, он уменьшает адсорбцию и диффузию водорода в металл, а следовательно, и водородную хрупкость.

Ингибитор травления должен обладать следующими свойствами:

- растворяться или эмульгироваться в травильных ваннах, не разлагаться в кислотах;

- не адсорбироваться избирательно на поверхность металла;

- не вызывать образования вредных газов или неприятных запахов;

- не снижать скорость травления;

- не зависеть от влияния других добавок.

Ингибиторы травления – это обычно органические вещества, они образуют на поверхности металла адсорбционную пленку толщиной порядка мономолекулярного слоя. Эта пленка препятствует разряду водородных ионов и, следовательно, уменьшает растворение металла.

Эффективность ингибитора уменьшается при повешении температуры травления, хотя некоторые вещества являются хорошими ингибиторами при высокой температуре.

Применяемые на практике ингибиторы травления редко бывают чистыми веществами. Это преимущественно смеси, активная составляющая которых не всегда известна.

В качестве ингибиторов травления можно использовать тысячи веществ, но только немногие из них представляют интерес по своей стабильности и эффективности.

Ингибиторы травления классифицируют в зависимости от защищаемого металла, состава травильного раствора, химической структуры ингибирующих веществ.

При классификации по первым двум признакам один и тот же ингибитор можно отнести к различным группам, поэтому наиболее приемлемо их деление по химическому принципу.

Ингибиторами травления чаще всего служат органические вещество. Широкое применение получили отходы сахарного и пивоваренного производств, промежуточные продукты переработки гудронов или рафинирования нефти, крахмала и др.

5.3. Конструктивная форма.

Влияние конструктивной формы элементов на коррозию. Ввиду сильной агрессивности коррозионных сред при неудачном конструктивном решении аппарат довольно быстро выходит из строя. Из за неучета элементарных требований противокоррозионной защиты ценнейшие химические аппараты растрескивались или подвергались усиленной коррозии; в одном случае это было связано с неудачной формой перехода от широких частей штампованной конструкции к узким, что приводило к чрезмерной концентрации напряжений, в другом случае – с неудачной конструкцией ввариваемого патрубка, способствовавшего развитию щелевой коррозии, в третьем случае – с неправильным методом соединения элементов, неучетом условий эксплуатации аппарата, неудачными методами сворки, изгиба труб и т.п. )