Ингибиторы коррозии. Способы защиты от коррозии
Каждый год примерно четверть всего металла, производимого в мире, теряется из-за развития и протекания коррозионных процессов. Затраты, сопряженные с ремонтом и заменой аппаратуры и коммуникаций химических производств, часто в разы превышают стоимость материалов, потребовавшихся на их изготовление.
Коррозией принято называть самопроизвольное разрушение металлов и различных сплавов под воздействием окружающей среды. Однако можно защититься от этих процессов. Существуют различные способы защиты от коррозии, как и виды воздействия. В сфере химического производства самыми распространенными типами коррозии являются газовая, атмосферная и электрохимическая.
По механизму действия эти ингибиторы коррозии отличаются адсорбционным характером. После адсорбции на катодных или анодных участках они сильно затрудняют разряд ионов водорода, а также реакцию ионизации металла. В значительной степень защитный эффект основан на температуре, концентрации, виде аниона кислоты, а также концентрации ионов водорода. Их чаще всего добавляют в малых количествах, ведь защитное действие ряда органических ингибиторов в больших концентрациях может представлять даже опасность.
К примеру, органический состав под названием «Пента-522» – нефтеводорастворимый. Он способен обеспечить степень защиты более 90% при расходе всего 15-25 грамм на тонну. Ингибитор коррозии, производимый под товарной маркой «Аминкор», — это продукт этерификации карбоновых кислот, который не летуч, не обладает неприятным запахом, нетоксичен. Его дозировка определяется лишь после установки того, насколько коррозионно активна реальная среда.
Выход из ситуации
Выбор способа борьбы в данном случае зависит не только от особенностей самого металла, но и от его условий эксплуатации. Способы защиты от коррозии выбираются в соответствии с определенными факторами, однако и тут часто возникает целый ряд сложностей. Особая проблема сопряжена с выбором варианта для многокомпонентной среды с параметрами, которые изменяются по ходу процесса. В химической промышленности это встречается достаточно часто. Методы защиты от ингибитор коррозии, используемые на практике, разделяются по характеру их воздействия на среду и металл.Воздействие на среду
Еще в Средневековье стали известны специальные вещества, которые вводились в сравнительно небольших количествах, что позволяло понизить агрессивность коррозионной среды. Для этих целей было принято использовать масла, смолы и крахмал. За прошедший период появились все новые и новые ингибиторы коррозии. На данный момент лишь в России можно насчитать десятки их производителей. Ингибиторы коррозии металлов достаточно широко распространены за счет их доступной стоимости. Они наиболее эффективны в системах, где имеется постоянный или мало обновляемый объем коррозионной среды, к примеру в цистернах, резервуарах, системах охлаждения, паровых котлах и прочих химических агрегатах.
Свойства
Ингибиторы коррозии могут иметь органическую и неорганическую природу. Они могут защищать от воздействия жидких сред или газового воздействия. Ингибиторы коррозии в нефтяной промышленности в большинстве случаев сопряжены с торможением анодных и катодных процессов электрохимических повреждений, формировании пассивирующих и защитных пленок. Можно рассмотреть суть этого. Анодные ингибиторы коррозии действуют на основе пассивации анодных участков корродирующей поверхности металла, что и стало причиной появления названия пассиваторов. В таком качестве традиционно используются окислители неорганического происхождения: нитраты, хроматы и молибдаты. Они легко восстанавливаются на катодных поверхностях, из-за чего становятся схожими с деполяризаторами, снижая скорость анодного перехода в раствор, содержащий ионы корродирующего металла. Анодными замедлителями считаются еще и некоторые соединения, которые не характеризуются наличием окислительных свойств: полифосфаты, фосфаты, бензоат натрия, силикаты. Их действие в качестве ингибиторов проявляется исключительно при наличии кислорода, которому отведена роль пассиватора. Эти вещества приводят к адсорбции кислорода на металлических поверхностях. Помимо этого, они становятся причиной торможения анодного процесса растворения из-за формирования защитных пленок, которые состоят из трудно растворимых продуктов взаимодействия ингибитора и ионов металла, переходящего в раствор.
Особенности
Анодные ингибиторы коррозии металлов принято относить к категории опасных, ведь при определенных условиях они превращаются из замедлителей в инициаторы разрушительного процесса. Чтобы избежать этого, необходимо, чтобы коррозионный ток по плотности был выше той, при которой формируется абсолютная пассивация анодных участков. Концентрация пассиватора не должна снижаться ниже конкретной величины, иначе может не наступить пассивация, либо она будет неполной. Последний вариант таит в себе большую опасность, ведь он становится причиной сокращения анодной поверхности, увеличения глубины и скорости разрушения металла на небольших участках.Требования
Получается, что обеспечить эффективную защиту можно в том случае, если поддерживать концентрацию анодного ингибитора выше максимального значения на всех зонах изделия, которое подвергается защите. Эти вещества достаточно чувствительны к уровню pH среды. Чаще всего хроматы и нитраты используются в теплообменниках и для обеспечения защиты поверхности труб.
Катодные ингибиторы
По защитному действию эти вещества отличаются меньшей эффективностью в сравнении с анодными. Их действие базируется на том, что местное подщелачивание среды приводит к формированию на катодных участках нерастворимых продуктов, изолирующих часть поверхности от раствора. В качестве такого вещества может выступить, к примеру, бикарбонат кальция, выделяющий в подщелоченной среде карбонат кальция в виде осадка, трудно подвергающегося растворению. Катодный ингибитор коррозии, состав которого зависит от среды использования, не приводит к усилению разрушительных процессов даже при недостаточном содержании.Разновидности
В нейтральных средах в качестве катодных и анодных ингибиторов часто выступают неорганические вещества, но в сильно кислых растворах они не способны помочь. В качестве замедлителей в процессе производства кислот используются органические вещества, у которых молекулы содержат специфические или полярные группы, к примеру амины, тиомочевина, альдегиды, соли карбонатов и фенолы.По механизму действия эти ингибиторы коррозии отличаются адсорбционным характером. После адсорбции на катодных или анодных участках они сильно затрудняют разряд ионов водорода, а также реакцию ионизации металла. В значительной степень защитный эффект основан на температуре, концентрации, виде аниона кислоты, а также концентрации ионов водорода. Их чаще всего добавляют в малых количествах, ведь защитное действие ряда органических ингибиторов в больших концентрациях может представлять даже опасность.
К примеру, органический состав под названием «Пента-522» – нефтеводорастворимый. Он способен обеспечить степень защиты более 90% при расходе всего 15-25 грамм на тонну. Ингибитор коррозии, производимый под товарной маркой «Аминкор», — это продукт этерификации карбоновых кислот, который не летуч, не обладает неприятным запахом, нетоксичен. Его дозировка определяется лишь после установки того, насколько коррозионно активна реальная среда.
Воздействие на металл
Эта группа методов защиты предполагает использование разнообразных покрытий. Это лакокрасочные, металлические, резиновые и прочие типы. Их наносят разными способами: напылением, гальваническим, гуммированием и прочими. Можно рассмотреть каждый из них. Под гуммированием принято понимать защиту от коррозии посредством резиновых покрытий, что часто требуется в хлорном производстве. Резиновые смеси обладают повышенной химической стойкостью и обеспечивают надежную защиту емкостей, ванн, а также прочего химического оборудования от воздействия агрессивных сред и коррозии. Гуммирование бывает холодным, а также горячим, которое проводится способом вулканизации эпоксидных и фторопластовых смесей. Важно правильно не только выбрать, но и нанести ингибитор коррозии. Производители обычно дают достаточно четкие указания по этому поводу. На данный момент, помимо гальванического осаждения, достаточно сильное распространение получил способ высокоскоростного напыления. С его помощью решается довольно широкий спектр задач. Можно наносить порошковые материалы для получения покрытий, имеющих различные свойства.