『Оригинал от переводческой группы «Хайчуань»: Введение в ингибиторы коррозии (часть 2)

Thread Content

Английское название: An Introduction To Corrosion Inhibitors
Ссылка на оригинал: Нажмите здесь
Автор оригинала: ankur2061
ID переводчика: @kid_ptd
ID корректора: @МояХимическаяРомантика
Те, кто хочет подписаться на статьи группы «Хайчуань Переводы», пожалуйста, оставьте комментарий под постом с просьбой о подписке или напишите мне в личные сообщения. Мы будем сообщать всем о появлении новых статей в первую очередь!
Классификация ингибиторов коррозии. Химические составляющие ингибиторов коррозии могут реагировать с поверхностью металла или с веществами, находящимися в окружающей среде, тем самым образуя на поверхности металла защитный слой. Ингибиторы обычно адсорбируются на поверхности металла, обеспечивая защиту путем формирования тонкой пленки. Ингибиторы коррозии обычно используются в виде растворов или суспензий; в некоторых случаях их также прямо включают в состав покрытия. Шаги, с помощью которых ингибиторы коррозии замедляют процесс коррозии, следующие: – усиление поляризационных явлений на аноде или катоде (наклон линии Таффеля); – снижение скорости движения или диффузии ионов к поверхности металла; – увеличение электрического сопротивления поверхности металла. Разные авторы предлагают различные способы классификации ингибиторов коррозии. Некоторые из них предпочитают классифицировать их по химическим свойствам. Ниже приведены примеры такой классификации: неорганические ингибиторы: это обычно минеральные соли, такие как натрийхромат, фосфаты, молибдаты и т. д. Из этих веществ только их анионы участвуют в процессе снижения коррозии металлов. При замене натрия цинком цинковые катионы могут обеспечить ряд полезных эффектов. Такие добавки, содержащие цинк, называются смешанными ингибиторами коррозии. Органические анионы: сульфаты натрия, фосфаты или вещества типа меркаптобензотиоцата (MBT) обычно используются в растворах для охлаждения воды или в качестве антизамерзающих веществ. Органические анионы: в концентрированном состоянии такие вещества имеют вид жидкости или восковидного твердого вещества. Их активные группы обычно представляют собой длинные жирные цепи или ароматические кольца, сопровождаемые положительно заряженными органическими аминогруппами. Однако наиболее распространенная в настоящее время классификация ингибиторов, основанная на их функциональном действии, выглядит следующим образом: ингибирование путем пассивации (анодное ингибирование). Такие ингибиторы вызывают анодную трансформацию электропотенциала коррозии в широких масштабах, что приводит к тому, что поверхность металла попадает в состояние пассивации. Существуют два основных типа ингибиторов, способствующих пассивации: первый тип — это ионы окислителей, такие как хроматы, нитриты и нитраты; они могут приводить к пассивации стали в условиях отсутствия кислорода ； Другой тип – это неоксидные ионные соединения, такие как фосфаты, тиглераты и молибдаты, которые образуют пассивный слой только в наличии кислорода. Это самый эффективный класс ингибиторов, поэтому их применение наиболее распространено. Ингибиторы на основе хроматов являются самыми дешевыми из них и использовались в различных областях применения в течение последних нескольких лет (например, в системах циркуляционного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, в ректификационных колоннах, холодильных установках, охлаждающих башнях). Типичным примером является натрий хромат в концентрации от 0,04% до 0,1%, который используется в таких случаях. При более высоких температурах или когда содержание хлора в пресной воде превышает 10 мг/л, требуется использовать натрий хромат в более высокой концентрации. При необходимости в систему добавляют гидроксид натрия и регулируют pH в диапазоне от 7,5 до 9,5. А когда концентрация хроматов ниже 0,016%, коррозия в системе ускоряется. Поэтому крайне важно регулярно проводить колориметрический анализ, чтобы избежать подобных ситуаций. В общем, когда концентрация ниже минимального уровня, пассивирующие ингибиторы действительно могут вызывать точечную коррозию и усугублять процесс коррозии; поэтому анализ и контроль концентрации ингибиторов имеют огромное значение. Катодная ингибиция. Катодные ингибиторы способствуют замедлению катодных реакций, либо селективно оседают на поверхности катода, тем самым увеличивая её импеданс и ограничивая распространение восстановительных веществ по этой поверхности. Катодные ингибиторы могут обеспечивать три различных механизма ингибирования: (1) в качестве катодно-токсичных веществ ； (2) В качестве катодных осадков ； (3) В качестве деаэратора. Некоторые катодные ингибиторы замедляют процессы реагломерации и высвобождения водорода, например, соединения, содержащие арсен или сурьму. Другие же образуют защитный слой на поверхности металла путем осаждения оксидов, таких как ионы кальция, цинка или магния. Тип антиоксиданта предотвращает коррозию путем подавления катодной деполяризации, вызванной кислородом. В условиях комнатной температуры наиболее часто используемым антиоксидантом является сульфит натрия (Na2SO3). При использовании органических ингибиторов коррозии иногда одновременно происходят процессы, связанные с действием анода и катода. Однако как общее правило, органические ингибиторы коррозии начинают действовать на всю поверхность металла, подверженного коррозии, только при достижении достаточной концентрации. Органические ингибиторы коррозии обычно представляют собой вещества, образующие пленку; эта пленка создает на поверхности металла гидрофобный слой, защищающий металл. Защитное действие зависит от его химического состава, молекулярной структуры и силы притяжения к поверхности металла. Поскольку процесс образования пленки является процессом адсорбции, температура и давление в системе представляют собой чрезвычайно важные факторы, влияющие на него. Адсорбция органических ингибиторов коррозии напрямую связана с их собственным ионным зарядом, а также с зарядом поверхности металла. Анодные ингибиторы, такие как органические аммины, или катодные ингибиторы, такие как сульфонаты, под влиянием отрицательного или положительного заряда на поверхности металла будут адсорбироваться избирательно. Прочность адсорбционного соединения является определяющим фактором, характеризующим растворимые органические ингибиторы коррозии. Молекулы таких материалов, адсорбированные на поверхности металла, образуют защитную пленку, которая предотвращает растворение металла в электролите. Степень покрытия металлической поверхности прямо пропорциональна концентрации ингибитора, поэтому концентрация ингибитора в среде имеет решающее значение. Для любого определенного ингибитора существует оптимальная концентрация для использования в том или ином типе среды. Например, в воде с pH 7,5 при наличии 17 мг/л хлорида натрия или 0,5% по массе этилоктанола очень эффективны сульфат натрия в концентрации 0,05% или циннамат натрия в концентрации 0,2%. Коррозия в системе охлаждающей воды на основе этилэнгликоля может быть контролируема за счёт использования этаноламина в качестве ингибитора. Ингибиторы осаждения, вызывающие осаждение, обычно действуют на поверхности металла, образуя пленку, которая препятствует движению катионов и анионов. Такие ингибиторы коррозии способствуют осаждению веществ на поверхности металла, тем самым образуя защитную пленку. Жесткая вода, содержащая высокую концентрацию ионов кальция и магния, менее коррозионна, чем мягкая вода, поскольку соли в жесткой воде легко оседают на поверхности металла, образуя защитную пленку. Наиболее распространенными представителями таких ингибиторов являются силикаты и фосфаты. Например, добавление силиката натрия среди множества средств для смягчения воды в быту может предотвратить образование ржавчинного налета. В системах с горячей водой, содержащей газы, силикат натрия также способен защищать сталь, медь и латунь. Однако такая защита не всегда надежна; она во многом зависит от pH, а также от показателя насыщения, который подвержен влиянию состава и температуры воды. Фосфаты также нуждаются в кислороде для обеспечения эффективного ингибирования коррозии. Хотя степень защиты, обеспечиваемая силикатами и фосфатами, ниже, чем у хроматов и нитритов, они очень полезны в ситуациях, когда требуется отсутствие токсичных добавок. Растворители-ингибиторы испарения. Растворители-ингибиторы испарения (VCI) также называются ингибиторами в газообразном состоянии (VPI). Это вещества, которые в замкнутой среде могут перемещаться к местам коррозии посредством испарения. В котле некоторые летучие вещества, такие как морфин и диаммоний, испаряются вместе с паром. Они способствуют нейтрализации кислого углекислого газа или снижают pH на поверхности металла, тем самым предотвращая коррозию в трубах конденсатора. В замкнутых пространствах с газообразной средой, таких как грузовые отсеки судов, также могут использоваться летучие твердые вещества, такие как дициклхлорамин, циклхлорамин и т. д. При контакте с металлической поверхностью газы этих солей конденсируются, гидролизуются и выделяют защитные ионы. Для эффективного растворимого ингибитора коррозии необходимы как быстрое действие, так и длительный эффект защиты. Однако эти два свойства зависят от летучести ингибитора: для быстрого действия требуется высокая летучесть, тогда как для длительной защиты — наоборот.