Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии – это летучие, органические или неорганические вещества, которые вводятся в среду, непосредственно контактирующую с металлами с целью их защиты от коррозионного разрушения. В зависимости от концентрации они могут либо снижать скорость воздействия агрессивной среды на материал, либо полностью его прекращать. Ингибитором может быть как однокомпонентное вещество, направленное только на одно действие, так и соединения нескольких компонентов, которые дают комплексную защиту.

Виды ингибиторов коррозии

Применяемые в современных сферах промышленности ингибиторы коррозии различаются по ряду следующих критериев:

● тип среды, для которой они предназначены;

● механизм защиты от коррозии;

● характер защитного действия;

● химическая природа вещества;

● агрегатное состояние готового к применению ингибитора.

По типу среды определяется сфера применения ингибитора. Так, существуют составы для нейтральных, кислых, нефтяных и сероводородных сред, а также для защиты от атмосферной коррозии.

Для предотвращения коррозии металлов, непосредственно контактирующих с водой, предназначены ингибиторы для нейтральных сред. К таким веществам относятся следующие соединения:

● нитрит натрия;

● фосфаты;

● хроматы.

Ингибиторы на основе нитрита натрия эффективно защищают от коррозии чугун и сталь в воде. Благодаря простоте применения и доступности такие составы получили наиболее широкое применение в сферах, где водная среда – основной источник коррозии металла.

Ингибиторы на основе фосфатных соединений часто применяются для защиты элементов охладительных систем в энергетической промышленности. Фосфаты и сульфитно-фосфатные смеси помогают бороться с деградацией чугуна и стали в водной среде, которая эксплуатируется при высоких показателях температуры. Отличаются высокой эффективностью и способностью снижать скопление накипи. Некоторые ингибиторы способствуют разложению труднорастворимых загрязнений.

Принцип действия основан на образовании на поверхности защищаемого металла труднорастворимой пленки, которая изолирует материал от провоцирующей коррозию среды. Фосфатные ингибиторы используют в строго правильной концентрации, так как чрезмерное содержания вещества в нейтральной среде может наоборот – ускорить прохождение коррозионных процессов, а не приостановить его.

Хроматы также являются эффективными веществами для защиты воды. Чаще используются для ингибирования теплоносителей в системах отопления. При применении учитывается склонность к снижению эффективности вещества при повышении температуры среды. Чтобы усилить действие ингибитора при использовании в среде с высокими температурами, достаточно правильно рассчитать и увеличить его концентрацию.
Ингибиторы атмосферной коррозии предназначены для защиты металлических конструкций – мостов, башен, вышек, опор. В этой категории есть летучие и контактные составы. Последние наносятся на поверхность материала.

Ингибиторы кислотных сред применяются для обработки изделий и оборудования, непосредственно контактирующих с кислотами. Это емкости для травления, кислотной очистки и прочее. Аналогичные по типу среды вещества используются в автомобильной промышленности для обработки деталей перед погружением в гальванические ванны или покрасочными работами.

По механизму действия существующие составы бывают двух основных типов:

1. Пассивирующие – работают по принципу образования на поверхности металлов слоя в виде защитной труднорастворимой пленки.

2. Адсорбционные – также образуют на поверхности материала пленку, которая притормаживает протекание электрохимических реакций.

По характеру защиты средства делятся на три основных вида:

1. Анодные – способствуют образования на металле, выступающего в роли анода, тонкой пассивной пленки, которая и замедляет коррозионные процессы. Также называются пассиваторами. Очень чувствительны к правильной дозировке, поскольку при значительном повышении концентрации в среде может возникнуть обратный защитному эффект. При низкой концентрации анодных ингибиторов неминуемо возникают локальные очаги коррозии на поверхностях, где не образовалась пассивная защитная пленка.

2. Катодные – по сравнению с остальными группами являются менее эффективными, потому их использование сильно ограничено. Работают по принципу образования защитной адсорбционной пленки на металле, который выступает в роли катода. За счет этого снижается плотность тока и интенсивность протекания электрохимической реакции.

3. Смешанные – составы двойного действия, способные замедлять как анодную, так и катодную реакции. Считаются более эффективными, чем две предыдущие категории. По этой причине большинство доступных сегодня составов имеют именно смешанный характер защитного действия.

По химической природе средства для защиты от коррозионных процессов различают на три основные группы:

1. Летучие.

2. Органические.

3. Неорганические.

Летучие соединения используются для защиты от атмосферной коррозии. Входящие в их состав вещества при определенных условиях адсорбируются на поверхности контактирующего со средой металла, за счет чего происходит их взаимодействие. Образующаяся на материале тончайшая молекулярная пленка влияет на протекание коррозии, в значительной степени снижая ее интенсивность.

Органические ингибиторы относятся к категории веществ смешанного действия, то есть, они влияют на замедление как катодной, так и анодной реакций. В их состав чаще всего входит кислород и азот. Органические ингибиторы при любых условиях адсорбируются на поверхности металла, снижая скорость воздействия коррозионных процессов.

Неорганические составы чаще всего используются для замедления коррозионных процессов в тепловом оборудовании. В этой категории могут быть как анодные, так и катодные составы, а также вещества смешанного (двойного) действия. Применяются для защиты как черных металлов, так и цветных. Эффективно действуют даже при сравнительно небольшой температуре среды.

По агрегатному состоянию готовые к применению ингибиторы бывают либо жидкими, либо порошкообразными. При их производстве подбирается такой состав, который независимо от агрегатного состояния способен эффективно растворяться в применяемой среде.

Сфера применения ингибиторов коррозии

Сфера применения тех или иных ингибиторов коррозии определяется рабочей средой, на которую они изначально рассчитаны производителем. На область применения составов разных марок также влияют температурные условия и кислотно-щелочной баланс среды.

В зависимости от указанных параметров ингибиторы коррозии могут применяться в следующих сферах:

● отопительные системы;

● системы предварительной подготовки питьевой воды;

● нефтеперерабатывающая промышленность;

● энергетическая промышленность;

● охлаждающие установки;

● пищевая промышленность;

● медицина;

● автомобилестроительная промышленность;

● установки для кислотного травления;

● металлургическая промышленность.

Благодаря применению ингибиторов коррозии в указанных сферах в значительной степени повышается ресурс эксплуатируемого оборудования, уменьшается количество простоев и дорогостоящих ремонтно-восстановительных мероприятий.

Особенно актуальным применение составов этой категории является в теплоэнергетической сфере. Это связано с тем, что при повышении температуры рабочей среды скорость протекания коррозионных процессов увеличивается в разы. Введение в рабочую среду ингибиторов на ряду с приостановлением деградации металлических поверхностей предотвращает образование накипи. Также стабилизируется уровень Ph, связывается активный кислород, диспергируются загрязнения и так далее.

Расчет эффективности ингибиторов коррозии

Расчет эффективности применяемых в разных сферах ингибиторов коррозии осуществляется по формулам, которые позволяют вычислить:

1. Степень защищенности металла. Показатель выражается в % от 0 до 100, и позволяет оценить, в какой степени уязвимый к агрессивной среде материал защищен от воздействия коррозии.

2. Защитный эффект применяемого ингибитора. Выражается в виде коэффициента, который указывает на то, во сколько раз снизится воздействие коррозии в результате применения соответствующего ингибитора.

Степень защищенности металла высчитывается по следующей формуле:

S = {(T1 – T2)/T1} × 100

где S – это степень защищенности, выраженный в %;

T1 – скорость коррозии материала в агрессивной среде без применения ингибитора;

T2 — скорость коррозии с введенным в среду ингибитором (обе величины измеряются в г/(м2 × ч).

В сферах, где на интенсивность протекания коррозионных процессов влияет плотность электрического тока, степень защищенности рассчитывается по аналогичной формуле:

S = {(a1 – a2)/a1} × 100

здесь a1 – это плотность тока, который провоцирует коррозию металла в конкретной среде;

a2 – плотность тока в среде с введенным в нее ингибитором (величины измеряются в A/см2).

Если в соответствии с этими формулами степень защищенности 100%, то это обозначает, что металл полностью является защищенным от коррозионного воздействия.

Также вполне справедливым будет следующее выражение:

S = {(T1 – T2)/T1} × 100 = {(a1 – a2)/a1} × 100

Для расчета коэффициента защитного эффекта ингибиторов применяются следующие две формулы:

Q = T1/T2

Q = a1/a2

Следует также отметить, что между коэффициентом защитного эффекта и степенью защищенности металла существует определяемая по простой формуле связь:

S = (1 – 1/Q) × 100

То есть, зная только один из показателей, можно при необходимости просчитать и взаимозависимый.