Інгібітори корозії. Способи захисту від корозії

Щороку приблизно чверть усього металу, виробленого в світі, втрачається через розвиток і протікання корозійних процесів. Витрати, пов`язані з ремонтом і заміною апаратури і комунікацій хімічних виробництв, часто в рази перевищують вартість матеріалів, потребовавшихся на їх виготовлення. Корозією прийнято називати мимовільне руйнування металів і різних сплавів під впливом навколишнього середовища. Однак можна захиститися від цих процесів. Існують різні способи захисту від корозії, як і види впливу. У сфері хімічного виробництва найпоширенішими типами корозії є газова, атмосферна і електрохімічна.

Вихід із ситуації

Вибір способу боротьби в даному випадку залежить не тільки від особливостей самого металу, але і від його умов експлуатації. Способи захисту від корозії вибираються у відповідності з певними факторами, однак і тут часто виникає цілий ряд складнощів. Особлива проблема пов`язана з вибором варіанта для багатокомпонентної середовища з параметрами, які змінюються по ходу процесу. У хімічній промисловості це зустрічається досить часто. Методи захисту від корозії, використовувані на практиці, поділяються за характером їх впливу на середовище і метал.

Вплив на середовище

Ще в Середньовіччі стали відомі спеціальні речовини, які вводилися в порівняно невеликих кількостях, що дозволяло знизити агресивність корозійного середовища. Для цих цілей було прийнято використовувати масла, смоли і крохмаль. За минулий період з`явилися все нові і нові інгібітори корозії. На даний момент лише в Росії можна нарахувати десятки їх виробників. Інгібітори корозії металів досить широко поширені за рахунок їх доступною вартості. Вони найбільш ефективні в системах, де є постійний або мало оновлюваний обсяг корозійного середовища, наприклад в цистернах, резервуарах, системах охолодження, парових котлах та інших хімічних агрегатах.

Властивості

Інгібітори корозії можуть мати органічну і неорганічну природу. Вони можуть захищати від впливу рідких середовищ або газового впливу. Інгібітори корозії в нафтовій промисловості в більшості випадків пов`язані з гальмуванням анодних і катодних процесів електрохімічних пошкоджень, формуванні пасивуючих і захисних плівок. Можна розглянути суть цього.

Анодні інгібітори корозії діють на основі пассивации анодних ділянок кородуючої поверхні металу, що і стало причиною появи назви пасиваторами. У такій якості традиційно використовуються окислювачі неорганічного походження: нітрати, хромати і молібдати. Вони легко відновлюються на катодних поверхнях, через що стають схожими з деполяризаторами, знижуючи швидкість анодного переходу в розчин, що містить іони корродирующего металу.

Анодними сповільнювачами вважаються ще й деякі сполуки, що не характеризуються наявністю окисних властивостей: поліфосфати, фосфати, бензоат натрію, силікати. Їх дія в якості інгібіторів проявляється виключно за наявності кисню, якому відведена роль пасиватора. Ці речовини призводять до адсорбції кисню на металевих поверхнях. Крім цього, вони стають причиною гальмування анодного процесу розчинення через формування захисних плівок, які складаються з важко розчинних продуктів взаємодії інгібітора та іонів металу, що переходить у розчин.

Особливості

Анодні інгібітори корозії металів прийнято відносити до категорії небезпечних, адже за певних умов вони перетворюються з сповільнювачів в ініціатори руйнівного процесу. Щоб уникнути цього, необхідно, щоб корозійний струм по щільності був вище тієї, при якій формується абсолютна пасивація анодних ділянок. Концентрація пасиватора не повинна знижуватися нижче конкретної величини, інакше може не настати пасивація, або вона буде неповною. Останній варіант таїть у собі велику небезпеку, адже він стає причиною скорочення анодної поверхні, збільшення глибини і швидкості руйнування металу на невеликих ділянках.

Вимоги

Виходить, що забезпечити ефективний захист можна в тому випадку, якщо підтримувати концентрацію анодного інгібітору вище максимального значення на всіх зонах вироби, яке піддається захисті. Ці речовини досить чутливі до рівня pH середовища. Найчастіше хромати та нітрати використовуються в теплообмінниках і для забезпечення захисту поверхні труб.

Катодні інгібітори

За захисній дії ці речовини відрізняються меншою ефективністю в порівнянні з анодними. Їх дія базується на тому, що місцеве подщелачивание середовища призводить до формування на катодних ділянках нерозчинних продуктів, ізолюючих частина поверхні від розчину. В якості такої речовини може виступити, наприклад, бікарбонат кальцію, виділяє в підлуженою середовищі карбонат кальцію у вигляді осаду, важко піддається розчиненню. Катодний інгібітор корозії, склад якого залежить від середовища використання, не призводить до посилення руйнівних процесів навіть при недостатньому вмісті.

Різновиди

У нейтральних середовищах в якості катодних і анодних інгібіторів часто виступають неорганічні речовини, але в сильно кислих розчинах вони не здатні допомогти. В якості сповільнювачів в процесі виробництва кислот використовуються органічні речовини, у яких молекули містять специфічні або полярні групи, наприклад аміни, тіосечовина, альдегіди, солі карбонатів і феноли.

За механізмом дії ці інгібітори корозії відрізняються адсорбційним характером. Після адсорбції на катодних або анодних ділянках вони сильно ускладнюють розряд іонів водню, а також реакцію іонізації металу. Значною ступінь захисний ефект заснований на температурі, концентрації, вигляді аніону кислоти, а також концентрації іонів водню. Їх найчастіше додають в малих кількостях, адже захисну дію ряду органічних інгібіторів у великих концентраціях може представляти навіть небезпека.

Приміром, органічний склад під назвою "Пента-522" - нефтеводорастворімий. Він здатний забезпечити ступінь захисту більше 90% при витраті всього 15-25 грам на тонну. Інгібітор корозії, вироблений під товарною маркою «Амінкор», - це продукт етерифікації карбонових кислот, який не леткий, не володіє неприємним запахом, нетоксичний. Його дозування визначається лише після установки того, наскільки корозійно активна реальна середу.

Вплив на метал

Ця група методів захисту передбачає використання різноманітних покриттів. Це лакофарбові, металеві, гумові та інші типи. Їх наносять різними способами: напиленням, гальванічним, гумуванні та іншими. Можна розглянути кожен з них.

Під гумуванні прийнято розуміти захист від корозії за допомогою гумових покриттів, що часто потрібно в хлорному виробництві. Гумові суміші мають підвищену хімічну стійкість і забезпечують надійний захист ємностей, ванн, а також іншого хімічного устаткування від впливу агресивних середовищ і корозії. Гумування буває холодним, а також гарячим, яке проводиться способом вулканізації епоксидних і фторопластових сумішей.

Важливо правильно не тільки обирати, але й нанести інгібітор корозії. Виробники зазвичай дають досить чіткі вказівки з цього приводу. На даний момент, крім гальванічного осадження, досить сильне поширення одержав спосіб високошвидкісного напилення. З його допомогою вирішується досить широкий спектр завдань. Можна наносити порошкові матеріали для отримання покриттів, що мають різні властивості.

Захист обладнання

Питання, пов`язані із захистом хімічного обладнання, досить специфічні, у зв`язку з чим вимагають вельми ретельного опрацювання. Вибір матеріалу для отримання якісного покриття вимагає проведення аналізу стану поверхні, складу середовища, умов експлуатації, ступеня агресивності, температурних режимів та іншого. Іноді в «нескладних середовищах» існує критичний параметр, який ускладнює вибір типу покриття, наприклад, пропарювання навіть раз на кілька місяців пропановой ємності. Саме тому кожна агресивне середовище вимагає підбору такого пленкообразователя і таких компонентів для покриття, які характеризуються стійкістю по відношенню до реагенту.

Особлива думка

Фахівці говорять про те, що не можна порівнювати між собою газотермічні методи напилення і тим більше стверджувати, що якийсь із них краще іншого. У кожного з них є певні переваги і недоліки, а одержувані покриття володіють різними властивостями, що говорить про їх можливості вирішувати якісь свої завдання. Оптимальний склад, яким повинні характеризуватися інгібітори корозії, а також метод їх нанесення вибираються залежно від конкретного випадку.

На підприємствах хімічної відрости цей метод використовується найчастіше в процесі проведення поточних ремонтів. Навіть якщо застосовуються інгібітори кислотної корозії, то слід спочатку якісно підготувати поверхню металу. Тільки так можна гарантувати отримання якісного покриття. Перед безпосереднім нанесенням лакофарбового матеріалу можна використовувати струминну обробку, за допомогою якої забезпечується отримання досить шорсткою поверхні.

З кожним роком на ринку з`являється все більше нових розробок, і тут є чималий вибір. Однак хімікам слід вирішити, що буде вигідніше - проводити своєчасну захист обладнання або повну заміну всіх конструкцій.