Ингибиторы коррозии металлов в неводных жидких средах

В современной технике широко применяются агрессивные по отношению к металлам неводные жидкие среды. К таким средам относятся многие жидкие органические вещества, например, органические растворители (бензол, четыреххлористый углерод, хлороформ и др.), нефть и жидкое топливо ( бензин, керосин, мазут и др.), смазочные масла и т. д. Для борьбы с коррозией металлов в этих средах, особенно в нефтепродуктах и жидких топливах, широкое применение находят ингибиторы коррозии. В качестве водорастворимых ингибиторов коррозии применяют как неорганические - нитрит натрия, хроматы, фосфаты, силикаты, так и органические - формальдегид, азотсодержащие и серосодержащие соединения. Хорошими защитными свойствами обладают соединения, в молекулу которых входят кислород и длинная углеводородная цепь.

Ингибиторы для нефти и продуктов ее переработки адсорбируются на поверхности металла полярной группой таким образом, что углеводородная цепь оказывается на внешней стороне образовавшейся пленки, вызывая гидрофобизацию поверхности. К ней присоединяется масло или другие углеводороды, благодаря чему на поверхности металла возникает двойная пленка, препятствующая протеканию коррозии.    

В РФ организовано производство менее токсичных ингибиторов, чем азотсодержащие. Это целая серия эффективных кислородсодержащих органических реагентов для нефтегазовой промышленности например марок КРЦ, КРЦ-3, КРЦ-3г, Опазол-Т2П и др. Кроме отечественных продуктов зачастую применяют и импортные Корексит-6350 (Налко-Эксен), ИСА-148 (Серво) и др.

Удаление и ввод кислорода.

Значительное количество инженерных конструкций эксплуатируется в слабокислых, нейтральных и щелочных средах. Как правило, коррозия технических металлов и сплавов в этих средах протекает с кислородной деполяризацией.

Традиционным приемом, позволяющим уменьшить ущерб от коррозии, в этом случае является обработка коррозионной среды, направленная на уменьшение концентрации растворенного кислорода.

Методы такой обработки общеизвестны - это нагрев коррозионной среды, при котором происходит уменьшение растворимости кислорода в воде и водных растворах, либо вакуумная обработка, преследующая ту же цель. Применимы и химические методы восстановления растворенного кислорода. Например, пропускание раствора через нагретую стальную стружку, либо обработка его (раствора) восстановителями - сульфитом натрия, гидразином и др.

Перспективен, по нашему мнению, электрохимический метод с использованием газодиффузионного водородного электрода, служащего анодом. При этом на катодной подложке протекает восстановление растворенного кислорода, а на аноде - образование ионов гидроксония. Продуктом суммарной реакции является вода. В связи с большим расходом электроэнергии этот метод в настоящее время экономически целесообразен только для сред с высокой электропроводностью.

Альтернативным методом обработки коррозионной среды является насыщение ее кислородом, что в ряде случаев, например, в замкнутых системах, позволяет достичь снижения скорости коррозии пассивирующихся металлов благодаря облегчению пассивации их поверхности (см. разделы 3.3., 3.6.).

Образование солевых пленок из солей жесткости

Известно, что при протекании коррозионного процесса в прикатодном слое наблюдается подщелачивание раствора. Если в коррозионной среде присутствуют так называемые соли жесткости - т.е. соли кальция и магния, то при подщелачивании раствора происходит образование труднорастворимых соединений названых выше металлов. Формирующиеся при этом поверхностные пленки называются катодными солевыми осадками (КСО). Такие слои надежно защищают металл от коррозии в природных (грунты, вода соленых озер и т. п.) и техногенных средах с достаточно высоким содержанием кальция и магния.

На кафедре ТЭП АГТА разработана методика осаждения КСО из сред с малой жесткостью при поляризации защищаемых металлических конструкций с помощью внешнего источника тока или за счет присоединения к растворимому жертвенному аноду - протектору.

Ранее Михайлов Б.Н. рекомендовал для теплообменных устройств, работающих на воде с малым солесодержанием, для образования КСО вводить соли жесткости » 500 мг/л, что способствут снижению скорости коррозии.

Образование КСО наблюдаются и при эксплуатации объектов, антикоррозионная защита которых осуществляется с использованием методов катодной или катодно- протекторной защиты.

КСО обладают способностью экранировать участки металла в местах разрушения лакокрасочных и других защитных покрытий. Разрушенная пленка КСО в большинстве случаев обладает способностью к самовосстановлению.

Однако, необходимо учитывать, что чрезмерное содержание солей жесткости может привести к нежелательно высокому накипеобразованию, ухудшающему технологические параметры оборудования. Кроме того, при образовании толстых, рыхлых солевых слоев значительно повышается гетерогенность поверхности, способствующая развитию локальных видов коррозионных поражений.

Защита металлов от коррозии путем воздействия

На конструкцию

Забота о противокоррозионной защите металлического сооружения, машины или прибора должна проявляться с момента зарождения конструкции. Опыт показывает, что долговечность конструкции в сильной степени зависит от нахождения правильных конструктивных решений.

Из-за неправильного конструирования и недостаточно продуманного технологического процесса (неравномерного обтекания электролитом отдельных элементов конструкции, повышенных концентраций электролита на отдельных участках, застойных зон, температурных перепадов и т.д.) могут возникнуть коррозионные элементы, эдс которых зачастую превышает эдс, возникающую при сочленении разнородных металлов. Правильным конструированием узлов и подбором материалов можно свести коррозию до ничтожных размеров.

Анализ причин возникновения коррозионных повреждений показывает, что во многих случаях их развитие можно было бы почти полностью предотвратить еще на стадии проектирования, используя методы рационального конструирования коррозионностойкой аппаратуры.

Эти методы основаны на учете целого ряда конструкционных факторов, влияющих на механизм и скорость протекания коррозионных процессов:

1) наличие мест контакта разнородных металлов и металлов с неметаллическими материалами;

2) характер распределения напряжений в конструкции, наличие концентраторов напряжений;

3) характер распределения температуры;

4) наличие застойных зон, щелей и зазоров;

5) заложенные в проекте меры антикоррозионной защиты и условия их реализации;

6) наличие мест соединения узлов и деталей, являющихся наиболее коррозионно опасными зонами, в которых чаще всего и концентрируется воздействие всех перечисленных выше факторов.