Классификация ингибиторов коррозии металлов

Ингибитор коррозии — что это такое? Классификация, применение и свойства

Коррозии подвержены металлы и некоторые другие материалы. Если коррозия разрушает структуру материала, тогда изделие теряет свои эксплуатационные качества, что приводит к аварийно-опасным ситуациям. Одним из средств решения этой проблемы являются ингибиторы коррозии металлов.

Описание ингибиторов

Что такое ингибитор коррозии? Ингибиторы коррозии – это специальные вещества, которые приостанавливают (задерживают) процесс химических и физических реакций. Ингибиторы коррозии занимают особое место в ряду таких веществ.

К ингибиторам относят средства, которые образуют на поверхности металла особую защитную пленку, которые получается в процессе реакции раствора ингибитора и продуктов коррозии.

Появление соединений, которые замедляют коррозийные процессы, стало прорывом. На данный момент, большинство способов защиты – это защита с помощью ингибиторов. В этом качестве наиболее популярны, такие вещества как амины, азотсодержащие вещества, мочевина, сульфиды, альдегиды и др.

Эффективность защитных процессов с участием ингибиторов, напрямую зависит от металла, особенностей внешней среды, давления на материал и т.п.

Стоит отметить, что работа ингибиторная защита от коррозии не постоянно, попадая в раствор, добавка постепенно растворяется, поэтому в будущем необходимо добавлять его в агрессивную среду небольшими порциями.

Виды и применение ингибиторов коррозии металлов

К основным видам ингибиторов относят:

  • Катодные – уменьшают скорость катодного взаимодействия.
  • Анодные – тормозят растворение анода.
  • Смешанные – добавки, которые замедляют реакции и катодные, а анодные.

Существует классификация ингибиторов по происхождению:

  • Органические – это органические вещества, которые являются более универсальными, так как уменьшают скорость катодных и анодных реакций. К ним можно отнести азот, серу, кислород, ароматические соединения. Главным преимуществом и отличием от неорганических ингибиторов выступает тот факт, что органические вещества адсорбируются только на поверхности материала, не вступая в реакцию с ржавчиной.
  • Неорганические ингибиторы коррозии, что это такое? Они содержат неорганические вещества в составе ингибитора. Особенность работы с неорганическими частицами в ингибиторе заключается в том, что при неверно подобранной концентрации, они могут не защитить металл, образовав на нем тончайшую пленку, а наоборот вступить в реакцию с продуктами коррозии и ускорить процесс разрушения. Относятся хроматы, бихроматы натрия и калия, бикарбонат кальция и т.д.

Принцип действия ингибиторов

Классификация ингибиторов по механизму действия

  • Работающие в кислотной среде — амины, ацетиленовые спирты, серосодержащие соединения, альдегиды. Данный тип веществ применяется в газо- и нефтедобывающей промышленности, ими покрываются трубопроводы, по которым идет газ или нефтепродукты, а также изделия, участвующие в этих процессах. Ингибитор коррозии кислотной среды активно борется с катодным и смешанным разрушением.
  • Ингибиторы для нейтральных сред – фосфаты, нитриты, аминокислоты, хроматы, алкилфосфаты, сульфонаты. Наибольшее применение нашли в сфере водоснабжения, охлаждения, применяются на морских судах. Здесь также как везде, раствор ингибитора используется в качестве защитного покрытия любых изделий перечисленных отраслей, емкости, несущие конструкции, отдельные элементы.
  • Протекающие в щелочной среде. Вещества участвуют в составах специальных моющих средств. Действие их основано на том, что они уменьшают силу тока в его химических источниках. Ингибиторы для таких целей чаще всего используют совместно с катионами.

Распространенные типы кислотных ингибиторов

Наиболее экономичный антикоррозийный ингибитор — кислотный. Его расход в процессе травления металла минимален, что влечет за собой снижение себестоимости продукта и процедуры защиты в целом.

К свойствам кислотных ингибиторов так же можно дописать тот факт, что при нанесении их на материал, он еще и очищает его от образовавшихся окалин и различных оксидных пленок. Также добавка не меняет своих свойств, не трансформируется, не разрушается при увеличении температуры внешней среды.

На отечественном рынке чаще всего можно встретить такие ингибиторы коррозии как И-5-В и И-5-ВМ. Данные добавки предназначены для изделий из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и высокоуглеродистых и легированных сталей. Они эффективно применяются в промышленности, а также оба ингибитора можно совмещать друг с другом.

Читайте также:  Зависимость скорости взаимодействия соляной кислоты с металлами от их природы вывод

Применение ингибиторов коррозии с таким составом снижает угар металла, способствует очищению поверхности протравленного материала, а также благоприятно влияет на санитарно-гигиенические условия труда.

Свойства ингибиторов коррозии

Все свойства ингибиторов сводятся к антикоррозийной защите металлических изделий. Механизм работы прост: ингибитор в составе раствора наносится на поверхность элемента и защищает его от внешнего влияния агрессивных сред. Защита создается с помощью адсорбции (увеличения концентрации ингибитора в растворе и на поверхности материала, соответственно) на металлическом элементе. После появления защитной пленки, главная ее задача – быть полностью нейтральной к воздействиям извне, не менять своих свойств под давлением, температурой и т.д., только в таком случае, ингибитор сможет проявить свои свойства в полной мере и защитить конструкцию в целом.

Ингибитор коррозии катодный

Данный тип добавок замедляет растворение металл при катодном процессе. Потенциал системы из своего обычного нейтрального состояния уходит в отрицательную сторону, что приводит к уменьшению коррозийного тока, и на поверхности образуется антикоррозийная пленка. Эта пленка является трудно растворимой не только для нормальных условий, но и для многих агрессивных сред. Она становится барьером между внешней средой и металлом, сохраняя его целостность.

Катодная ингибиторная защита от коррозии, что это? Чаще всего это соединения, которые увеличивают кислотность среды, что снижает возможность растворения металла.

Катодные добавки не применяются в кислых средах, так как там они не эффективны.

Как отмечалось ранее, ингибитор перед применением должен быть растворен в каком-либо веществе, самый простой – вода. Специалистами подбирается верная концентрацию добавки в данном объеме воды.

Стоит отметить, что данный тип веществ является наименее эффективным, в сравнении с анодными и смешанными ингибиторами.

Анодные ингибиторы коррозии

Данные вещества являются пассиваторами – вещества, переходящие из активного состояния в пассивное и образующие пленку. Эта пленка защищает металлический элемент. Коррозия замедляется вследствие уменьшения скорости перехода ионов металла в раствор, а также уменьшается площадь анодных участков, покрытых пленкой, за счет их разделения.

Именно анодные добавки, если с ними переборщить, могут не уменьшить, а ускорить коррозионное разрушение материала. Популярны карбонаты, силикаты, фосфаты, нитрит натрия, как ингибиторы анодной коррозии.

Смешанные ингибиторы коррозии

Смешанные добавки – это хроматы. Хроматы значительно тормозят анодную и катодную реакцию вместе, поэтому они являются наиболее эффективными. Процесс такой реакции протекает по окислительному типу.

Применение ингибиторов в нефтегазовой промышленности

Нефть и газ являются достаточно агрессивными средами, так как в них находятся едкие вещества, которые способны разъедать материалы и пагубно влиять на здоровье человека. Исходя из этого, специальные добавки для защиты металлических конструкций, применяют на любой стадии добычи, транспортировки, хранения и эксплуатации нефти и газа. Важным аспектом является то, что ингибитор на всех этих стадиях желательно применять один и тот же.

Кроме защиты металла, в сами нефтепродукты могут добавляться примеси, которые делают ее менее агрессивной средой: антикоррозийные ингибиторы парафинообразования, антивоспламенители и антивспениватели. Наиболее распространенное вещество для защиты магистральных нефте- и газопроводов – соединения на основе аминов.

Применение ингибиторов в бытовых условиях

Процессы коррозии поражают не только металлические изделия промышленных и строительных производств, но и любые металлические изделия у нас дома, а также машины и приборы.

Самое простое домашнее средство с ингибитором – это грунтовка. Как всегда, поверхность необходимо подготовить, а потом загрунтовать шпателем или кисточкой. Грунтовка создает на изделии защитный слой, разделяя металл и окружающую среду.

Некоторые лакокрасочные покрытия также имеют в своем составе ингибиторы.

Наиболее простые и понятные ингибиторы для домашнего обихода – сурик (свинцовая краска красного цвета) добавленный в грунтовку, добавленные в раствор ортофосфаты железа или цинка и т.п.

Свинцовая краска красного цвета

Применение ингибиторов при обработке техники

Коррозия в технике является наибольшей угрозой для жизни человека. Зачастую коррозирующий участок в большом элементе не так страшен, как коррозия на участке болтового соединения или сварного шва.

Чаще всего, конечно, с проблемой ржавчины сталкиваются владельцы авто и везут свои машины на СТО для того, чтобы там специалисты сами обработали материал и нанесли антикоррозийное покрытие с применением ингибиторов или нет.

Читайте также:  Вывоз металлолома расценка фер

Разрушение техники сложно приостановить, так как участки, подверженные разрушению обычно труднодоступны, затруднительна обработка ингибитором коррозии, и очистка пораженного участка. В малодоступных местах стараются применять жидкие составы для их лучшего нанесения и распределения – масла, битумные горячие составы, мягкие смазки и т.д.

Заключение

В целом, ингибиторы коррозии металлов увеличили срок работоспособности изделий и техники. С их помощью появилась возможность четко провести границу между элементом и окружающей средой и надолго приостановить развитие коррозии. Теперь это все доступное защитное средство, имеющее широкий выбор и различный ценовой диапазон.

Источник

Классификация ингибиторов коррозии

Рис. 6. Классификация ингибиторов коррозии.

По механизму тормозящего действия на электрохимическую коррозию ингибиторы делят на классы: анодные, катодные, экранирующие (пленкообразователи), смешанные.

Ингибиторы, адсорбируясь на поверхности корродирующего металла, либо тормозят протекание анодного или катодного процесса, либо образуют экранирующую пленку, изолируя металл от электролита, либо имеют смешанный характер замедляющего действия.

Анодное ингибиторы электрохимической коррозии чаще всего являются окислителями (пассиваторами). Это кислород, нитриты, хроматы и др., например нитрит натрия. Они замедляют коррозию, пассивируя металл, то есть, затрудняя протекание анодного процесса. Влияние ингибиторов на анодную реакцию может быть связано с подавлением каталитического действия H2O и ионов OH – . Для этого класса ингибиторов С. А. Балезиным [27] установлена возможность образования на поверхности металла защитных пленок.

При недостаточной концентрации анодных ингибиторов для наступления полной пассивации металлов (особенно в присутствии активных депассивирующих ионов, например хлорид-ионов) анодные ингибиторы являются опасными, так как могут ускорить общую или местную коррозию, действуя как катодные деполяризаторы.

Катодные ингибиторы электрохимической коррозии – это вещества, повышающие перенапряжение катодного процесса при их адсорбции на катодных участках поверхности корродирующего металла, например сульфит натрия или гидразин. Катодные ингибиторы являются безопасными, так как при недостаточной концентрации они не вызывают усиления коррозии. К катодным ингибиторам относят оксиды и соли висмута, мышьяка, желатин и др. Катодные ингибиторы в щелочных и нейтральных средах образуют нерастворимые в воде фазовые пленки. Подобный эффект наблюдается также у ингибиторов смешанного действия. Ингибиторы катодного действия замедляют электрохимическую коррозию стали в кислых средах вследствие тормозящего действия ряда процессов.

Для большой серии органических веществ, выполняющих функцию таких ингибиторов, Л. И. Антропов [28] выделяет четыре этапа торможения коррозии:

1) химическое, связанное с изменением скорости реакции металла с кислотой;

2) механическое, обусловленное экранирующим действием ингибитора на поверхность металла;

3) кинетическое, характеризующееся смещением стационарного потенциала;

4)энергетическое, связанное с появлением дополнительного скачка потенциала, например, вследствие перенапряжения водорода на катодных участках поверхности металла.

Экранирующие ингибиторы коррозии металлов, адсорбируясь на поверхности металлов, образуют хемосорбционный слой или чаще всего защитную пленку нерастворимых продуктов, взаимодействуя с первичными анодными продуктами коррозии – ионами растворившегося металла.

Ингибиторы смешанного действия оказывают тормозящее действие, как на анодный, так и на катодный процессы. Примером смешанных ингибиторов электрохимической коррозии металлов являются вещества, тормозящие протекание обоих электродных процессов, а также нитриты аминов, применяемые для защиты стали и чугуна от атмосферной коррозии.

По совоей природе ингибиторы коррозии могут быть:

1. Ионными: катионного и анионного типа. К ингибиторам катионного типа относят четвертичные аммониевые соли, моноамины и др. К ингибиторам анионного типа относят производные карбоновых кислот (полимерные соединения акрилового ряда и сополимеры на основе малеинового ангидрида, производные сульфокислот, неорганические полифосфаты и др.). Обычноингибиторы катионного типаимеют слабые защитные свойства в кислых средах.

2. Молекулярными соединениями (антраниловая кислота). Различают по составу на неорганические и органические.

Присутствие в органических ингибиторах коррозии полярных атомов серы, которые имеют электроны, способные образовывать ковалентную связь с металлом, способствует их адсорбции на поверхности защищаемого метлла.

Ингибиторы адсорбируются на поверхности корродируемого металла:

– электростатическая адсорбция ионов и полярных молекул за счет кулоновских сил при соответствующем знаке заряда поверхности металла;

– специфическая адсорбция поверхности активных ионов и молекул за счет межмолекулярных ван-дер-вальсовых сил;

– хемосорбция ионов и молекул за счет валентных сил химического сродства;

– возможна также адсорбция вследствие одновременного действия разных сил.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Читайте также:  Цветные металлы алтайского края

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Что такое ингибиторы коррозии металла

Ингибитор коррозии: что это такое? В переводе с латыни слово «ингибиторы» означает «задерживатели». Они довольно широко применяются в отечественной промышленности.

Ингибиторы коррозии металла — группа специальных веществ и соединений, главной целью которых является комплексная защита металлических конструкций от разрушительного воздействия коррозии. Такие вещества добавляют к полимерным покрытиям, воскам, смазкам, упаковкам, в закрытые пространства, в которых хранится металл. Результат — увеличение защитных возможностей покрытий.

Классификация ингибиторов коррозии

Средства для защиты металлов от коррозии разделяют на типы, исходя из:

  • Механизма воздействия: адсорбционные и пассивирующие реагенты.
  • Среды функционирования конструкций: соединения, защищающие от ржавчины в кислотной, нейтральной и сероводородной средах; специальные вещества, применяемые на нефтяных скважинах.
  • Химической природы: органические и неорганические, летучие ингибиторы.
  • Принципа защитного действия: катодные, анодные либо комбинированные составы.

Воздействие данных веществ основано на одном принципе: изменяется состояние поверхностей, к чему приводит формирование труднорастворимых соединений с катионами металлов либо в результате поглощения конкретного применяемого ингибитора.

Вещества и соединения, которые могут остановить процесс развития коррозии, могут действовать на железо двумя способами. В первом случае происходит модификация активационной энергии в процессе ржавления, а во втором — сокращается площадь поверхностей, которые называют коррозионно активными.

Толщина слоя, образованная полезными веществами, меньше толщины наносимого покрытия. В частности, пассиваторы могут образовать особую пленку, которая будет сдвигать потенциал коррозии в положительную сторону. Речь идет о молибдатах, нитритах и хроматах, обладающих отличным антикоррозионным воздействием.

Адсорбционные соединения поглощают верхний слой обрабатываемых металлов, на них создается особенная тонкая пленка. Именно она существенно замедляет, а в отдельных случаях даже останавливает коррозию электрохимического типа, которая образовывается на поверхностях.

Защита от атмосферного воздействия

Для предохранения железных сплавов пользуются контактными и летучими веществами, которые быстро испаряются и в самостоятельном порядке распределяются по поверхностям.

Применяются летучие соединения в связи со значительными требованиями к барьерным материалам:

  • Непроницаемость для паров полезных соединений.
  • Соблюдение герметичности упаковки, в противном случае вещества улетучатся.

Применяются несколько способов нанесения, позволяющих сохранить изделия из металла от атмосферных воздействий:

  • Обработка поверхностей водными растворами или органическими растворителями.
  • Осуществление процесса сублимации ингибиторов на поверхности изделий из воздуха со значительной концентрацией полезных соединений.
  • Материалы покрывают полимерными составами, составляющими которых обязательно выступают ингибиторы.
  • Изделия заворачивают в слой ингибированной бумаги.
  • В закрытом пространстве направляются пористые носители с необходимыми соединениями.

В последнем случае защитные функции выполняют препараты «Линопон» и «Линасиль». Данные вещества при помещении их в закрытых пространствах способны обеспечить длительную целостность металла — он практически не будет подвергаться коррозии и «бронзовой болезни». Такие конструкции можно будет сохранить в случае значительніх перепадов температур.

Консервирование посредством ингибиторов рекомендуют проводить при влажности на уровне ниже критической, при чистом воздухе. Не допускайте наличия кислых испарений в рабочих помещениях такие пары выделяются при химической чистке).

Учтите, что вещества впитываются не мгновенно, для образования протекции понадобится некоторое время. Продолжительность зависит не только от выбранных веществ, но и от структуры обрабатываемых элементов. Перед обработкой металлы очищают от скоплений грязи и жиров, поддают сушке.

Будьте внимательны: перед началом консервации железо нельзя трогать руками, а все работы должны проводиться исключительно в резиновых перчатках!

Защита для конструкций со стали

Большой популярностью пользуются жидкие растворы нитрита натрия. Данное вещество относится к ингибиторам контактного типа, которые наносят на поверхности изделий (к примеру, на отопительные системы либо иные металлические приспособления).

Желательно к нитриту натрия добавлять дополнительные компоненты для увеличения вязкости структуры (речь идет о оксиэтилцеллюлозе, глицерие, ксилите, крахмале) — так заметно возрастает эффективность используемого вещества. Можно увеличить срок защиты конструкций вне зависимости от климатических условий. Вязкий состав не позволит нитриту натрия засохнуть, солевые кристаллы не отойдут от поверхностей, также снизится процент стекания веществ в условиях с высокой влажностью.

В большинстве случаев пользуются раствором 25% нитрита натрия для защиты изделий со стали, и 40% — для чугуна. Раствор предварительно подогревают до температуры 65−85 градусов.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл