Лекция № 6 Классификация методов защиты Методы

Лекция № 6
1. Классификация методов защиты
2. Методы воздействия на коррозионную среду
2.1 Обескислороживание водных растворов
2.2 Ингибиторы коррозии
1. Классификация методов защиты от коррозии
Методы защиты от
коррозии
Воздействие на
коррозионную среду
Воздействие на границу
раздела металл –
коррозионная среда
Воздействие на
корродирующий металл
Неметаллические
Защитные покрытия
Металлические
Протекторная
Анодная
Электрохимичес
кая защита
Катодная
Смешанные
Катодные
Анодные
Ингибиторы
Обескислороживан
ие
Легирование
Анодные
Катодные
Лакокрасочные
Полимерные
Эмалевые
Эффективность действия выбранного метода защиты характеризуется
величиной защитного действия z или защитного эффекта γ:
z = (i0-in)/i0*100%;
γ = i0 / in ,
i0 – скорость растворения металла в коррозионной среде без применения
защиты.
in – скорость растворения в коррозионной среде с применением защиты.
Защитный эффект указывает, во сколько раз снижается скорость
коррозии с применением данного метода защиты.
2.
Уменьшение
коррозионной
активности
среды
может
быть
осуществлено двумя путями:
2.1. Удалением окислителей и других составляющих из среды.
2.2. Введение в агрессивную среду специальных веществ, называемых
ингибиторами,
которые
сильно
снижают
скорость
коррозионного
процесса.
2.1. Обескислороживание водных растворов, где коррозионный процесс
протекает с О2- деполяризацией. Осуществляется нагревом, продуванием
инертных газов, пропусканием раствора через специальные фильтры.
Обескислороживание
Na2SO3+1/2O2 = Na2SO4
Сульфит натрия берется в соотношении 8:1, а гидразин в соотношении
1:1
Гидразин: N2H4+O2=N2+2H2O
(насыщенный раствор) 1:1
Применяют ионообменные смолы, содержание вещества реагирующего
с кислородом. Например, при применении Fe(OH)2 содержание кислорода
в растворе с 8,8 мг/л снижается до 0,0012 мг/л
Обескислороживание применяется реже, чем введение ингибиторов.
2.2. По механизму действия ингибиторы делятся на:
 Анодные, когда при введение в среду замедляется стадия
растворения металла;
 Катодные, когда при введении ингибитора замедляется катодная
стадия;
 Смешанные, когда ингибитор замедляет обе стадии коррозионного
процесса.
По составу ингибиторы делятся на:
 Органические и неорганические
По характеру действия ингибитора делятся на:
 Создающие на поверхности металла тонкую пленку;
 Замедлители, уменьшающие агрессивность среды;
 Одновременно
создающие
защитную
пленку
и
уменьшающие
агрессивность среды.
Анодные замедлители
К ним относятся окислители, обладающие пассивирующим действием
по отношению к металлу. Уменьшают скорость перехода иона металла
Mez+ в растворе. К анодным замедлителям относятся хроматы, бихроматы,
нитраты, нитриты, соли молибденовой и вольфрамовой кислот.
Для достижения лучшего ингибирующего эффекта концентрация
анодного ингибитора должна превышать определенное критическое
значения. Ниже этого значения пассиваторы ведут себя как активные
деполяризаторы и увеличивает скорость коррозии на локализованных
участках поверхности (питтинг).
Критическая концентрация ионов CrO42-, NO2-, MoO42-, WO42-,
и
составляет 10-3…10-4 моль/кг при защите железа в водном растворе.
Присутствие ионов Cl-
и повышение температуры увеличивает
критическую концентрацию анионного ингибитора. Например, при
70..90С0 Скритич CrO42- составляет 10-2 моль/кг. Следует учитывать также,
что при высокой шероховатости поверхности концентрация анодного
ингибитора в щелях может падать ниже Скритич. CrO42- , что ведет к
развитию
питтинга.
Во
избежание
этого
необходимо
применять
перемешивание раствора или движущийся проточный электролит.
Анодные ингибиторы являются опасными, т.к. при недостаточном их
количестве в растворе они могут ускорять катодную реакцию.
Катодные замедлители
Катодные ингибиторы уменьшают скорость коррозии вследствие
снижения скорости катодного процесса или сокращение площади катодных
участков. При коррозии с кислородной деполяризации снижение скорости
катодного процесса достигается уменьшением кислорода в коррозионной
среде;
при
коррозии
с
водородной
поляризацией
–
повышением
перенапряжения выделения водорода.
Перенапряжения выделения водорода может быть повышено при
введении в коррозионную среду солей тяжелых металлов AsCl3, Bi(SO4)3.
Катионы As3+, Bi3+ контактно восстанавливаются на катодных участках,
затрудняется процесс выделения водорода и, тем самым, процесс коррозии.
Сокращение площади катодных участков достигается добавлением
ингибиторов, которые на этих участках образуют нерастворимые продукты,
изолирующие часть поверхности от раствора. Примером такого вещества
является
бикарбонат
кальция
Ca(HCO3)2,
который,
превращаясь
в
подщелоченной воде в карбонат кальция CaCO3, остается на поверхности
корродирующего металла, зарывая ее от агрессивной среды. Катодные
ингибиторы по защитному действию менее эффективны, чем анодные. Но
они совершенно безопасны, т.к. не вызывают усиления коррозии при их
недостатках от анодных.
Органические замедлители
Рассмотренные анодные и катодные ингибиторы применяются обычно
в виде неорганических соединений в нейтральных средах.
В сильнокислых средах замедлителями
коррозии обычно является
органические вещества: амины, альдегиды, тиомочевина, фенолы, соли
ароматических карбоксильных кислот. Механизм действия органических
замедлителей носит адсорбционный характер. Адсорбируясь на анодных и
катодных участках, они затрудняют разряд ионов водорода и реакцию
ионизации металла.
При добавлении ингибитора в кислоту стационарный или равновесный
потенциал металла может не меняться, хотя скорость коррозии значительно
уменьшается.
Защитный эффект органических ингибиторов коррозии зависит от их
природы, концентрации, температуры, аниона кислоты, концентрации
водородных ионов.
Одной из разновидностей органических замедлителей являются
летучие или парофазные. Эти ингибиторы применяются, в основном, для
защиты от атмосферной коррозии. Они защищают металл, находясь в
головой или паровой фазе. Эти ингибиторы обладают высокой упругостью
пара,
быстро
заполняют
окружающую
воздушную
атмосферу
и,
адсорбируясь на металле, защищают его от атмосферной коррозии. Летучие
ингибиторы характеризуются и анодным и катодным механизмом действия.
Кроме того, они способствуют гидрофобизации поверхности защищаемого
металла. Некоторые из летучих ингибиторов нетоксичны и не имеют запаха.
Поэтому их можно применять в производственных помещениях. Летучесть
ингибитора атмосферной коррозии во многом определяет длительность его
защитного действия. При полном испарении защитное действие ингибитора
прекращается. К летучим ингибиторам
относятся нитриты замещенных
аминов, сложные эфиры карбоновых кислот, карбонаты замещенных аминов.
Особенно эффективны нитрит и карбонат дициклогексиламина, бензонат
моноэтаноламина.
Продолжительность защитного действия летучих ингибиторов также
зависит
от
герметичности
наружной
концентрации ингибитора и полной
упаковки.
При
достаточной
изоляции от внешней среды
(целлофаном, фольгой и т.д.) детали из черных металлов могут не
подвергается
коррозии в течение 10 лет и более. Недостаток летучих
ингибиторов – прекращение их действие после удаление их паров. Кроме
того, летучие ингибиторы, тормозя коррозию стали, вызывают коррозию
цветных металлов (Sn, Zn, Cu, Cd, латуни).
В замкнутых водных средах применяются комплексные ингибиторы
Антикор – II, представляющий собой комплексное соединение борной
кислоты с глюконатом кальция или натрия. В водно-нефтяных средах
применяют ингибиторы на основе синтетических жирных кислотах.