ОСНОВЫ ИНГИБИТОРНОЙ ЗАЩИТЫ
Механизм действия ингибиторов коррозии
В тех случаях, когда нанесение защитных покрытий на изделие невозможно или нанесенные покрытия не обеспечивают необходимой защиты, снижение скорости коррозии может быть достигнуто с помощью ингибиторов. Ингибиторами коррозии являются такие вещества, небольшая добавка которых в коррозионную среду вызывает уменьшение скорости коррозии металла, находящегося в этой среде. Ингибиторная защита может применяться как самостоятельный метод борьбы с коррозией или в сочетании с другими методами защиты (комплексная защита). Сейчас область применения ингибиторов коррозии значительно расширилась: они применяются в травильных цехах (ингибиторы травления), в машиностроении и приборостроении (средства временной защиты и летучие ингибиторы), нефтехимии (ингибиторы для процессов нефтепереработки, добавки к маслам и горючему), коммунальном хозяйстве (ингибиторы для водооборотных систем), в пищевой промышленности (ингибиторная защита металлической тары при стерилизации и пастеризации) и т.д.
Количественная оценка действия ингибитора на скорость коррозионного процесса характеризуется коэффициентом ингибирования у или защитным действием z.
Коэффициентом ингибирования (у) называется отношение скорости коррозии металла в среде, не содержащей ингибитора (икор), к скорости коррозии того же металла после введения в эту среду ингибитора коррозии (ик и):
(скорости коррозии икор и vK и измеряются в г/(м2-ч)).
Защитное действие ингибитора, выражаемое в процентах, определяется по уравнению
Пересчет этих параметров один в другой осуществляется следующим образом:
Знание величин у и z особенно полезно при сравнении эффективности применения различных ингибиторов.
К ингибиторам, используемым в машиностроении, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, предъявляются общие требования:
П высокое защитное действие (z > 90%);
П экономическая целесообразность применения;
П отсутствие вредного влияния на механические свойства защищаемых металлов и эксплуатационные характеристики изготовленных из них изделий;
П низкая токсичность, отсутствие раздражающего запаха;
П взрыво- и пожаробезопасность;
П сохранение защитных свойств не менее года .
Рис. 14.1. Варианты торможения коррозионного процесса ингибиторами:
а - анодным; б - катодным; в - смешанным; 1 - без ингибитора; 2-с ингибитором
Исходя из электрохимического механизма коррозии, согласно которому коррозионный процесс является следствием двух сопряженных реакций - анодной (собственно растворение металла) и катодной (ассимиляция электронов деполяризатором), можно представить следующие возможные варианты торможения коррозионного процесса ингибиторами:
- 1) увеличение поляризуемости анодного процесса (<анодные ингибиторы);
- 2) увеличение поляризуемости катодного процесса (катодные ингибиторы);
- 3) увеличение поляризуемости обоих электродных процессов (смешанные ингибиторы).
Варианты торможения коррозии ингибиторами иллюстрирует рис. 14.1.
При введении ингибитора наблюдается не только снижение скорости растворения металла, но и смещение электродного потенциала, изменение химических и физических свойств поверхности, механических и других характеристик металла. Все это - результат адсорбции ингибитора на поверхности корродирующего металла. Адсорбция является первичным необходимым актом ингибирования. Под механизмом действия ингибиторов обычно понимают совокупность процессов адсорбции ингибиторов и последующего воздействия адсорбированного вещества на протекание электрохимических реакций.
Адсорбция ингибиторов на поверхности металла может иметь различную природу. Различают физическую, химическую и специфическую адсорбцию. Физическая адсорбция обусловлена электростатическими или дисперсионными силами, химическая - химическим взаимодействием адсорбируемого вещества и поверхности. Специфическая адсорбция - промежуточная форма.
Эффективность ингибиторов в значительной мере определяется скоростью их адсорбции. Кинетика адсорбции ингибиторов на металлах обусловлена природой и химическим строением ингибитора, природой металла и характером его поверхности, потенциалом, температурой, анионным составом коррозионной среды и другими факторами. Она зависит также от распределения адсорбционных центров на поверхности металла по энергиям. Для однородной поверхности зависимость © = f(т) имеет следующий вид:
для равномерно-однородной
для экспоненциально неоднородной
Здесь © - степень заполнения поверхности молекулами ингибитора; К±, К2, а, п - константы; f - фактор неоднородности.
Скорость коррозии на равномерно-неоднородной поверхности описывается уравнением Рогинского - Зельдовича:
где С - концентрация ингибитора.
Уравнение (14.4) наиболее хорошо описывает кинетику адсорбции ингибиторов на твердых металлах.
