ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 59
Скачиваний: 0
Печатается по постановлению редакционно-издательского Совета Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Доктор химических наук, профессор БАЛЕЗИН С. А.— ответственный редактор. Кандидат химических -наук, доцент ГЛИКИНА Ф. Б кандидат химических наук, доцент ЗАК Э. Г., кандидат химических наук, доцент ПОДО БАЕВ //. //., доктор химических наук КЛЮЧНИКОВ И. Г.
РЕЦЕНЗЕНТ: доктор химических наук, профессор РАТИНОВ В. Б.
С. А. ВАЛЕЗИИ
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕАШЕ К ИНГИБИТОРАМ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
Под влиянием внешней среды, влажной атмосферы, атмосферы, загрязненной различными газами, водных растворов кислот, щело чей и солей и, естественно, аэрированной воды почти все металлы подвергаются различным формам разрушения. Это явление получи ло общее название «коррозия металлов».
В научной и учебной литературе коррозией металлов принято называть «Самопроизвольное разрушение .металлических материа лов вследствие физико-химического взаимодействия их с окружаю щей средой» [I] или «Разрушение металлов под действием окружа ющей среды» [21. Оба эти определения неполностью отражают сущ ность коррозионных процессов, т. к. в результате взаимодействия с окружающей средой наблюдается не только разрушение металлов, в виде образования окислов, солей и других продуктов, но и изме нение физико-химических свойств металлических изделий. Напри мер, при межкрпсталлитной коррозии видимого разрушения в ря де случаев не наблюдается, но свойства металлов резко изменяют ся. Растворы щелочей, при повышенных температурах вызывают так называемую «каустическую хрупкость» железа и стили, силь но понижающую пластичность металла. Такая же картина наблю дается при растворении металлов в кислотах, когда наряду с час тичным разрушением (самопроизвольным процессом растворения) металла изменяются его прочностные свойства вследствие так на зываемого водородного охрупчивания. Следовательно было бы бо лее правильно определять коррозию как «Самопроизвольно проте кающий процесс разрушения, сопровождающийся изменением фи зико-химических свойств металлов в результате взаимодействия с окружающей средой».
Защита .металлов от коррозии заключается в сохранении пер вичных свойств металлов от воздействия внешней среды путем изо ляции металла от среды (разного рода покрытия) или введения в
среду веществ, предохраняющих металл от разрушения. Эти вещества получили общее название — ингибиторы.
о
Применение ингибиторов имеет большие преимущества перед другими методами защиты металлов, а именно: не требуется соору жения специальных цехов и сложного оборудования, как например для гальванопокрытии, большого расхода дорогостоящих материа лов, химических реактивов и др.
Несмотря на различный механизм воздействия этих веществ на поверхность металлов, защита металлов от коррозии при действии ингибиторов относится к временной защите, в связи с тем, что их легко удалять из среды или с поверхности металла.
Ко всем веществам, тормозящим коррозию металлов, необходи мо предъявлять общее требование — не только уменьшать количе ственно разрушение металлов, но и сохранять их физико-химиче ские свойства.
Следовательно к ним относятся только вещества, которые за медляют коррозионное разрушение металла и сохраняют их проч ность, пластичность и другие свойства. Следовательно, только ве щества, которые при контакте металлов с кислыми растворами за медляют окисление (растворение) металла и сохраняют его пер вичные физико-химические свойства, могут быть названы ингиби торами. Поэтому не все вещества, замедляющие разрушение ме талла являются ингибиторами. К таким веществам в частности от носятся пиридин, а-пиколин, которые в количестве 2 ммоль/л сильно снижают скорость растворения углеродистой стали в растворах сер ной кислоты, но стимулируют наводорожпванпе, тем самым сни жая ее прочностные свойства [31. Таким же свойством обладает и тиомочевина; она уменьшает скорость растворения углеродистых сталей в серной кислоте в 10—12 раз и стимулирует наводороживанпе. Дпэтпланилин, наоборот, при незначительном торможении кор розии стали в растворах соляной кислоты, почти полностью пред отвращает ее наводорожпванпе. В растворах азотной кислоты угле родистые стали не наводорожпваются в отсутствии ингибиторов. Тиомочевина, мочевина и др. сильно тормозят растворение стали в таких растворах и стимулируют наводорожпванпе, изменяя физи ко-химические свойства металла [4].
Следовательно исходя из сформулированного выше определения коррозии металлов следует пересмотреть и общие требования к ве ществам, которые могут по праву называться ингибиторами корро зии. К таким веществам прежде всего относятся далеко не все за медляющие разрушение металлов, а только те, которые сохраняют и первичные его свойства. Может было бы целесообразно вещества, только тормозящие разрушение металлов, называть замедлителями
вотличие от ингибиторов коррозии металлов.
Взависимости от назначения к ингибиторам предъявляются раз
личные требования. Так например, ингибиторы, применяемые при химической очистке поверхности металлических изделий от окалп-
4
ни и продуктов коррозии (травление металлов) должны удовлетво рять следующим требованиям:
а) не тормозить растворение продуктов коррозии; б) не изменять свои защитные свойства в присутствии ионов
трехвалентного железа, в частности не коагулировать; в) предохранять металл от наводороживания и коррозионного
растрескивания; г) не полностью защищать металл от растворения. При слабом
взаимодействии металла со средой должно выделяться на его по верхности некоторое количество водорода для облегчения растворе ния прилегающих к металлу легко растворимых окислов. Под дав лением водорода часть продуктов коррозии механически отслаива ется;
д) работать в заданных интервалах температур.
В настоящее время для травления углеродистой стали в раство рах серной кислоты применяются в промышленности: ингибитор «ЧМ» — продукт конденсации пиридиновых оснований [5], ПКУ — продукт конденсации уротропина и др.; в растворах соляной кис лоты: ПБ-5 (полимер бутиламина) п катапин (парадодецилбензилпиридинийхлорпд), которые отвечают вышеперечисленным требо ваниям.
Для перевозки кислот, в частности соляной, и их хранения в стальных емкостях к ингибиторам предъявляются иные требова ния:
а) прежде всего ингибиторы должны обладать высокими защит ными свойствами, значительно большими, чем ингибиторы травле ния;
б) эффективность ингибиторного действия не должна сильно из меняться с перепадом температур в пределах данных климатиче ских условий;
в) не коагулировать (не стареть) длительное время; г) сохранять физико-химические свойства металлов; не охруп-
чивать; предохранять от коррозионного растрескивания, не пони жать механических свойств металла.
Для перевозки соляной кислоты и ее хранения рекомендуются ингибиторы ПБ—5, БД—6 [б].
Следует заметить, что некоторые ингибиторы, как например ка тапин, добавленный в серную кислоту, даже повышают прочност ные свойства металлов. Так, например, сталь 20 при знакоперемен ных качаниях па воздухе выдерживает условно 1000 циклов до раз рушения; в растворе серной кислоты 500, а при добавлении в раст вор кислоты катапина — около 2000, т. е. в этом случае прочност ные свойства металла могут увеличиваться на 50—100%.
Для защиты металлоизделий в атмосферных условиях в СССР
с 1952 г. начали применяться так называемые ингибиторы атмо;
•сферной коррозии [7]. Производство и применение их с каждым го дом растет. Иногда эти ингибиторы называют просто летучими, но это не совсем верно, т. к. наряду с летучими для защиты от атмо сферной коррозии применяются контактные («ползучие») ингиби торы. При применении «летучих» ингибиторов непосредственный
•контакт вещества и защищаемого металла не обязателен, в то вре мя как для контактных необходимо присутствие их хотя бы только на части поверхности металла. Эти вещества, являясь Г1АВ, посте пенно покрывают всю поверхность металла.
Ингибиторы атмосферной коррозии (летучие) применяются в виде порошков, вводятся в бумагу, масла и т. д., а контактные же, как правило, применяются путем пропитки ими бумаги или ткани. Хорошими контактными ингибиторами являются бензоат и адипи нат натрия.
Ингибиторы атмосферной коррозии должны удовлетворять сле дующим требованиям:
а) обладать определенной летучестью или «ползучестью»; б) защищать черные металлы, (так например НДА — нитрит дп-
циклогексиламмония хороший ингибитор коррозии углеродистых сталей) или защищать одновременно черные и цветные металлы;
в) не изменять ингибирующих свойств при повышении влажно сти воздуха;
г) быть устойчивым при перепадах температур (не распадать ся) ;
д) сохранять «товарный» вид изделия.
•Менее разработаны ингибиторы, пригодные для защиты метал лов в воде и водных солевых растворах.
Как правило все ингибиторы атмосферной коррозии обладают коррозионно-защитными свойствами и в воде.
Так, например, для защиты металлов в воде хорошими ингиби торами являются НДА, КЦА (карбонат ииклогекспламмопня), бо рат моноэтаноламина, смесь карбоната аммония п нитрита натрия, 3-а замещенный фосфат моноэтаноламина. Для защиты черных и цветных металлов (сталь, медь, латунь, бронза, алюминий) в воде применяется хромат гексаметилендиамнна и др. Однако эти веще ства плохо защищают сталь и цветные металлы в водных солевых растворах.
Ингибиторы для защиты металлов в воде и нейтральных раство рах должны отвечать требованиям: а) высокой эффективностью при низких концентрациях ингибиторов, вводимых в среду (от 0,01 до 0,001%); б) сохранять эффективность при перепадах температур; в) сохранять эффективнеть при движении (в потоке) жидкости.
Движение жидкости вызывает так называемые токи протекания (мото-эффект Кпстяковского), которые вызывают ослабление кор- lOO’:опной стойкости металла и снижают эффективность действия
ингибиторов, а в некоторых случаях даже превращают их в стиму ляторы коррозии. При применении ингибиторов следует учитывать: 1). природу металлов и сплавов, например, амины являются инги биторами коррозии углеродистых сталей и стимуляторами коррозии меди и ее сплавов; 2) свойства среды: как было уже указано выше, ряд веществ тормозит растворение сталей в азотной кислоте и сти мулирует наводорожнвание металла; 3) температуру, при которой применяются ингибиторы, т. к. почти все ингибиторы имеют так на зываемый температурный максимум ингибиторного действия [81; 4) скорость движения коррозионной жидкости. При определенных скоростях движения среды ингибиторный эффект понижается, а не которые вещества даже становятся стимуляторами коррозии [81.
Общие требования к ингибиторам:
а) все применяемые ингибиторы, особенно ингибиторы атмосфе рной коррозии, должны строго отвечать санитарно-гигиеническим нормам и не иметь неприятного запаха;
б) |
иметь высокую стабильность против окисления; |
|
в) обладать устойчивостью при перепадах температур; |
||
г) |
моментально действовать |
при введении в коррозионную |
среду; |
обладать определенным |
максимумом защитного действия |
д) |
||
при минимальной концентрации ингибитора; |
||
е) |
разрабатываться на основе дешевого и доступного сырья. |
|
'Конечно это не должно ограничивать исследования по разработ ке ингибиторов на основе «экзотических» веществ, ибо то, что язляется сегодня «экзотическим» со временем может быть продуктом массового производства;
г) очень важным является технологичность применения. Это ос новные требования, которые необходимо соблюдать при разработке промышленных ингибиторов. Эти требования ограничивают количе ство веществ, применяемых в промышленности в качестве ингиби торов коррозии (2—3 десятка из более чем 3000 веществ, извест ных в настоящее время, как ингибиторов коррозии металлов).
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Н. П. Жук. «Курс коррозии и защиты 'металлов», Изд-во «Металлургия» М., 1968.
2.Г. В. Акимов. «Теория и (методы исследования коррозии металлов», Изд-во АН СССР, Л., 1945.
3.С. А. Балезин. Ученые записки МШИ им. В. И. Ленина, 195>. т. I, сгр. 3,
4.С. А. Балезин, Г. С. Парфенов. Ученые записки МГПИ им. В. И. Ленина,
вьвп. 3, 1953. |
|
|
|
5. И. А. Путилова, С. А. Балезин, В. П. Баранник. «Ингибиторы коррозии ме |
|
таллов», Госхимизадт, М., 1958. |
СССР № 141С48, 31.10.61. Бюллетень нзобрет. |
|
|
6. Авторское свидетельство |
|
№ 17, М., 1961. |
|
|
■v/4 |
7. С. А. Балезин, В. П. Баранник. ДАН АН СССР, т. XCY, № 2, (1954}^,. |
|
V/ |
8. С. А. Балезин. Сборник |
«Ингибиторы коррозии металлов»?™!'НД“' Im ПИ |
им. В. И. Ленина,1964. стр. 1. |
|
|