Как справедливо отмечают многие исследователи, одновременно могут проявляться различные эффекты и поэтому противопоставлять крайние точки зрения нецелесообразно.
Принцип ингибиторной защиты
Важнейшим, широко практикуемым методом защиты от коррозии является введение в агрессивную среду специально подобранных соединений - ингибиторов.
Ингибиторы коррозии – это органические и неорганические вещества, присутствие которых в небольших количествах резко снижает скорость растворения металла и уменьшает возможные вредные последствия. Метод ингибирования, как правило, отличается высокой экономичностью, легкостью производственного внедрения без изменения ранее принятого технологического режима, обычно не предусматривает для своей реализации специального дополнительного оборудования.
Защита от коррозии с помощью ингибиторов нашла широкое применение во многих отраслях современного промышленного производства и сельского хозяйства: при транспортировании газа и нефти по трубопроводам, для сохранения металлоизделия в межоперационный период, для защиты от коррозии горюче-смазочными веществами, а также в водно-солевых, кислотных, щелочных, водно-органических и органических средах, в пресной, морской воде, при коррозии в атмосферных условиях и почве.
Введение ингибиторов в агрессивную среду вызывает изменение поверхности корродирующего металла, а также влияет на кинетику частных электродных реакций, определяющих процесс его саморастворения. Механизм ингибирующего действия определяется несколькими факторами: природой металла, строением ингибитора, составом агрессивной среды, условиями протекания коррозии (температура и гидродинамическое состояние среды) По механизму действия ингибиторы делятся на адсорбционные и пассивационные.
|
|
|
Различные аспекты теории кислотной коррозии, в том числе и вопросы влияния добавок различных веществ на кинетику электродных процессов рассмотрены в работах А.И.Фрумкина, Я.М.Колотыркина, Л.И.Антропова, С.А.Балезина, И.Л.Розенфельда, Н.И.Подобаева, В.П.Григорьева, С.М.Решетникова и др.
Анализ современного состояния проблемы по созданию и изучению ингибиторов коррозии, проведенный Л.И.Антроповым, показал, что с достаточной степенью достоверности можно предсказать классы соединений, среди которых следует искать ингибиторы. С использованием достижений электрохимической кинетики появляется возможность наметить пути увеличения эффективности ингибиторов в каждом конкретном случае.
Из изложенных ранее представлений о кинетике и механизме катодных и анодных реакций, определяющих скорость коррозии металлов в кислых средах, следует, что протекание таких процессов сопровождается образованием различных промежуточных продуктов в адсорбированном состоянии. Соотношения поверхностных концентраций и скоростей превращения этих продуктов, зависящие от различных факторов, и определяют, в конечном итоге механизм электродной реакции. Очевидно, что ПАВ, адсорбируясь на металле, будут изменять условия образования промежуточных поверхностных продуктов, их концентрацию и энергетическое состояние.
|
|
|
Адсорбционные ингибиторы
Взаимосвязь адсорбции и ингибирующего действия ПАВ была отмечена уже в первых работах, посвященных изучению механизма действия ингибиторов кислотной коррозии. Дело в том, что зависимость защитного действия ингибиторов Z = ( i – i ’)/ i , где i и i ’ – скорость коррозии в отсутствии и в присутствии ингибитора от их объемной концентрации С имеет вид изотермы адсорбции. В ранних работах подчеркивалось, что величина Z пропорциональна молекулярной массе М частиц ингибитора. И хотя можно указать на достаточно большое число примеров, когда между Z и М нет однозначной взаимосвязи, отмеченные выше факты в явной или неявной форме дают основание для предположения, что замедление коррозионного процесса часто связано с блокировкой поверхности металла ингибиторами.
Другая точка зрения на механизм ингибирования кислотной коррозии последовательно развивалась в работах А.Н.Фрумкина и его школы. Исследование действия органических катионов на частные электродные реакции, определяющие коррозию железа в кислотах, дало основание для вывода, что замедление коррозии связано с повышением перенапряжения электродных реакций в результате увеличения положительного значения адсорбционного y 1 – потенциала.
|
|
|
Определенную роль в торможении коррозии играют процессы поверхностного химического взаимодействия добавок с металлом. В зависимости от растворимости продуктов взаимодействия и прочности связи их с поверхностью металла наблюдается больший или меньший ингибирующий эффект.
Как справедливо отмечают многие исследователи, одновременно могут проявляться различные эффекты и поэтому противопоставлять крайние точки зрения нецелесообразно.
В последнее время весьма перспективным стало привлечение электронных характеристик ПАВ и металла к разработке теории подбора ингибиторов, к выяснению влияния химической структуры ПАВ на защитное действие их при кислотной коррозии металлов.
Различные пути воздействия ингибиторов на коррозионный процесс проанализированы Л.И.Антроповым. На основании этого анализа, а также с учетом многочисленных сведений о характере влияния ингибиторов на коррозионный процесс, механизм ингибирования можно считать установленным, если известно следующее:
|
|
|
Благодаря действию каких факторов замедляется коррозионный процесс, а также частная катодная и анодная реакции; в виде каких частиц принимает участие ингибитор в электродном процессе (состав, заряд); механизм и изотерма адсорбции ПАВ на данном металле; соотношение между степенью торможения электрохимического процесса и степенью заполнения поверхности адсорбированным ингибитором; возможность и результат взаимодействия частиц ПАВ между собой и другими компонентами системы в объеме раствора и на поверхности металла; какую из стадий катодной и анодной реакций преимущественно замедляет ингибитор.
Для более полной характеристики механизма ингибирования кислотной коррозии представляют интерес также сведения о влиянии температуры на защитное действие, о составе промежуточных продуктов, об изменении физико-механических свойств под влиянием ингибированных сред, о кинетике адсорбции частиц и т.д. Однако большинство работ, посвященных механизму действия ингибиторов, содержат лишь отдельные сведения из числа приведенных выше. Поэтому достоверно судить о механизме ингибирования часто бывает затруднительно.
Частицы адсорбционных ингибиторов (в зависимости от строения ингибитора и состава среды они могут быть в виде катионов, анионов и нейтральных молекул), электрически или химически взаимодействуя с поверхностью металла (соответственно физическая адсорбция и хемосорбция), закрепляются на ней, что приводит к торможению коррозионного процесса.
Для оценки эффективности ингибиторов используются величины ингибиторного эффекта g или степени защиты Z , определяемые по формулам g = io / i и Z = [( io – i )/ io ]*100% , где io и i – скорости коррозии при отсутствии и в присутствии ингибитора. Частицы абсорбционных ингибиторов находятся на поверхности корродирующего металла в двух формах: в виде хаотично расположенных на ней молекул или ионов и в виде отдельных скоплений – кластеров.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 140; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!