Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
SnCl2 + Fe203+ 6HCl 2FeCl+SnCl4 + 3H20.
Примером изменения характера анодной реакции может служить ингибиро-вание ионами Со2+ коррозии свинцовых анодов в H2SO4. Введение лишь 7,5 мг/л, Со2+ приводит к резкому снижению растворения свинцовых анодов, перенапряжение выделения водорода при этом снижается на —100 мВ. Эта связано с тем, что кобальтовые ионы входят в пленку окисла РЬ02 на аноде, увеличивая каталитическую активность поверхностного окисла для реакции выделения кислорода.
Доля тока реакции 20Н~ ='/202+Н20+2е резко возрастает, а конкурирующей реакции растворения свинца РЬ—2е = РЬ2+ снижается.
Для практики гораздо более важным является эффект усиления некоторыми катионами металлов защитного действия некоторых органических ингибиторов. Причем в большинстве случаев этот эффект наблюдается как для катионов, которые являются стимуляторами, так и для катионов, являющихся ингибиторами коррозии. Так, катионы ,Ni2+ совместно с ингибитором ПБ-4 в десятки раз снижают скорость растворения стали в соляной кислоте (рис. 28), а введение в ингибирован-ную 0,9 % ПБ-5 5М соляную кислоту катионов As3+, Bi3+ (до 0,1 %) резко повышало эффективность защитного действия ПБ-5 [68]. Усиление эффективности ингибиторов ПБ-3, фурфурола, фурфоролимина ионами Си2+ отмечено в [68]. На основе уротропина (6 г/л) и ионов Си2+—0,11—0,25 г/л (CuCl2, CuS04) разработан уротропиново-медный ингибитор (УМ-1) для углеродистых сталей, который в 18—25 % растворах НС1 имеет ингибиторный эффект более 100. Высокоэффиктивными добавками к ацетиленовым соединениям и их смесям с ингибиторами БА-6 и ПКУ оказались катионы Sn2+, Сг3+ (табл. 20).
Повышение защитного действия ингибиторов добавками катионов Sn2+ и Сг3^ связывается с их каталитическим действием на полимеризацию ацетиленовых соединений на поверхности железа [3, с. 15].
Так как в большинстве реальных сред постоянно находятся катионы ра1лнчных метал-
Р,гЦцг-ч)
Рис. 28. Влияние ионов никеля на коррозию стали 40 в 3,7М НС1 без ингибитора (/) и с добавкой 0,5 % ингибитора ПБ-4 (2)
60
ТАБЛИЦА 20. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НЕКОТОРЫХ КАТИОНОВ НА ЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ И АЦЕТИЛЕНОВЫХ ИНГИБИТОРОВ И ИХ СМЕСЕЙ (Ст1, 4JM HCI, р = 3,0 МПа) [101]
Добавки
р, г/(м2-ч), при температуре, "с
1 10
130
150
10 150
14 510
19 ООО
22,0
3 120
6 700
11,3
95
2 530
16,9
441
5 718.
22,2
—
—
21,0
—
—
21,6
—
—
—
—
5 672
—
—
4 120
— _
—
244
—
191
—
—
170
—
—
370
—
—
290
—
—
230
0,1% 0,1% 0,1% 0,1% 0,1%
Контроль ]-пропин-ол-3, 1% ]-пропин-ол-3, l%+SnCl2, 1-пропин-ол-З, 1%+СтС13, 1-лропин-ол-З, 1%+А1С13, ]-пропин-ол-3, l%-j-NiCI2, 1-пропин-ол-З, l%+CdCl2, 1-гексин-ол-З, 1% 1-гексин-ол-З, 1%+СгС13, 0,1% БА-6,1%+1-гексин-ол-3, 0,1% БА-6,1 % + 1-гексин-ол-З, 1 % +СгС13 БА-6, 1%+1-гексин-ол-З, ПКУ, 1%+1-гексин-ол-З, ПКУ 1%+1-гексин-ол-З, ПКУ, 1% + 1-гексин-ол-З,
0,1%
,%+СгС13 0,4% 1%
%+СгС13, 0,1% 1%+СгС13, 0,2%
лов, то необходимо учитывать их влияние при подборе ингибиторов. Отсутствие достаточного универсального механизма действия катионов пока не позволяет научно обоснованно подходить к учету этого влияния. Поэтому в зависимости от вида катиона, его концентрации, среды, подбор ингибиторов проводят экспериментально для каждого конкретного случая.
4. ИНГИБИРОВАНИЕ КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ В КИСЛЫХ СРЕДАХ
Обычно при разработке ингибиторов или при их иприменении в кислых средах (травление, перевозка кислот, защита химической аппаратуры и т. п.) учитывают лишь потерю массы металла вследствие развития процессов общей равномерной коррозии. Однако практика показывает, что такая опенка явно недостаточна, так как в большинстве случаев оборудование, механизмы, аппараты работают не только в. условиях воздействия агрессивных кислых сред, но и под влиянием различного рода механических напряжений. Механические напряжения могут усиливать равномерную коррозию металла в кислой среде, а также приводить к локальным коррозионным поражениям, скорость которых в десятки тысячи раз выше скорости равномерной коррозии. Совместное действие среды 11 механического фактора вызывает коррозионно-механпческое разрушение, кото-Рое выражается в усилении общей коррозии, возникновении коррозионного растрескивания и коррозионной усталости.
Ниже рассмотрено влияние ингибиторов на перечисленные виды коррозион-но-механического разрушения.
61
4.1. ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ
НА КОРРОЗИЮ МЕТАЛЛОВ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ
При наложении растягивающих напряжений в области упругой деформации скорость коррозии стали в кислых средах увеличивается [103—105]. Как правило, скорость коррозии возрастает пропорционально величине растягивающих* напряжений и зависит от природы анионов кислоты, характера катодного про-» цесса. Исследование коррозии высокопрочной стали ЗОХГСНА [103] в серной; кислоте подтвердило эту зависимость (рис. 29), причем введение в коррозионную среду (20%-ный раствор H2S04) поверхностно-активных анионов хлора значительно усиливает скорость коррозии напряженного металла. Возрастание, скорости коррозии стали в кислых средах при приложении растягивающих па-пряжений отмечалось также в работах [106—108]. Так, в 4М НС1 при воздействии двухосных растягивающих напряжений суммарная скорость растворения стали ЗОХГСА с увеличением растягивающих напряжений возрастает (табл. 21).
