Материал: Kuznecov_Yu.I._Progress_nauki_i_vozmozhnosti_ingibirovaniya_korrozii_metallov

плексообразующими реагентами, а также с экстрактами некоторых

растений.

Совместное использование фосфонатов и окислителей обос­

нованно механизмом их действия, поскольку восстановление неко­

торых окислителей способно вызвать повышение рН приповерхно­

стного слоя раствора, оно дестабилизирует фосфонаты металлов,

чьи гидроксиды труднорастворимы в воде. В нашей лаборатории

показано, что окислители способны усилить ингибиторный эффект

и ОЭДФZп в горячей (80 ос) воде.

ЛЕТУЧИЕ ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ

Теория и практика противокоррозионной защиты часто имеют дело и с более сложными случаями, чем классические системы ти­ па металл - водный раствор электролитов. Наиболее распростра­

ненной, наносящий более 50 % всего ущерба от коррозии металла, является атмосферная коррозия, которая возникает не только под <полстыми», т.е. фазовыми, но и адсорбционными пленками .воды.

Именно для защиты от нее летучие ингибиторы коррозии (ЛИК) nолучили наибольшее расnространение.

Как следует уже из названия ЛИК, их летучесть является основным отличительным свойством в сравнении с традиционными

ингибиторами. Способность ЛИК, испаряясь, и в виде паров рас­

простраияться по защищаемой системе, nридает им решающее в

ряде случаев nреимущества - их использование не требует искус­

ственного нанесения на nоверхность металлов, а также специаль­

ных мер по их удалению. Это обстоятельство играет важную роль в nрименении ЛИК для защиты различной военной техники при ее

длительном хранении, nоскольку в случае необходимости она мо­

жет быть быстро введена в действие.

При хранении, трансnортировке металлических изделий или

эксплуатации крупногабаритных, протяженных конструкций и тру­

бопроводов, контактирующих с агрессивными парами и газами,

ЛИК, самопроизвольно проникающие в различные щели и зазоры,

адсорбируются из паравой фазы на защищаемой поверхности, соз­

давая на ней тонкую невидимую пленку. Существенно, что пары

ЛИК могут насыщать агрессивную жидкость, нередко конденси­

рующуюся в труднодоступных местах, тем самым обеспечивая не­

обходимую защиту и в жидкой фазе. Именно это обусловило при­

менение ЛИК в энергетике и для защиты внутренней поверхности

газопроводов.

25

ЛИК целесообразно использовать во всех случаях, когда су­

ществует возможность хотя бы частичной герметизации защищае­

мого объема. Важная особенность ЛИК: после формирования тон­

чайшей защитной пленки сохранить длительное защитное «nосле­

действие)) даже в очень а'l'ессивной атмосфере. Именно за послед­

ние годы были созданы и испытаны на практике ЛИК, например

ИФХАН-118, обладающие длительным «nоследействием)) (до

З мес. и более) и способные защищать черные и цветные металлы в

жестких условиях периодической конденсации влаги и 100%-ной

относительной влажностиости воздуха.

Взависимости от химической структуры ЛИК, оnределяющей

втом числе и давление их насыщенных паров (р0), они моrут обра­

зовывать на защищаемой поверхности адсорбционные слои раз­ личной толщины. При защите от коррозии прецизионных металли­

ческих изделий, например подшипников, электроили радиоапnа­

ратуры и особенно электронной техники, которая обычно осущест­

вляется в умеренных по коррозивности средах, способность ЛИК

образовывать при адсорбции нанаразмерные защитные слои осо­

бенно привлекательна.

Сфера и формы применении ЛИК за nоследние годы сущест­ венно расширились. Кроме традиционных ингибированных бумаг и nористых носителей следует отметить полимерные nленки, содер­

жащие ЛИК и замену консервационных масел или ЛКП, наноси­ мых из органических растворителей модифицированными ЛИК

акрилатными или алкидными водными эмульсиями. Модифициро­

ванные покрытия небольшой толщины (о $ 25 мкм) используются

для защиты металлических изделий на период транспортировки

морем или при хранении в открытой атмосфере. Преимуществом применении таких nокрытий является экологическая безоnасность

не только их нанесения, но и удаления, осуществляемого водными

моющими растворами.

ЛИК nрименяют и для защиты от коррозии трубопроводов и различного оборудования в системах водоснабжения, что nозволяет

замедлить коррозию металлов не только в жидкой, но и nаравой фазе. Необходимость в такой защите возникает nри частичном за­ nолнении водой резервуаров и труб или их непостоя.нной, напри­ мер сезонной, эксплуатации. Иногда при остановках работы бойле­

ров, турбин и т.n. их сушат воздухом, который содержит ЛИК, что

оказывается экономичней простой сушки.

Недавно в нашей работе с Н.Н. Андреевым обоснована воз­

можность использования в качестве ЛИК соединений, образующих

26

с водой азеотропные смеси, что способно расширить nрименение ЛИК, nоскольку в этом случае обеспечивается защита металла даже nри обильной конденсации паров. Такие ЛИК защищают поверх­ ность металла без специальной осушки после гидроисnьпаний, на­

пример энергетического и другого крупногабаритного оборудо­

вания.

Заметно вырос интерес к ЛИК и в газовой nромышленности,

использующей их, в nервую очередь, для защиты внутренней nо­

верхности стальных газоnроводов как самостоятельно, так и в со­

ставе пленкообразующих композиций. Существенно, что ЛИК мo­ ryr nрименяться для защиты стали как от сероводородной, так и

весьма сnецифичной углекислотной коррозии.

Известен и эффективный сnособ защиты с nомощью ЛИК

внешней nоверхности нефтеnровода в местах пересечения его с

дорожным полотном. В этих случаях во избежание механических повреждений нефтепровод снабжен специальным коробом, в коль­ цеобразное nространство которого и вводится ЛИК.

Защищаемые ЛИК системы обычно подвергаются целому

комnлексу внешних воздействий, оnределяющих сроки сохранно­ сти металла. Известно, что харак-геристиками, определяющими эф­ фек-гивность ЛИК, являются его сnособность к nараобразованию и

ингибиторвые свойства в nоверхностном электролите, в том числе

антикоррозионное последействие. Очевидно, что эти характеристи­

ки во многом определяются химической структурой соединений,

используемых в качестве ЛИК.

Именно оценка количественных зависимостей свойств хими­

ческих соединений от их состава и струк-гуры сыграла/играет важ­

ную роль в разработке эффективных ингибиторов коррозии метал­ лов для различных сред. В связи с этим nриобретает важное значе­

ние оценка влияния химической структуры ЛИК на давление его

насыщенных nаров р0 • Для юмерения р0, зависящего от nрироды

вещества и температуры, разработан ряд экспериментальных мето­

дов, nодробно описанных в литературе.

Они довольно трудоемки, требуют сnециального аппаратур­

ного оформления и не всегда точны, nоэтому заслуживают внима­ ния расчетные методы, среди которых отметим метод, nредложен­

ный и разработанный в наших работах с Н.Н. Андреевым в начале

1990-х годов.

Он основан на принципе линейного соотношения свободных

энергий (ЛСЭ) и введении новой шкалы структурных харак-гери­

стик заместителя - ~R - константы летучести, для расчета которых

27

исnользовались данные о р0 nри 293 К жидких монозамещенных

где индексы R и Н относятся к замещенным и незамещенному

соединениям соответственно. Это позволяет оценивать р0 жидких

любых органических соединений по их формуле и данным, обеспе­

чивающим расчет корреляции

где а = lg р0' Н"_, а к - константа, характеризующая анализируемую

серию. Шкала C.R констант универсальна и может быть исnользова­

на и для полизамещенных соединений. Вклады пространственно

разделенных заместителей R независимы и аддитивны, что можно проследить на nримере различных аминов (рис. 14):

Оптимизация химической структуры органических соедине­

ний для создания новых ЛИК требует и выявления особенностей их

адсорбции на защищаемых металлах и изучения защитных свойств

28

органических соединений в агрессивных растворах. Для нефтегазо­ вой промышленности важным свойством ЛИК является их способ­

ность защищать в средах, содержащих агрессивные газы, такие как

H2S и СО2. При этом также можно использовать принцип ЛСЭ и

шкалу электронных а-констант R.

В качестве примера на рис. 15 приведены результаты исследо­

ваний летучих азаметинов при защите ими низкоуглеродистой ста­

ли от сероводородной коррозии, полученные в нашей лаборатории

Р.К. Вагаповым. Из их рассмотрения следует, что защитное дейст­

вие ингибитора возрастает при введении в его молекулу электроно­

донорных R ( uн < О) и ослабляется, если R обладает электроноак­

цеnторными соойствами (ан> 0).

Результаты этих исследований позволили разработать новые

ЛИК, которые эффективно nодавляют протекание на сталях как

анодных, так и катодных реакций, что защищает их не только от

сероводородной коррозии, но и наводороживания (рис. 16).

3,3' - 10.0) в атмосфере N1, рН 6.0 (а). Диаграмма, демонстрирующая

зависимость содержания водорода в ст 70С2ХА (на 100 г стали) в

29