Про коррозию и ингибиторы коррозии

Коррозия — это естественное явление, когда металлы и сплавы пытаются вернуться к своему более стабильному состоянию. Самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия связано с окислительно-восстановительными процессами.

В целом коррозию металлов можно определить как  ухудшение желаемых свойств металлов при взаимодействии с определенными элементами, присутствующими в окружающей среде, которая является нормальным и неизбежным процессом.

Известно, что коррозия на 80% вредна для окружающей среды, а также для материальных ценностей которые создаёт человек влияя, например, на отрасли транспорта.

Причины коррозии металлов

Причины  включают присутствие воды в виде влаги в воздухе, щелочей или кислой среды, солей, жидких химических веществ, агрессивных полиролей, а также наличие опасных газов, которые могут вызвать разрушение на поверхности металла.

На коррозию также влияет температура окружающей среды.

Кроме того, наличие определенных видов бактерий  в пределах биопленки поверх стали может ускорить уже установленный процесс и способствовать созданию условий для  развития коррозии.

В целом, металлы и сплавы особенно проявляют высокую склонность к разрушению из-за постоянного присутствия кислоты. Металлы беззащитны перед коррозией в растворе кислоты. Это связано с воздействием на поверхность металла ионов кислоты во время промышленных процессов. Например, раствор кислоты использовался в промышленных целях, таких как промышленная кислотная очистка, кислотная очистка от накипи, кислотное травление и удаление окалины с металлических поверхностей. Между тем, в нефтегазовой отрасли коррозия может быть связана с природой самой сырой нефти, которая способствует разрушению из-за ее вредных примесей, таких как нафтеновая кислота и сера.

Воздействие коррозии можно рассматривать как жизненно важную ситуацию, требующую надлежащей профилактики, поскольку это может стать угрозой с экономическими, материальными и безопасными последствиями в различных инженерных приложениях.коррозия

Согласно литературе, отсутствие защиты от коррозии  вызывает затраты на проблемы, такие как техническое обслуживание, ремонт и реабилитация, а также замена поврежденных конструкций.

  • Ученые разделили эффект коррозии на некоторые основные группы: химическую и электрохимическую.
  • Виды: как равномерная и неравномерная, избирательная, местная, язвенная, точечная, межкристаллитная, подповерхностная и т.п.

Как правило, коррозия вызывает серьезные разрушения в некоторых конструкциях, такие как быстрая порча металлических деталей, которая может быть дорогостоящей для ремонта конструкции. Это приводит к потере времени во время технического обслуживания из-за отключения систем. Кроме того, процесс восстановления опасен и может привести к летальному исходу и травмам. Это заставляет исследователей сосредоточиться на коррозии как на важной проблеме.  Эту проблему необходимо активно решать ученым во всём мире.

Ингибирование металлов

Существует ингибирование (подавление активности) для сплавов черных металлов. Необходима надлежащая защита от коррозии и контроль, которые могут снизить экономические потери и повысить промышленную безопасность, а также материальное сохранение.

Также сообщается о нескольких методах предотвращения коррозии и борьбы с ней, которые включают защитные покрытия и облицовку, биоциды, катодную/анодную защиту, ингибитор коррозии и выбор материалов. Однако среди этих методов реализация ингибирования является самым лучшим подходом для предотвращения катастрофического разрушения металлов и сплавов в агрессивных средах.

Защитное действие ингибиторов связано с уменьшением площади активной поверхности металла вследствие поглощения ингибитора и образования с ионами металла труднорастворимых соединений. В результате образуется на поверхности пленка, которая намного тоньше наносимых защитных покрытий.

Использование ингибиторов коррозии является наиболее экономически целесообразным методом в  контроле скорости разрушения, поскольку эти материалы легко наносятся путем периодической и/или непрерывной обработки с минимальным количеством материала с целью сведения к минимуму частичных или полных остановок на заводах.

В общем случае ингибитор коррозии может быть определен как вещество, которое при добавлении в высокой концентрации в окружающую среду, может эффективно снизить скорость коррозии металла, подверженного воздействию его окружающей среды, контролируя растворение металла, а также кислотопотребление. Процесс ингибирования коррозии начался с адсорбции ингибиторов на поверхности металла, образующих защитный барьер и взаимодействующих с анодных и/или катодных реакционных центров, тем самым уменьшая окисление и/или уменьшая реакцию самопроизвольного разрушения металла.

Ингибитор коррозии

Чаще всего используются обычные ингибиторы, которые являются традиционными неорганическими ингибиторами коррозии и синтетическими органическими ингибиторами коррозии. Это самые экономичные ингибиторы благодаря простоте синтеза и применения, а также благодаря высокой эффективности при относительно низкой концентрации.

Как правило, неорганические ингибиторы коррозии хорошо используются в почти нейтральной среде, тогда как синтетические используются в кислых условиях. Эффективный органический ингибитор обычно содержит полярные функциональные группы, содержащие гетероатомы, такие как атомы серы, кислорода или азота и гидрофобная часть, которая будет отталкивать водные агрессивные вещества от металлической поверхности. Примечательно, что органические ингибиторы коррозии, содержащие электроотрицательный  группу  электронов в сопряженных двойных или тройных связях проявляют хорошие ингибирующие свойства за счет электронов через -орбитали. Некоторые химические семейства органических ингибиторов коррозии: пиридины, жирные амиды, амиды/имидазолины и полимеры.

Доступные коммерческие неорганические ингибиторы коррозии: арсенаты, фосфаты, хроматы и дихроматы. Неорганические ингибиторы коррозии способны превосходно работать при высоких температурах в течение более длительного времени и дешевле, чем органические.  Однако неорганические  неспособны работать в растворах кислот, которые сильнее 17%  соляной кислоты. Кроме того, есть сообщения, в которых говорится, что фосфаты и сульфиты являются примерами обычных ингибиторов коррозии которые опасны для окружающей среды. Чрезмерный приток фосфата в водные экосистемы может привести к эвтрофикации (рост водорослей). Кроме того сульфиты, которые являются токсичными, проявляют отрицательное воздействие на биотические сообщества. Известно, что токсичные химические вещества вредны для здоровья человека или окружающей среды.

Следовательно, широкое использование коммерческих ингибиторов коррозии для минимизации повреждений сдерживается из-за токсичности для окружающей среды. В основном, применяются пассивные методы защиты связанные с нанесением какого-либо покрытия.