Анодные и катодные ингибиторы коррозии

Компонент, который уменьшает скорость реакции, — это ингибитор. Он может действовать, предотвращая столкновение активных молекул, уменьшая их количество или изменяя структуру среды реакции. Используется в различных областях, включая промышленность, производство лекарств и контроль коррозии, то есть разрушения материалов из-за реакций с окружающей средой.

В статье расскажем, зачем нужно введение дополнительных компонентов для борьбы со ржавчиной, дадим их классификацию и расскажем о сферах применения.

Основные свойства

Ингибиторы коррозии — это соединения, которые добавляются в небольших количествах к материалам, чтобы уменьшить их подверженность окислению. Такие вещества предотвращают либо замедляют разрушение или изменяют состав среды. Самая простая классификация включает анодные и катодные разновидности.

Анодные ингибиторы работают, образуя защитный оксидный слой на металле. Покрытие предотвращает доступ кислорода и влаги. Анодные ингибиторы коррозии содержат оксиды хрома, цинка и алюминия. Они эффективны в щелочных средах, но ускоряют порчу в кислых, если защитный слой поврежден.

Катодные ингибиторы останавливают коррозию, замедляя химическую реакцию. Это достигается путем уменьшения ее скорости на катоде или блокирования активных участков порчи. К таким веществам относятся соединения, содержащие ионы кальция, цинка, магния или фосфаты. Катодные ингибиторы коррозии эффективны в кислых средах и применимы в системах, где контроль pH невозможен.

Вещества обоих типов, указанные в приведенной классификации, используются в различных промышленных и инженерных системах для предотвращения порчи металлических конструкций, труб, судов, баков и другого оборудования. Важно правильно подобрать тип вещества, чтобы обеспечить эффективную и долгосрочную защиту. Учитывается комплекс параметров:

• выборочность действия — анодные и катодные ингибиторы должны быть подобраны согласно специфике и условиям эксплуатации;
• токсичность — некоторые компоненты опасны, что требует особой осторожности при их использовании и утилизации;
• эффективность при низких концентрациях — даже в небольшом количестве ингибирующие вещества выполняют свои функции;
• взаимодействие с окружающей средой — при использовании в открытых системах, например в морской воде, важно учитывать активные свойства компонентов.

Какой бы тип ингибитора ни использовался, активный компонент действует на границе между металлом и раствором, образуя пленку. Различают три вида покрытия: пассивирующее, осаждающее и адсорбционное.

Выбирать вещество следует на основе его потребительских характеристик. Во-первых, оно должно легко наноситься и не нарушать функциональность детали, материала или узла. Во-вторых, должно быть эффективным и ограничивать диффузию деполяризаторов, которые снижают действие ингибитора. В-третьих, следует отдавать предпочтение нетоксичным компонентам.

Классификация

Общая классификация ингибиторов коррозии включает пять основных видов.

1. Катодные, которые уменьшают коррозионные процессы, замедляя реакцию на повреждаемой ячейке. Они действуют, блокируя участки с противоположным электрохимическим потенциалом. В категорию катодных входят такие элементы, как сурьма и висмут, которые снижают интенсивность восстановительных реакций водородом. Для уменьшения доступа кислорода в коррозионной среде используются соединения, активно реагирующие с этим газом, например сульфит натрия или гидразин. Также применяются технологии вакуумной деаэрации или кипячения.
2. Анодные. Они увеличивают поляризацию на аноде, тем самым снижая интенсивность коррозионного действия в этой зоне. Вещества способствуют формированию малорастворимых соединений, которые ограничивают реакции со свободными ионами. К группе относятся неорганические соединения, такие как ортофосфаты и силикаты. Некоторые из них могут негативно влиять на окружающую среду.
3. Смешанные. Минимизируют как анодные, так и катодные реакции, способствуют формированию защитных поверхностных пленок. Часто используются силикатные и фосфатные вещества. Считаются более безопасными и широко применяются для контроля разрушения.

Также классификация включает органические и неорганические разновидности, имеющие в составе элементы групп V B и VI B периодической системы, а также аминные, карбонильные и спиртовые. Они адсорбируются на поверхности, а их эффективность увеличивается при наличии ионов галогена.

Неполной будет классификация и без кислотных вариантов, которые снижают водородную хрупкость, защищают от точечных коррозий и уменьшают выделение кислотных паров. Это помогает снизить расход кислоты и интенсивность поверхностных повреждений.

Применение разных видов ингибиторов

Нефтегазовая промышленность

В этой отрасли широко используются ингибиторы для защиты оборудования и трубопроводов от разрушения, вызванного агрессивными средами, такими как соляная вода и сульфиды. Примеры — вещества на основе имидазолинов и аминов.

Строительство

Здесь замедлители коррозии применяются для защиты арматуры в бетонных конструкциях. Часто используются компоненты, содержащие кальция нитрит, который предохраняет сталь в бетоне.

Производство металлических изделий

В этой области вещества применяются для защиты металлических деталей и конструкций от ржавчины. Примеры: фосфатные покрытия и составы на основе цинка.

Автомобильная промышленность

Антикоррозийные компоненты, содержащие этиленгликоль или пропиленгликоль, применяются в антифризах и охлаждающих жидкостях для предотвращения порчи двигателя и системы охлаждения.

Водоснабжение и канализация

Для защиты труб и оборудования от коррозии, вызванной жесткой или агрессивной водой, применяются составы на основе фосфатов и силикатов.

Морская промышленность

В морской среде, где все усугубляется действием соленой воды, используются специальные компоненты, содержащие оксиды металлов. Их введение необходимо для защиты корабельного оборудования и конструкций.

Электроника и электротехника

Для предохранения порчи печатных плат и электрических компонентов из-за коррозии задействуются ингибиторы, которые предотвращают окисление и другие формы химического разрушения.

Каждый тип вещества выбирается в зависимости от конкретных условий эксплуатации и материалов, которые необходимо защитить. Промышленная химия предохраняет оборудование, станки, компоненты двигателей и других узлов после промывки, на время консервации и активной эксплуатации. Она снижает пагубное воздействие окружающей среды, уменьшает затраты на ремонт и замену деталей, продлевает срок эксплуатации металлических изделий. В продаже есть специальные жидкости для обработки стали и чугуна, промывки систем охлаждения и отопления, защиты труб и коммуникаций.