ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ. ИНГИБИТОРЫ

На вопрос, «Какие средства защиты металлов от коррозии вы знаете?» 95 человек из ста быстро назовут: «Лаки, краски, грунтовки, неметаллические покрытия, эмали ...» Еще кто-нибудь вспомнит и об электрохимических методах (катодная и протекторная защита). И лишь немногие назовут ингибиторы коррозии.

Что это такое — ингибиторы? Почему о них знает весьма ограниченный круг людей? Каковы свойства ингибиторов, как их применять? Велика ли их эффективность и могут ли они конкурировать с традиционными и широко известными средствами защиты металлов от коррозии?

 Ингибиторы коррозии металлов — вещества, снижающие скорость коррозионного разрушения различных металлических материалов при добавлении их в коррозионную среду. Значит, существуют такие вещества, которые способны тормозить (ингибировать) коррозионные процессы. Но, может быть, они неэффективны или дорого стоят, нетехнологичны и применяются весьма ограниченно?

Сделаем попытку разобраться в этом вопросе.

Многие производственники, работающие с кислотами, знают, как сложно защитить технологическое оборудование, изготовленное из стали, чугуна и других не менее активных металлов. Разрушение стали в соляной и серной кислотах, даже сильно разбавленных, идет со скоростью, превышающей 3— 4 мм в час. В таких условиях не спасают и многослойные лакокрасочные покрытия. Правда, более эффективны кислотостойкие эмали и футеровка металлоизделий, позволяющие исключить прямой контакт металла с кислотой. Но любое покрытие имеет поры и различного рода микродефекты или приобретает их в процессе эксплуатации. В этом случае кислота снова проникнет к металлу, и процесс разрушения пойдет с новой силой.

Но попробуйте добавить в раствор соляной кислоты небольшое количество всем хорошо известного столярного клея или менее известных широкому кругу читателей уротропина, катапина или других ингибиторов и многие коррозионные проблемы будут сняты с повестки дня. Скорость коррозии черных и многих цветных металлов в этом случае удается уменьшить в десятки, сотни, а иногда и тысячи раз. Процессы кислотного травления труб, листов, лент, подготовка поверхности металла перед нанесением покрытий, промывка котлов, теплообменного оборудования и трубопроводов немыслимы без применения ингибиторов коррозии. Тысячи тонн ингибиторов применяются при нефтедобыче и нефтепереработке.

В качестве ингибиторов кислотной коррозии исследовано огромное количество органических соединений и различных композиций, например на основе побочных продуктов нефтеперерабатывающей и тяжелой химической промышленности.

Специалисты утверждают, что уже известные ингибиторы и ингибированные материалы позволяют защитить почти любой металл в самых разнообразных средах: в воздухе, в агрессивных газах, морской и пресной воде, нефтеводяных смесях, в кислотах и щелочах.

Практика показывает, что в большинстве случаев применение ингибиторов является высокоэкономичным. Так, в металлургии и нефтеперерабатывающей промышленности экономическая эффективность от применения одной тонны ингибиторов — от 5 до 10 тысяч рублей. Дело в том, что метод ингибирования вообще не требует или требует весьма незначительных капитальных вложений. Обычно нужны средства только на приобретение самого ингибитора и устройств для его дозирования. Технология основного производства не претерпевает каких-либо изменений. Кроме того, ингибиторы позволяют использовать обычные углеродистые стали вместо нержавеющих. И наконец, резко сокращают трудоемкость антикоррозионных работ.

Трудной, почти не решаемой другими методами является защита котлов, внутренних поверхностей различного рода теплообменников и протяженных, нередко сложных по форме технологических трубопроводов или крупных емкостей для хранения нефтепродуктов на период межсезонного хранения. В этом случае достаточно ввести в защищаемую систему ингибиторы атмосферной коррозии, обладающие высокой упругостью пара и достаточно высокой скоростью испарения, чтобы создать в замкнутом пространстве защитную атмосферу, способную резко тормозить коррозионный процесс. Теплый, насыщенный ингибиторами воздух продувают по трубопроводам или вводят в систему порошкообразные ингибиторы и различные пористые вещества, пропитанные такими составами.

Разработано много ингибиторов атмосферной коррозии, не обладающих высокой летучестью. Такие ингибиторы называются контактными. Они наносятся на поверхность в виде присадок к маслам и смазкам, водных растворов или органических растворителей, добавок к полимерным покрытиям. Так, практически вся подшипниковая промышленность применяет для длительной консервации своей продукции индустриальные ингибированные масла. Хорошо зарекомендовали себя ингибированные бумаги различных марок для длительной защиты прецизионной техники.

Большим преимуществом ингибиторов атмосферной коррозии являются минимальные затраты при расконсервации оборудования. Срок действия многих таких ингибиторов может достигать 10— 20 лет. Следует, однако, учитывать, что некоторые из этих составов достаточно токсичны. Предельно допустимые концентрации для большинства из них составляют 1,0—10,0 мг/м3. Примерами неопасных по токсикологическим параметрам ингибиторов атмосферной коррозии являются карбонат и бикарбонат аммония (широко применяются даже в кулинарии).

Самым распространенным веществом в природе является вода. Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Воду человек использует для самых разнообразных нужд — от бытовых до сложных технологических. Потребление воды резко возрастает из года в год. Например, для производства 1 тонны азотной кислоты требуется 250 м³ воды, а такого же количества аммиака — около 1000 м³. Вода соприкасается с технологическим оборудованием, проходит через систему трубопроводов и вызывает их разрушение. Скорость коррозии наиболее распространенного конструкционного материала — стали в природной воде доходит до нескольких мм в год (в зависимости от ее температуры и химического состава).

Естественно, что безаварийная работа таких систем возможна только при применении антикоррозионной защиты. И нередко единственным способом борьбы с коррозией в этом случае являются ингибиторы. Благодаря им удается защитить оборотные системы водоснабжения сложных технологических установок с объемом в сотни тысяч м³ воды, что позволяет предприятиям многократно уменьшить расход воды на технологические нужды, избежать загрязнения окружающей среды, решать вопросы длительной безаварийной работы сложного дорогостоящего оборудования.