Рассмотрим основные химические вещества, которые добавляют в воду, чтобы исключить ее коррозионное воздействие на металл. Их также называют пассиваторами.
В отличие от подробно описанных методов, применение ингибиторов коррозии не действует на содержащиеся в воде химические соединения, а способствует образованию на металле тонкой защитной пленки, которая, исключая контакт между металлом и водой, предотвращает коррозию, обусловленную данным контактом. Для этой цели применяют большое число реагентов.
Простые ингибиторы
Пленкообразующие ингибиторы
К ним относятся соединения, которые имеют сильное сродство к твердым поверхностям, на которых они адсорбируются. Находясь в воде в виде суспензии или очень слабого раствора, эти соединения покрывают стенки пленкой, похожей на покрытие краской.
Наиболее известные из этих веществ — пленкообразующие амины: жирные амины, содержащие 4—18 атомов углерода, в которых один конец молекулы гидрофильный, а другой гидрофобный. Располагаясь параллельно друг другу и перпендикулярно поверхности металла, молекулы образуют «ллошйуЮ водонепроницаемую пленку, которая предотвращает контакт между водой и металлом и, таким образом, исключает какую-либо возможность возникновения коррозии. Дозы пленкообразующих ингибиторов составляют от 2 до 20 г/м3, однако их применение и необходимый аналитический контроль весьма трудоемки.
Применение аминов особенно рекомендуется для защиты трубопроводов возврата конденсата, когда выделяется большое количество СО2 т. е. расход нейтрализующих аминов достаточно велик.
Когда применяемые конструкции систем мешают образованию сплошной пленки, не следует использовать пленкообразующие ингибиторы, поскольку все коррозионные токи будут концентрироваться на незащищенных участках поверхности, вызывая язвенную или даже сквозную коррозию.
Химические ингибиторы
Действие химических ингибиторов основано на использовании разности электрических потенциалов (коррозионные элементы) на металле. В результате образуется защитный слой или немедленно подавляется образование этих коррозионных элементов.
Одни ингибиторы действуют на анодные участки (хроматы), другие — на катодные участки (соли цинка), а некоторые на анодные и (или) катодные участки в зависимости от условий их применения (фосфаты). Действие ингибиторов заключается в изменении или потенциала, или поляризационных кривых электродов.
Полифосфаты. Из-за того, что стабильность этих соединений снижается с повышением температуры, область их применения ограничена системами, в которых максимальная температура на стенках не очень высока.
Полифосфаты обычно применяют для обработки вод, содержащих кислород, при pH порядка 6,5 дозами 5—50 г/м3; эти дозы повышают с увеличением жесткости воды. При торможении коррозии они оказывают двоякое действие.
Силикаты обеспечивают защиту от коррозии обычной стали в мягкой и жесткой воде при дозах, не превышающих допустимые для питьевой воды (во Франции максимальная доза 10 г/м3 SiO2). Силикаты поставляются в жидкой или стеклообразной форме.
Хроматы являются анодными ингибиторами с высокой теплоустойчивостью, которые, однако, нельзя использовать для обработки питьевой воды. При использовании без дополнительных реагентов доза хроматов составляет несколько граммов на литр; в этом случае область их применения ограничена закрытыми контурами, в которых расход добавочной воды очень мал.
Нитриты обеспечивают хорошую защиту стали от коррозии, но мало эффективны по отношению к сплавам меди и алюминию. Доза порядка 1 г/л.
Сложные ингибиторы
Часто возникает необходимость стабилизировать, усилить или дополнить действие ингибиторов коррозии с помощью других химических соединений типа буферных солей, катализаторов или диспергаторов. Товарные ингибиторы коррозии обычно представляют собой комбинации различных соединений. Комбинированное применение двух ингибиторов обеспечивает более эффективную защиту от коррозии, чем сумма эффектов при их раздельном применении: имеет место синергетический эффект. Это дает возможность значительно снизить необходимые дозы ингибиторов.
Сложные ингибиторы особенно эффективны для обработки воды в охлаждающих системах с открытыми градирнями, в которых потребление воды, а следовательно, и ингибитора велико. Для закрытых контуров, где количество добавочной воды мало, часто удобнее применять большие дозы ингибитора, так как это. упрощает контроль.
Ингибиторы для закрытых циркуляционных контуров
Применяют ингибиторы двух видов: на основе буферных растворов хроматов и нитритов.
Ингибиторы на основе хроматов обеспечивают высокую степень защиты для всех обычных металлов до температур порядка 150 °С. Типичным ингибитором является RD8 — комплекс, который применяют дозами от 2 до 5 г/л, возрастающими с повышением концентрации хлоридов. В таких системах следует использовать обессоленную, умягченную воду или, в крайнем случае, воду с низкой жесткостью. Хроматы нельзя применять совместно с антифризами.
Ингибиторы на основе нитритов обеспечивают эффективную защиту от коррозии стали и чугуна. Они обычно содержат вещества, которые защищают медь и алюминий. Эти ингибиторы совместимы с антифризами. Типичный ингибитор данного типа RD11—комплекс. Необходимая доза 2—20 г/л в обессоленной и умягченной воде или, в худшем случае, в воде с низкой жесткостью.
Ингибиторы для полузакрытых контуров
Поскольку невозможно привести исчерпывающий список, классифицируем эти ингибиторы по их основным составляющим (добавки могут изменяться в различных товарных продуктах).
Хромат-фосфатные. По внешнему виду представляют собой желтый порошок. Необходимые дозы от 30 до 80 г/м3 товарного продукта или от 15 до 40 г/м3 по СЮ4. Значение pH воды около 6,5. Хромат-фосфатные ингибиторы обеспечивают эффективную защиту от коррозии, но обладают описанными ниже недостатками хроматов и фосфатов
Фосфаты цинка (тип 2106) также очень эффективны особенно в мягких водах, содержащих хлориды. По внешнему виду представляют собой белый порошок. Необходимые дозы от 12 до 60 г/м3. Значение pH воды 6,5—7. Достоинства фосфатов цинка: продувка системы обычно не вызывает проблем, связанных с токсичным действием ингибиторов.
Недостатки: как и для всех полифосфатов скорость гидролиза возрастает с повышением температуры.
Их применение связано с введением в систему легко усваиваемого фосфора, который способствует развитию водорослей и бактерий.
Хроматы цинка обеспечивают очень эффективную защиту от коррозии стали и всех обычных металлов. По внешнему виду представляют собой желтый порошок. Необходимые дозы: от 25 до 40 г/м3 или 6—10 г/м3 по CrO4. Значение pH воды 6,4—6,8.
Достоинство хроматов цинка состоит в том, что они замедляют развитие водорослей и бактерий и экономичны. Их недостаток — непосредственный сброс продувочной воды из системы невозможен.
Цинк-органические соединения — это различные органические соединения, но главным образом те, в молекулу которых включен фосфор.
Характеристика реагентов: жидкие, кислые. Необходимые дозы: 30—100 г/м3. Значение pH воды 6,5—8,5. Достоинство цинк-органических соединений состоит в том, что они обладают высокой устойчивостью при повышенных температурах. Не возникает проблем, связанных с токсичностью, при продувке систем.
Однако они имеют несколько меньшую эффективность и несколько большую стоимость.
Ингибиторы для распределительных систем. Даже для защиты производственных систем распределения воды список ингибиторов может быть значительно сокращен двумя следующими требованиями:
- ингибиторы не должны содержать токсичных веществ;
- они должны быть эффективны при дозах, достаточно низких, чтобы их применение было экономически оправданным.
Для питьевой воды (горячей или холодной) на применение ингибиторов должно быть получено разрешение.
В настоящее время можно использовать только некоторые соединения типа фосфата цинка; допускаемые дозы 10—20 г/м3.
Качественные и надёжные железобетонные изделия. Железобетонные изделия от производителя по выгодным ценам.