Способы ввода ингибиторов

Если  при травлении не применять никаких  дополнительных добавок, уменьшающих  коррозионное разрушение металла, то его  потери могут составлять до 5 %, что  достаточно много и недопустимо  для многих изделий.

Ингибиторы  кислотной коррозии: ХОСП-10, И-2В, ПА-6, ПБ-8, КИ-1, ИК-40, КПИ-3, И-1-А, ИК-45, катапин, С-5, ЧМ, ПКУ, КХ, ТДА, ХОД, пеназолин др.

Ингибиторы  кислотной коррозии тормозят процесс  разрушения металла за счет  увеличения поляризуемости анодного,  катодного либо обоих электродных процессов.

Для цинка, железа, стали, алюминия в среде H₂SO₄ очень эффективны ингибиторы катионного типа (катапин К, КПИ-9, КПИ-1, КПИ-7). Анионного типа при этом не эффективны.

Для свинца, кадмия, олова катионные ингибиторы не используются.

Самыми  эффективными ингибиторами кислотной  коррозии считаются соединения, в  состав которых входят кислород, сера, азот.

Ингибитор ЧМ (Р + П)

Ингибитор ЧМ (Р + П) – один из первых ингибиторов, выпущенных в Советском Союзе. Применяется  при травлении черных металлов (малолегированная и углеродистая сталь, чугун) при  температуре  до 70 °С в растворах серной кислоты.

В процессе травления в травильную ванну  вводится пенообразователь (П) и регулятор  травления (Р).

Пенообразователь  представляет собой темную жидкость почти без запаха, вязкой консистенции. Пенообразователь хорошо растворяется в воде. Его вводят для создания на поверхности травильного раствора густой пены, которая препятствует выделению кислотного тумана в атмосферу  цеха. Количество вводимого пенообразователя в травильную ванну зависит от температуры и площади зеркала  травильного раствора в ванне. На один квадратный метр зеркала травильного  раствора (при температуре травильной ванны до 50 °С) расход ингибитора ЧМ (Р + П) составляет около 0,5 кг. При температуре  выше 50 °С – вводят 1 – 1,5 кг/м².

Регулятор травления – вязкая темная жидкость, отличающаяся специфическим неприятным запахом. Вещество практически нерастворимо в воде. Количество регулятора травления, которое вводится в ванну с  травильным раствором составляет около 0,2 – 0,5%. Регулятор травления в  количестве 0,5% вводят при условиях повышенной температуры (выше 50 °С) и  достаточно сильном загрязнении  изделий из черного металла окалиной.

Регулятор травления и пенообразователь вводятся в травильную ванну последовательно  и при подливании в процессе травления  кислоты, вводится  соответственное количество этих добавок.

Ингибитор ЧМ (Р + П) уже устаревший. Используется очень редко, на старых предприятиях. Обусловлено это его токсичностью и малоэффективностью (ингибитор  загрязняет поверхность травимого  изделия, имеет небольшой температурный  интервал действия и не устраняет  в процессе травления наводораживания.

Пеназолин (ПАВ-446)

Пеназолин (ПАВ-446) – ингибитор двойного действия. Кроме ингибирующих свойств пеназолин  (ПАВ-446) образует на поверхности растворов плотную и густую пену (к тому же еще и устойчивую).  Пеназолин нетоксичен. Рекомендуется применять в растворах серной и соляной кислот. Благодаря плотной пене на поверхности травильного раствора, в воздух цеха не попадают пары кислоты.

В состав пеназолина входят имидазолины и  аминоамиды с алкильным радикалом. На вид это воскообразное вещество от  светло-желтого до  светло-коричневого цвета.

Ингибитор пеназолин применяется при температурах от 20 до 95 °С. С увеличением температуры  плотность пены только возрастает, что делает пеназолин более эффективным. Эффективность данного ингибитора также увеличивается при накоплении на дне ванны солей железа и  выработке кислотного раствора (при этом образуется более густая пена).

Концентрация  пеназолина в растворах соляной  кислоты должна составлять около 0,01%, в растворах серной кислоты 0,01 – 0,05%. Концентрацию ингибитора выбирают в зависимости от его назначения, т.е. если необходимо, чтоб было больше пены – берется минимальная концентрация ПАВ-446, если более важны ингибирующие свойства – максимальная.

Для повышения  эффективности травильных растворов  достаточно единоразово ввести небольшое  количество ПАВ-446. Расход пеназолина – 20 г/т металла, т.е. вещество достаточно экономично.

Пеназолин значительно улучшает показатели процесса травления, способствует более эффективному удалению окалины с поверхности  металла и не влияет на качество последующих технологических операций.

Ингибитор КИ-1

Ингибитор КИ-1 относится к комбинированным  ингибиторам, которые состоят с  нескольких составных частей, в данном случае это водный раствор  25%  катапина и 25% уротропина. КИ-1 - это немного мутная или прозрачная  жидкость от желтого до коричневого цвета, плотностью 1,15 – 1,18 г/см³ при температуре 20 °С. Изготавливается по стандарту ТУ 6-04689381.006-97 (Россия). Срок хранения вещества – 1 год.

Ингибитор КИ-1 применяют для защиты от кислотной  коррозии некоторых цветных металлов и черных. Вещество эффективно в  растворах фосфорной и серной кислот (концентрацией до 50%), а также  плавиковой и соляной (концентрацией  до 30%).

КИ-1 рекомендовано  применять при температурах до 100 °С при кислотной очистке оборудования теплоэнергетического, скважин от различных  загрязнений. Также используется ингибитор  для травления черных металлов в  серной кислоте (на НТА и ваннах периодического действия). Применяется ингибитор  КИ-1 при травлении электротехнических, низко и высоколегированных сталей в растворах серной кислоты. Также  для защиты от коррозии арматуры железобетонных изделий, а автомобильной промышленности ингибитором КИ-1 обрабатывают стальные изделия перед нанесением гальванического  покрытия или предстоящей покраской.

При травлении  Ст3 в ванне, содержащей 20%  раствор серной кислоты и  0,5% ингибитора КИ-1, температуре 80 °С, скорость коррозии данной марки стали уменьшается на 99%!

К недостаткам  ингибитора КИ-1 можно отнести нарушение  работы регенерационных установок, загрязнение в некоторых случаях  поверхности металла, кристаллов железного  купороса.

Аналогами ингибитора КИ-1 являются ингибиторы: ПБ-5, ПКУ-Э, Синол-ИКК и БА-6.

Ингибитор ХОСП-10

Ингибитор ХОСП-10 очень хорошо подходит для  травления в соляной, серной и  органических кислотах  изделий из цветных и черных металлов. Ингибитор ХОСП-10 – это синергетическая смесь технических продуктов. ХОСП-10 хорошо растворим в фосфорной, соляной, серной, уксусной, муравьиной кислотах, но совершенно не растворяется в щелочах.

Ингибитор ХОСП-10 улучшает качество поверхности  металла, пластические свойства сталей, предотвращает наводораживание  и расслаивание.

При травлении  изделий из черных металлов при температуре 20 – 90 °С  в растворе 20% серной кислоты рекомендуется применять 0,025 – 0,05 % ингибитора. При травлении в 20% соляной кислоте изделий из цветных металлов при температуре 20 - 50 ° С. При температуре около 90 °С в 20% серной кислоте степень защиты ингибитора, концентрацией 0,05% составляет более 99%!

Ингибитор ХОСП-10 отличается высокой эффективностью при  травлении (при повышенной температуре раствора) в серной кислоте высокоуглеродистых сталей.

В некоторых  случаях рекомендуется совместно  с ингибитором ХОСП-10 добавлять  в раствор 0,5%   NaCl. Это применимо для инструментальной стали У10А, легированной стали ШХ-15 и низколегированных сталей при травлении их в серной кислоте.

Для одного цикла работы травильной ванны достаточно единоразово ввести ингибитор (при  изменении концентрации серной кислоты  от 20% до 1-2%).

Одним из достоинств ингибитора ХОСП-10 является то, что он обладает еще и пенообразующими  свойствами, что очень удобно при  травлении в ваннах открытого  типа (не требуется дополнительно  вводить различные пенообразователи).

Ингибитор ХОСП-10 способствует улучшению поверхности  сталей и не увеличивает наводороживание  средне и низкоуглеродистых сталей.

Применяется ингибитор ХОСП-10 при сернокислотном травлении. Вещество можно считать  экономичным, т.к. его требуется в 2-4 раза меньше, чем ингибиторов ЧМ, И-1-В. 
Ингибитор малоэффективен при травлении высокоуглеродистых сталей.

Ингибитор С-5

Ингибитор С-5 применяют для травления в  растворах серной кислоты (концентрацией  до 40%) мало-, средне- и высокоуглеродистых сталей при повышенной температуре (95 – 99 °С). Ингибитор С-5 относится  к комбинированным ингибитором  и обладает синергетическим действием. Хорошо растворяется в воде, водных растворах щелочей и кислот.

Применять ингибитор С-5 можно не только в  растворах серной кислоты, но и в  очень  слабом растворе азотной (до 15%) при температуре не выше 35 °С. При температуре 80 °С в 20% растворе серной кислоты степень защиты ингибитора (данные для Ст3) составляет 98%. При 25 °С в 12% азотной кислоте степень защиты 99,8%.

Ингибитор С-5 успешно применяют на некоторых  трубопрокатных, метизных, сталепрокатных заводах. С-5 достаточно эффективен при  травлении (в растворах любой  выработки) легированных и углеродистых сталей. Вещество не ухудшает условий  регенерации растворов, не загрязняет железный купорос.

Так как  ингибитор эффективно работает и  при повышенных температурах – его  можно применять при травлении  в НТА листового проката.

Ингибиторы  коррозии для газо- и нефтепромышленности

Наличие в нефти различных примесей, растворенного  сероводорода делает ее очень агрессивной  коррозионной средой. Ингибирование  применяют  на всех стадиях добычи,  переработки, хранения нефти. При этом используется одно и то же вещество. Большинство ингибирующих добавок образуют на поверхности металла пленку, гидрофобизируют ее. В нефть также вводятся ингибиторы парафинообразования, антивоспениватели, антивоспламенители. Для защиты металла от сероводородной коррозии (газо-,  нефтепромышленность) хорошо себя зарекомендовали ингибирующие добавки на аминной основе.

Распространенные  ингибирующие добавки в газо- и  нефтепромышленности: типа ИФХАНгаз, сульфанол  П, АМДОР-ИК, Олазол-Т2П, Корексит-6350, ИСА-148, Сепакор 5478, Додиген 4482-1, т.д.

Катодные, анодные, смешанные  ингибиторы

В большинстве  случаев ингибиторы защищают изделие  от коррозии по электрохимическому механизму, т.е. воздействуя на скорость прохождения  катодного, анодного, либо обоих коррозионных процессов. Суть ингибирования заключается  в замедлении этой скорости.

Анодные ингибиторы коррозии

Анодные ингибирующие добавки  воздействуют на анодную реакцию. Это соединения, обладающие окислительным воздействием (нитриты, хроматы). Они способствуют образованию на анодной части металлического изделия очень тонкой пассивной пленки, которая значительно замедляет скорость коррозии на этом участке.  Анодные ингибиторы называют еще пассиваторами. Механизм действия анодных ингибиторов: за счет образования пассивной пленки площадь анодной поверхности уменьшается; торможением анодного перехода основного металла в раствор.

Большинство анодных ингибиторов коррозии считается  опасными, т.к. при передозировке  или их недостатке  в растворе может наблюдаться эффект, обратный защитному (увеличение скорости коррозии). К анодным ингибиторам относятся фосфаты, силикаты, карбонаты щелочных металлов, гидрофосфаты и многие другие. При недостаточных концентрациях в коррозионной среде анодных ингибиторов коррозии наблюдается локализация коррозионных процессов, увеличение скорости растворения металла на отдельных участках.

Катодные  ингибиторы коррозии

Катодные  ингибиторы замедляют катодную реакцию, растворение металла. Стационарный потенциал системы сдвигается  в отрицательную сторону, идет уменьшение коррозионного тока.  На поверхности образуется адсорбционная пленка. Проходит химическая реакция, в результате которой связывается деполяризатор. На поверхности защищаемого металла образуются труднорастворимые соединения, которые замедляют коррозию, блокирую поверхность. Катодные ингибирующие вещества менее эффективны, чем смешанные или анодные, поэтому их использование ограничено. Катодные, как и анодные, не применяются в кислых средах, т.к. в них малоэффективны. К ним  относятся сульфит натрия, гидразин.

Смешанные ингибиторы коррозии

Смешанные ингибиторы коррозии тормозят анодную  и катодную реакцию. Поэтому считается, что смешанные ингибиторы более  эффективны. Большинство таких соединений работают по окислительному типу.