3.5.4 Методи катодного захисту і інгібування

Для захисту устаткування від корозії у виробництві неорганічних речовин досить часто застосовують методи катодного захисту і інгібування (гальмування) корозійних процесів. Метод катодного захисту використовують при захисту від корозії підземних трубопроводів для транспорту електролітів і води. Його зазвичай поєднують з бітумною ізоляцією трубопроводів. Для захисту від корозії розсолопроводів перед укладанням в землю їх покривають бітумом, що не завжди забезпечує надійного захисту. На ділянках з дефектами покриття розвиваються інтенсивні корозійні процеси, для приглушення яких металевий трубопровід сполучають з катодом джерела постійного або випрямленого струму; позитивний полюс приєднують до анодного заземлення, розташованого паралельно трубопроводу на відстані 60-100 м від нього. Заземлення представляє собою декілька сталевих труб, що зариті вертикально в землю на відстані 5-6 м один від одного і сполучаються між собою смуговим залізом. Як джерело струму застосовують селенові випрямлячі напругою 22-24 В.

За наявності різниці потенціалів між розсолопроводом і анодним заземленням протікає слабкий струм, під дією якого в місцях дефекту на поверхні трубопроводу (катод) відбувається розряд іонів водню і повільне руйнування анодів.

Одна станція катодного захисту потужністю 400 Вт обслуговує трубопровід завдовжки до 4 км. Катодний захист може бути використано також і для приглушення корозії ємкісних апаратів, що містять інші агресивні рідини.

Інгібітори корозії – це речовини, що володіють властивістю зменшувати швидкість корозійних процесів. Наприклад, діетиламін може бути використаний як інгібітор корозії чорних металів. Додавання його у випаровуваний луг при концентрації до 0,016 % уповільнює корозію апаратів в 4 рази. Введення у водний розчини NaСl і СаСl₂, що часто використовуються як охолоджувальні розсоли хромату калія і лугу до 0,2 %, призводить до зниження корозії сталевих трубопроводів у 4-5 разів і дозволяє збільшити термін служби їх до 7-10 років.

Ефективність дії інгібіторів характеризується коефіцієнтом гальмування або ступенем захисту від корозії. Коефіцієнт гальмування показує, в скільки разів зменшується швидкість корозії в результаті дії інгібітору:

γ = I / I₁

де I і I₁ – швидкість корозії відповідно у відсутність і за наявності інгібітору.

Ступінь захисту (%) характеризує повноту приглушення корозії:

Z = [ ( I – I₁) / I ] · 100

Здатність інгібітору захищати певний метал від корозії в тих або інших середовищах залежить від його індивідуальних хімічних властивостей. На ефективність його дії має вплив температура і концентрація агресивного агента.

Добавка до інгібітору деяких речовин іноді викликає посилення інгібуючої дії. Наприклад, інгібітор ПБ-5 (продукт конденсації аніліну з уротропіном) при концентрації 0,5 % зменшує корозію сталі у 20 %-вій НС1 при 20 °С у 42 рази. При додаванні в цю систему 0,2 % 2-пропін-1-ола коефіцієнт гальмування підвищується до 110.

Інгібітор ПБ-5 отримав порівняно широке застосування в промисловості, зокрема для інгібування в соляній кислоті. Суміш інгібітору ПБ-5 з уротропіном рекомендується додавати в 2-6 %-ві розчини кислот, які використовуються для звільнення теплообмінної апаратури від накипу (при концентрації цих речовин до 0,5 % при 60-80 °С у =40-50). Сам уротропін є кислотним інгібітором корозії не тільки чорних металів, але і алюмінію в соляній кислоті і титану в сірчаній.

Механізм дії деяких інгібіторів (наприклад, ПБ-5) пов'язують з їх здатністю вибірково адсорбуватися на поверхні металу. Швидкість корозії металу обернено пропорційна катодній поляризації (ускладненню) виділення водню. На поверхні металу (але не окалини або накипу) утворюється орієнтована плівка з молекул інгібітору, яка підвищує перенапруження виділення водню і створює високий перехідний опір між розчином і поверхнею металу.

Механізм дії інших інгібіторів пов'язаний з появою на поверхні металу щільних, стійких кристалічних плівок або з процесом нейтралізації речовин (наприклад, іонів водню і кисню), що руйнують захисну плівку.

У содовому виробництві для зменшення корозії чавунних апаратів у виробничі рідини вводять сульфіди, які утворюють на поверхні металу щільну плівку FеS. Наявність в рідинах сульфід-іонов (0,02-0,04 г/л) сприяє також "нейтралізації" розчиненого кисню по реакції: 2S^2- + 3О₂ = 2SO₃^2- і тим самим оберігає від окислення сульфідну плівку. Дотримання "сульфідного режиму" дозволяє знизити швидкість корозії з 1,5 до 0,1-0,2 мм/рік.

Відмінність фізико-хімічних властивостей і механізму дії великої кількості різноманітних речовин-інгібіторів вимагає при індивідуального підходу у кожному конкретному випадку їх застосування [8,9].