что такое протекторы в химии

Что такое ингибиторы коррозии? Что такое протекторы? Чем отличается механизм их действия при защите металлов от коррозии?

Обсуждение вопроса:

Ингибиторы коррозии – вещества, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды по отношению к металлическим деталям.

Протекторы – это более активные металлы, чем тот, из которого выполнено защищаемое изделие.

Различие механизмов защиты металлов от коррозии состоит в том, что ингибиторы уменьшают скорость химической коррозии металлов, а протекторы сами подвергаются химической коррозии.

Ингибиторы коррозии — вещества, которые вводят в рабочую среду, где находятся металлические детали для уменьшения агрессивности среды.

Протекторы — металлы, более активные по своей химической природе, нежели тот, из которого выполнено защищаемое изделие.

Различия между этими способами защиты заключается в том, что в 1-м случае просто уменьшается скорость коррозии, а во 2-м — коррозированию подвергается другой материал.

Ингибторы коррозии – это вещества, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды. Применяют в замкнутых агрессивных средах, например трубопроводах для предотвращения коррозии изнутри.

Защита от коррозии с помощью контакта с более активным металлом называют протекторной, а этот металл называется протектором.

Ингибиторы меняют саму среду, защищая стенки трубопроводов изнутри, а протекторы прикрепляют к металлу, который необходимо защитить, от внешнего воздействия агрессивной среды без изменения характеристик этой агрессивной среды.

Источник

Недорого и эффективно — протекторная защита от ржавчины

Несмотря на повсеместное применение пластика, металлические трубопроводы по-прежнему широко применяются для транспортировки кислот, щелочей, газов, нефтепродуктов и пр. Такие сооружения со временем начинают приходить в негодность из-за атмосферной, химической и других видов коррозии. Несмотря на то, что это естественный процесс, его, тем не менее, можно замедлить. Для этого и существует протекторная защита металла от коррозии.

Причины повреждения металлических конструкций

Причин для коррозии металлических изделий достаточно:

Перед планированием работ по защите от коррозии необходимо провести оценку факторов, влияющих на металлическую поверхность.

Защита металла от коррозии

От коррозии необходимо защищать различные емкости, корпусы судов, резервуары, которые эксплуатируются в экстремальных условиях. Существует несколько вариантов формирования защиты:

Защита металла от ржавчины предполагает целый комплекс мер:

Что такое протекторная защита?

Протекторная защита — вариант антикоррозийной обработки, которая предполагает контакт металлической предохраняемой поверхности с протектором – ингибитором, более активным металлом. Под воздействием воздуха ингибитор предохраняет основное изделие (трубопровод, систему водоснабжения или отопления, корпус корабля и пр.) от разрушения.

Протекторная защита металлов от коррозии является оптимальной при отсутствии возможности проведения специальных электрических линий для создания эффективной катодной защиты перед электрохимической ржавчиной либо при нецелесообразности такого метода. Применять протекторную защиту целесообразно на малогабаритных объектах либо в случаях, когда поверхность обрабатываемого сооружения покрыта изоляционным материалом.

Протектор может полностью предохранить от повреждения основной объект в случае, если показатель переходного сопротивления между объектом и окружающей средой незначительный.

Но протекторная защита от коррозии имеет положительный эффект только на каком-то расстоянии, то есть каждый из видов протекторов имеет свой радиус антикоррозийного действия. Это максимальное расстояние протектора от предохраняемого объекта.

Для антикоррозийной защиты применяют установки, которые состоят из одного или нескольких протекторов, соединительных кабелей и контрольно-измерительных участков. Если есть необходимость, то в схему включают шунты, регулирующие резисторы, поляризованные элементы. Монтируют установки ниже уровня промерзания грунта (не менее 1 метра). Располагают протектор на расстоянии 3 — 7 метров от защищаемого сооружения. Более близкое может спровоцировать повреждение изоляционного слоя солями растворяющегося ингибитора.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов предполагает, что электроны более активного металла будут присоединяться к ионам менее активного вещества. В результате такого взаимодействия происходят два процесса:

Так как во время активного взаимодействия с окружающей средой и трубопроводом протектор полностью «растворяется» или просто теряет контакт с предохраняемым сооружением, то защитный механизм периодически необходимо восстанавливать.

Принципиальная схема катодной защиты

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — соединительный провод; 5 — анодное заземление; 6 — трубопровод

Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока— защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся в глубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Подземные коммуникации нефтебаз защищают катодными установками с различными типами анодных заземлений. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К0 — коэффициент оголенности коммуникаций, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления изоляционного покрытия Rnep и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке ниже.

Необходимая величина защитной плотности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки нефтебазы в соответствии с таблицей ниже.

Особенности протекторной защиты

Учитывая физико-химические особенности такой защиты металлических сооружений, можно сделать вывод о нецелесообразности применения протектора в случае, если конструкция эксплуатируется в кислых средах. Протекторная защита рекомендована к применению, если сооружение находится в нейтральной среде (грунт, вода, воздух и пр.).

Чтобы защитить железный трубопровод, в качестве протектора имеет смысл использовать кадмий, хром, цинк, магний (более активные металлы). Но и при их использовании существует ряд нюансов.

Например, чистый магний имеет высокую скорость ржавления, чистый цинк из-за крупнозернистой структуры растворяется неравномерно, алюминий быстро покрывается оксидной пленкой. Чтобы предотвратить негативные явления, в чистое вещество, которое будет служить протектором, вводят легирующие составляющие. Фактически протектором выступает не чистый металл, а его сплав с другими веществами.

Магниевая защита

Чаще всего в качестве защиты применяют сплавы магния. Легирующими компонентами состава выступают алюминий (максимум 7 %), цинк (до 5 %), также вводят медь, свинец и никель, но их суммарная доля не превышает сотой части состава. В качестве протектора такие составы могут применяться в средах с показателем кислотности не выше 10,5.

Даже в составе сплава магний быстро растворяется, а потом на его верхнем слое появляются труднорастворимые соединения. Магниевые сплавы имеют существенный недостаток — после нанесения они могут спровоцировать растрескивание металлических изделий, способствовать возникновению повышенной водородной хрупкости.

Цинковая защита

Альтернативой магниевому сплаву для защиты конструкций, расположенных в соленой воде, выступают цинковые составы. Легирующими компонентами для цинка становятся кадмий (максимальный показатель 0,15 %), алюминий (менее 0,5 %) и незначительное количество железа, свинца и меди (суммарно до 0,005 %). От влияния морской воды такой протектор будет идеальным, но в нейтральных средах протекторы из цинкового сплава быстро покроются оксидами и гидроксидами, сведя на нет весь антикоррозийный комплекс.

Цинковые сплавы выступают как протекторы от коррозии, обеспечивая максимальную взрыво- и пожарную безопасность. Этими составами целесообразно обрабатывать трубопроводы для горючих и взрывоопасных веществ, например, газа. Еще один «балл» в свой актив такие составы получают за экологическую безопасность – при анодном растворении не образуется загрязняющих веществ. Поэтому цинковые композиции часто применяются для коррозийной защиты нефтепроводов, а также для транспортирующих нефть танкеров и судов.

Виды и применение ингибиторов коррозии металлов

К основным видам ингибиторов относят:

Существует классификация ингибиторов по происхождению:

Принцип действия ингибиторов

Классификация ингибиторов по механизму действия

Распространенные типы кислотных ингибиторов

Наиболее экономичный антикоррозийный ингибитор — кислотный. Его расход в процессе травления металла минимален, что влечет за собой снижение себестоимости продукта и процедуры защиты в целом.

К свойствам кислотных ингибиторов так же можно дописать тот факт, что при нанесении их на материал, он еще и очищает его от образовавшихся окалин и различных оксидных пленок. Также добавка не меняет своих свойств, не трансформируется, не разрушается при увеличении температуры внешней среды.

На отечественном рынке чаще всего можно встретить такие ингибиторы коррозии как И-5-В и И-5-ВМ. Данные добавки предназначены для изделий из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и высокоуглеродистых и легированных сталей. Они эффективно применяются в промышленности, а также оба ингибитора можно совмещать друг с другом.

Применение ингибиторов коррозии с таким составом снижает угар металла, способствует очищению поверхности протравленного материала, а также благоприятно влияет на санитарно-гигиенические условия труда.

Свойства ингибиторов коррозии

Все свойства ингибиторов сводятся к антикоррозийной защите металлических изделий. Механизм работы прост: ингибитор в составе раствора наносится на поверхность элемента и защищает его от внешнего влияния агрессивных сред. Защита создается с помощью адсорбции (увеличения концентрации ингибитора в растворе и на поверхности материала, соответственно) на металлическом элементе. После появления защитной пленки, главная ее задача – быть полностью нейтральной к воздействиям извне, не менять своих свойств под давлением, температурой и т.д., только в таком случае, ингибитор сможет проявить свои свойства в полной мере и защитить конструкцию в целом.

Обработка агрессивных жидкостей

Повреждение металлических конструкций происходит как снаружи, так и внутри. Даже жидкость с нейтральным уровнем кислотности (вода) может быстро разрушить трубопровод, если в ее составе содержатся бикарбонаты, карбонаты, кислород, которые являются причиной возникновения ржавчины. Обычная очистка внутренних поверхностей в таких сооружениях невозможна. Оптимальным выходом будет предварительное введение в жидкость соды, карбоната натрия или кальция. Такой обработкой воды можно снизить агрессивность транспортируемой жидкости.

Подземные емкости, изготовленные из цинковых сплавов, защищают путем введения в транспортируемую или хранящуюся среду силикатов, фосфатов или поликарбонатов. В результате химической реакции на цинковой поверхности появляется тонкая пленка, предупреждающая развитие ржавчины.

Анодные ингибиторы коррозии

Данные вещества являются пассиваторами – вещества, переходящие из активного состояния в пассивное и образующие пленку. Эта пленка защищает металлический элемент. Коррозия замедляется вследствие уменьшения скорости перехода ионов металла в раствор, а также уменьшается площадь анодных участков, покрытых пленкой, за счет их разделения.

Именно анодные добавки, если с ними переборщить, могут не уменьшить, а ускорить коррозионное разрушение материала. Популярны карбонаты, силикаты, фосфаты, нитрит натрия, как ингибиторы анодной коррозии.

Преимущества и недостатки протекторной защиты

Преимуществами такого метода являются:

Но у такого вида защиты от ржавчины есть свои недостатки:

Применение ингибиторов при обработке техники

Коррозия в технике является наибольшей угрозой для жизни человека. Зачастую коррозирующий участок в большом элементе не так страшен, как коррозия на участке болтового соединения или сварного шва.

Чаще всего, конечно, с проблемой ржавчины сталкиваются владельцы авто и везут свои машины на СТО для того, чтобы там специалисты сами обработали материал и нанесли антикоррозийное покрытие с применением ингибиторов или нет.

Разрушение техники сложно приостановить, так как участки, подверженные разрушению обычно труднодоступны, затруднительна обработка ингибитором коррозии, и очистка пораженного участка. В малодоступных местах стараются применять жидкие составы для их лучшего нанесения и распределения – масла, битумные горячие составы, мягкие смазки и т.д.

Как увеличить эффективность протекторов?

Чаще всего протекторные композиции применяются совместно с лакокрасочными составами, имеющими антикоррозийные свойства. Лакокрасочная защита самостоятельно не дает нужного эффекта, но при сочетании с протектором:

Конечно, на эксплуатируемое судно или резервуар нанести лакокрасочный состав довольно сложно. В этом случае лучше отказаться от его применения, а использовать только протекторы.

Применение ингибиторов в нефтегазовой промышленности

Нефть и газ являются достаточно агрессивными средами, так как в них находятся едкие вещества, которые способны разъедать материалы и пагубно влиять на здоровье человека. Исходя из этого, специальные добавки для защиты металлических конструкций, применяют на любой стадии добычи, транспортировки, хранения и эксплуатации нефти и газа. Важным аспектом является то, что ингибитор на всех этих стадиях желательно применять один и тот же.

Кроме защиты металла, в сами нефтепродукты могут добавляться примеси, которые делают ее менее агрессивной средой: антикоррозийные ингибиторы парафинообразования, антивоспламенители и антивспениватели. Наиболее распространенное вещество для защиты магистральных нефте- и газопроводов – соединения на основе аминов.

Причины возникновения коррозии резервуаров

Чтобы понять, как защитить резервуар для нефти от коррозии, нужно знать, из-за чего она возникает. Это естественное явление, причины ее образования могут быть самыми разными:

Коррозия, которая проявляется на резервуарах для нефтепродуктов, при длительной эксплуатации может поражать как внутреннюю его часть, так и внешнюю. Основная причина, по которой коррозия резервуара проявляется на внешней части — это воздействие влажности и других неблагоприятных атмосферных явлений, а внутри емкость разъедается самим продуктом.

Техническая характеристика магниевых протекторов

Примечание. Размеры протекторов ПМ5У, ПМ10У, ПМ20У указаны с учетом размеров активатора.

Подготовка резервуара к антикоррозийной защите

Перед нанесением антикоррозийной защиты необходимо осуществить подготовку поверхности. Заключается она в следующем:

Особые требования применяются к местам стыковки металла и сварочным швам. Никаких наплывов и подрезов в этих местах быть не должно, все максимально плавно. Конструктивные элементы должны быть проварены.

Перед тем, как проводить противокоррозийную обработку, все поверхности обязательно обезжириваются. Для внутренних работ можно использовать лакокрасочные и металлизированные материала, а для наружных — только лакокрасочные. Но в обоих случаях срок службы должен составлять не менее 10 лет.

Плюсы и минусы различных протекторов

На основе протекторов строится защита строительных конструкций от коррозии, трубопроводов разного типа (распределительных, магистральных, промысловых). При этом использовать их нужно грамотно:

Необходимость защиты резервуара от коррозии

Чтобы противокоррозийная защита подземных резервуаров была действительно эффективной, для нее используются специальные защитные средства плюс труд квалифицированных специалистов.

Контролировать состояние защитного слоя необходимо постоянно, выявляя его недостатки и изъяны. Проверка должна проводиться как на внутреннем, так и на внешнем слое, она должна соответствовать всем тем стандартам, на основе которых проводятся специализированные работы. Основная задача защиты от коррозии — это препятствование возникновению коррозийных повреждений в любой части емкости. Обычно такие мероприятия начинаются еще на этапе проектирования, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации хранилища, так что для него изначально используются более толстые металлические листы и антикоррозийная обработка.

Источник

Что такое ингибиторы коррозии что такое протекторы

Опубликовано в категории Химия, 27.04.2019 >>

Ответ оставил Гость

Ингибиторы коррозии — вещества, которые вводят в рабочую среду, где находятся металлические детали для уменьшения агрессивности среды.

Протекторы — металлы, более активные по своей химической природе, нежели тот, из которого выполнено защищаемое изделие.

Различия между этими способами защиты заключается в том, что в 1-м случае просто уменьшается скорость коррозии, а во 2-м — коррозированию подвергается другой материаол!

Если твой вопрос не раскрыт полностью, то попробуй воспользоваться поиском на сайте и найти другие ответы по предмету Химия.

Под воздействием внешних факторов все материалы в той или иной степени меняют какие-то свои свойства. Одним из них, напрямую влияющим на разрушение структуры веществ, являются жидкости. Когда мы говорим о коррозии, то в основном подразумеваем соприкосновение различных деталей или элементов конструкции с водой (или содержащими ее средами), хотя есть и другие ее виды – эл/химическая, газовая и тому подобное. Такой контакт может быть не только прямым (намокание), но и опосредованным. Например, в условиях, характеризующихся избыточной влажностью.

Все вещества, оказывающее негативное влияние на материалы, называются агрессивными и по степени влияния (интенсивности разрушения) подразделяются на сильного, среднего или слабого действия. Естественно, что для продления срока эксплуатации изделий необходимо позаботиться об их эффективной защите.

Наиболее распространены следующие способы:

Есть и другие, более дорогостоящие методики. К примеру, легирование. Многие из них применимы только на производстве, так как требуют использования соответствующего оборудования и отличаются сложной технологией.

Ингибиторы – что это

В «частном» секторе возможности мастера ограничены. Поэтому во многих случаях предпочтительнее снижать агрессивность среды с помощью специальных соединений. Такие вещества получили название «ингибиторы» коррозии.

Мы не будем утруждать читателя чтением описания всех нюансов протекающих химических процессов. Для общего информирования лишь отметим, что ингибиторы коррозии подразделяются на абсорбционные и пассивационные. На практике функцию защиты металлов выполняет или какое-то одно средство, или несколько (их смесь).

Виды ингибиторов

В свою очередь, все группы имеют «внутреннюю классификацию». Например, вещества подразделяются на органические, неорганические и летучие; смешанные, катодные или анодные.

Независимо от своего химического состава, одно и то же средство по-разному ведет себя в той или иной агрессивной среде.

Основные характеристики

Где могут использоваться ингибиторы

Стоит напомнить читателю, что термин «коррозия» применяется не только по отношению к металлам. Разрушению под воздействием агрессивных химических соединений подвержены, к примеру, керамика, полимеры и другие материалы. Но в этом случае принято употреблять слово «старение».

Сфера применения

Не будем рассматривать вопрос использования ингибиторов в промышленных масштабах. Это прекрасно знают профильные специалисты. Их даже добавляют в ГСМ, чтобы минимизировать активность агрессивной среды. Мы же отметим только те «конструктивные элементы», которые можно защитить с помощью спецсредств в «частном» секторе.

Ассортимент продукции довольно большой. Вот только некоторые разновидности имеющихся в продаже средств.

«Ингибирит»

Цена за упаковку – от 245 рублей.

«RE-Therm»

Считается универсальным средством, так как спектр применение весьма обширный – от обработки кровельного материала и трубопроводов (воздуховодов) до деталей (например, днище) личного автомобиля. Растворителем служит обычная вода.

Ингибиторы коррозии — вещества, которые вводят в рабочую среду, где находятся металлические детали для уменьшения агрессивности среды.

Протекторы — металлы, более активные по своей химической природе, нежели тот, из которого выполнено защищаемое изделие.

Различия между этими способами защиты заключается в том, что в 1-м случае просто уменьшается скорость коррозии, а во 2-м — коррозированию подвергается другой материаол!

Источник