ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Защита металлов от коррозии из "Повышение эффективности водоснабжений химических и нефтехимических предприятий" Для защиты металлов от коррозии используются различные ингибиторы, которые при введении их в воду значительно уменьшают скорость коррозионного процесса либо полностью его подавляют. В настоящее время не существует универсального ингибитора или ингибирующей композиции. Эффект действия того или иного ингибитора определяется параметрами среды и ее физико-химическим составом. Поэтому ингибитор, хорошо защищающий металл в одной системе оборотного водоснабжения, может оказаться вредным в другой. Исходя из этого, перед применением ингибитора или смеси ингибиторов необходимо проводить лабораторные и опытно-промышленные испытания, учитывающие все особенности системы и физико-химические свойства оборотной воды. Ниже приводится краткая характеристика наиболее часто применяемых ингибиторов. [c.87] Невысокая стоимость силиката натрия дает возможность широко использовать этот ингибитор для предотвращения коррозии металлов в системах оборотного водоснабжения. Относительно механизма его действия существуют следующие предположения. В растворе силиката есть отрицательно заряженные ионы или сложные коллоидные частицы, несущие отрицательный заряд. Положительно заряженные ионы железа, которые накапливаются в местах, где начинается коррозионный процесс, вступают во взаимодействие с ионами силиката, образуя ферросиликаты. Последние тут же осаждаются н тем самым замедляют анодный процесс. Дальнейшая адсорбция коллоидных мицелл происходит на новых участках, где начинается коррозия, пока ла металле не образуется сплошная защитная пленка. [c.87] Для ускорения образования защитной силикатной пленки в течение 1,5—2 месяцев дозу силиката натрия следует увеличивать в 2 раза. Вводить в воду более 100 мг/л силиката натрия не рекомендуется, так как возникает опасность образования трудноудаляемых отложений. [c.87] Следует отметить, что введение хроматов в количестве, недостаточном для обеспечения полной защиты металлов, стимулирует развитие-питтинговой коррозии, поскольку хроматы являются опасными анодными ингибиторами. К недостаткам хроматов относится также их токсичность, вследствие чего необходимо контролировать концентрацию хрома в продувочных водах, сбрасываемых в водоем. [c.88] Однако в практике эксплуатации систем оборотного водоснабжения бывают случаи, когда предварительная очистка металлов и предварительная обработка оборотной воды не применяются система эксплуатируется при слишком низких значениях pH оборотной воды цинк-хроматный ингибитор используется ниже необходимой концентрации. В таких случаях защитная пленка разрушается и в местах ее разрушения начинается коррозия. Катодная реакция приводит к образованию гидроксильных ионов высокой концентрации возле катодных участков. Далее в результате реакции цинка и гидроксильных ионов образуются рыхлые, не защищающие металл отложения гидроксида цинка. Вследствие этого концентрация цинка в воде быстро снижается и не получается плотной, защищающей металл пленки гидроксида цинка. При низкой концентрации цинк-хроматного ингибитора анодные участки поверхности не пассивируются надлежащим образом, вследствие чего происходит питтинговая коррозия. Следовательно, цикл реакций завершается образованием дополнительного количества гидроксильных ионов на катоде и происходит дальнейшее уменьшение концентрации цинка в оборотной воде. [c.88] Для устранения перечисленных недостатков в эксплуатации систем оборотного водоснабжения рекомендуется предварительно очищать и обрабатывать новую систему или систему после некоторой эксплуатации по меньшей мере в течение двух недель предварительно обрабатывать оборотную воду до снижения концентрации цинк-хроматного ингибитора до нормальной величины удваивать дозу этого ингибитора после работы системы с водой, имеющей рН 6, или после обработки воды дозой ингибитора не ниже 12 мг/л (по Сг4 -). Проблема может быть решена также другим путем. В дополнение к цинк-хроматному ингибитору можно вводить металлорганические соединения на основе цинка. В состав этих соединений входят органические вещества, которые являются поверхностно-активными. Они воздействуют на металлическую поверхность и непрерывно очищают ее. Кроме того, цинк, находящийся в составе комплекса, соединяется с гидроксильными ионами только на катодных участках. Это помогает избежать быстрого снижения концентрации цинка в воде и получить желаемую тонкую пленку его гидроксида. Более того, органическое вещество помогает создать защитную пленку оксида железа на анодных участках поверхности металла. Это дает более плотное защитное покрытие и обеспечивает необходимую концентрацию хромат-иона в воде. [c.89] Защита металлов от коррозии с помощью фосфатов обеспечивается за счет образования на поверхности металла пленки, состоящей из оксидов железа, фосфата железа, фосфата кальция и др. Наибольшее применение получил гексаметафосфат натрия. При введении его в воду образуются малорастворимые соединения метафосфата кальция или метафосфата магния, которые отлагаются на поверхности омываемого водой металла и образуют пленку, изолирующую металл от воды. Для образования метафосфатной пленки следует принимать концентрацию гексаметафосфата натрия в оборотной воде в течение 2—3 суток 200 мг/л (по техническому продукту) с последующим снижением ее до 15—30 мг/л. Доза фосфатного реагента в расчете на добавочную воду должна приниматься как частное от деления указанных концентраций на коэффициент упаривания. Полифосфаты в отличие от хроматов благоприятствуют развитию биологических обрастаний. Кроме того, замедление коррозии полифосфатами не так значительно, как хроматами. Поэтому все чаще применяются те и другие в комбинации. Недостатком полифосфатных ингибиторов является их склонность превращаться в ортофосфаты, которые взаимодействуют с кальцием и выводятся из воды. Это в свою очередь снижает концентрацию Р2О5 и вызывает образование шлама или накипи, стимулирующих развитие сильной коррозии металлов. Однако полифосфаты не имеют недостатка, который характерен для хроматов они не способны стимулировать питтинговую коррозию. [c.89] Для формирования на поверхности металла защитной пленки дозу кремнефторида цинка в течение месяца от начала обработки воды необходимо увеличивать в 2 раза. [c.90] В целях предотвращения коррозии металлов, а также накипных отложений и биологических обрастании в охлаждающих системах оборотного водоснабжения все большее распространение получает ингибитор ИБК-4. Так, на Новополоцком нефтеперерабатывающем заводе применение этого ингибитора в количестве 25—50 мг/л позволяет на 60—80% предотвратить коррозию металлов систем оборотного водоснабжения. Промышленные испытания этого ингибитора проведены на Уфимском нефтеперерабатывающем заводе им. ХХП съезда КПСС. Получены следующие результаты при дозе ИБК-4 50 мг/л (в расчете на подпитку добавочной водой) скорости коррозии и образования накипи в кожухотрубчатых теплообменных аппаратах снижаются в среднем соответственно на 93 и 54% ИКБ-4 сообщает оборотной воде такие свойства, при которых скорость биологических обрастаний уменьшается на 50%- Перед обработкой оборотной воды ИБК-4 необходимо очистить теплообменные аппараты, резервуары, нефтеотделители, чаши градирен и приемных камер от шлама. [c.90] В неподкисленной оборотной воде тройной ингибитор рекомендуется применять при общем содержании солей не более 3614 мг/л, кальциевой и магниевой жесткости не более 24 и 12 мэкв/л и содержании ионов SO4 и С1 не, более 1150 и 430 мг/л соответственно. Указанная смесь ингибиторов обеспечивает эффективную защиту металлов систем оборотного водоснабжения при коэффициенте упаривания до 14,2, хотя на практике этот коэффициент не достигается (летом он составляет 11, а зимой 4,3—5,4). Скорость коррозии в ингибированной воде при коэффициенте упаривания, равном 6, примерно в 1,8 раза меньше, чем в неингибированной. [c.91] Из приведенных данных видно, что при малых дозах ингибиторов (режим 2) коррозия носит местный характер и скорость ее достаточно велика. В этом случае рекомендуется применять в начальный период повышенные дозы ингибитора с последующим их снижением до минимальной величины. [c.92] Несмотря на высокую эффективность тройного ингибитора п возможность использовать его в очень малой концентрации, содержание компонентов смеси в воде водоемов превышает их предельно допустимые концентрации. Поэтому при использовании тройного ингибитора необходимо разбавлять продувочную воду или доочищать ее перед сбросом в водоем. [c.92] На Сумгаитском заводе синтетического каучука проведены исследования с целью выявить эффективные ингибиторы. Наиболее эффективной оказалась смесь, состоящая из гексаметафосфата натрия, бихромата калия, сульфата цинка и гипохлорита натрия. Установлено, что наименьшая скорость коррозии стали (0,0003 мм/год) при концентрации ионовР04 —45 мг/л, Сг04 —26,8, 2п + — 4,8 мг/л, pH 6. Эта скорость коррозии в 3000 раз меньше, чем в неингибированной оборотной воде и в 1600 раз меньше, чем в воде, ингибированной только гексаметафосфатом натрия. [c.92] Для снижения концентрации в оборотной воде хроматов, которые весьма токсичны, принята следующая концентрация добавок при рн 6,5 фосфаты — до 5 мг/л (в пересчете наРгОб), хроматы — до 2 мг/л (в пересчете на СггО ), цинк — 0,8 мг/л. Ингибитор указанной концентрации весьма эффективен при упаривании оборотной воды до /Су = 5. При этом скорость коррозии снижается до 0,0003—0,0008 г/(м2-ч) и полностью предотвращается отложение накипи. [c.92] Коррозию теплообменного оборудования и образование накипи в нем можно предотвратить с помощью ортофосфорной кислоты. Так, после длительного (до 600 ч) пребывания образцов из стали Ст. 10 в воде установлено, что введение в воду 20 мг/л ортофосфорной кислоты в несколько раз снижает скорость коррозии, которая становится равной 0,03—0,05 мм/год в отличие от 0,1—0,3 мм/год без ингибирования воды. При этом скорость образования накипи снижается на 73—83%. Однако ввиду инициирования кислотой роста биологических обрастаний необходимо совместно с ней вводить 1—2 г соли цинка. [c.93] На одном из нефтехимических предприятий США изучена возможность предотвращения коррозии металлов охлаждающих систем оборотного водоснабжения. Исследования проводились в течение 30 суток, общая жесткость воды—18 мэкв/л, содержание растворенных частиц — 45—55 мг/л, Na l — 4—8, ЗЮг — 2—4, Na2S04 — 7—10 мг/л. Получены следующие результаты. [c.93] Опыты показали, что обработка воды составами с очень низким содержанием хроматов может быть столь же эффективной, как и соответствующая обработка воды хромсодержащими веществами. Если использование хроматов связано с какими-то затруднениями, то они могут быть заменены органофосфатными соединениями. [c.94] В настоящее время в Японии для снижения коррозии тепло-обменного оборудования систем оборотного водоснабжения охлаждающую воду подвергают щелочной обработке с введением ингибитора коррозии. Чтобы предотвратить образование накипи в охлаждающую воду добавляют фосфоновую кислоту и полиэлектролит. В воде с добавкой этих соединений на кристаллах карбоната кальция происходит адсорбция фосфоновой кислоты или полиэлектролита, препятствующая дальнейшему росту кристаллов. В концентрированной воде, содержащей полиэлектролит, коррозия стали линейно возрастает во времени, так как полиэлектролит предотвращает образование пленки отложений карбоната кальция. Однако добавление в воду незначительного количества ионов РО4 приводит к ингибирующему эффекту. В воде, имеющей низкую щелочность (концентрация ионов НСО 50 мг/л), ингибирующее действие ионов РО проявляется при их концентрации 9 мг/л. С повышением щелочности воды критическая концентрация ионов РО 4 , приводящая к ингибирующему эффекту, снижается. [c.94] Вернуться к основной статье