¿Son los inhibidores de incrustaciones y de corrosión lo mismo que los inhibidores de corrosión y de incrustaciones?
Los inhibidores de corrosión se utilizan ampliamente, son de muchos tipos y tienen muchos métodos de clasificación. Los inhibidores de corrosión suelen clasificarse desde diferentes perspectivas. Los métodos de clasificación habituales son:
1) Clasificación según composición química [1]. Según si la sustancia que constituye el inhibidor de corrosión es un compuesto inorgánico o un compuesto orgánico, se puede dividir en inhibidores de corrosión inorgánicos e inhibidores de corrosión orgánicos.
2) Según la clasificación del proceso de electrodo inhibido, y según si la reacción del electrodo inhibida por el inhibidor de corrosión durante el proceso de corrosión electroquímica es una reacción anódica, una reacción catódica o ambas, inhibidores de corrosión Se pueden dividir en ánodos, inhibidores de corrosión, inhibidores de corrosión catódicos o inhibidores de corrosión mixtos.
En términos generales, el inhibidor de corrosión anódico mueve el potencial de corrosión Ec del metal en la dirección positiva, y el inhibidor de corrosión catódico mueve el potencial de corrosión Ec del metal en la dirección negativa. El inhibidor de corrosión mixto tiene poco efecto sobre el potencial de corrosión Ec, por lo que hay poco o ningún movimiento en el potencial de corrosión.
3) Según el tipo de película protectora [2] Según el tipo de película protectora formada por el inhibidor de corrosión en el proceso de protección del metal, los inhibidores de corrosión se pueden dividir en inhibidores de corrosión de tipo película de pasivación e inhibidores de corrosión de tipo película de pasivación. Tipo de película de precipitación. Inhibidores de corrosión de película adsorbida. Entre ellos, los inhibidores de corrosión de película de precipitación se pueden dividir en dos tipos: inhibidores de corrosión iónicos en agua e inhibidores de corrosión de iones metálicos.
Análisis del mecanismo de las películas protectoras formadas por dos tipos de inhibidores de corrosión sobre superficies metálicas
2.1 Inhibidores de corrosión de película de pasivación
Los inhibidores de corrosión de película de pasivación son inorgánicos Fuertes oxidantes [3], como cromato, nitrito, molibdato y tungstato, etc. Como pasivadores sólo se pueden utilizar oxidantes fuertes que se reducen fácilmente durante la reacción. Tomando el cromato como ejemplo, el cromato incluye sales solubles de ácido crómico (H2CrO4) y dicromato (H2Cr2O7), como Na2Cr2O7, Na2CrO4, K2Cr2O7, etc.
El cromo es hexavalente en su estructura molecular. El cromato y el dicromato se pueden mezclar en cualquier proporción sin afectar el efecto de inhibición de la corrosión, por lo que generalmente se les llama cromatos.
El cromato tiene una fuerte capacidad oxidante y el Cr6+ se reduce a Cr3+ durante la reacción de oxidación. El cromato es un pasivador de ánodo muy eficaz en altas concentraciones. La pasivación del acero al carbono mediante cromato es similar a la polarización potencial del acero al carbono en H2SO4. La reacción de la superficie del hierro durante la pasivación es la siguiente:
Cr2O72 - + 8H+ + 6e →Cr2O3 + 4H2O
Durante el proceso de reacción, el cromato reducido se adsorbe en la superficie del hierro en forma de Cr2O3, y el Fe2O3 *** generado en la superficie del hierro forma una película de pasivación. La reacción es: 2Fe+3H2O →Fe2O3. +6H++6e.
La película de pasivación en la superficie del hierro pasivado con cromato está completamente deshidratada, tiene una estructura densa y tiene buena resistencia a la corrosión. Otros inhibidores de la corrosión no pueden obtener dicha película cuando se trata el hierro, e incluso el oxidante fuerte KMnO4 no puede alcanzar el nivel de pasivación con cromato del hierro.
Las ventajas del cromato son: no solo protege el acero, sino que también protege el cobre, el zinc, el aluminio y sus aleaciones; es aplicable a un amplio rango de pH (pH = 6 ~ 11); El efecto es particularmente bueno. Cuando se utiliza cromato como inhibidor de la corrosión, la velocidad de corrosión del acero al carbono puede ser inferior a 0,025 mm/año. Las desventajas del cromato son: es altamente tóxico y el departamento de protección ambiental tiene requisitos estrictos sobre la emisión de cromato; se reduce fácilmente y se vuelve ineficaz, y no es adecuado para su uso en sistemas de enfriamiento de refinerías que filtran sustancias reductoras (tales como); como sulfuro de hidrógeno).
2.2 Inhibidores de corrosión en película depositada
Tomemos el polifosfato como ejemplo para analizar inhibidores de corrosión iónicos en agua. El polifosfato es actualmente uno de los inhibidores de corrosión del agua de refrigeración más utilizados y económicos. Además de sus buenas propiedades de inhibición de la corrosión, el polifosfato también es un excelente inhibidor de incrustaciones que puede evitar que el carbonato de calcio y el sulfato de calcio se incrusten en el agua. Los polifosfatos más utilizados son el hexametafosfato de sodio y el tripolifosfato de sodio. Son unos polímeros inorgánicos lineales. El polifosfato tiene una fuerte actividad superficial y el grupo P O en su estructura molecular puede proporcionar fácilmente electrones al metal en la órbita vacía y está firmemente adsorbido en el metal. El rendimiento de inhibición de la corrosión y las incrustaciones del polifosfato está relacionado con su actividad superficial. El polifosfato tiene propiedades duales de inhibición de la corrosión de polarización anódica y polarización catódica.
Los polifosfatos son agentes pasivantes no oxidantes.
Cuando se agrega polifosfato al agua, se absorbe fácilmente en la superficie del metal. Parte de las moléculas de H+ y H2O adsorbidas en la superficie del metal se reemplazan, reduciendo la posibilidad de que el oxígeno disuelto reaccione con H+ y H2O. Y es más fácil que el oxígeno disuelto se absorba en la superficie del metal. Cuando se adsorbe suficiente oxígeno en la superficie del metal, la superficie del metal queda pasivada por el oxígeno. Por lo tanto, el polifosfato solo puede exhibir un rendimiento de inhibición de la corrosión por polarización anódica en presencia de oxígeno disuelto. El polifosfato se combina con iones metálicos divalentes como hierro, calcio y zinc en el agua para formar una película depositada en la superficie del metal, que actúa como polarización del cátodo e inhibe la corrosión del metal. Por tanto, el polifosfato también es un inhibidor de la corrosión catódica. Su actividad superficial le permite limpiar superficies metálicas. Cuando se inicia el sistema de agua de refrigeración, se puede utilizar para limpiarlo a fondo. Si la contaminación en el sistema no es grave, el polifosfato puede eliminarla gradualmente y establecer gradualmente un control completo de la corrosión. Es especialmente eficaz para controlar la corrosión por picaduras y la corrosión nodular o nodular.
En condiciones alcalinas, es muy peligroso que el polifosfato forme incrustaciones de fosfato cálcico. Cuando se utiliza polifosfato, si solo hay materiales de acero en el sistema, el valor del pH del agua debe ser 5. 0 ~ 7,0 Si hay cobre y aleación de cobre en el sistema, un valor de pH bajo corroerá fácilmente el cobre, por lo que el valor de pH en el agua debe controlarse estrictamente en 6. Se debe agregar 7~7.0 o inhibidor de corrosión de cobre y se debe reducir el valor del pH para evitar la formación de incrustaciones de fosfato de calcio. El valor del pH es superior a 8. No sólo se producirán incrustaciones de fosfato, sino que también se producirá corrosión localizada. El fosfato contiene fósforo, que es un nutriente para el crecimiento y reproducción de microorganismos. En el agua, el polifosfato será descompuesto por muchos microorganismos, lo que reducirá su rendimiento de inhibición de la corrosión, y también se corroerá parcialmente, provocando contaminación microbiana.
El análisis de inhibidores de corrosión de iones metálicos toma como ejemplo los inhibidores de corrosión de cobre [4]. Cuando los equipos están hechos de cobre y aleaciones de cobre, existe un problema especial de corrosión: los iones de cobre producidos por la corrosión reaccionan fácilmente con metales más reactivos, como el hierro y el aluminio, de la siguiente manera:
Fe + Cu2 + → Iones Cu + Fe2 +
2Al + 3Cu2 + →2Al3 + + 3Cu
El cobre producido por la reducción de los iones de cobre se deposita sobre el metal activo, con el cobre como cátodo y el metal activo como ánodo Formación de batería corrosiva. Debido al bajo potencial del cobre (oxidación Eo = -0,337 V), la fuerza electromotriz de la batería de corrosión es muy grande, lo que provocará una corrosión severa del metal activo y una rápida penetración. Los iones de cobre producidos por el cobre y sus aleaciones también pueden ser depositados a gran distancia por el agua, provocando corrosión. La concentración de iones de cobre en el agua aumentará.
La mayoría de los inhibidores de corrosión pueden inhibir la corrosión del cobre, pero la concentración de iones en el agua solo se puede controlar a 0,1 mg/L en agua neutra y alcalina. Por lo tanto, el valor del pH del agua de refrigeración para materiales de cobre y aleaciones de cobre debe controlarse por encima de 6. 5. Los siguientes son algunos inhibidores importantes de la corrosión del cobre:
1) Benzotiazol β-hidrofóbico (MBT) [5, 6] (mercaptobenzotiazol), su fórmula estructural es:
Para cobre y aleaciones de cobre, el benzotiazol β-hidrofóbico es un inhibidor de la corrosión particularmente excelente, que puede reducir la velocidad de corrosión del cobre y las aleaciones de cobre en concentraciones bajas (como 2 mg/L). La superficie de cobre tiene un fuerte efecto de adsorción química sobre el benzotiazol β-hidrófobo. El benzotiazol β-hidrófobo adsorbido en la superficie de cobre está dispuesto de cierta manera para separar sustancias corrosivas. Evite que el cobre se convierta en iones de cobre y entre al agua para provocar corrosión. El benzotiazol β-hidrofóbico también es eficaz para inhibir la corrosión galvánica causada por la deposición de cobre en metales reactivos como el hierro y el aluminio. Las ventajas del benzotiazol β-hidrófobo son: (1) control eficaz de la corrosión del cobre y aleaciones de cobre (2) dosis pequeñas; Sus desventajas son: se oxida fácilmente y se vuelve inválido, por lo que se debe evitar su uso junto con inhibidores de corrosión oxidantes; es sensible al cloro y la cloramina y se oxida fácilmente con ellos;
2) 1,2,3-benzotriazol (BTA) (benzotriazol), la fórmula estructural es la siguiente.
El 1,2,3-benzotriazol es un inhibidor de la corrosión muy eficaz del cobre y sus aleaciones. Su efecto de inhibición de la corrosión sobre el cobre es similar al del MBT: la superficie del cobre tiene un fuerte efecto de adsorción química sobre el benzotriazol o el quelato de benzotriazol y los iones de cobre, formando una pantalla anticorrosión en la superficie del cobre, evitando sustancias corrosivas. entre en contacto con el cobre y evita que el cobre entre al agua y se convierta en iones de cobre. Por lo tanto, no solo puede inhibir la disolución del cobre en la matriz metálica en agua, sino también pasivar los iones de cobre que ingresan al agua, evitar que el cobre se deposite en acero, aluminio, zinc, hierro galvanizado y otros metales, y evitar la descincificación del latón. Además, el 1,2,3-benzotriazol también tiene efectos inhibidores de la corrosión en hierro, cadmio, zinc y estaño. Su concentración es menor que la de MBT. Solo se necesita 1 mg/L para cobre y aleaciones de cobre, y el valor de pH está dentro del rango 5 cuando se usa.
5 ~ 10, y no es necesario ajustar la concentración con el valor de pH. El 1,2,3-benzotriazol tiene fuertes propiedades antioxidantes y no se destruye al agregar cloro, aunque el cloro reaccionará con él para formar compuestos inestables, debilitando su efecto protector sobre el cobre. Es más resistente a la oxidación del cloro. Su desventaja es su mayor precio.
3) Sulfato ferroso: El sulfato ferroso es un inhibidor de corrosión especial que se usa comúnmente como inhibidor de corrosión para cobre y aleaciones de cobre en agua de mar, otras salmueras o sistemas de enfriamiento de CC. Un intercambiador de calor de cobre que utiliza agua de mar como agua de refrigeración y agrega sulfato ferroso puede formar una película protectora de compuestos que contienen hierro en la pared interna del tubo de cobre. El espesor puede alcanzar incluso 0,0762 mm, inhibiendo eficazmente la corrosión del cobre, especialmente en. Corrosión causada por la erosión. Este proceso se llama tratamiento formador de película con sulfato ferroso.
Las ventajas del sulfato ferroso son: bajo precio, baja dosificación; Sus desventajas son: la tecnología de la membrana es relativamente compleja, cuando el agua de refrigeración contiene sulfuro de hidrógeno u otras sustancias reductoras y la contaminación es grave, la formación de una película de sulfato ferroso es ineficaz;
2.3 Inhibidores de la corrosión de la película de adsorción
Aminas orgánicas, lignina, gluconato y otros inhibidores de la corrosión de la película de adsorción. Tomemos como ejemplo las aminas orgánicas. Las aminas orgánicas sirven como membranas de adsorción en sistemas de agua de refrigeración, también llamadas aminas de membrana. Se refiere principalmente a aminas grasas de cadena C10~C20~C20, como C16H3NH2, (C16 H33) 2NH, C18 H37NH2, (C18H37) 2NH. Son fáciles de fabricar y tienen buenas propiedades de inhibición de la corrosión. Por eso también es muy utilizado. Las aminas y sus derivados también tienen buenas propiedades inhibidoras de la corrosión. Los grupos hidrófilos en las moléculas de aminas orgánicas son NH2 y NH, y los grupos lipófilos son grupos alquilo. Después de agregar la amina orgánica al agua, el grupo amino (grupo hidrófilo) se adsorbe en la superficie del metal y el grupo alquilo (grupo lipófilo) mira hacia afuera (ambiente corrosivo). Después de que las aminas orgánicas se adsorben en la superficie del metal, se forma una película de adsorción. Los grupos alquilo en la película de adsorción actúan como un escudo para evitar que el agua, los iones de cloruro, el oxígeno y otras sustancias corrosivas entren en contacto con el metal, evitando así que el metal se corroa. Debido a que el grupo amino puede adsorberse firmemente en la superficie del metal, puede evitar que el caudal de agua dañe la película de adsorción. Las aminas orgánicas pueden atravesar los productos de corrosión existentes o las superficies de suciedad en la superficie del metal y formar gradualmente una película protectora sobre la superficie del metal. Por lo tanto, las aminas orgánicas se pueden utilizar no sólo en sistemas relativamente limpios, sino también en sistemas que han estado funcionando durante un período de tiempo y tienen cierta corrosión y suciedad. En el proceso de penetrar los productos de corrosión y la suciedad y adherirse a la superficie del metal, las aminas orgánicas pueden aflojar la combinación mutua de estos productos de suciedad y corrosión, reducir la fuerza de unión con la superficie del metal y hacer que se caigan gradualmente y sean arrastrados por agua. Debido a que las aminas orgánicas tienen una buena capacidad de limpieza en superficies metálicas, se deben agregar gradualmente cuando se usan en sistemas con mucha suciedad.
C16H33NH2, (C16H33) 2NH, C18H2, NH2, (C18H37) 2NH
Siempre que se agregue aproximadamente un 2 % de amina orgánica al agua de enfriamiento, se puede distribuir uniformemente para cada rincón. La concentración inicial varía de 20 mg/L a 50 mg/L. Después de que la amina orgánica forma una capa monomolecular en la superficie del metal, el consumo es pequeño y solo se puede reponer la pérdida. La película de amina orgánica es bastante fuerte y puede mantener varios mg/L en agua de refrigeración después de la formación de la película. Detener la dosificación por un corto tiempo o reducir la concentración de aminas orgánicas en el agua a cero no causará muchos cambios. Simplemente agregue la dosificación a tiempo después del descubrimiento. El efecto de inhibición de la corrosión de las aminas orgánicas es bastante bueno. Cuando se utiliza en sistemas generales de agua de refrigeración, su tasa de inhibición de la corrosión puede alcanzar más del 90% y el área frecuentemente erosionada por la erosión es de aproximadamente el 50%. El efecto antiséptico de las aminas orgánicas solas es mejor. Si se usa junto con otros inhibidores de la corrosión, el efecto anticorrosión será mejor, pero el rendimiento anticorrosión de las aminas orgánicas se ve muy afectado por el contenido de sal. En agua con alto contenido de sal, las aminas monoméricas tienen dificultades para difundirse y la capacidad anticorrosión se reduce. La tasa de inhibición de la corrosión del acero al carbono cuando se agregan 50 mg/L de amina al agua de mar es solo del 35% al 60%. Cuando la concentración de amina se aumenta a 200 mg/L, la tasa de inhibición de la corrosión es solo del 60%.
~80%.
Las ventajas de las aminas orgánicas son: buen efecto de inhibición de la corrosión; buena resistencia al cloro, la esterilización con cloro no afectará el efecto protector del amoníaco orgánico. Sus desventajas son: se ve muy afectado por el contenido de sal; es costoso, costoso de eliminar y antieconómico;