Classification of corrosion inhibitors according to mechanism and composition

دسته بندی ضد خوردگی بر حسب ترکیب و مکانیزم

مقدمه ای بر ممانعت کننده های خوردگی

ممانعت کننده های خوردگی موادی هستند که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورنده اضافه شوند، سرعت خوردگی را کم می کنند. در واقع ممانعت کننده را می توان یک کاتالیزور باز دارنده فرض کرد. ممانعت کننده های بسیار زیادی با ترکیبات مختلف موجود می باشند. اکثر این مواد با آزمایشات تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند و بسیاری از آنها با نام های تجارتی عرضه می گردند و ترکیبات شیمیایی آنها مخفی نگه داشته می شود. به همین دلیل فرآیند حفاظت به این روش بطور کامل مشخص و روشن نیست. لکن ممانعت کننده های خوردگی را میتوان بر حسب مکانیزم و ترکیب طبقه بندی نمود.

 

ممانعت کننده های جذب

این مواد بزرگترین گروه ممانعت کننده های خوردگی هستند. بطور کلی، این نوع ممانعت کننده ها ترکیبات آلی هستند که جذب سطح فلز شده و واکنشهای انحلال فلز و احیاء را کند می نمایند. در اکثر موارد، ممانعت کننده های جذبی بر هر دو فرآیند آندی و کاتدی تاثیر می گذارند، هر چند که در بعضی موارد این تاثیر یکسان نیست. آمین های آلی نمونه ای از این گروه می باشند.

 

سموم تصعید هیدروژن

این مواد مثل یونهای آرسنیک و آنتیموان، مانع از واکنش آزاد شدن هیدروژن می گردند. در نتیجه اینگونه مواد در محلول های اسیدی خیلی موثر هستند ولی در محیط هایی که واکنش های کاتد دیگری مثل احیاء اکسیژن کنترل کننده است بی اثر می باشند.

 

مواد جذب کننده عوامل مضر

این مواد عوامل خورنده را از محیط حذف می نمایند. مثالهایی از این نوع ممانعت کننده عبارتند از سولفیت سدیم و هیدرازین که طبق روابط زیر با اکسیژن حل شده در محیط ترکیب می شوند:

 

۲Na2SO3+O2 = 2Na2SO4

N2H4+O2 = N2.H2O

 

واضح است که این نوع ممانعت کننده های خوردگی در محلول هایی که احیا اکسیژن کنترل کننده است خیلی خوب عمل خواهند نمود و در محلول های اسیدی قوی موثر نخواهند بود.

 

مواد اکسید کننده

موادی مثل کرومات، نیترات و نمکهای فریک نیز در بسیاری موارد به عنوان یک بازدارنده خوردگی مورد استفاده قرار میگیرند. بطور کلی، این مواد برای جلوگیری از خوردگی فلزات و آلیاژهایی که انتقال فعال - غیرفعال از خودشان می دهند، بکار برده می شود. مثل فولاد و آلیاژهای آن و فولادهای زنگ نزن.

 

ممانعت کننده های فاز بخار

این ترکیبات خیلی شبیه ممانعت کننده های جذبی بوده و دارای فشار بخار خیلی بالایی می باشند. در نتیجه، از این مواد می توان بدون تماس مستقیم برای جلوگیری از خوردگی اتمسفری فلزات استفاده نمود. در عمل این ممانعت کننده ها را نزدیک فلزی که بایستی محافظت شود قرار می دهند، در نتیجه تبخیر و میعان (کندانس) شدن آنها روی سطح فلز باعث حفاظت فلز می شوند. ممانعت کننده های فاز بخار معمولاً موقعی موثر واقع خواهند بود که در فضای بسته مثل داخل بسته بندی قطعات یا داخل ماشین آلات در مراحل انبار و حمل و نقل مورد استفاده قرار بگیرند.

لازم به ذکر است که ممانعت کنند ها از نظر فلز، محیط خورنده، درجه حرارت و غلظت معمولاً منحصر بفرد هستند. همانطور که در بالا بدان اشاره شد غلظت و نوع ممانعت کننده ای که در یک محیط خورنده مورد نظر بایستی استفاده شود با آزمایش و به تجربه تعیین می گردد، و اینگونه اطلاعات را معمولاً از تولید کنندگان آن مواد می توان دریافت نمود.

 

غلظت ممانعت کننده

در صورتی که غلظت ممانعت کننده های خوردگی کمتر از اندازه کافی باشد، ممکن است خوردگی تسریع شود، مخصوصاً خوردگی های موضعی مثل حفره دار شدن. لذا در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافی باشد خسارت بیش از موقعی خواهد بود که ممانعت کننده اصلاً بکار برده نشود. برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت کننده های خوردگی همواره بیش از مقدار مورد نیاز باشد و غلظت آن بطور متناوب تعیین گردد. موقعی که دو یا چند ممانعت کننده به یک سیستم خورنده اضافه می گردد، تاثیر آنها گاهی اوقات بیشتر از تاثیر هر کدام به تنهایی است. این خاصیت را اثر تقویتی می نامند. مکانیزم اثر تقویتی کاملاً روشن نیست.

 

محدودیت استفاده از ضدخوردگی

اگر چه در موارد بسیاری از ممانعت کننده ها به خوبی می توان استفاده نمود، ولی محدودیتهایی نیز برای این نوع محافظت از خوردگی وجود دارد. ممکن است اضافه کردن ممانعت کننده به سیستم بخاطر آلوده کردن محیط عملی نباشد. به علاوه بسیاری از ممانعت کننده ها سمی بوده و کاربرد آنها محدود به محیط هایی است که بطور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذایی یا محصولات دیگری که مورد استفاده انسان قرار می گیرند، نمی باشد.

به همین دلیل نمک های آرسنیک که در اسیدهای قوی ممانعت کنند های بسیاری موثری هستند کاربرد محدودی دارند. ممانعت کننده ها عمدتاً در سیستم های بسته کاربرد داشته معمولاً در سیستم های کاملاً باز بکار برده نمی شوند. بالاخره با افزایش درجه حرارت و غلظت محیط درجه موثر بودن ممانعت کننده ها به سرعت از بین می رود.

 

ابزارهای ممانعت کنندگی

روزنفلد در نطق افتتاحیه کنگره سالانه NACE در بحث تئوریکی و همچنین کاربرد محاسبات شیمی کوانتم، اسپکتروسکوپی فتوالکترون اشعه ایکس، ردیاب هایی رادیو اکتیو مثلاً (Cl 36) و پولاریزاسیون شیمیایی را بعنوان «ابزارهایی» برای مطالعه پدیده ممانعت کنندگی بحث می کند.

ممانعت کنندگی می تواند هم بوسیله جذب سطحی و هم لایه های فازی روی سطح فلز صورت پذیرد. وی نشان میدهد که ممانعت کنندگی با جذب سطحی مانع از حفره دار شدن فولادهای زنگ نزن می شود. حفاظت به جذب سطحی یونهای غیر فعال کننده به سطح فلز و جایگزین شدن آنها به جای عامل مخرب (Cl–) نسبت داده شده است. حفاظت به قدرت جایگزین شدن نسبت داده شده تا به قدرت اکسیدکنندگی، آنیون NO3 موثرتر از CrO4 است، هر چند که دومی اکسید کننده قویتری است.

روزنفلد نشان می دهد که حفاظت فولاد در برابر خوردگی بوسیله سولفیدهیدروژن به خاطر ظهور فیلم های فازی شامل آهن، گوگرد، و اجزاء ممانعت کننده روی سطح فولاد است، وی همچنین اشاره می کند که فقط درصد کوچکی (در یک مورد ۴%) از سطح بایستی بوسیله ممانعت کننده جذب سطحی پوشیده شود تا خوردگی متوقف گردد. جذب سطحی در بعضی موارد دارای ماهیت شیمیایی است. نکته اصلی کلام روزنفلد آن است که «مکانیزم ممانعت کننده، بدون توجه به مقداری که جذب سطح می شود، مشتمل است بر تغییر خواص الکتروفیزیکی اتمهای سطح بوسیله واکنشهای سطحی تا پوشاندن سطح فلز و جدا کردن آن از محیط خورنده».

 

ضدخوردگی با تشکیل فاز محافظ یا جذب سطح فلز شدن

در ماه مه ۱۹۸۳ یک کنفرانس بین المللی در مورد ممانعت کنندگی برگزار گردید. شواهدی در سال های اخیر ارائه شده اند که بسیاری از ممانعت کننده های آلی و معدنی با اندرکنش کردن با یکی از چند محصول خوردگی و تشکیل یک فاز محافظ عمل حفاظت را انجام می دهند تا با جذب سطح فلز شدن.

در این کنفرانس بر متمایز کردن ممانعت کننده های خوردگی از نظر آنکه جذب سطح فلز می شوند و یا با تشکیل فازها حفاظت را انجام می دهند تاکید گردید. مجموعه مقالات این کنفرانس حاوی حدود ۳۰ مقاله بوسیله NACE در ۱۹۸۴ بچاپ رسیده است. یک ممانعت کننده و بر طرف کننده رنگ با نام تجارتی ۹۹- KO از نوعی فازی است.

یک علت مهم خوردگی در مسیرهای بالایی در پالایشگاه های نفت، خوردگی بوسیله سولفیدهیدروژن و اسید کلریدریک است. در این موارد ممانعت کننده های تشکیل دهنده فیلم بوسیله ناتان و پروگیونی پیشنهاد می شود. ممانعت کننده های خوردگی همچنین در کم کردن تاول زدن هیدروژنی مفید هستند.

ملاحظات محیط زیستی باعث معطوف شدن توجه به ممانعت کننده های خوردگی حاوی فلزات سبک شده است (مثلاً کاربرد کروماتها ممنوع شده است).

در مقاله ای توسط برسک اطلاعاتی در مورد آزمایشات و تجربیات عملی با این ممانعت کننده های خوردگی در محیط های آبی ارائه شده است. رشد جلبک ها (و راسب شدن) نیز بحث شده است. بران کرومات را بوسیله ممانعت کننده ترای اوزول جایگزین نموده است.

ویوکازویش و سولیوان اثرات مشترک و جداگانه مولیبدات، فسفات، و بورات را با نیترات و توی ترای اوزول در آبهای خنک کننده در اتومبیل مطالعه نموده و روش آزمایشات را بیان نموده است. اضافه کردن ۰٫۲% آب به آمونیاک آن را هیدراته کرده و باعث توقف خوردگی فولاد شده است.

 

Submit your opinion

Your email address will not be published.

You must login to post a comment

Related Articles

فرایند خوردگی و زنگ زدگی فلزات
01/08/2024

Corrosion process

Corrosion of metals is the process in which metals reach their original oxidation numbers. In fact, corrosion of metals is an oxidation-reduction reaction in which the metal is oxidized by its surroundings. Typically, oxygen from the air acts as the oxidant in these processes.

ضد خوردگی تجهیزات مسی
18/08/2024

Copper anti-corrosion

Copper anti-corrosion is an extremely effective product that ensures the health and longevity of the system, given the use of copper in various industries.

خسارات ناشی از خوردگی در صنایع و تاسیسات
08/10/2024

Corrosion engineering (general factors affecting damage caused by corrosion)

میزان تاثیر عوامل مختلف در خسارات ناشی از خوردگی عبارتند از : 1_ طراحی، انتخاب مواد و فرآیند 2_ فقدان دستورالعمل های لازم 3_ خطای انسانی 4_ بازرسی ضعیف 5_ چیدمان، نصب و هماهنگی ضعیف 6_ عدم پیش بینی موارد ناخواسته 7_ سایر موارد

خسارات و هزینه های ناشی از خوردگی در تاسیسات و تجهیزات در صنایع
08/10/2024

Corrosion engineering (damages and costs due to corrosion)

سرمایه گذاری در کنترل خوردگی نوعی سودآوری است. عدم توجه به مشکلات خوردگی در هر واحد صنعتی و تولیدی، هزینه های پنهانی به دنبال دارد که اجتناب از آن غیر ممکن است. اولین قدم در اقتصاد خوردگی انتخاب روشی مناسب به منظور حداکثر کاهش هزینه های خوردگی است. این هزینه ها می تواند شامل: مخارج تولید و تجهیزات، از بین رفتن محصولات با ارزش، ظاهر نامطلوب محصول، هزینه های زیست محیطی و … باشد.

استفاده از مدیریت خوردگی در صنایع
09/10/2024

Corrosion management

مدیریت خوردگی اقدامی است به منظور سازمان‌ دهی فعالیت‌ های خوردگی و روش‌ های کنترل آن‌ که در سال های اخیر در صنایع مختلف جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. با گسترش روز افزون فناوری‌ های جلوگیری از خوردگی، انتخاب روش‌ های مناسب برای کنترل خوردگی در یک واحد خاص، نیاز به اجرای یک برنامه مدون و جامع به نام مدیریت خوردگی، ضروری به نظر می‌رسد. مدیریت خوردگی مجموعه‌ ای از روش‌ ها و راهکارهایی است که در یک سیستم برای جلوگیری از خوردگی اعمال می‌ شود تا از نظر اقتصادی روش‌ های مقابله با خوردگی بهینه شود.

خوردگی چیست؟ انواع مختلف خوردگی
14/10/2024

What is corrosion?

کاهش یافتن تدریجی (تحلیل رفتن) فلزات به واسطه فعل و انفعالات شیمیایی و الکتروشیمیایی، خوردگی نامیده می شود که سالیانه خسارات مالی چشمگیری به صنایع وارد میکند. به عنوان مثال، در سیستم‌ های آبی، انواع مختلف خوردگی به صورت یک فرآیند الکتروشیمیایی تعریف می گردد.

راه های پیشگیری از خوردگی و محلول ضد خوردگی
15/10/2024

Ways to prevent corrosion

هر فرآیند تأخیر در خوردگی، بازدارندگی خوردگی (پیشگیری از خوردگی) است. به‌طور کلی بازدارندگی خوردگی به معنای کاهش نرخ اکسایش فلز یا افزودن یک ترکیب شیمیایی است که در تماس با محلول در سیستم خواهد بود. بازدارنده خوردگی ممکن است به صورت مایع، بخار و یا هر دو صورت اضافه‌ شده باشد. به‌ طور خاص، بازدارنده خوردگی یک ترکیب شیمیایی است که به فاز مایع، به گونه‌ای که روی سطح فلز تأثیرگذار باشد، اضافه می‌گردد.

رسوب و خوردگی در سیستم های دارای گردش آب
16/10/2024

Sedimentation and corrosion in refinery and petrochemical water systems

همانند موجودات زنده که بدون آب نمی توانند زنده بمانند، پالایشگاه های نفت و کارخانه های پتروشیمی نیز بدون آب نمی توانند کار کنند. آب در سیستم های خنک کننده آبی، برای تهیه بخار و سیستم اطفا حریق استفاده می شود. فرآورده های نفتی و سوخت هایی که پس از تقطیر و فرآیندهای مختلف کاتالیزوری و کراکینگ تولید می شوند، باید سرد شوند. آب بهترین سیال برای این کار است.