Что такое кислотная коррозия: Коррозия металлов в кислотах

Содержание

Коррозия металлов в кислотах

Коррозия металла в кислотах – это его разрушение при взаимодействии с концентрированными или разведенными кислотами. Часто такие разрушения встречаются на химических производствах и других сферах деятельности человека. Слабые кислотные растворы могут создавать даже некоторые продукты питания, и непокрытый металл, соприкасающийся с ними, будет коррозировать. То, как себя поведет металлический предмет при контакте с кислотой, зависит от его способности пассивироваться. Процесс коррозии металлов в кислотах проходит с выделением водорода.

Рассмотрим более подробно случаи коррозии металла в кислотах разного происхождения.

Коррозия металлов в соляной кислоте

Соляная кислота является очень агрессивной по отношению к металлам. В большей степени это обуславливается содержанием в ней ионов Cl^—. Даже коррозионно-стойкие стали подвергаются разрушению, когда концентрация кислоты выше среднего. Если же раствор достаточно сильно разбавлен, такие стали коррозии не подвергаются.

Коррозия никеля в серной кислоте не протекает даже в случаях, когда достигается температура кипения. В присутствии трехвалентного железа, хлоридов, других окислителей никель и его сплавы начинают разрушаться.

Низколегированная аустенитная сталь при комнатной температуре и концентрации соляной кислоты в 0,2 – 1% подвергается коррозии со скоростью 24 г/(м²•сут).

Коррозия металлов в органических кислотах

Самой сильной среди органических кислот является уксусная. В яблочной, бензойной, пикриновой, олеиновой, винной, стеариновой кислотах даже при больших температурах (выше 100°С) коррозионно-стойкие стали отличаются высокой устойчивостью. При контакте металлов с муравьиной кислотой образуются питтинги (особенно при увеличении температуры). Глубина их даже больше, чем в уксусной кислоте.

В органических кислотах высокой устойчивостью обладает алюминий, т.к. на его поверхности присутствует защитная пленка труднорастворимых окислов.

Щавелевая, себациновая, лимонная и молочная кислоты вызывают коррозию сталей только при больших концентрациях. В них устойчивы хромистые стали с добавками молибдена.

Коррозия металлов в азотной кислоте

Азотная кислота обладает агрессивным воздействием по отношению ко многим металлам. Малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты. Кроме того, при повышении концентрации HNO₃ до 35 – 40% (при данных концентрациях сталь переходит в пассивное состояние) коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты близкой к 100% пассивное состояние нарушается. Азотная кислота является окислителем. При коррозии железа катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден. Коррозионное разрушение сталей в азотной кислоте происходит по границам зерен. На алюминий слабое влияние оказывают пары азотной кислоты или растворы с концентрацией более 80%. При нормальной температуре алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью в азотной кислоте. Скорость коррозии алюминия в азотной кислоте возрастает при постоянном перемешивании и присутствии в растворе хлорид-ионов.

Коррозия металлов в серной кислоте

При концентрации серной кислоты около 50 – 55% поверхность железа переходит в пассивное состояние. Далее с повышением температуры и концентрации серной кислоты поверхность железа становится активной (наблюдается коррозия железа в серной кислоте).

В растворах серной кислоты, как и в других кислотах, на скорость коррозии железа большое влияние оказывает природа анионов. Это связано с торможением катодного и анодного процессов и их адсорбцией на поверхности металла.

Я.М. Колотыркин развил представления, что на анодное растворение железа оказывают влияние анионы. Это связано с образование комплекса:

Fe + H₂O ↔ Fe(OH^—)_адс. + H⁺;

Fe(OH^—)_адс ↔ Fe(OH)_адс + e^—;

Fe(OH)_адс + HSO₄^— →FeSO₄ + H₂O + e^—;

Fe(OH)_адс + SO₄^2- → FeSO₄ + OH^— + e^—;

FeSO₄ = Fe²⁺ + SO₄^2-.

Из вышеперечисленных уравнений понятно, что скорость анодного процесса возрастает с увеличением концентрации ионов HSO₄^— и SO₄^2-. С поверхности железа сульфат ионы вытесняются хлорид ионами, но до определенной концентрации ионов хлора, скорость протекания анодного процесса замедляется.

В 95 – 98% серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена или без него. В таких условиях (при большой концентрации серной кислоты) стоек также алюминий и углеродистые стали. Чистый алюминий (99,5%) более устойчив в серной кислоте, чем его сплавы, в состав которых не входит медь. Скорость коррозии алюминия в серной кислоте (и его сплавов) при повышении температуры с 20°С до 98°С увеличивается с 8 до 24 г/(м²•сут). Коррозионно-стойкие стали в 5-ти или 20-% растворе при температуре кипения серной кислоты устойчивы только в присутствии ингибиторов коррозии.

При обычной температуре в серной кислоте коррозия меди практически не наблюдается. А при повышении температуры до 100°С процесс разрушения интенсифицируется. В 25% растворе серной кислоты, повышенном давлении и температуре близкой к 200°С медь быстро разрушается.

Латунь не обладает коррозионной стойкостью в растворах серной кислоты любых концентраций даже при комнатной температуре. Устойчивость латуней к разрушению в серной кислоте можно только повысить введением в раствор 30% соли CuSO₄•5H₂O.

Коррозия металлов в фосфорной кислоте

Наибольшей стойкостью к коррозии в фосфорной кислоте отличаются молибденовые стали. Алюминий и его сплавы (в состав которых не входит медь, магний) устойчивы в фосфорной кислоте. При обычной температуре не поддаются также разрушениям хромоникелевые аустенитные стали (в растворах фосфорной кислоты любой концентрации). В концентрированной технической фосфорной кислоте при температуре не выше 50°С стойки малоуглеродистые стали. Если сталь с 17% хрома поместить в раствор фосфорной кислоты, концентрацией от 1 до 10%, то она будет обладать высокой устойчивостью даже при температуре кипения.

Медь практически не подвергается коррозии в фосфорной кислоте при температуре от 20 до 95°С. Но если в систему вводить окислитель и повышать температуру – скорость коррозии меди в фосфорной кислоте значительно увеличивается. Бронзы и латуни в фосфорной кислоте ведут себя аналогично.

Коррозия металлов во фтористоводородной кислоте

Чугун, малоуглеродистая сталь и железо во фтористоводородной кислоте быстро разрушаются. В 10-% фтористоводородной кислоте при нормальной температуре обладают хорошей устойчивостью хромистые стали (с содержанием хрома 17%). В 20-% кислоте при температуре до 50°С устойчивы аустенитные высоколегированные стали. Латуни не разрушаются в 40-60-% фтористоводородной кислоте при 20°С. Магниевые сплавы устойчивы при температурах до 65°С в 45-% растворе.

Ингибитор кислотной коррозии СП-ОМ 17К

СП-ОМ 17К — ингибитор кислотной коррозии (для соляной кислоты). Его рекомендуемая концентрация составляет 0,4%:

эффективно защищает металлы от кислотной коррозии при добавлении в растворы соляной кислоты;

растворяется в кислоте, не ухудшая ее товарный вид, не изменяя цвет;

предотвращает коррозию «черных» сталей на предприятиях химической, нефтехимической и нефтедобывающей отрасли.

Купить СП-ОМ-17К

+7 (495) 966-08-09

Коррозия как таковая — процесс разрушения изделий из металлов под воздействием негативных факторов внешней среды. К ее появлению может привести не только вода, но и кислоты.

Кислотная коррозия вызывается локальным изменением рН среды. Однако даже при допустимом значении показателей могут появляться места концентрирования кислоты. В основном кислотная коррозия проявляется в результате гидролиза слабых оснований и солей сильных кислот. Чтобы предупредить процесс образования ржавчины, сегодня для защиты металлических изделий используются специальные концентраты, в том числе ингибиторы кислотной коррозии. При добавлении в кислотный раствор они снижают небезопасную коррозионную активность, уменьшают выпадение солей жесткости.

На сегодняшний день многие представители промышленной сферы, в том числе химической, нефтеперерабатывающей выбирают СП-ОМ 17К. Поскольку вещество имеет современную, безопасную формулу и эффективно при производстве. Вместе с тем при низких концентрациях в соляной кислоте, ингибитор предупреждает появление ржавчины. Он производится на основании технических условий. Кроме того, ингибиторы имеют разрешение Санэпиднадзора на использование в различных системах.

Техника безопасности

Продукт не представляет опасности для здоровья согласно критериям ЕЭС. Однако рекомендовано применение индивидуальных защитных средств при работе с ним. В частности для защиты органов дыхания при вероятности повышения концентрации ингибитора кислотной коррозии необходимо применять воздухоочистительный респиратор. В случае частного контакта концентрата с кожей рук необходимо использовать перчатки. Причем их материал должен быть непроницаемым для раствора. Для защиты глаз рекомендованы противохимические очки, так как контакт ингибитора со слизистой может вызвать дискомфорт. Однако появление травмы глаз маловероятно.

Фасовка

Ингибитор коррозии СП-ОМ 17К поставляется в канистрах по 23 кг или бочках по 220 кг. Вся продукция сертифицирована. Возможна доставка и самовывоз.

Влияние кислоты на различные виды металлов

••• BoxerX/iStock/GettyImages

Обновлено 13 марта 2018 г.

Автор: John Brennan

Кислоты могут вызывать коррозию различных металлов или изнашивать их в результате химических процессов. Однако не все металлы одинаково реагируют с кислотами, и некоторые металлы более уязвимы к коррозии, чем другие. Некоторые металлы бурно реагируют с кислотами — распространенными примерами являются натрий и калий — в то время как другие, такие как золото, не реагируют с большинством кислот.

Щелочные и щелочноземельные металлы

Металлы первой группы периодической таблицы классифицируются как щелочные металлы, а металлы второй группы — щелочноземельные металлы. Обе группы реагируют с водой и еще более энергично реагируют с кислотами. Эти реакции дают газообразный водород. С кальцием, магнием и литием реакция протекает довольно мягко, но металлы, находящиеся дальше в группе, реагируют бурно, выделяя достаточно тепла, чтобы поджечь газообразный водород и вызвать взрыв.

Благородные металлы

Благородные металлы находятся в другой крайности: они устойчивы к коррозии во влажном воздухе и не реагируют легко с разбавленными или слабыми кислотами. Золото, например, не реагирует даже с азотной кислотой, сильным окислителем, хотя и растворяется в царской водке, растворе концентрированной азотной и соляной кислот. Платина, иридий, палладий и серебро являются благородными металлами и обладают хорошей устойчивостью к кислотной коррозии. Однако серебро легко реагирует с серой и соединениями серы. Эти соединения придают серебру тусклый вид.

Железо

Железо довольно реакционноспособно; во влажном воздухе. он окисляется с образованием ржавчины, смеси оксидов железа. Окисляющие кислоты, такие как азотная кислота, реагируют с железом, образуя пассивирующий слой на поверхности железа; этот пассивирующий слой защищает железо под ним от дальнейшего воздействия кислоты, хотя хрупкие оксиды слоя могут отслаиваться и оставлять внутренний металл незащищенным. Неокисляющие кислоты, такие как соляная кислота, реагируют с железом с образованием солей железа (II) — солей, в которых атом железа потерял два электрона. Одним из примеров является FeCl2. Если эти соли перевести в щелочной раствор, они вступают в дальнейшую реакцию с образованием солей железа (III), в которых железо потеряло три электрона.

Алюминий и цинк

Алюминий теоретически должен быть даже более реактивным, чем железо; на практике, однако, поверхность алюминия защищена пассивирующим слоем оксида алюминия, который действует как тонкое одеяло, защищая металл под ним. Однако кислоты, образующие комплекс с ионами алюминия, могут разъедать оксидное покрытие, поэтому концентрированная соляная кислота может растворять алюминий. Цинк также очень реакционноспособен и не имеет пассивирующего слоя, присутствующего на алюминии, поэтому он восстанавливает ионы водорода из кислот, таких как соляная кислота, с образованием газообразного водорода. Реакция намного менее бурная, чем аналогичные реакции для щелочных и щелочноземельных металлов. Это распространенный способ получения небольшого количества водорода для использования в лаборатории.

Статьи по теме

Об авторе

Джон Бреннан из Сан-Диего пишет о науке и окружающей среде с 2006 года. «Ежемесячник Ист-Бэй». Бреннан имеет степень бакалавра биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Коррозия органическими кислотами | NACE CORROSION

Skip Nav Destination

Citation

Scribner, Lyman A. «Коррозия органическими кислотами». Доклад представлен на CORROSION 2001, Хьюстон, Техас, март 2001 г.

Скачать файл цитаты:

Рис (Зотеро)
Менеджер ссылок
EasyBib
Подставки для книг
Менделей
Бумаги
Конечная примечание
РефВоркс
Бибтекс

Расширенный поиск

АННОТАЦИЯ

Коррозия материалов органическими кислотами осложняется практически неограниченным числом возможных соединений. Коррозию металлов органической кислотой часто мешают следовые примеси, такие как кислород и соли металлов. Эта статья посвящена коррозии под действием уксусной, муравьиной и пропионовой кислот и дает некоторую информацию об органических кислотах с более длинной цепью.

ВВЕДЕНИЕ

Ключевой группой промышленных химикатов являются органические кислоты. Их часто используют в чистом виде, а также в качестве промежуточного звена в самых разнообразных химических реакциях для производства продуктов, начиная от одежды из полиэстера и заканчивая аминокислотами, используемыми в витаминах. Уксусная кислота производится синтетически в самом большом объеме из всех карбоновых или органических кислот и наиболее известна широкой публике как слабый водный раствор «уксус». В этой статье обсуждаются простые алифатические кислоты с прямой цепью. Их часто называют «жирными кислотами», потому что те, которые содержат четное число атомов углерода (четыре или больше), существуют в комбинированной форме с глицерином в виде жиров и масел. л

Поскольку возможно почти неограниченное количество органических кислот, вопрос усложняется. Часто с кислотами обращаются не как с чистыми продуктами, а как со смесями с неорганическими кислотами, солями, различными органическими растворителями и в смесях с другими органическими кислотами. Они имеют запахи, которые варьируются от резких, как муравьиная и уксусная кислота, до прогорклых, как масляная кислота (сливочное масло) или, что еще хуже, пахнут потными козами — капроновой кислотой.

КОРРОЗИЙНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Органические кислоты являются слабыми кислотами по сравнению с обычными неорганическими кислотами, такими как HCl или h3SO4, но все же достаточно хорошо гидролизуются, чтобы действовать как настоящие кислоты по отношению к большинству металлов. Алифатические органические кислоты обычно относят к слабовосстанавливающим. Их часто обрабатывают медью, которая не вытесняет водород из кислот напрямую. Нержавеющая сталь серии 400 демонстрирует пограничную пассивность и поэтому редко выбирается, в то время как нержавеющая сталь серии 300 сегодня является рабочей лошадкой. Нержавеющие стали марки 300 требуют окислительных условий для сохранения их пассивности, особенно при высоких температурах. Изменение коррозионной стойкости при изменении характеристик окружающей среды с окислительной на восстановительную делает загрязняющие вещества чрезвычайно важными, поскольку они имеют тенденцию изменять окислительную способность смеси кислот. Аэрация (т.е. растворенный кислород или DO), ионы трехвалентного железа, надкислоты или пероксиды вызовут быстрое разрушение меди и медных сплавов, в то время как присутствие восстанавливающих хлоридов может иметь катастрофические последствия для нержавеющих сталей. 2

Испытания на коррозию в среде органических кислот могут быть либо сложными, либо вводящими в заблуждение, в основном из-за влияния примесей. Электрохимические измерения используются почти исключительно в разбавленных водных растворах органических кислот, где эффекты гидролиза улучшают проводимость. Электропроводность очень низкая в высоких концентрациях органических кислот и в растворах в неводных растворителях, таких как бензол. Сообщается, что добавление солей натрия или хлорида позволяет проводить электрохимические измерения в этих типах растворов. 3 Электрохимические данные, полученные в растворах концентрированной уксусной кислоты, уксуснокислого ангидрида и муравьиной кислоты, показали активно-пассивное поведение для нержавеющих сталей и сплавов, содержащих никель. Это согласуется с полевым опытом. 4

Лабораторные данные испытаний методом погружения часто показывают ошибочные результаты, если атмосфера тщательно не контролируется. Кратковременные испытания металлов, особенно тех, которые проявляют активно-пассивное поведение, могут ввести в заблуждение, поскольку металл может оставаться пассивным во время начального воздействия только для того, чтобы коррозировать в активном состоянии с высокой скоростью после более длительного воздействия. Без контроля атмосферы раствор

Ключевые слова:

материалы и коррозия,
лабораторный тест,
металлы и добыча,
коррозия стояка,
органическая кислота,
коррозия трубопровода,
Подповерхностная коррозия,
уксусная кислота,
сопротивление,
кислота

Предметы:

Трубопроводы, выкидные трубопроводы и стояки,
Материалы и коррозия,
Добросовестность,
Подповерхностная коррозия (трубопроводы, обсадные трубы, оборудование для заканчивания, кондуктор)

Этот контент доступен только в формате PDF.