Извлечения из классической книги
И.Л.Розенфельд, К.А.Жигалова "Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов", М., "Металлургия", 1966г.

Методы испытания, устанавливающие защитную мощность ингибиторов, целесообразно рассмотреть, классифицируя их по характеру коррозионных сред и условиям эксплуатации...
Ингибиторы применяют для защиты от коррозии в жидких средах (нейтральных, кислых и щелочных), а в последнее время и в газовых. Для защиты от атмосферной коррозии находят все большее применение так называемые летучие ингибиторы.

Известно также применение ингибиторов для повышения защитных свойств смазок и лакокрасочных покрытий. При определении защитных свойств ингибиторов в жидких средах прежде всего необходимо определить защитную способность выбранного вещества, его защитный эффект ...
Защитный эффект Z, получаемый от введения ингибитора в коррозионную среду, выражается в процентах и вычисляется по формуле:

      Z = (K₀ - K_и) / K₀ · 100%      (101)

где К₀ - скорость коррозии без ингибитора; К_и- скорость коррозии в присутствии ингибитора.

Для вычисления защитного эффекта необходимо прежде всего получить кривую, выражающую зависимость скорости коррозии металла, который хотят защитить, от концентрации ингибитора в данной среде. Скорость коррозии можно определять по изменению массы или объемным методом. Если испытывают ингибиторы для нейтральных сред, то коррозию можно определить по количеству поглощенного кислорода. Если испытывают ингибиторы для кислых сред, коррозию определяют по количеству выделившегося водорода ...
Второй важный показатель, определяющий защитное действие ингибитора, - температурный коэффициент Т_k процесса коррозии при различных концентрациях ингибитора, поскольку некоторые ингибиторы теряют при повышенных температурах свои защитные свойства.
Температурный коэффициент выражается формулой

      T_K = (K_t1 - K_t2 ) / [ K (t₁ - t₂ ) ] ·100       (102)

где К_t2 - скорость коррозиипри температуре t₂;
К_t1 - скрость коррозии при температуре t₁;
t₂ - t₁- разность температур.

Температурный коэффициент определяют из кривых зависимости коррозии металла от концентрации ингибитора, полученной при различных температурах...
Все способы коррозионных испытаний металлов при погружении в нейтральные электролиты могут быть использованы и при испытании ингибиторов, предназначенных для кислых сред. Поскольку в этих условиях коррозия протекает в основном с водородной деполяризацией, ее можно определять по количеству выделяющегося водорода. Например, на установке И.П.Анощенко [61] можно оценивать коррозию не только объемным методом, но и одновременно определять потери массы; испытания можно проводить при комнатной и при повышенных температурах (рис.129).

Сосуд с образцами находится в водяном термостате. Водород, выделяющийся в процессе коррозии, поступает в измерительную бюретку, заполненную водой и погруженную в стакан.
Применение ингибиторов для защиты стального оборудования нефтяных скважин требует изучения их защитной способности в условиях одновременного действия морской воды, сероводорода и кислорода. В лабораторных исследованиях такие условия моделируются с помощью, например, установки (приведена на рис.130), разработанной В.Ф.Негреевым и Г.Х. Монаховой ...

Из сосуда 1 пластовая вода, содержащая сероводород, поступает в сосуд 5 с испытываемыми образцами 4. В сосуд 5 подается воздух через отверстие 6 и ингибитор из бюретки3. Скорость потока егулируется краном 2. Коррозию определяют по потере массы образцов при испытании с ингибиторами и без них… Определить защитную способность ингибиторов, предназначенных для защиты от коррозии в атмосферных условиях, несколько сложнее, чем ингибиторов, вводимых в жидкие среды... При выборе или разработке метода испытания ингибиторов для газовых сред в лаборатории, так же как и для всех других ускоренных испытаний, прежде всего необходимо, чтобы результаты испытаний были известны в возможно более короткий срок, т.е. были ускоренными и не искажали механизм коррозионного процесса. Кроме того, результаты ускоренных испытаний должны быть сопоставимы с поведением ингибиторов в естественных условиях...

Наиболее распространенными ингибиторами для газовых сред являются ингибиторы, применяющиеся для защиты от атмосферной коррозии. Это могут быть ингибиторы, действующие при нанесении на поверхность металла, а также летучие ингибиторы, которые различаются по способу попадания из носителя на поверхность металла: непосредственный контакт металла с носителем ингибитора (ингибированная бумага) и отсутствие непосредственного контакта с носителем, когда ингибитор попадает на металл, адсорбируясь из атмосферы, насыщенной парами ингибитора...

В соответствии с указанными условиями применения летучих ингибиторов существуют два способа ускоренных испытаний защитного действия. При испытаниях, когда металл находится в непосредственном контакте с носителем ингибитора, образцы исследуемых металлов упаковывают в бумагу, пропитанную водным или водно-спиртовым раствором летучего ингибитора и высушенную. Поверх ингибированной бумаги образцы упаковывают в какой-либо барьерный материал; обычно это те материалы, которые предполагают использовать в практике (бумаги, полимерная пленка, картонная упаковка и т.д.)...

Упакованные образцы помещают во влажную камеру, где поддерживается 100%-ная относительная влажность или пропускается поток увлажненного воздуха... Схема установки Стронга и Вернона ... для испытаний защитных свойств летучих ингибиторов в потоке увлажненного воздуха представлена на рис.132

Через трубку 2 воздух подается в сосуд 1, наполненный водой, нагретой до 90-95°С. Освободившись от избытка влаги в каплеуловителях 4, насыщенный водяными парами воздух попадает в камеру 6, в которой находится рама с комплектом упакованных образцов 8. Скорость потока воздуха регулируется так, чтобы полное обновление атмосферы в камере 6 происходило за 1,5 мин.

Влажная камера 6 представляет собой стеклянный колоколообразный сосуд емкостью 6 дм³, термостатированный войлоком толщиной 12мм. В крышке сосуда монтируется резиновая пробка с термометром и трубкой, подводящей воздух. Образцы для испытания прокладывают с обеих сторон ингибитированным картоном и стеклянными пластинками; размер картона и стеклянных пластинок больше образцов. Для лучшего контакта упакованные образцы перевязывают проволокой и затем монтируют на раме из стеклянных трубок. Для предотвращения попадания конденсата на образцы между рядами прокладывают наклонные стеклянные перегородки.

В тех случаях, когда в промышленных условиях адсорбция летучих ингибиторов металлом происходит из газовой фазы, лабораторные исследования защитных свойств ингибиторов проводят в замкнутых стеклянных сосудах, в которых создается насыщенная водяными парами атмосфера... образцы подвешивают в колбах или стеклянных сосудах, на дно которых наливают 50 см² водного раствора ингибитора определенной концентрации (рис.133).

Испытания проводят в условиях конденсации влаги на поверхности образцов, для чего сосуды 8ч выдерживают в термостате при 35°С, а остальное время суток при комнатной температуре. Продолжительность испытаний установлена авторами и равна шести неделям...

В реальных условиях применения ингибиторов они могут поступать к металлу не только из жидкой, но и из твердой фазы – ингибированной бумаги; в этом случае в сосуды для испытаний следует помещать не растворы ингибиторов, а ингибированную бумагу. При этом нужно иметь в виду, что прежде, чем создать условия 100%-ной влажности или конденсации, нужно обеспечить предварительную выдержку образцов в атмосфере летучего ингибитора, в результате которой должна произойти адсорбция ингибитора поверхностью металла.

Такого рода испытания также можно проводить в камерах или специальных сосудах, в которых создаются описанные выше условия. Стронг и Вернон [64] проводили испытания, подвешивая образцы в стеклянных трубках, открытых с нижнего конца, во влажной камере. Внутреннюю часть стеклянных трубок выкладывали ингибитированной бумагой ... В.П.Персианцева и И.Л.Розенфельд ... разработали метод испытания защитного действия летучих ингибиторов коррозии, адсорбирующихся на поверхности металла из атмосферы, насыщенной ингибитором. Прибор ... позволяет осуществлять периодически чередующиеся конденсацию влаги на образцах и ее высушивание. Скорость коррозии в зависимости от количества циклов в сутки может варьироваться в широких пределах.

На рис. 135 представлена схема этого прибора, состоящего из вакуумного эксикатора, по периферии которого расположена стетклянная трубка с плоской верхней стенкой. На стеклянной трубке располагают испытываемые образцы, нижнюю сторону которых покрывают лаком, устойчивым в данной атмосфере... Конденсации и высыхания влаги на образцах достигают периодическим пропусканием по трубке горячей или холодной воды. В сосудах заданную влажность создают, пропуская через прибор предварительно увлажненный воздух. Испытания проводили по следующему режиму: 45-мин пропуск через трубку холодной воды при температуре 10-15°С, остальное время суток вследствие повышения температуры до комнатной происходило испарение влаги. Для увеличения скорости испарения через стеклянную трубку можно пропускать воду, нагретую на 5° выше температуры окружающего воздуха.

Насыщение парами исследуемых соединений пространства достигалось путем естественного испарения ингибитора (твердого или жидкого), помещенного на дно камеры в открытом бюксе. Образцы предварительно выдерживали в атмосфере ингибитора и только после этого в сосуде создавалась влажная атмосфера. Продолжительность испытания составляла 10 суток. Ингибитор считали годным, если после 10 суток испытания при визуальном осмотре на образцах не обнаруживалось коррозионных поражений. Кроме того, защитные свойства ингибиторов можно оценивать по изменению массы металла, а также по времени появления первых коррозионных очагов или по площади, занятой коррозией. ... Сопоставление результатов коррозионных испытаний, проведенных этим ускоренным методом, с результатами испытаний в условиях 100%-ной влажности в течение 9 месяцев показало, что ускоренный метод позволяет удовлетворительно оценивать защитные свойства летучих соединений...

Характерной особенностью испытания ингибиторов, предназначенных для защиты от атмосферной коррозии, является необходимость в каждом отдельном случае при выборе того или иного метода ускоренных испытаний исходить из реальных условий применения ингибитора. Если предполагается, что ингибитор наносится на бумагу, то испытывать надо изделия, завернутые в ингибированную бумагу. Если предполагается омывать изделие спиртовым или водным раствором ингибитора, то и при ускоренных испытаниях на образцах следует создавать методом омывки тонкую пленку ингибитора, после чего помещать образцы в камеру для испытания. Если летучий ингибитор предполагают использовать в замкнутом пространстве, подвешивая его в мешочках, следует эти условия воспроизводить и при ускоренных испытаниях, чтобы определить дальность действия ингибитора и скорость насыщения им пространства...

При ускоренных испытаниях для определения защитного действия летучих ингибиторов в атмосферных условиях часто определяют потери массы металла. Хотя эти данные полезны для оценки свойств ингибиторов, но необходимо помнить, что для летучего ингибитора важна полная защита. Поэтому, если даже и будет наблюдаться заметное снижение коррозии, например на 50-70%, такой ингибитор все равно нельзя рекомендовать для защиты сложных изделий и приборов, поскольку уже незначительная коррозия может полностью вывести их из строя.

Наиболее правильно в этом случае пользоваться оценкой коррозии по времени до появления первого коррозионного поражения. Этот метод оценки будет отражать условия и требования, предъявляемые к способу защиты изделий или конструкций при транспортировке и хранении. Ускоренные коррозионные испытания для выявления защитной способности того или иного соединения необходимо проводить в сравнении с известными ингибиторами, сведения об успешном применении которых уже существуют...

В тех случаях, когда исследователь не располагает специальными приборами для проведения электрохимических исследований в тонких слоях электролитов, можно довольно быстро из имеющихся соединений отобрать наиболее эффективные, применяя обычные методы изучения электрохимической кинетики в объеме электролита. Однако в дальнейшем необходимо определить, обладает ли данное соединение достаточным давлением паров для того, чтобы оно могло быть использовано в качестве летучего ингибитора   >1,3·10^-2 н/м² ( >10^-4 мм рт.ст.)...
Для оценки эффективности защитного действия ингибиторов, предназначенных для атмосферных условий, помимо описанных ускоренных испытаний, необходимо определить некоторые физические или химические свойства этих веществ...

Важнейшей характеристикой летучих ингибиторов является давление насыщенного пара соединения (летучесть). Соединения, обладающие слишком большим давлением паров, очень быстро насыщают пространство, в котором находится защищаемое изделие но также быстро улетучиваются из него, если упаковка недостаточно герметична. Соединения со слишком малым давлением пара вследствие медленной диффузии не сразу достигают поверхности защищаемой конструкции или изделия; в этот начальный период неполного насыщения пространства ингибитором возможно возникновение коррозии. Поэтому для каждого соединения, которое предполагают использовать в качестве летучего ингибитора, необходимо знать упругость его паров и ее изменение с температурой.

Существует несколько способов измерения давления паров
[1,3·10^-3бар (

      p = DG / (KSt )·(T/M)^1/2       (105)

где р – давление пара игибитора, 1,3·10^-3 бар (мм рт.ст.);
Т – абсолютная температура, °С;
М - молекулярная масса ингибитора;
t - время истечения;
DG – масса испарившегося вещества;
S – поверхность отверстия;
К – коэффициент пропорциональности.

Поэтому, если определить количество испарившегося вещества, можно по уравнению рассчитать давление пара. Количество испаряющегося вещества определяют с помощью весов Мак-Бена в вакуумной установке ... иногда для определения летучести ингибиторов их помещают в сосуд с отверстием и периодически взвешивают его. По убыли вещества судят о летучести соединения ... Важной характеристикой ингибиторов, наносимых на защищаемое изделие путем омывки спиртовыми или водными растворами, является также растворимость их в воде. Соединения, хорошо растворяющиеся в воде, при возникновении на металле конденсационной влаги могут быстро смываться с отдельных участков поверхности; при слишком малой растворимости этих соединений в воде или других растворителях трудно обеспечить на металле защитную концентрацию ингибитора.