Мигрирующие ингибиторы коррозии стальной арматуры в бетоне технологической серии «ИФХАН»

Мигрирующие ингибиторы коррозии стальной арматуры в бетоне технологической  серии «ИФХАН»

Н.Н. Андреев, И.А. Гедвилло, А.С. Жмакина, Ю.И. Кузнецов, Н.К. Розенталь, Е.В. Старовойтова, Г.Ф. Степанова

Лаборатория физико-химических основ ингибирования коррозии 
Лаборатория окисления и пассивации металлов и сплавов

Прочность и долговечность  железобетонных конструкций часто  определяются коррозионным состоянием арматуры. Из-за щелочности поровой  жидкости сталь в бетоне в отсутствии хлоридов пассивна. Однако проникновение  хлоридов к металлу «извне» и  их добавки в при затворении бетона создают опасность депассивации и коррозии арматуры. Задача предотвращения этих нежелательных явлений может быть решена использованием ингибиторов.

Обычно ингибиторы добавляются  в бетон при его затворении. Однако последние годы интенсивно развиваются технологии защиты, связанные с мигрирующими ингибиторами коррозии (МИК), способными впитываться в бетонный камень и, достигая стальной арматуры, тормозить ее разрушение. Мигрирующие ингибиторы коррозии либо наносятся на поверхность железобетонного изделия, либо добавляются в используемый при ремонтных работах бетон. Их применение, обеспечивающее ингибиторную защиту конструкций уже находящихся в эксплуатации и подверженных коррозии, перспективно с экономической точки зрения. Тем не менее, приходится признать, что представленные на рынке препараты дороги и малоэффективны.

Мигрирующие ингибиторы коррозии серии  ИФХАН:

• просты в применении;
• экономичны;
• предотвращают развитие имеющихся на металле очагов коррозии и появление новых;
• не меняют внешнего вида бетона;
• продлевают долговечность железобетонных конструкций в 10 и более раз;
• защищают металл в бетонах с высоким содержанием хлоридов.

Мигрирующие ингибиторы коррозии ИФХАН превосходят по функциональным и технологическим свойствам  мировые аналоги.

Мигрирующие ингибиторы коррозии ИФХАН могут быть использованы в  строительстве при проведении ремонтно-восстановительных  работ.

По результатам  научно-исследовательской работы подана заявка на получение патента РФ на  мигрирующий ингибитор коррозии ИФХАН-118.

Соисполнитель: ФГУП «НИЦ Строительства» Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им. А.А.  Гвоздева (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева).

 

Летучие ингибиторы коррозии технологической серии ИФХАН

Ю.И.  Кузнецов, Н.Н. Андреев, О.А. Гончарова, А.В. Агафонкин

Лаборатория физико-химических основ ингибирования коррозии 
Лаборатория окисления и пассивации металлов и сплавов

Эффективный путь защиты металлов от атмосферной коррозии − применение ингибиторов. Один из перспективных их классов – летучие  ингибиторы коррозии (ЛИК). Их применение оправдано при хотя бы частичной изоляции защищаемого пространства. Испаряясь, летучие ингибиторы коррозии в виде паров достигают металла и, адсорбируясь на нем, надежно защищают изделия. При этом они проникают через слои продуктов коррозии, в щели и зазоры, недоступные контактным ингибиторам. ЛИК широко применяются в промышленности развитых стран. В СССР их использовали во многих отраслях хозяйства. Однако позднее производство летучих ингибиторов коррозии было резко сокращено. Восстановление его в прежнем ассортименте и объеме невозможно из-за разрушения инфраструктуры химической промышленности и нецелесообразно – большая часть тех летучих ингибиторов коррозии не отвечают современным экологическим требованиям. Образовавшийся вакуум таких ингибиторов и материалов на их основе заполняется импортной продукцией – дорогой и не всегда качественной. В связи с этим задача разработки современных летучих ингибиторов коррозии на базе отечественного сырья стояла весьма остро. Ее решением явились летучие ингибиторы коррозии серии ИФХАН,  которые:

−   эффективно защищают черные и цветные металлы, неблагоприятные контактные пары в любых климатических условиях;

−   предотвращают развитие имеющихся на металле очагов коррозии;

−   снижают трудозатраты на консервацию оборудования;

−   не содержат токсичных веществ;

−   обладают высоким радиусом защиты;

−   хорошо сочетаются с другими средствами антикоррозионной защиты металлов и любыми типами барьерных и упаковочных материалов;

−   не уступают по функциональным и технологическим свойствам лучшим мировым аналогам.

Летучие ингибиторы коррозии ИФХАН могут быть использованы в различных металлоемких отраслях промышленности. Их практическое применение согласовано с органами Санэпиднадзора и регламентируется ГОСТ 9.014-78 «Временная противокоррозионная защита изделий».

По результатам  научно-исследовательской работы  подана заявка на получение патента Российской Федерации на летучие ингибиторы коррозии ИФХАН-118.

 

Ультратонкие пассивирующие слои для защиты металлов от атмосферной коррозии

Ю.И. Кузнецов, А.А. Чиркунов, А.С. Горбачев

Лаборатория физико-химических основ ингибирования коррозии металлов

Большинство металлов и сплавов, используемых в промышленности, термодинамически неустойчивы и подвергаются коррозии в атмосферных условиях, что приводит к значительным материальным потерям. Эффективным способом повышения коррозионной стойкости металлов является нанесение на их поверхность ингибиторов коррозии, способных перевести металл в устойчивое пассивное состояние. Явление адсорбционной (безоксидной) пассивации железа, впервые наблюдавшееся в нашем Институте, показало возможность обеспечения эффективной защиты металлов тончайшими адсорбционными слоями органических соединений и позволило отказаться от применения высокотоксичных хроматов и нитритов или экологически небезопасных масляных составов. Снижение эффективной концентрации ингибиторов коррозии в пассивирующих составах достигается за счет взаимного усиления защитного действия компонентов.

К таким композициям  относятся водорастворимые, пассивирующие составы типа ИФХАН-39, разработанные специально для защиты от атмосферной коррозии черных и цветных металлов как с покрытиями (оксидными, фосфатными), так и без них. Эти композиции экологически безопасны (4 класс), не содержат хроматов, нитритов и минеральных масел. Модификации ИФХАН-39А, ИФХАН-39АЛГ и ИФХАН-39КМЗ образуют на поверхности невидимые наноразмерные слои, которые, тем не менее, способны длительное время предотвращать коррозию металла. Составы ИФХАН-39АМ и ИФХАН-39В обладают бóльшей гидрофобизирующей способностью и формируют на поверхности устойчивые, трудно смываемые пленки толщиной порядка 1 мкм. Такие покрытия обеспечивают более длительную защиту в том случае, если металлические изделия подвергаются действию атмосферных осадков. Варьируя технологический режим нанесения можно получать как более тонкие, так и более толстые покрытия.

Сравнительные испытания  металлов проводили в лабораторных условиях (при периодической конденсации  влаги) и в городской атмосфере. Они показали, что обработка металлов в составах ИФХАН-39 не только не уступает по защитной способности хроматной или нитритной пассивации, а также защите ингибированными маслами, но и оказывается часто существенно эффективней их.

Пассивирующие составы серии ИФХАН могут быть использованы для замены промасливания деталей, а также исключить применение крайне токсичных хроматов и нитритов. Составы ИФХАН-39 прошли успешные опытно-промышленные испытания при межоперационной защите различных изделий и деталей на некоторых металлообрабатывающих предприятиях РФ. Экологическая безопасность новых составов подтверждена соответствующим санитарно-гигиеническим сертификатом.

По результатам  научно-исследовательской работы оформляется  заявка на получение патента Российской Федерации.

 

Изучение возможности улучшения защитных свойств магнетитных покрытий на низкоуглеродистой стали и технологии их получения с помощью ускорителей роста покрытий и ингибиторов коррозии

Ю.И. Кузнецов, Д.Б. Вершок, Д.С. Булгаков

Лаборатория физико-химических основ ингибирования коррозии металлов

По сравнению  с известным методом щелочного  воронения, который характеризуется  высоким энергопотреблением, большой  химической агрессивностью рабочего раствора и температурой 135–160 °С, оксидирование стали в неконцентрированных нитратных растворах при температурах ниже 100 °С позволяет получать магнетитные покрытия с лучшими антикоррозионными свойствами. При этом применение ускорителей роста этих покрытий позволяет значительно увеличивать толщину покрытия и/или сокращать время обработки без уменьшения защитных свойств. Использование ингибиторов коррозии также улучшает антикоррозионные свойства магнетитного покрытия, хотя при этом часто уменьшается его толщина. В связи с этим разработан оксидирующий состав, содержащий как ускорители роста магнетитных покрытий, так и ингибиторов коррозии, что позволило не только повысить защиту низкоуглеродистой стали от атмосферной коррозии, но и уменьшить температуру рабочего раствора до 70 °С.

Атмосферные испытания  в условиях тропического климата (Вьетнам) позволяет сделать вывод о  возможности использования технологии нитратного оксидирования для первичной  обработки поверхности перед  нанесением лакокрасочных покрытий. Прооксидированная и окрашенная сталь не корродирует  в течение 2 лет (испытания продолжаются).

За рубежом в  последние годы получило распространение  чернение покрытий. Процесс идет в  растворах селеновой кислоты, относящейся  ко 2-му классу опасности, в то время  как оксидирование в нитратных  растворах является экологически чистым производством. Получаемые при этом покрытия обладают хорошими защитными  свойствами в условиях атмосферной  коррозии, как при самостоятельном  применении, так и в качестве праймера при обработке лакокрасочных покрытий.

Оксидирование стали  в нитратных растворах, позволяет  отказаться от экологически вредной  и энергозатратной технологии щелочного воронения. Оксидирование может применяться при антикоррозионной защите стальных изделий с прецизионными поверхностями, поскольку эта технология практически не меняет физических размеров деталей.

В настоящее время  идет подготовка к апробации технологии на машиностроительных предприятиях.

По результатам  научно-исследовательской работы оформляется  заявка на получение патента Российской федерации на технологию нитратного оксидирования.

 

Нейтральный преобразователь ржавчины на основе таннина

Ю.И. Кузнецов, Д.Б. Вершок, Р.В. Игошин

Лаборатория физико-химических основ ингибирования коррозии металлов

Модификаторы или  преобразователи ржавчины (ПР) применяются для  стабилизации и преобразования ржавой поверхности перед нанесением краски или бетонированием. Преобразователи ржавчины могут быть как кислыми, так и нейтральными. Основным недостатком кислых преобразователей ржавчины является необходимость промывки поверхности водой для удаления избытка кислоты с поверхности изделия, так как в противном случае может развиться подпленочная коррозия. Кроме того, при использовании кислых фосфатов ухудшаются адгезия и защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. В связи с этим на основе таннина был разработан преобразователь ржавчины, работающий в диапазоне рН 5.0–6.0. Он  может модифицировать ржавчину толщиной до 150 мкм при двух-трехслойном нанесении. Однако получаемое при этом конверсионное покрытие  может использоваться  только как грунт перед нанесением лакокрасочного покрытия или перед бетонированием. На практике не всегда возможно нанесение вторичного покрытия сразу после проведения процесса преобразования. Для улучшения ситуации был разработан ингибированный преобразователь ржавчины, позволяющий защитить модифицированную поверхность от коррозии в очень жестких условиях при 100%-ной  влажности с периодической конденсацией влаги  в течение 14 суток.

Атмосферные испытания  в тропиках Вьетнама позволяет сделать  вывод о возможности использования  ингибированного танинного преобразователя  ржавчины в качестве праймера перед нанесением лакокрасочного покрытия. Ржавая сталь, модифицированная преобразователем ржавчины и окрашенная различными лакокрасочными материалами не корродирует  в течение 1 года (испытания продолжаются).

Ингибированный  преобразователь ржавчины на основе таннина позволяет обеспечить временную защиту прокорродировавшей поверхности на срок от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от атмосферных условий даже без последующей обработки.

Ингибированный  преобразователь ржавчины на основе таннина  не имеет мировых аналогов.

Использование нейтрального преобразователя ржавчины на основе таннина  позволяет отказаться  от кислых и увеличить срок службы защищаемых материалов. За счет ингибиторной защиты модифицированной ржавчины возможно облегчение условий выполнения технологических регламентов по бетонированию или окраске.