-
EKOLOŠKI PRIHVATLJIVI INHIBITORI KOROZIJE
UGLJIČNOG ČELIKA U SLANIM UVJETIMA
Dr. sc. Franjo Ivušić
Zavod za istraživanje korozije i desalinizaciju
HAZU, Dubrovnik
-
Najkorišteniji materijal u uvjetima morskog okoliša.
Niska cijena, dobra konstrukcijska svojstva, široka primjena (85%). Materijali postojani na koroziju - visoka cijena -ograničena upotreba.
Zaštita- uz visokokvalitetne prevlake i/ili uz katodnu zaštitu, inhibitore korozije (zatvoreni sustavi) te kombinacija.
Ugljični čelik
-
Tip Legura Primjena
Konstrukcijski Ugljični čelik i lijevano
željezo
Platforme, nogari, trupovi broda,
posude, piloni, tornjevi, mostovi,
brodske prevodnice, rešetke, ljestve,
dizalice, dizala i utovarivači
Pod tlakom Ugljični čelik,
niskolegirani čelici,
lijevano željezo i
austenitni lijev
Cijevovodi, posude, pumpe i ventili
Uobičajena primjena ugljičnog čelika i lijevanog željeza u morskim uvjetima
-
Morska voda-složena višefazna smjesa; visoki udio kisika i klorida, visoka vodljivost (Na+), temperatura, zagađenja, brzina protoka, biološka aktivnost.
Ubrzana (5 puta, vodovodna voda; 10 puta, atmosfera). Morska voda za hlađenje, desalinizacija, balastne vode, hidrotlačne probe, vađenje nafte, voda za gašenje požara.
Opća i erozijska korozija, rupičasta, napetosna korozija, MIC.
Korozija ugljičnog čelika u moru
-
Čimbenici korozije ugljičnog čelika u moru
Atmosfera: 0.01 - 0.2 (mm/y)
Ispod mulja: 0.05
Do površine: 0.5 - 1
Plima-Oseka: 0.1
Potopljena zona: 0.1
Splash: 0.3 – 0.5
-
Vrijeme
Brzina korozije u moru se smanjuje s vremenom, (Southwell i Alexander, 1970)
Godina
Brzina korozije (mm/god)
1
2
4
8
16
0.14
0.11
0.094
0.084
0.077
Čimbenici korozije ugljičnog čelika u moru
-
Utjecaj klorida na koroziju čelika
Fe
Fe+2
2e¯
1/2O2
2OH¯ H2O
A: otapanje metala K: redukcija kisika
Voda
Čelik
Fe (OH)2
Fe2O3
A: otapanje metala K: redukcija kisika
More
Čelik
Fe
Fe+2 1/2O2
2OH¯ H2O
Fe (OH)2
2Cl- FeCl2
2Cl- Fe2O3
Fe 2e¯
FeCl3
-
Inhibitori korozije u otopinama soli Kromati, nitriti, fosfati
Yellow water laced with deadly hexavalent Chromium http://www.reocities.com/envirorights/Chromium.html
-
A spectacular “red tide” bloom (non-toxic) of Noctiluca scintillans (Photo by M. Godfrey)
Utjecaj na okoliš
-
Eutrophication caused by agricultural run off from nitrate fertilizers shows algae blooms in a drainage ditch http://www.businessweek.com/news/2012-03-12/
Utjecaj na okoliš
-
Inhibitori korozije u otopinama soli
Organski
“Zeleni”
Anorganski Cerij, cink, borati, silikati, molibdati
Soli karboksilnih kiselina (masne kiseline aminokiseline, adipati, glukonati), fosfonati, sulfonati, antibiot. i antimik. (imidazoli, aminopenicilini, cefalosporini, kinoloni, sulfonamidi), ionske tekućine, vitamini, pigmenti, alkaloidi (nikotin, kofein), antioksidansi (polifenoli, antocijani)
Ekstrakti kore banane, ružmarina, majčine dušice, korijandera, kurkume, kane, lista masline, duhana, med, ricinusovo ulje, đumbir
-
Glukonati
-učinkoviti i netoksični inhibitori, izmjenjivači topline, rashladni sustavi, niske koncentracije, pogodan i za morsku vodu
Cerij
- oksidans, poliranje, žuti pigment (staklo, keramika), katalizator (pećnice, dobivanje benzina), kremen za upaljače
- inhibitor korozije za različite metale i legure (učinkovit, netoksičan i ekonomski isplativ)
Inhibitori korozije
-
Mehanizam djelovanja glukonata/cerija
K: redukcija kisika K: redukcija kisika
Fe 2e¯
1/2O2
2OH¯ H2O
A: otapanje metala
Elektrolit
Čelik
Fe (OH)2
Fe2O3
Fe+2
K: redukcija kisika K: redukcija kisika
Fe
Fe+2
2e¯
O2
2OH¯ H2O
A: otapanje metala
Elektrolit + inhibitor
Čelik
glukonat
Fe-glukonat CeO(OH)2
CeCl3
-
Eksperimentalni dio
Elektrode:
C45 (1531); DIN RSt 37-2 (0361)
Standardna kalomel elektroda
Grafitne elektrode
Inhibitori:
Na glukonat (SG)
Cerij klorid heptahidrat (CC)
VpCI 645
Elektroliti:
Morska voda
3.5 % NaCl
-
Potenciostat/Galvanostat 273A
Eksperimentalni dio
Elektokemijska ćelija Stereomikroskop
-
Tafel polarization curves of carbon steel C45 in seawater -cerium chloride addition
-
Tafel polarization curves of carbon steel C45 in seawater -cerium chloride and sodium gluconate addition (comparison to commercial corrosion inhibitor Cortec VpCI 645)
Si 1.65 1.25 2.4
-
Nyquist plots for carbon steel C45 in seawater (-- 0; -- 2 mmolL-1 CC; -- 2 mmolL-1 CC + 4.5 mmolL-1 SG)
-
Without inhibitor 2 mmolL-1 CC + 4.5 mmolL-1 SG (91 %)
Surface of carbon steel specimens C45 after 10 days immersion in seawater
-
Surface of RSt 37-2 carbon steel specimens after 10 days immersion in seawater
0 1 2 3 4 5
-
0 1 2 3 4 5
c) Surface of RSt 37-2 carbon steel specimens after 10 days immersion in 3.5 % NaCl
-
Hvala na pažnji!