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!