a) Sự ăn mònthép cabon
1.3.4. Các chất ức chế ăn mòn kim loại thực tế đã được sử dụng
Những năm qua, các chất ức chế được sử dụng [3,4,21-23] hầu hết có nguồn gốc hữu cơ và các muối vô cơ. Trong môi trường axit, nitơ và dẫn xuất của nitơ, các hợp chất chứa lưu huỳnh, các hợp chất chứa ôxy, hợp chất axetylenic và rất nhiều alkaloid như papaverin, strychin, quinin và nicotin đã được sử dụng như là các chất ức chế. Trong môi trường trung tính, các benzoat, nitrit, cromat, photphat hoạt động như các chất ức chế rất tốt.
Cromat
Cromat đã từng được sử dụng trong hệ thống làm lạnh và vẫn được sử dụng trong hệ tuần hoàn mở với nồng độ 300 - 500ppm. Tuy nhiên, hiệu quảức chế bị
hạn chế do cromat có khả năng gây ăn mòn cục bộ nếu nồng độ clo và sunfat trong hệ tăng tới một giá trị nhất định. Cromat thường kết hợp với chất ức chế catot như
kẽm vì lí do kinh tế và ô nhiễm. Sự kết hợp này ở pH 6-7 và hoạt động có thể tăng lên khi thêm các hợp chất hữu cơ hay muối photphat. Trong hệ có hàm lượng clo cao như nước muối làm lạnh, cromat được dùng ở pH 8-8,5 với nồng độ 2000-3000 ppm. Cromat cũng được dùng như chất ức chế bay hơi để kiểm soát ăn mòn khí quyển cho đồng và hợp kim đồng.
Tuy nhiên, cromat được xếp vào loại chất gây ung thư. Chúng gây loét sâu và xuyên qua vách ngăn mũi, da. Một số phức của Cr(III) mà các phối tử có phân tử
lượng thấp có khuynh hướng đi qua màng tế bào. Trong quá trình khử về hoá trị 3, tương tác giữa Cr và các phân tử macro như DNA xảy ra gây đột biến một sốđặc tính gen di truyền.
Nitrit có thểđuợc sử dụng ở dạng bay hơi. Trong hệ thống tuần hoàn mở, khi có clo và sunfat thì natri nitrit gây ra tấn công cục bộ. Nitrit chịu được sự phân huỷ
do vi khuẩn, gây ăn mòn nứt ứng lực cho hợp kim đồng nếu bị khử tới amoniac. Nitrit mất hiệu ứng ức chếở pH nhỏ hơn 5,5-6,0. Nitrit cũng đã được sử dụng cho hệ thống làm mát động cơđường bộ và động cơ diezel trên biển. Nitrit cũng có tác dụng giảm ăn mòn trong nước biển loãng. Trong công nghiệp dầu và ga, nitrit trong dạng tan trong dầu đã được áp dụng để giảm ăn mòn nước ngưng tại đáy thùng chứa.
Mặc dù nitrit có hiệu quảức chế đáng kể nhưng do là một hóa chất độc hại nên hiện nay đã bị hạn chế sử dụng. Nitrit tương tác với hemoglobin trong cơ thể
người, động vật và phản ứng với ion Fe2+ tạo metahemoglobin không mang theo ôxy. Khi đó, metahemoglobin chiếm chỗ trong cơ thể gây tiêu chảy, chảy nước miếng và đau bụng. Khi hơn 80% hemoglobin bị chuyển hoá gây ra tử vong. Ngoài ra, nitrit cũng có thể phản ứng với amin và amit nội sinh tới tạo hợp chất protein chứa N có khả năng gây ung thư, quái thai và đột biến gen mạnh. Quá trình chuyển nitrit thành các hợp chất dạng nitroure và nitoamit có thể gây phát triển các u trong trung tâm hệ thần kinh và não ở trẻ em. Nitrit không chỉảnh hưởng hemoglobin và hệ trung tâm thần kinh mà còn ảnh hưởng tới thị giác và viêm phổi, gây chết cho hệ tim mạch và có ảnh hưởng suy giảm hệ miễn dịch.
Benzoat
Benzoat đã được sử dụng làm chất ức chế anot cho thép nhẹ. Một hạn chế
chủ yếu của benzoat là gây ra ăn mòn cục bộ nếu có mặt với nồng độ không đủ lớn. Khi hệ thống được bảo vệ gồm nhiều kim loại khác nhau, benzoat thường được trộn với nitrit với tỉ lệ benzoat:nitrit = 7:1. Tuy nhiên, hiệu quả của chất ức chế này
ảnh hưởng rất lớn bởi bản chất bề mặt kim loại, ví dụ như xử lý bề mặt.
Photphat
Photphat được ứng dụng trong dung dịch gần trung tính và thường là chất ức chế catot. Photphat kết tủa một lớp rất mỏng tại khu vực catot trên bề mặt kim loại bịăn mòn và do đó cốđịnh ôxy tại catot. Trong hệ thống làm lạnh, chúng mở rộng quy mô do phản ứng với các thành phần có trong nước. Photphat phản ứng với ion
canxi và kẽm tạo lớp kết tủa vô định hình trên bè mặt kim loại. Photphat cũng được thêm vào trong hê thống nước ở nồng độ 5-10ppm làm giảm ăn mòn Fe, Zn, Cu and Al. Trong một số hệ sôi, nồng độ photphat 10ppm đuợc thêm vào để cản trở ăn mòn Fe, Zn and Cu.
Amin
Amin thường thêm vào môi trường giàu HCl ở nồng độ 0,2% ở dạng hỗn hợp trong polyhydric alcohol (glycol). Khi hệ có sắt, amin trung tính làm việc theo cơ
chế cải thiện pH của chất điện ly và do đó tạo thành gỉức chế. Amin có thể sử dụng dạng hơi cho ức chếăn mòn khí quyển. Việc xem xét các chất ức chế sử dụng trong môi truờng này cần xem xét tốc độ ngưng tụ của hơi, amin được lựa chọn do có
đặc tính phân bố tốt hơn và ngưng tụ cùng tốc độ với hơi. Sự ức chế ăn mòn cho hệ hơi ngưng tụ hiệu quả khi amin anpha mạch dài với nhóm ankyl chứa 8-22 nguyên tử C. Hiệu quảức chế tốt nhất được chấp nhận bởi các amin diphatic mạch thẳng với C10-18 được thêm vào với tổng nồng độ 13ppm. Amin bảo vệ tốt chống lại sự gia tăng ôxy và ăn mòn bởi kết tủa một lớp không thấm ướt trên bề mặt kim loại. Khi bảo vệ các thùng chứa thường dùng hỗn hợp amin và imidazol.
Ammoniac
Hệ hơi ngưng tụ thường bị tấn công bởi CO2 và O2 gây ra ăn mòn. Bên cạnh
đó là vấn đề lắng đọng sắt và đồng. Sự bảo vệ của amoniac như một chất trung hoà duy trì pH = 8,5-8,8. Không như amin, amoniac không có cùng tốc độ ngưng tụ với hơi nước, do đó amoniac không được sử dụng cho hệ hợp kim đồng. Khi hệ có mặt nước, H2S, CO2, O2 và các tác nhân ôxy hoá khác thì chúng cùng tấn công nên mở
rộng ăn mòn kim loại tại pH thấp, lúc này cần hỗn hợp amoniac, NaOH và Natri cacbonat duy trì pH 7-7,5. Tại pH cao hơn, amoniac không còn những thuận lợi này khi hợp kim đồng không chịu được ăn mòn nứt ứng lực bởi NH3. Một hạn chế chủ
yếu khác là amoniac bị trung hoà bởi HCl và tạo ra NH4Cl tại pH thấp. Khi chúng gia tăng trên bề mặt kim loại, chúng trở thành tác nhân ăn mòn. Amoniac cũng được dụng kết hợp với các chất ức chếăn mòn hữu cơ chứa Nitơ nitơ như imidazol để ức chếăn mòn trong crude topping unit.
Trong một thời gian dài, con người không quan tâm tới sựảnh hưởng của các chất độc hại với môi trường sống nói chung cho tới khi môi trường sinh thái bị phá hủy nghiêm trọng, sức khỏe con người bị đe dọa, các vấn đề vềđột biến gen, quái thai xảy ra với người sống trong vùng bịảnh hưởng tới mức cảnh báo thì sự quan tâm tới các chất này mới thực sự sâu sắc. Các nghiên cứu sau đó đã chứng minh sự
nguy hiểm của chúng với con người và môi trường sinh thái. Cho tới nay cromat
đã bị cấm sử dụng ở nhiều nơi, nitrrit bị hạn chế sử dụng. Và vấn đềđặt ra cho các nhà vật liệu và nghiên cứu bảo vệ ăn mòn kim loại bằng chất ức chế là tìm kiếm các chất ức chế mới, thân thiện với con người và môi trường mà đảm bảo được các yếu tố kinh tế, nguồn gốc và khả năng tìm kiếm, sao cho chúng vừa có khả năng
ức chếăn mòn lại dễ tìm, giá thành chấp nhận được và thân thiện môi trường. Đó là điểm xuất phát của xu hường tìm kiếm các chất ức chế xanh hiện nay.