Аспирант Р. В. Фролова [208, 213, 217, 263, 299] изучила химическую роль гидразина, применяемого при предпусковых кислотных промывках. Были выработаны соответствующие практические рекомендации. Присадка гидразина к обескислороженным растворам и при естественной аэрации в 2—4 раза уменьшала коррозионные потери. Ингибирующее действие гидразина исследователи объяснили связыванием кислоты гидразином в гидразопиевые соли.

В растворах кислот, насыщаемых кислородом, процесс коррозии стали зависит и от образующихся продуктов коррозии. При малых концентрациях гидразина количество магнетита Fe₃O₄ в продуктах коррозии оказывается недостаточным для образования слоя, защищающего поверхность металла. Наоборот, за счет увеличения неоднородности поверхности и рыхлости поверхностного слоя наблюдается усиление коррозии. При концентрации гидразина выше 70 мг/л основным продуктом коррозии является магнетит, в результате скорость коррозии стали уменьшается.

Лучшее качество очистки поверхности с минимальными потерями металла достигается постоянством pH раствора и концентрации гидразина, поддерживаемым в процессе реакции. Предложенные оптимальные условия гидразинно-кислотной очистки внедрены в практику предпусковых промывок котлов.

Ингибировались растворы как минеральных, так и органических кислот. С. А. Балезин совместно с Ф. Б. Гликиной, И. И. Супоницкой и Н. И. Шадриной, работая со смесью ПБ-5 и уротропина, доказали эффективность ее для защиты напряженной стали от коррозии в 4% -ном растворе соляной кислоты при высоких температурах, а также от неравномерной коррозии под действием ионов трехвалентного железа, когда сталь полностью сохраняла свою механическую прочность [383, 386, 387]. Смеси ПБ-5 с уротропином, И-I-А с уротропином, катапина «К» с уротропином, БА-6 с катапином «К» оказались более эффективны при защите стали-20 в соляной кислоте и ее смесях с серной кислотой при 80°, чем отдельно взятые ингибиторы. Было показано, что эти смеси хорошо защищают как металл с зачищенной поверхностью, так и металл под окалиной, не мешая удалению отложений. Особенно эффективно действие добавки уротропина к И-I-А и катапину «К» в условиях циркуляции раствора. В присутствии уротропина максимум ингибиторного действия И-I-А и катапина «К» в циркулирующих растворах 4% -ной соляной кислоты смещается в область более высоких температур. Очень важно для химической очистки, что эти ингибиторы, уменьшая скорость коррозии стали, не замедляют растворение высокотемпературной окалины не только с углеродистых сталей, но и с низколегированных.

Известно, что в котельном оборудовании имеются участки из аустенитных сталей. Для их очистки нельзя использовать соляную кислоту. Поэтому в качестве моющих применяются растворы органических кислот.

На кафедре, руководимой С. А. Балезиным, впервые в СССР были разработаны и внедрены универсальные смеси ингибиторов для защиты от коррозии котельных сталей при химической очистке их растворами лимонной, уксусной, адипиновой, яблочной, муравьиной и других органических кислот при температуре 170 °С. Это, как правило, смеси азот- и серосодержащих ингибиторов,. Эти ингибиторы слабо влияют на скорость растворения минеральных отложений на металле и вместе с тем сильно тормозят растворение самого металла. Поэтому на его растворение расходуется незначительная часть кислоты.

С. А. Балезиным, Ф. Б. Гликиной и В. А. Карповым [284, 364] исследована коррозия и защита стали-10 в циркулирующих при 100°С растворах адипиновой и фталевой кислот, применяемых для очистки оборудования в теплоэнергетике. Оказалось, что в разбавленных растворах адипиновая кислота в основном ведет себя по отношению к железу как электролит, а в более концентрированных растворах — как комплексообразующий агент [292]. Скорость анодного растворения железа зависит не только от кислотности раствора, но и от природы и концентрации анионов. Для растворов этих кислот исследователи рекомендовали высокоэффективные смеси ингибиторов.

В теплоэнергетике для снятия отложений с поверхности металла широко используются также комплексны и композиции на их основе. В этой связи С. А. Балезин, Ф. Б. Гликина и И. С. Михальченко [322, 324, 325, 353, 362, 390] провели серию исследований коррозии стали в растворах наиболее распространенных комплексонов: нитрилотриуксусной кислоты (НТА), диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА), гексаметилендиаминтетрауксусной кислоты (ГМДТА), 2-оксиэтилиминоуксусной кислоты (2-ОЭИДА) и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА).

Показано, что комплексны выполняют две функции: кислот и комплексообразующих реагентов. С железом они образуют хорошо растворимые комплексные соединения, и, чем прочнее эти комплексные соединения, тем легче ионизируется металл, т. е. скорость коррозии увеличивается.

Была найдена зависимость скорости коррозии (р) от констант диссоциации комплексонов и констант нестойкости комплексонатов железа:

ρ = а [рК_несг — (рК_{дис I}, + рК_{дис II})] + b,

где а и b не зависят от условий опыта; рК_несг — рК нестойкости наиболее прочных в этих условиях комплексонатов железа; рК_{дис I} и рК_{дис II} — рК диссоциации комплексонов по первой и второй ступеням.

В условиях опыта (pH = 2 ÷ 4) комплексоны диссоциируют в основном по первой и второй ступеням, отщепление же следующих протонов происходит при более высоких значениях pH. Это уравнение выполняется в обескислороженных растворах, в присутствии же кислорода имеются отклонения. Полученное уравнение позволяет предсказать коррозионную активность растворов различных комплексонов.

В ходе экспериментов проводилось сравнение применяемых при химических очистках комплексообразующих веществ по агрессивности к котельным сталям, а также по эффективности удаления окалины и ржавчины с поверхности металлов. Многие комплексоны давно широко использовались в химической очистке котельного оборудования, но часто без ингибиторов, что приводило к нарушению поверхности металла и непроизводительному расходу дорогостоящих реагентов. Авторами указанных работ был сделан вывод о необходимости ингибирования всех комплексообразующих растворов. Для защиты стали-10 от коррозии в растворах трилона «Б» и композиций на его основе (t = 100°) были предложены смеси 0,03% тиомочевины +0,1% катапина, 0,03% тиомочевины +0,05% И-I-А, 0,03% мочевины +0,1% И-I-В и 0,03% каптакса +0,1% катапина, которые обладают высоким защитным действием.

На основании электрохимических измерений был сделан вывод о хемосорбционном механизме действия этих смесей ингибиторов. Исследователи высказали предположение о том. что анодный процесс в растворах трилона «Б» складывается из двух параллельно протекающих реакций: на участках, запятых адсорбированным реагентом, — с участием комплексона, на свободных участках — с участием ОН^- и Н⁺-ионов. Найдено, что адсорбция трилона «Б» на железе зависит от потенциала. Полученные результаты позволили предложить схему суммарного электродного процесса.

В последние годы большая часть эксплуатационных химических очисток барабанных парогенераторов проводится при повышенных давлениях 5 • 10⁵—8 • 10⁵ Па и температуре 150—170°. В этом случае для растворения оксидов железа и меди используются в основном композиции трилона «Б» с органическими кислотами (лимонной, малеиновой, фталевой и др.). Поэтому очень важно обеспечить надежную защиту металла от коррозии в таких растворах.

С этой целью С. А. Балезин, Н. И. Шадрина, Ф. Б. Гликина, Н. А. Бычкова и Н. Л. Харьковская провели исследование коррозии стали-20 в композициях, содержащих 1,0% трилона «Б» и но 1,0% лимонной, фталевой или малеиновой кислот. Была изучена возможность защиты металлов в растворах этих композиций в диапазоне температур 100—170° [386]. При таких условиях наблюдалась высокая коррозионная активность моющих композиций. Было показано, что достаточно эффективно защищают металл смеси каптакса или производных тиомочевины с ингибиторами кислотного травления катапином, И-I-A (И-I-В) и пр. Все разработанные смеси ингибиторов широко используются в настоящее время при проведении химических очисток теплоэнергетического оборудования.