Александр Балезин - Степан Афанасьевич Балезин 1904-1982

Исторически сложилось так, что одними из первых исследованных ингибиторов коррозии были азотсодержащие органические соединения. Основываясь на сходстве химических свойств соединений элементов, принадлежащих к одной подгруппе периодической системы Д. И. Менделеева, С. А. Балезин высказал предположение об ингибирующих свойствах аналогичных фосфорорганических соединений. Эта гипотеза нашла свое полное подтверждение в работах, выполненных им совместно с М. А. Игнатьевой [89, 92], а позднее с Т. К. Атанасян и Е. С. Ивановым [389, 397, 408]. Исследованию были подвергнуты четвертичные соли фосфония. Высокое защитное действие в растворах серной кислоты показали добавки всего лишь 5 • 10 -4моль/л фосфониевых солей (ФС). Было обнаружено, что защита рядовых сталей в таких средах во многом зависит от наличия в последних растворенного кислорода, стимулирующего разрушение металла. Снижение защитного действия ФС в присутствии кислорода можно объяснить тем, что в приэлектродном слое происходит взаимодействие кислорода с фосфониевой солью. В результате этого, по-видимому, образуются продукты, которые являются менее аффективными ингибиторами. Более слабые ингибирующие свойства полученных продуктов окислительно-восстановительной реакции обусловливают в целом более низкие ингибирующие эффекты в аэрируемой кислоте (по сравнению с деаэрируемой).

Фосфониевые соли тормозят коррозионный процесс как по энергетическому, так и по блокировочному механизму. В области малых концентраций ФС реализуется преимущественно энергетический механизм, в области больших (>10 -4моль/л) —блокировочный механизм торможения.

Изучив влияние заместителей в бензольном кольце на распределение электронной плотности у атома фосфора, авторы показали, что защитное действие фосфониевых солей зависит от полярных свойств заместителей, характеризуемых константой Гаммета. Для трифеииларилфосфониевых солей с увеличением электроакцепторных свойств заместителя эффективность четвертичных фосфониевых солей как ингибиторов кислотной коррозии возрастает. В этом случае с усилением донорно-акцепторного взаимодействия между фосфором и азотом возможен также эффект упрочнения ионной связи в молекуле ФС. Увеличение электроноакцепторных свойств заместителей приводит к смещению электронной плотности заместителя через сопряженную р—я систему бензольного кольца и к возрастанию положительного заряда на атоме фосфора. Максимальное защитное действие наблюдается при введении сильного электроноакцепторного заместителя нигрогруппы — NO 2в бензольное кольцо четвертичных фосфониевых солей. Позднее С. А. Балезин с сотрудниками доказали наличие ингибирующих свойств у органических соединений, содержащих в своем составе два других элемента пятой группы — мышьяк и сурьму.

Для того чтобы данные лабораторных исследований лучше проецировались на реальные производственные процессы, С. А. Балезин стремился собрать исчерпывающие сведения о влиянии самых различных факторов на коррозию и защиту металлов. Систематическому изучению подверглась кинетика травления в кислотах сталей с различным содержанием углерода и легирующих элементов, изучалось влияние на этот процесс концентрации кислоты, ингибитора и накапливающихся в растворе продуктов травления. Специальные исследования были посвящены анализу влияния температуры травильных растворов, давления в коррозионных системах, скорости потока коррозионной среды.

С. А. Балезин часто становился инициатором проведения многофакторного химического эксперимента, активно участвуя в его планировании и обсуждении результатов. И каждая такая работа вносила свой вклад в теорию защиты металлов. Так, при исследовании влияния скорости потока кислот на защитное действие замедлителей коррозии, в частности уротропина, триэтаноламина, иодида калия, катапина и других, было показано, что защитные свойства ингибиторов существенно зависят от скорости потока коррозионной среды. Обнаружилось, что ингибиторы кислотной коррозии в потоке тормозят процесс кислородной деполяризации.

Исследовалось влияние давления газа над серной кислотой в присутствии замедлителей и стимуляторов. Оказалось, что скорость растворения стали в серной кислоте при остаточном давлении 2 кПа почти в 2 раза меньше, чем при нормальном давлении. В такой кислоте растворенного кислорода очень мало и его роль в растворении стали крайне ничтожна. С понижением давления скорость образования пузырьков водорода, которая в какой-то мере определяет скорость процесса растворения, сильно возрастает. При наблюдении за процессом растворения стали при 2 кПа создается обманчивое впечатление крайне бурного выделения водорода (раствор «кипит»). Этот газовый слой экранирует поверхность металла от воздействия кислоты. При пониженном давлении в присутствии тиодигликоля скорость растворения стали почти не уменьшается. Эффект замедления возрастает с повышением давления. И наоборот, стимулирующее действие паранитроанилина уменьшается с повышением давления.

С. А. Балезин, Н. И. Подобаев и Ф. К. Курбанов провели систематическое исследование поведения углеродистых сталей в соляной кислоте при высоких температурах и давлениях, в том числе с применением ингибиторов коррозии [194, 195, 212, 218, 219]. Была показана зависимость скорости растворения стали в соляной кислоте от температуры при постоянном давлении: при температуре до 153° эта зависимость подчиняется тем же закономерностям, что и при температуре до 100°. Приближенно это можно описать следующим уравнением:

ρ = А е(-E эф/RT),

где А — постоянная; Е эф— эффективная энергия активации процесса.

Зависимость скорости растворения стали от концентрации кислоты при давлениях до 200 атм (20,26 X 10 3кПа) и температуре до 155° выражена уравнением

ρ = b (а±) n

где а± — средняя активность катионов и анионов; b, n — константы.

С увеличением давления скорость растворения стали в соляной кислоте уменьшается за счет формирования более плотной пленки шлама. Защитное действие ингибиторов в области высоких давлений сильно снижается (пленка шлама не образуется, увеличивается растворимость водорода, и экранирующее действие газообразного водорода ослабевает).

С. А. Балезиным совместно с Н. И. Подобаевым и А. М. Солок исследовано влияние ультразвука на процесс травления стали в 15 %-ном растворе соляной кислоты с ингибиторами ПБ-5, БА-6, ПБ-8/2, И-I-В и ПКМ при температуре +40° [281]. Оказалось, что ингибиторы тормозят растворение чистого металла в ультразвуковом поле, почти не замедляя процесса удаления окалины. Эти работы определили еще один важный метод интенсификации кислотного травления металлов.