ممانعت کننده ها Inhibitors

ممانعت کننده ها افزودنی هایی هستند که با ایجاد تغییر و تحول بر روی سطح فلزات ، محیط و یا هر دو خوردگی را تحت کنترل در آورده ، شیوه عمل آنها ایجاد تغییرات در واکنش های آندی ، کاتدی و یا هر دو آنها است . ممانعت کننده های بسیار زیادی با ترکیبات مختلف موجود می باشند ؛ اکثر این مواد با آزمایشات تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند و بسیاری از آنها با نام های تجاری عرضه می گردند و ترکیب شیمیایی آنها مخفی نگه داشته می شود . به همین دلیل فرآیند حفاظت به این روش به طور کامل مشخص و روشن نیست . ممانعت کننده ها را می توان بر حسب مکانیزم و ترکیب طبقه بندی نمود . با توجه به ترکیب ممانعت کننده ها به دو دسته اصلی معدنی ( Inorganic) و آلی ( Organic) تقسیم می گردند . بر حسب مکانیزم عمل دو نوع مشخص بازدارنده وجود دارد :
نوع A : که لایه یا فیلمی محافظ روی سطح فلز تشکیل داده یا نوعی واکنش با فلز انجام می دهند ( مثلا روئین کردن )
نوع B : موادی که قدرت خورندگی محیط را کم می کنند.
ضمنا بازدارنده های AB هم وجود دارند که هم می توانند با فلز واکنش انجام داده و هم قدرت خورندگی محیط را کم کنند ، ولی همیشه یکی از خاصیت ها حاکم بر دیگری است. بازدارنده های نوع A بسیار متداول بوده در حالیکه بازدارنده های نوع B کمتر متداول هستند . انواع اصلی بازدارنده ها به ترتیب زیر طبقه بندی می شوند :
نوع ІA: بازدارنده هایی که سرعت خوردگی را کم می کنند ولی کاملا مانع آن نمی شوند .
نوع ІІA :

نوع ІІA : بازدارنده هایی که باعث به تاخیر انداختن حمله خوردگی برای مدت زیادی می شوند . به طوری که فلز در مقابل خوردگی مصونیت موقتی پیدا می کند.
نوع ІІІA : بازدارنده های روئین کننده که لایه های روئین بر سطح فلز تشکیل می دهند . این لایه ها غالبا اکسید یا نمک های غیر محلول فلزی هستند ، مانند فسفات و کرمات برای فولاد . اگر مقدار بازدارنده ای که به محلول اضافه می گردد کم باشد لایه های ناپیوسته تشکیل می گردد که ممکن است خوردگی حفره ای یا حمله تسریع شده موضعی بوجود آید.
نوع ІB : بازدارنده هایی هستند که واکنش خوردگی را آهسته می کنند . بدون آنکه کاملا مانع آن شوند . این بازدارنده ها غالبا در ضمن عمل حفاظت مصرف می شوند . مانند هیدرازین و سولفیت سدیم .
نوع ІІB : بازدارنده هایی هستند که در اثر ترکیب با موادی که باعث خوردگی در یک محیط مشخص می شوند ، خوردگی را به تاخیر می اندازند.
به طور کلی بازدارنده های نوع ІA ، ІІA ، ІІB ترکیبات آلی هستند و انواع ІІІA و ІB مواد معدنی .
موارد عمده کاربرد ممانعت کننده ها مربوط به 4 محیط زیر است :
1- محلول های آبی از اسید هایی که در فرآیند های تمیز کردن فلزات بکار می روند مثل اسید شویی
2- آب های طبیعی ، آب های تهیه شده برای سرد کردن در مقیاس صنعتی با PH طبیعی
3- محصولات اولیه و ثانویه از نفت و پالایش و حمل و نقل آن
4- خوردگی گازی و اتمسفری در محیط های محدود در حین حمل و نقل و انبار کردن و موارد مشابه
صنایعی همانند نفت که با H2S و CO2 در ارتباط اند . در مجاورت آب و بخصوص آب شور و دیگر ناخالصی ها مشکلات ناشی از خوردگی را دو چندان می نمایند . ممانعت کننده هایی همانند نفتنیک ، آمین و دی آمین های ( RNH(CH2)n) بکار گرفته می شوند که R یک زنجیر هیدرو کربوری و n = 2-10 است.
لازم به ذکر است که ممانعت کننده ها از نظر فلز ، محیط خورنده ، درجه حرارت و غلظت معمولا منحصر به فرد هستند. غلظت و نوع ممانعت کننده ای که در یک محیط خورنده بایستی استفاده شوند با آزمایش و تجربه تعیین می گردند و اینگونه اطلاعات را معمولا از تولید کننده گان آن مواد می توان دریافت نمود . در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافی باشد ، ممکن است خوردگی تسریع شود ، مخصوصا خوردگی های موضعی مثل حفره دار شدن .
لذا در صورتی که غلظت ممانعت کننده ها کمتر از اندازه کافی باشد ، خصارت بیشتر از موقعی خواهد بود که ممانعت کننده اصلا بکار برده نشود . برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت کننده همواره بیش از مقدار مورد نیاز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد . موقعی که دو یا چند ممانعت کننده به یک سیستم خورنده اضافه گردند ، تاثیر آنها گاهی اوقات بیشتر از تاثیر هر کدام به تنهایی است .
اگرچه در موارد بسیاری از ممانعت کننده ها به خوبی می توان استفاده نمود ، ولی محدودیت هایی نیز برای این نوع محافظت از خوردگی وجود دارد . ممکن است اضافه کردن ممانعت کننده به سیستم بخاطر آلوده کردن محیط عملی نباشد . به علاوه بسیاری از ممانعت کننده ها سمی بوده و کاربرد آنها محدود به محیط هایی است که به طور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذلیی یا محصولات دیگری که مورد استفاده انسان قرار می گیرد ، نمی باشند.
شرح آزمایش :
ابتدا یک عدد میخ در هوا قرار داده و یک میخ دیگر کاملاًٌ غوطه ور در آب می گذاریم و یک عدد تا نیمه در آب باشد و یک عدد میخ هم در آب حاوی ممانعت کننده نیترید به غلظت یک گرم بر لیتر و یکی هم در 5/0 گرم بر لیتر به مدت یک هفته .قرار می دهیم
نتایج :
میخ در هوا بدلیل خشک بودن هوا خورده نشده بود اما میخی که کامل در آب غوطه ور بود بطور یکنواخت خورده شده بود . میخی که تا نیمه در اب بود قسمت بالای آن خورده نشده ولی قسمت درون آب کاملاً خورده شده بود ولی در فصل مشترک بیشتر خورده شده بود چون غلظت امسیژن بالاست . میخهایی که در آب حاوی ممانعت کننده بودند کاملاً سالم مانده بودند و تفاوتی بین یک درصد و نیم درصد نبود چون این غلظت ها هر دو از غلظت بحرانی که در حد ppm است بیشتر بودند .  

ممانعت کننده ها

ممانعت کننده موادی هستند که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورند اضافه شوند ، سرعت خوردگی را کم می کنند . در واقع ممانعت کننده را می توان یک کاتالیزور بازدرانده فرض کرد . ممانعت کننده های بسیرا زیادیبا ترکیبات مختلف موجود می باشند . اکثر این مواد آزمایشات تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند و بسیاری از آن ها با نام های تجاری عرضه می گردند و ترکیب شیمیایی آن ها مخفی نگه داشته می شود . ممانعت کننده ها را می توان بر حسب مکانیزم و ترکیب طبقه بندی نمود . · ممانعت کننده های جذبی : این مواد بزرگ ترین گروه ممانعت کننده ها هستند . به طور کلی ، این نوع ممانعت کننده ها ، ترکیبات آلی هستند که جذب سطح فلز شده و واکنش های انحلال فلز و احیا را کند می نمایند . در اکثر موارد ، ممانعت کننده های جذبی بر هر دو فرایند آندی و کاتدی تاثیر می گذارند ، هر چند که در بعضی موارد این تاثیر یکسان نیست . آمین های آلی نمونه ای از این گروه می باشند . · سموم تصعید هیدروژن : این مواد مثل یون های آرسنیک اسید و آنتیموان ، مانع از واکنش آزاد شدن هیدروژن می گردند . در نتیجه این گونه مواد در محلول های اسیدی خیلی هستند ، ولی در محیط هایی که واکنش های کاتدی دیگری مثل احیا اکسیژن کنترل کننده است ، بی اثر می باشند . · مواد حذف کننده عوامل مضر : این مواد عوامل خورنده را از محیط حذف می نمایند . مثال هایی از این نوع ممانعت کننده عبارتند از سولفیت سدیم و هیدرازین که طبق روابط زیر با اکسیژن حل شده در محیط ترکیب می شوند :

2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂SO₄

N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2H₂O

واضح است که این نوع ممانعت کننده ها در محلول هایی که احیا اکسیژن کنترل کننده است ، خیلی خوب عمل می کنند و در محلول های اسیدی قوی موثر نخواهند بود · مواد اکسید کننده : موادی مثل کرومات ، نیترات و نمک های فریک نیز در بسیاری موارد به عنوان یک ممانعت کننده مورد استفاده قرار می گیرند . به طور کلی ، این مواد برای جلوگیری از خوردگی فلزات و آلیاژ هایی که انتقال فعال – غیر فعال از خودشان نشان می دهند ، به کار برده می شوند . مثل فولاد و آلیاژهای آن و فولاد های ضد زنگ · ممانعت کننده های فاز بخار : این ترکیبات خیلی شبیه ممانعت کننده های جذبی بوده و دارای فشار بخار خیلی بالایی می باشند .در نتیجه ، از این مواد می توان بدون تماس مستقیم برای جلوگیری از خوردگی اتمسفری فلزات استفاده نمود . در عمل این ممانعت کننده ها را نزدیک فلزی که بایستی محافظت شود قرار می دهند ، در نتیجه تبخیر و میعان ( کندانس ) شدن آن ها روی سطح فلز باعث حفاظت می شود . ممانعت کننده های فاز بخار معمولا موقعی موثر واقع خواهند بود که در فضای بسته مثل داخل بسته بندی قطعات یا داخل ماشین آلات در مراحل انبار و حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند . غلظت و نوع ممانعت کننده ای که در یک محیط خورنده مورد نظر بایستی استفاده شود ، با آزمایش و تجربه تعیین می گردد ، و این گونه اطلاعات را معمولا از تولید کنندگان آن مواد دریافت می کنند . در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافی باشد ، ممکن است خوردکی تسریع شود ، مخصوصا خوردگی های موضعی مثل حفره دار شدن . لذا در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافی باشد ، خسارت بیش از موقعی خواهد بود که ممانعت کننده اصلا به کار برده نشود . موقعی که دو یا چند ممانعت کننده به یک سیستم خورنده اضافه می گردد ، تاثیر آن ها گاهی بیشتر از تاثیر هر کدام به تنهایی است . این خاصیت را اثر تقویتی می نامند . استفاده از ممانعت کننده ها محدودیت هایی نیز دارد . ممکن است اضافه کردن ممانعت کننده به سیستم به خاطر آلوده کردن محیط عملی نباشد . به علاوه بسیاری از ممانعت کننده ها سمی بوده و کاربرد آن ها محدود به محیط هایی است که به طور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذایی یا محصولات دیگری که مورد استفاده انسان قرار می گیرند ، نباشد . به همین دلیل نمک های آرسنیک که در اسیدهای قوی ممانعت کننده های بسیار موثری هستند ، کاربرد محدودی دارند . ممانعت کننده ها معمولا در سیستم های بسته کارایی دارند و در سیستم های کاملا باز به کار برده نمی شوند . با افزایش درجه حرارت و غلظت محیط ، درجه موثر بودن ممانعت کننده ها به سرعت از بین می رود .