Степан Афанасьевич Балезин (1904-1982)

Исходя из предположения о том, что механизм защитного действия ингибиторов атмосферной коррозии сводится к образованию пассивирующей пленки, в появлении которой играет определенную роль кислород, С. А. Балезин исследовал влияние добавок некоторых окислителей и восстановителей на эффективность действия ингибиторов. В качестве окислителя был взят пероксид водорода, а в качестве восстановителя — сероводород. Почти во всех случаях при добавлении пероксида водорода повышалось защитное действие ингибитора, сопровождающееся облагораживанием потенциала металла. Особенно сильно обнаруживалось действие небольших добавок пероксида водорода к диэтиламину. Добавление сероводорода повышало в четыре раза эффективную концентрацию ингибитора и значительно снижало электродный потенциал стали.

С. А. Балезин с сотрудниками изучил влияние некоторых примесей в атмосфере на защитное действие ингибиторов. Присутствие паров соляной кислоты в воздухе, насыщенном парами воды, значительно снижало действие таких ингибиторов, как диэтиламин, этаноламин, триэтаноламин. Защитное действие ингибиторов резко понижается также в атмосфере, включающей сернистый газ. Было установлено, что для защиты металлов от коррозии в условиях влажной атмосферы, содержащей хлороводород или сернистый газ, концентрация ингибитора должна быть повышена по сравнению со средой без агрессивных компонентов. Аналогичные работы были выполнены в это время за рубежом.

Одним из важнейших свойств ингибиторов атмосферной коррозии является их летучесть, характеризуемая величиной давления насыщенного пара (Рнас). Для многих веществ, применявшихся в практике защиты металлов, Рнас не были известны. Параллельные исследования этих характеристик были начаты в конце 50-х годов в ИФХ АН СССР и в МГПИ им. В. И. Ленина. Первые определения были выполнены Л. И. Кочетковой, Р. М. Голубевой, Э. Г. Зак (под руководством С. Д. Бескова) для известных в то время ингибиторов: моноэтаноламина, карбоната и бензоата моноэтаноламина, для солей гуанидина. Позднее под руководством С. А. Балезина — для ряда эфиров монокарбоновых кислот, БТА и других соединений.

Для некоторых из них были вычислены значения теплоты испарения. Эти работы дали возможность продолжить целенаправленный поиск эффективных средств защиты металлов от атмосферной коррозии [211].

К концу 50-х годов С. А. Балезин и О. И. Голяницкий исследовали большое количество летучих органических веществ в качестве ингибиторов атмосферной коррозии. И снова, как в кислых и нейтральных средах, главным направлением стала разработка смесей ингибирующих веществ. Здесь особое место занимал поиск композиций, в которых под действием влажной атмосферы становились возможными обменные реакции с образованием летучих неорганических соединений, обеспечивающих защитные эффекты. Так, нитритуротропиновая смесь, разработанная О. И. Голяницким под руководством С. А. Балезина, не уступала по защитному действию органическим нитритам и карбонатам и иатттла широкое применение в практике. Бумага, пропитанная этой ингибирующей смесью (УНИ), выпускается промышленностью и в настоящее время является эффективным и экономичным средством для защиты черных металлов от атмосферной коррозии.

Изучение бензоата натрия показало, что он относится к группе так называемых «ползучих» ингибиторов, поэтому бумага, пропитанная этим веществом, должна находиться в контакте с металлической поверхностью хотя бы в нескольких местах, от которых ингибитор по пленке влаги «расползается» по всей поверхности металла, обеспечивая ее защиту [106]. Бумага, содержащая бензоат натрия (БН), была рекомендована для защиты от атмосферной коррозии изделий из стали, стали с различными металлическими покрытиями, алюминия и его сплавов, стали в контакте с алюминием и его сплавами.

Бумага с бензоатом натрия выпускается отечественной промышленностью и используется на предприятиях страны.

Под руководством С. А. Балезина и Н. Г. Ключникова параллельно с разработкой новых ингибиторов атмосферной коррозии продолжались работы по изучению механизма их защитного действия, разрабатывались новые методы их исследования.

И в атмосферных условиях совместная защита черных и цветных металлов является актуальной проблемой. Особенно остро она стоит в приборостроении, в радиотехнической и электротехнической промышленности. Решение этой задачи шло в нашей стране по двум направлениям: по пути разработки индивидуальных веществ — универсальных ингибиторов атмосферной коррозии — и по пути создания композиций (смесей) с универсальным защитным действием. Второе направление было наиболее полно реализовано в работах, выполненных под руководством С. А. Балезина.

С. А. Балезин с сотрудниками предложили композицию УНИБ, содержащую ингибитор коррозии цветных металлов — бензотриазол (БТА) в сочетании с ингибитором черных металлов УНИ. Бумага, пропитанная раствором УНИБ, показала высокую эффективность при защите от атмосферной коррозии черных металлов в контакте с медью и ее сплавами в различных климатических зонах. В настоящее время упаковочная бумага, содержащая БТА в композициях с другими ингибиторами чёрных металлов, выпускается отечественной промышленностью. Работы по разработке эффективных ингибиторов атмосферной коррозии, изучению механизма их защитного действия успешно продолжают ученики и сотрудники С. А. Балезина. Так, О. И. Голяницкий на протяжении 30 лет плодотворно занимается разработкой и внедрением ингибиторов атмосферной коррозии (в том числе различных смесей веществ) в отечественном машиностроении. Им получены эффективные композиции, нашедшие широкое применение в защите сельскохозяйственной техники. Изучение механизма защитного действия БТА, его производных, смесей на их основе, начатое в работах С. А. Балезина с сотрудниками [285, 350, 373, 395], развивается в работах Э. Г. Зак, Э. И. Ждановой, Н. И. Подобаева, Л. 3. Завитаевой и др.

Большое внимание в своих исследованиях С. А. Балезин уделял способам и условиям применения ингибиторов атмосферной коррозии. Так, он во многом содействовал внедрению разработанного В. Т. Нетребой способа консервации трубопроводов и другого судового оборудования с помощью «ингибированного воздуха». Ингибированным воздухом называется подогретый в сублиматоре до определенной температуры воздух, насыщенный парами летучего ингибитора. При прохождении ингибированного воздуха по внутренним полостям оборудования и контакте паров ингибитора с холодной поверхностью металла на последней происходит ресублимация ингибитора, который и оседает на нем сплошным слоем. Исследования позволили выбрать оптимальный режим работы сублиматора для консервации оборудования. Сейчас этот способ используется не только на судах морского и речного флота, но и при консервации внутренних замкнутых полостей различного оборудования [260, 264, 356].

Одним из способов защиты металлов от атмосферной коррозии является нанесение на поверхность изделий консистентных смазок или жидких масел. Защитное действие их сравнительно невелико: все они растворяют кислород, обладают паро- и водопроницаемостью, вследствие чего на поверхности металлов через какое-то время под слоем смазки образуется пленка влаги (электролита) и начинается коррозионный процесс. В работах С. А. Балезина и Г. Б. Ротмистровой было предложено вводить в смазки и масла водорастворимые ингибиторы атмосферной коррозии: карбонат моноэтаноламина, беизоатный буфер [140, 141, 145]. В результате экстрагирования ингибитора из слоя смазки на металле образуется водная пленка, содержащая ингибитор и защищающая металл от коррозионного разрушения. Исследователи разработали также способы введения водорастворимых ингибиторов в масла и смазки. Под руководством С. А. Балезина подбирались эффективные эмульгаторы, разрабатывались способы эмульгирования с помощью быстроходной мешалки и ультразвука. Применение ультразвука было новым интересным решением этого вопроса. В результате работ были рекомендованы в практику ингибированные смазки различного состава, обладающие высокими защитными свойствами. Так, пушечная смазка, содержащая ингибитор — карбонат моноэтаноламина, снижает скорость коррозии черных металлов в 20 раз по сравнению с неингибированной смазкой. Вазелиновое и трансформаторное масла с тем же ингибитором снижают скорость коррозии черных металлов в 10 раз. Масла и смазки, включающие в качестве ингибитора коррозии бензоатный буфер, оказались эффективными для защиты латуней от коррозии и коррозионного растрескивания. Разработанные на кафедре МГПИ ингибированные масла и смазки нашли применение на предприятиях Москвы, Ленинграда и ряда других городов.

Особый интерес для техники представляют масла и смазки, добавка в которые антикоррозионных присадок не снижает их рабочие характеристики. Такие рабоче- консервационные материалы на основе присадки АКОР были исследованы на кафедре и в условиях их практического применения [254]. Эти материалы обеспечивают сохранность автотракторной и сельскохозяйственной техники в условиях хранения и не требуют их расконсервации при переводе в рабочее состояние. В настоящее время это перспективное направление защиты металлов от коррозии продолжает успешно разрабатываться.

В середине 60-х годов С. А. Балезии возглавил научную группу по созданию новых антикоррозионных материалов — съемных ингибированных покрытий, обладающих достаточной эластичностью и механической прочностью. За короткий срок такие покрытия были разработаны на основе поливинилацетата — ПВА, этилцеллюлозы — ЭЦ, ацетобутирата целлюлозы — АБЦ. Наиболее эффективными оказались покрытия на основе ЭЦ (покрытия серии «ЗИП»), АБЦ, и ПВА, которые обеспечивают длительную защиту (5—15 лет) изделий из стали и некоторых цветных металлов. За разработку покрытия серии «ЗИП» С. А. Балезин с сотрудниками был удостоен медалей ВДНХ. Работа по созданию покрытия на основе ПВА также удостоена медали ВДНХ. С 1980 г. покрытие «ЗИП» выпускается промышленностью. Работы по созданию новых антикоррозионных покрытий успешно продолжаются в МГПИ им. В. И. Ленина Л. Б. Лайхтером, Е. 3. Земсковой и др.

При разработке съемных ингибированных покрытий был выполнен большой комплекс исследовательских работ: подбор пластификаторов и ингибиторов, способов их введения для получения совместимости добавок с основой. Изучалась зависимость физико-механических свойств покрытий от содержания пластификаторов.

Важным этапом при разработке защитных покрытий является выбор ингибиторов и исследование их влияния на физико-химические свойства покрытий: влагопоглощение и паропроницаемость. «Покрытие должно быть датчиком ингибитора», — считал С. А. Балезин, имея в виду, что пленка должна постоянно выделять ингибитор на поверхность металла.

В качестве ингибиторов было исследовано большое количество водо- и маслорастворимых веществ. Высокие защитные свойства в покрытиях на основе АБЦ были получены с синтетическими жирными кислотами (СЖК) фракции С20 и выше, а также мылами тяжелых металлов.

Первые из созданных покрытий содержали ингибиторы коррозии черных металлов. Медь и ее сплавы, а также другие цветные металлы долгое время защищать покрытием не удавалось. Ряд ингибиторов черных металлов, вводимых в покрытие, выступали стимуляторами коррозии цветных металлов. Используя опыт применения смесей ингибиторов для совместной защиты черных и цветных металлов в водных средах и водомасляных эмульсиях, С. А. Балезин с сотрудниками получил универсальные покрытия («ЗИП-У») для защиты сложных изделий с деталями из разных металлов,

Широкое внедрение ингибиторов атмосферной коррозии и ингибированных материалов в практику консервации металлических изделий на предприятиях различных отраслей промышленности много лет тормозилось отсутствием соответствующей документации. В середине 60-х годов коллективом специалистов разных организаций по инициативе и при непосредственном участии С. А. Балезина были разработаны Общемашиностроительные типовые и руководящие материалы (ОМТРМ) «Консервация машин, оборудования, приборов, инструмента и запасных частей». Эта работа имела большое практическое значение и была удостоена медалей ВДНХ. ОМТРМ послужили основой для разработки первого Государственного стандарта на консервацию металлических изделий—ГОСТ 13168—69 «Консервация металлических изделий (включая крупногабаритные)», введенный в действие Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 11 августа 1969 г.

ГОСТ был разработай Всесоюзным научно-исследовательским институтом стандартизации совместно с кафедрой общей и аналитической химии МГПИ им. В. И. Ленина. Благодаря энергии и усилиям С. А. Балезина был создан авторский коллектив, в который вошли сотрудники кафедры Э. Г. Зак, Н. Г. Ключников и ведущие специалисты по консервации изделий С. А. Гинцберг, В. М. Поддубный и др. И хотя С. А. Балезин в период создания ГОСТа находился в Индии, его роль в подготовке этого документа несомненна.

Разработка ингибиторов коррозии для защиты металлов в неводных средах

С. А. Балезин и Л. В. Бабич, вероятно, были первыми в нашей стране исследователями коррозии и защиты металлов в неводных средах [104]. Совместно с В. М. Чистяковым ими были изучены факторы, влияющие на механизм и кинетику разрушения стали в четыреххлористом углероде [154, 156, 173, 177]. Оказалось, что этот процесс начинается только при 20%-ной влажности продукта и что одним из определяющих факторов этого процесса является наличие в среде кислорода. Другим действующим фактором, особенно в начальной стадии процесса, был назван хлороводород, образующийся как конечный продукт гидролиза четыреххлористого углерода.

Исследователи отметили три периода процесса коррозии металла в условиях постоянного притока влаги извне — индукционный, фазовоповерхностный и гидролитический. Для индукционного периода характерны следующие процессы: конденсация влаги на поверхности стали, каталитический гидролиз CCl₄, начало разрушения оксидной пленки продуктами гидролиза и начало функционирования гальванических пар типа пленка—пора. От соотношения этих процессов зависит продолжительность данного периода.

Второй период связан с образованием на поверхности стали сплошного фазового слоя продуктов коррозии, состоящих из гидроксидов и хлоридов железа. В этот период наблюдается поглощение кислорода из воздуха. Электрохимические процессы коррозии на данном этапе идут со смешанной деполяризацией (кислородно-водородной). Скорость коррозии во времени уменьшается. В третьем периоде образующиеся продукты коррозии (прежде всего хлориды железа) подвергаются гидролизу. Гидролитический период в полной мере обнаруживается только тогда, когда возможен постоянный приток влаги в CCl₄ извне (например, из слоя воды над CCl₄). Это приводит к увлажнению продуктов коррозии на поверхности стали и накоплению хлоридов железа.

Были подобраны семь перспективных ингибиторов, защищающих углеродистую сталь от коррозии в жидкой и паровой фазах, а также по ватерлинии в системах CCl₄—воздух, CCl₄—вода и вода—воздух. В итоге были даны рекомендации по защите стальной тары, используемой для транспортировки и хранения четыреххлористого углерода.

Позднее С. А. Балезин вновь обратился к неводным и смешанным средам. В работе с Э. И. Ждановой было изучено коррозионное поведение стали-101 в водноспиртовых растворах. Было установлено, что максимальная скорость коррозии стали наблюдается при концентрации этилового спирта 25%. Авторами были предложены композиции для защиты стальных изделий от коррозии в водно-спиртовых растворах [379].

В конце 60-х годов С. А. Балезин заинтересовался вопросами коррозии и защиты металлов в двухфазных средах, встречающихся в нефтяной промышленности.

Совместно с А. А. Тоником он разработал нёкоторыё вопросы механизма защитного действия ингибиторов сероводородной коррозии в системе электролит—углеводород [192]. По мнению авторов, в механизме защитного действия ингибиторов коррозии дифильной структуры большую роль играет не только прочная связь ингибитора с поверхностью металла, но и структура защитной пленки, образованной ориентированными гидрофобными радикалами молекул ингибитора, Эта пленка, «химически» прочно закрепленная на защищаемой поверхности, эффективно выполняет роль особого барьера, препятствующего проникновению агрессивной среды к защищаемому металлу. Работа была доложена на III Международном конгрессе по коррозии металлов и вызвала большой интерес.

Исследования в этой области и сейчас успешно продолжают А. А. Гоник и Т. В. Кемхадзе.

Большое практическое значение имели работы по подбору антикоррозионных присадок к бензинам.

С. А. Балезин совместно с И. С. Солодкиным и Н. Н. Смирновой изучали влияние органических присадок к топливу на износ автомобильных двигателей [133, 134]. В качестве ингибиторов в бензины разных марок вводились производные аминов. Эксперименты показали, что аминные добавки снижают агрессивность продуктов сгорания бензина по отношению к серому чугуну. Лучшее защитное действие проявил диэтиламин, более чем вдвое сокративший поражения металла. Из фосфорорганических присадок испытывались эфиры ортофосфорной кислоты. Было обнаружено, что антикоррозионное действие этих соединений увеличивается с уменьшением их молекулярной массы.

Таким образом, и в этих исследованиях была подтверждена принципиальная возможность защиты двигателей внутреннего сгорания и выхлопных трактов двигателей с помощью ингибиторов коррозии.

В конце 70-х годов С. А. Балезиным с сотрудниками были выполнены работы по изучению влияния ингибиторов на коррозионную активность и анионный состав конденсатов продуктов сгорания моторных топлив. Было показано, что фосфорсодержащие добавки к этилированным бензинам со смешанным хлористобромистым выносителем увеличивают коррозионную активность конденсатов, а присадки аминного типа практически не изменяют ее [403]. Также было устанойлейо, что на коррозионную активность и анионный состав конденсатов продуктов сгорания этилированных бензинов большое влияние оказывает состав выносителей [401, 409].

Изучение влияния ингибиторов на прочностные характеристики металлов В 1960—1962 гг. С. А. Балезин и В. В. Романов изучали влияние ингибиторов на коррозионно-механическое разрушение металлов (КМР). В результате первого в стране исследования влияния ингибиторов коррозии на коррозионное растрескивание (КР) было установлено, что с помощью ингибиторов, ингибированных смазок и сочетания ингибиторной защиты с катодной защитой в среде, содержащей хлориды, можно длительно защитить металл от КР без облегчения коррозионных, механических, температурных условий эксплуатации металла. При этом выяснилось, что неопасные ингибиторы (за исключением иодида калия) увеличивают индукционный период возникновения трещин, снижают скорость их развития в глубь металла вследствие торможения его ионизации адсорбированными ингибиторами в концентраторах напряжения [152, 163, 165].

В ходе работы были уточнены некоторые вопросы механизма защитного действия ряда ингибиторов. Оказалось, например, что ингибиторы ПБ-5, ПБ-8, БА-12 и катапины при некоторых условиях образуют на металле гелеобразные пленки, экранирующие металл.

1960 г. С. А. Балезин, Н. И. Подобаев и В. В. Романов впервые установили, что с помощью органических ингибиторов, введенных в смазки и масла, можно предотвратить растрескивание металла. При этом было выявлено защитное начало многокомпонентных эффективных смазок [152]. Исследователи изучили также влияние некоторых ингибированных смазок на растрескивание латуни в парах аммиака. Они показали, что смазки 14-Р, 12-Р и ЦИАТИМ-51 существенно замедляют скорость коррозионного растрескивания металла.

Защитный эффект консистентных смазок уменьшается при попадании на покрытие капель водного раствора аммиака. Желтая кровяная соль, введенная в смазку, эффективно снижает коррозионное растрескивапие латуни в парах аммиака. Тонкий слой ингибитора, нанесенный окунанием образцов в дибутилфталат, также тормозит растрескивание латуни. В то же время введение дибутилфталата в жидкие масла не влияет на скорость ее растрескивания.

Металлографическими исследованиями показано, что характер коррозионного растрескивания латуни в атмосфере аммиака носит смешанный характер, преимущественно межкристаллитный, независимо от того, защищалась латунь чистыми или ингибированными смазками. Для уточнения механизма защитного действия смазок и ингибиторов при растрескивании латуни потребовалось изучить влияние выбранных покрытий и добавок на электродный потенциал и кинетику электродных процессов. Были получены кривые катодной и анодной поляризации латуни в присутствии эффективных смазок.

Было показано, что многокомпонентные консистентные смазки предохраняют латунь от растрескивания в атмосфере аммиака надежнее, чем масла. С. А. Балезин объяснял это более высокими сорбционными свойствами многокомпонентных смазок. Они лучше, чем масла, защищают металл и от растрескивания при попадании на них капель коррозионной среды. Смазки, защищающие латунь от коррозии, предохраняют ее п от коррозионного растрескивания; при сильном замедлении общей коррозии снижается и скорость коррозионного растрескивания. На основании этого был сделан вывод о том, что процесс коррозионного растрескивания латуни в парах аммиака электрохимический.

С. А. Балезин и В. В. Романов изучили также влияние некоторых ингибиторов на коррозионное растрескивание магниевого сплава МА-2, обладающего малой плотностью, высокими механическими свойствами и отличной обрабатываемостью [242]. Применение этого сплава в различных отраслях народного хозяйства ограничено его низкой устойчивостью против коррозионного растрескивания.

Исследования показали, что фосфаты, фториды, силикаты, нитриты эффективно замедляют коррозионное растрескивание этого сплава. Натриевые соли масляной, капроновой и бензойной кислот, бензоат аммония и бензоат моноэтаноламина полностью приостанавливают процесс коррозионного растрескивания в исследованных условиях. При этом было выявлено, что в ряду натриевых солей жирных кислот с увеличением длины углеродной цепи наблюдается рост их защитного действия. Такую закономерность изменения защитного действия авторы объясняют тем, что молекулы располагаются вдоль поверхности металла, энергия их адсорбции линейно растет с увеличением длины цепи. Было также установлено, что тормозящее действие на коррозионное растрескивание смеси бензоата натрия и аммония с нитратом натрия значительно выше, чем действие каждой из этих солей в отдельности.

Обнаружилось, что увеличение концентрации ингибиторов влияет на химическую стойкость металла по- разному: с ростом концентрации фосфата, нитрита и фторида натрия скорость коррозии понижается, а в случае бензоата моноэтаполамина — увеличивается; бензоат натрия ускоряет общую, но тормозит питтинговую коррозию. Несмотря на кажущиеся противоречия, между скоростью растрескивания и характером коррозии устойчивость сплава к растрескиванию повышалась. Торможение коррозионного растрескивания даже при общем росте скорости коррозии С. А. Балезин объяснил первоочередным стравливанием с поверхности металлов имеющихся там концентраторов напряжения.

С. А. Балезин совместно с С. В. Пушкиной и В. В. Романовым продолжил изучение влияния ингибиторов на коррозионную усталость того же магниевого сплава МА-2 [209]. Проведенные ими исследования подтвердили, что циклическая и статическая коррозионная усталость металлов и сплавов имеют электрохимическую природу. При коррозионной усталости и коррозионном растрескивании большую роль в процессе разрушения играют защитные оксидные пленки на поверхности металла. Увеличение концентрации окислителя (нитрита натрия) вызывает укрепление защитной пленки и снижение эффективности специфических коррозионных пар Эванса. Развитие трещин коррозионной усталости связано не только с работой пар Эванса, но и с чисто механическим разрушением решетки металла. Можно считать, что чисто механические факторы в развитии коррозионно-усталостных трещин могут на определенном этапе разрушения превалировать над электрохимическими, ввиду чего полное подавление электродных процессов не предотвращает полностью коррозиопной усталости. Можно также предположить, что пары Эванса при циклическом нагружении работают существенно эффективнее, чем в условиях статического нагружения.

Выработав представления об электрохимической природе и механизме коррозионного растрескивания и показав возможность защиты металлов от такого растрескивания с помощью ингибиторов коррозии, С. А. Балезин, В. В. Романов и ряд сотрудников кафедры продолжили работы, изучив защитное действие ингибиторов при коррозионном растрескивании легких сплавов на основе алюминия в растворах хлорида натрия при разных pH [316, 348, 365]. В то время в литературе не было сведений о применении ингибиторов коррозии для защиты от растрескивания высокопрочных деформированных легких сплавов.

В ходе многочисленных экспериментов было исследовано влияние более сорока органических и неорганических веществ на устойчивость к растрескиванию сплава В-95. Лучшие результаты показали ингибиторы ПБ-5, БА-12, дибензилсульфоксид (DBS), тиомочевина, пиридин и ЧМ. Из исследованных неорганических соединений заслуживают внимания желтая и красная кровяные соли и иодид калия, тормозящие растрескивание в 3—6 раз. Защитное действие желтой и красной кровяной соли С. А. Балезин и сотрудники связывают с образованием на поверхности металла вторичной пленки нерастворимого комплексного соединения, одновременно тормозящей и коррозию, и растрескивание.

Сравнение коэффициентов торможения растрескивания и коррозии показало, что ингибиторы по-разному влияют на скорость коррозии и растрескивания: DBS и тиомочевина по мере увеличения концентрации тормозят эти процессы примерно в равной степени. В то же время с повышением концентрации желтой кровяной соли и иодида калия преимущественно замедляется лишь скорость коррозии. Было установлено, что наибольшее влияние ингибиторы оказывают на первую стадию — уменьшают скорость коррозии под напряжением до трещинообразования (и тем больше, чем выше концентрация ингибитора). Сравнительно меньше ингибиторы влияют па вторую стадию — трещипообразованис. На третью стадию — чисто механический разрыв металла напряжениями, превышающими его предел прочности, — влияние ингибиторов незначительно.

Поляризационные кривые показывают, что изученные ингибиторы в выбранных условиях преимущественно влияют на катодный процесс. Механизм влияния ингибиторов на кинетику электродных процессов С. А. Балезин и его сотрудники связывают с адсорбцией на катодных участках металла, затрудняющей диффузию и разряд ионов водорода, т. е. увеличивающей перенапряжение водорода. Для всех изученных ингибиторов характерно смещение стационарного потенциала металла в отрицательную сторону, и чем сильнее такое смещение, тем выше ингибиторный эффект добавки.

Для выяснения природы коррозионного растрескивания алюминиевых сплавов исследовалось одновременное действие поляризации и ингибитора коррозии. Серия экспериментов показала, что в присутствии ингибитора величина защитного тока уменьшается — это свидетельствует о суммировании тормозящего действия катодного тока и ингибитора; кроме того, оказалось, что с помощью анодной поляризации можно полностью устранить защитный эффект ингибитора. Таким образом, была выявлена связь увеличения сопротивления металла растрескиванию с торможением анодных процессов.

Как известно, в основе современных представлений о механизме зарождения и развития коррозионных трещин лежит гипотеза Эванса о возникновении на поверхности напряженного металла при погружении его в растворы электролитов специфических коррозионных пар. С. А. Балезин с соавторами подтвердил эту гипотезу на примере алюминиевого сплава В-95, корродирующего под напряжением в коррозионной среде [316]. Установлено, что неорганические ингибиторы в меньшей степени, чем органические, могут уменьшать эффективность специфических коррозионных пар. Дибензилсульфоксид тормозит коррозионное растрескивание и скорость коррозии сплава примерно в равной степени, а желтая кровяная соль и иодид калия в большей степени тормозят скорость коррозии, чем растрескивание. Результаты этой работы дали основание С. А. Балезину связывать тормозящее действие ингибиторов коррозии на процесс коррозионного растрескивания с их влиянием на эффективность специфических коррозионных пар.

Изучение влияния pH среды на коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов в растворах поваренной соли показало, что подщелачивание среды значительно увеличивает весовые потери металла, но в меньшей мере влияет на коррозионное растрескивание. Подкисление же при относительно меньшем влиянии на общую коррозию существенно стимулирует растрескивание металла. При pH-14 интенсивная сплошная язвенная коррозия алюминиевого сплава приводит к уменьшению поперечного сечения образцов и затрудняет появление и развитие коррозионно-усталостных трещин. При рН-1 сравнительно более локализованная коррозия (мелкий питтинг, сочетающийся с межкристаллической коррозией) облегчает действие коррозионно-механических факторов, приводящих к максимальной потере прочностных свойств: межкристаллитные поражения приводят к ускоренному развитию коррозиопио-усталостных трещин. В нейтральных средах плотная оксидная пленка защищает металл от общих коррозионных потерь, а потому и влияние их на потерю циклической прочности проявляется незначительно. Эти результаты исследователи объясняли, исходя из того, что чисто коррозионные поражения связаны с работой поверхностных микроэлементов, а коррозионно-механические — с работой специфических пар Эванса. По мнению С. А. Балезина, уплотнение защитной пленки не может в равной мере влиять на эффективность обычных микроэлементов и специфических пар, так как аноды обычных микроэлементов расположены на поверхности, а аноды специфических пар удалены от нее и работают на дне первичных концентраторов напряжений и коррозионно-усталостных трещин.

Было установлено, что снижение потери прочности алюминиевых сплавов по механизму чисто коррозионных поражений в кислых растворах больше, чем в нейтральных. В то же время ингибиторы уменьшают скорость коррозии примерно в одинаковой степени в кислой и нейтральной среде. Это лишний раз свидетельствует об отсутствии прямой связи между скоростью коррозионно-усталостных разрушений и кинетикой коррозип сплавов [316, 330, 348, 365, 375, 395].

Опираясь на результаты цикла работ по коррозионной усталости металлов, С. А. Балезии показал, что выбор специфического ингибитора для защиты от коррозионной усталости зависит от вида материала и механизма его разрушения. Для материалов типа латуни и алюминия были предложены ингибиторы, образующие прочную эластичную защитную пленку, усиливающую сопротивление разрыву при циклических нагрузках естественной оксидной пленки. Такие ингибиторы исключают появление питтингов, служащих началом зарождающихся трещин, не допускают появления и развития субмикротрещин. Указанные выводы нашли также подтверждение в работах, проведенных С. А. Балезиным совместно с И. А. Подольным, В. В. Минкиным, В. С. Уткиным и др. [405, 407, 419].

Было исследовано также влияние механотермической обработки (МТО) и многократной МТО (ММТО) на коррозионно-усталостную прочность углеродистой стали-2 в растворах солей и кислот. Оба вида упрочняющей обработки увеличивают циклическую прочность металла. Для уточнения природы воздействия упрочняющей обработки на циклическую прочность стали в выбранных средах изучалось влияние МТО и ММТО на скорость коррозии и электрохимические характеристики металла. Оказалось, что в 3%-ном растворе NaCl оба вида обработки не изменяют скорости коррозии, в кислом растворе МТО несколько уменьшает ее, а ММТО, наоборот, увеличивает. Исследование поляризуемости стали показало, что в 3%-ном растворе NaCl упрочняющая обработка не сказывается на кинетике катодного и анодного процессов; несущественно ее влияние и на поляризуемость металла. В кислом растворе МТО и ММТО способствует протеканию катодного процесса. МТО несколько тормозит анодный процесс, а ММТО, наоборот, незначительно его облегчает. Поведение стали в упрочненном состоянии в коррозионных средах С. А. Балезин объяснял, исходя из представлений, согласно которым развитие коррозионно-усталостных трещин имеет две стадии: чисто механнческую и механоэлектрическую.

Из сопоставления защитных свойств ряда ингибиторов с изменениями механических характеристик высокопрочной мартенситной стали стало очевидным отсутствие однозначной зависимости между защитными свойствами ингибиторов и их влиянием на механические характеристики.

С. А. Балезин с сотрудниками изучил также зависимость циклической прочности металла на воздухе от природы и концентрации ингибиторов, температуры и продолжительности обработки на примере малоуглеродистой стали [377, 417]. Согласно полученным данным, обработка стали-2 раствором H2SO4 в присутствии ингибиторов — катапина «А» и «К» ПК-М — значительно увеличивает время до разрушения образцов при циклическом нагружении на воздухе, а введение ингибиторов ЧМ, И-I-А, БА-6 и ИК-5 влияет на этот процесс противоположным образом. Вот почему далеко не все ингибиторы, достаточно хорошо замедляющие коррозию стали, оказывают упрочняющее действие при добавлении их в раствор кислоты.

В ряде экспериментов исследовалось влияние температуры (0—50°) на эффект обработки в растворе H2SO4 с катапином «А». Наибольшее повышение прочности отмечается у образцов, обработанных при t = 10°, при более низких и высоких температурах этот эффект уменьшается или полностью исчезает. Все исследованные ингибиторы примерно одинаково тормозят коррозию металла в растворах H2SO4, воздействуя преимущественно на катодный процесс.

Работы С. А. Балезина и его сотрудников в области изучения влияния ингибиторов на растрескивание и коррозионную усталость металлов подтвердили, что в зависимости от характера среды в той или иной мере меняются физико-химические (рабочие) свойства металлов. Это означает, что с помощью ингибиторов коррозии можно управлять не только собственно коррозионными процессами, но и вообще долговечностью металлоизделий. Внедрение результатов этих исследований С. А. Балезина и его сотрудников в промышленность оказалось весьма перспективным для развития отечественной техники.

Заключение

Подводя итоги научной деятельности С. А. Балезина, хотелось бы кратко отметить то главное, что было сделано им и его научной школой, которую по праву можно назвать пионерской в области разработки и исследования ингибиторов коррозии металлов в нашей стране.

Очень важную роль работы С. А. Балезина сыграли на заре развития исследований и внедрения ингибиторов коррозии в СССР в плане популяризации значимости их для различных областей народного хозяйства, в плане распространения, если можно так выразиться, «коррозионной и ингибиторной грамотности». Так, длительное время химическая очистка теплоэнергетического оборудования проводилась неингибированными растворами. Работами С. А. Балезина с сотрудниками была убедительно показана необходимость ингибирования всех применяемых для этой цели растворов, и в настоящее время, очевидно, уже ни у кого не возникает мысли о проведении химической очистки котла без ингибиторов.

С годами уровень работ школы С. А. Балезина неуклонно повышался, и главным было то, что их направление постоянно увязывалось с запросами народного хозяйства, а разработки практически всегда заканчивались внедрением. Этому во многом способствовала высокая научная интуиция С. А. Балезина. Так, если в 40-х годах основной упор в его исследованиях был сделан на защиту металлов от коррозии в кислых средах (транспортировка кислот, очистка оружия от ржавчины и т. д.), то в 50-х годах главное внимание он уделял защите от коррозии в атмосфере и в нейтральных средах ингибированными смазками (консервация, складское хранение изделий и т. п.). В 60-е годы Балезин и его ученики широко решили проблему совместной защиты черных и цветных металлов, защиты от коррозии в морской и оборотных водах, а также защиты от коррозии в кислых средах при высоких температурах и в условиях наведенной радиоактивности.

В 70-х годах ученый обратился к проблеме защиты металла от влияния возросших механических нагрузок.

За истекшие годы были исследованы в качестве ингибиторов коррозии черных и цветных металлов сотни различных веществ и в этом плане проведены систематические исследования целых классов соединений, изучен механизм их защитного действия. Многие ингибиторы были впервые синтезированы и внедрены в производство. Важно отметить, что некоторые из них, не нашедшие практического внедрения в период их разработки, позднее, в результате работ представителей его школы, стали применяться в производстве. И важно то, что многое, чем занимался С. А. Балезин и его ученики, делалось в нашей стране впервые: разработка и исследования первых ингибиторов кислотной коррозии, первых летучих ингибиторов атмосферной коррозии, первых ингибиторов для щелочных сред, первых ингибированных масел, смазок и покрытий, первых смесей ингибиторов для совместной защиты черных и цветных металлов, первых смесей ингибиторов для защиты сталей от коррозии в кислотах при высоких температурах, первых ингибиторов коррозионного растрескивания и т. д.

Свидетельства международного признания трудов С. А. Балезина

С. А. Балезии был большим сторонником применения смесей ипгибиторов. В настоящее время практически все выпускаемые в стране ингибированные бумаги, антифризы, гидравлические жидкости, охлаждающие жидкости, травильные растворы и т. п. содержат смеси ингибиторов. Установление температурного максимума ингибиторного эффекта, обнаружение упрочняющего действия ингибиторов по отношению к металлам, работающим под напряжением, разработка оригинальных методов исследования ингибиторов коррозии — эти и другие работы заняли достойное место и получили признание в мировой коррозионной науке и литературе. Внимание специалистов продолжает привлекать разработка С. А. Балезиным самого понятия «ингибиторы коррозии» и их классификации, которые он совершенствовал в течение всей своей научной деятельности.

Сотни и тысячи учеников С. А. Балезина трудятся в различных областях народного хозяйства нашей страны и за ее пределами — в научных, учебных и производственных коллективах. Многие из них и поныне приезжают к нему домой, чтобы поработать в его кабинете, где все сохраняется так же, как было при его жизни. В его научном архиве, хранящемся семьей, ученые черпают новые идеи, студенты пишут о нем курсовые и дипломные работы.

Школа Балезина продолжает благородное дело борьбы за сохранение металла, за усиление научной и экономической мощи нашей Родины, воспитание в молодых ее гражданах лучших качеств ученого и человека.

Основные даты жизни и деятельности

С. А. Балезина

1904, 4 января — родился в деревне Володинское Уфимской губернии Бирского уезда (ныне — Чернушенский район Пермской области).

1911—1918 — учащийся начальной школы (деревня Етыш). двухклассного училища (село Новотроицкое) и Калегинского высшего начального училища в Бирском уезде.

1918— 1919 — участник гражданской войны (1-й советский Казанский полк).

1919— 1920 — учитель начальной школы (деревня Павловка). организатор школ-коммун, директор детдома (село Тюинск).

1920 — кандидат в члены РКП (б), член РКСМ, организатор п руководитель комсомольской ячейки в Тюинске, член Байкинского райкома РКСМ.

1920— 1921 — уездный школьный инструктор.

1922 — секретарь Бирского укома комсомола, член правления Уфимского губернского и председатель Бирского уездного правления союза работников просвещения, делегат II Всебашкирского и V Всероссийского съездов РКСМ.

1923—1924 — член Бюро и ответственный работник Башкирского обкома РКСМ, член коллегии Башкирского наркомата просвещения, делегат III Всебашкирского съезда РКСМ.

1923 — принят в члены ВКП (б).

1924 — 1930 — студент ЛГПИ им. Герцена, секретарь комитета комсомола, член партбюро факультета, депутат Ленсовета.

1930—1932 — слушатель Института красной профессуры (г. Москва)

1932—1935 — ассистент-аспирант физико-химического института им. Карпова.

1930—1936 — доцент, а затем заведующий кафедрой диалектического материализма Московского института стали 1936 — защита кандидатской диссертации.

1936—1938 — заведующий кафедрой химии Куйбышевского медицинского института.

1938— 1980 — заведующий кафедрой химии МГПИ им. В. И. Ленина (г. Москва).

1939— 1941 — начальник отделов в ВКВШ СНК СССР.

1941—1944 — старший помощник уполномоченного ГКО СССР по науке.

1943 — защита докторской диссертации.

1944—1948 — заместитель заведующего отделом высших учебных заведений и научных учреждений Управления кадров ЦК ВКП (б).

1944 — награжден орденом Трудового Красного Знамепи, медалью «За оборону Москвы».

1945 — награжден орденом Красной Звезды, медалями «За доблестный труд в Великой Отечественной войне», «За победу над Германией».

1946 — награжден орденом Трудового Красного Знамени, медалью лауреата Государственной премии.

1957 — награжден медалью «Отличник народного просвещения РСФСР».

1958 — выход в свет монографии «Ингибиторы коррозии металлов».

1964 — присуждено звание заслуженного деятеля науки РСФСР.

1965 — открытие проблемной лаборатории ингибиторов коррозии металлов при кафедре в МГПИ им. В. И. Ленина. 1967—1970 — руководитель проекта ЮНЕСКО по реформе школьного образования в Индии.

1970 — награжден знаком «Отличник просвещения СССР», медалью «За доблестный труд. В ознаменование 100-летия со дня рождения В. И. Ленина».

1974 — награжден медалью им. К. Д. Ушинского.