Фосфаты, в том числе метафосфаты, ортофосфаты, полифосфаты натрия, применяют в качестве ингибиторов коррозии в РФ и за рубежом. Они менее эффективны, чем хроматы и нитриты, однако в используемых концентрациях практически не токсичны и предупреждают накипеобразование. Благодаря низкой стоимости, нетоксичности и способности защищать уже подвергшиеся коррозии поверхности широкое применение нашли полифосфаты. Добавка полифосфатов тормозит коррозию сталей, меди, цинка, свинца, латуней. Мета- и ортофосфаты защищают от коррозии только стали [9, 66].

Фосфаты натрия эффективны только в присутствии растворенного кислорода. Интенсивность коррозии в этих условиях определяется концентрацией ионов Сl^-, а скорость ее залечивания — концентрациями фосфатов и кислорода. Наименьшими защитными свойствами обладает Na₂HPO₄, наибольшими — Na₃PO₄. Низкие защитные свойства Na2HPO4 обусловлены его гидролизом, приводящим к локальному подкислению электролита на границе раздела фаз. Образование защитных пленок на стали происходит как в растворах Na2HPO4, так и Na3PO4. Роль кислорода в механизме ингибирующего действия фосфатов заключается в предварительном окислении поверхности стали с образованием тонкой пленки γ-Fe₂О₃. Применение фосфатов ограничено возможностью осаждения СаСO₃ из воды с высокой жесткостью, поэтому в этом случае в жесткую воду следует вводить диспергирующие агенты [59].

Полифосфаты являются наиболее распространенными катодными ингибиторами, их целесообразно применять совместно с ионами двухвалентных металлов, особенно Са2+ (соотношение Са²⁺/полифосфат 0,2—0,5). Образование катионных комплексов обусловлено внедрением ионов Са²⁺ в цепи полифосфатов и последующим образованием коллоидных частиц путем «сшивания» комплексов через ионы Са²⁺. Полифосфаты препятствуют осаждению труднорастворимых солей СаСО₃ и CaSО₄, а также стабилизируют содержание железа и марганца в воде [59].

Концентрации полифосфатов, обеспечивающих защиту от коррозии, зависят от скорости потока, состава воды и температуры. Важнейшим параметром, влияющим на эффективность использования фосфатных ингибиторов, является pH среды [67]. При pH больше 7,0—7,5 степень защиты уменьшается. При дальнейшем росте pH все более серьезной проблемой становится осаждение ортофосфата кальция; наиболее оптимальным является интервал pH 6,5—7.

Защитная концентрация гексаметафосфата натрия изменяется от 2 до 100 мг/л и практически лежит в интервале 10— 15 мг/л (в пересчете на РО^3-₄) [68]. По другим данным [69] концентрация 35—100 мг/л должна поддерживаться в течение первых двух дней, после чего содержание ингибитора может быть уменьшено до 5 мг/л.

Рис. 10.7. Влияние соотношения полифосфат/Zn²⁺ и ингибирующей композиции на скорость коррозии углеродистой стали (условия: содержание полифосфата 8 мг/л, pH 6.8; температура 41 С)

В соответствии со СНиП 2.04.02-84 [70] надлежит принимать концентрацию гексаметафосфата натрия в оборотной воде в течение первых 2—3 сут 200 мг/л (по техническому продукту) с последующим сокращением ее до 15—30 мг/л. При этом
эффективность может снижаться в присутствии нефтепродуктов [71]. Так как в воде, имеющей щелочную реакцию, возможен питтинг, рекомендуется поддерживать 5 < pH < 7 [9].

Эффективность цинк-полифосфатного ингибитора мало зависит от состава воды. Цинк повышает скорость образования защитной пленки и тормозит коррозию стали в период ее формирования. Кроме того, цинк при относительном содержании выше 10 % проявляет синергетическое действие, что позволяет снизить концентрацию ингибитора (рис. 10.7). При использовании цинк-полифосфатного ингибитора для защиты от коррозии медных сплавов pH следует поддерживать в пределах 6,8—7,2 [59].

Кроме полифосфатов практическое применение получили фосфонаты. Наиболее часто применяются аминотриметиленфос- фонат (АМФ) и гидроксиэтилиден-1,1-дифосфонат (оксиэтили- дендифосфоновая кислота ОЭДФ). Атомные связи в молекулах фосфонатов обеспечивают более высокую стойкость к гидролизу по сравнению с полифосфатами. Фосфонаты эффективны при ингибировании коррозии сталей в щелочной среде и обычно используются в концентрациях 15—20 мг/л. Фосфонаты препятствуют осаждению СаСО3 и CaSО₄, образуют комплексы с многовалентными ионами, стабилизируют содержание железа и марганца в воде. Фосфонаты вызывают сильную коррозию цветных, в особенности медных сплавов. Однако введение вместе с фосфонатами ионов Zn²⁺ подавляет коррозию меди и адмиралтейской латуни. АМФ может разрушаться в присутствии Сl₂ и других окислителей с образованием ортофосфатов, поэтому обработка воды АМФ и Сl₂ не должна проводиться совместно.

Композиция ОЭДФ с сульфатом цинка (1:1) при концентрации 400 мг/л в модельных оборотных водах обеспечивает степень защиты углеродистой стали до 98,2 % [72—74].