Анализируя большое число собственных экспериментальных данных и литературных сведений, С. А. Балезин обнаружил существование трех групп ингибиторов, в присутствии которых зависимость скорости коррозии от температуры, выраженная в координатах lgρ—Т°, имеет прямолинейный характер.

В первом случае активность ингибитора, замедляющего коррозию в области низких температур, заметно снижается при высоких температурах. Действие таких ингибиторов связывается с уменьшением адсорбции ингибиторов при повышении температуры среды.

В присутствии второй группы ингибиторов значение эффективной энергии активации процесса коррозии почти такое же, как для процесса, протекающего без ингибитора. Действие таких ингибиторов сравнивается с действием устойчивых ядов при гетерогенном катализе, которые не оказывают влияния на температурный коэффициент реакции. К этой группе ингибиторов отнесены тиодигликоль и многие алкалоиды в растворах серной кислоты, формальдегид, уротропин, диэталаланин, ряд других аминов, бромид калия в растворах соляной кислоты.

Третья группа — ингибиторы, действие которых характеризуется более низким (по абсолютной величине) температурным коэффициентом, чем для процесса коррозии металла в кислоте без ингибитора. Такие ингибиторы представляют интерес в случаях, когда желательно торможение коррозии при повышенной температуре. К этой группе ингибиторов С. А. Балезин относит: в серной кислоте — дибензилсульфид, дибензилсульфоксид, иодиды; в соляной кислоте — некоторые алкалоиды и азотсодержащие основания. Такие ингиоиторы прочно удерживаются на металлической поверхности. Предполагается, что они связаны с поверхностью силами специфической адсорбции, а в некоторых случаях — хемосорбции, в результате которой образуется поверхностная пленка продукта реакции, причем возможна не только адсорбция ингибитора, но и адсорбция продуктов взаимодействия ингибитора с образующимися ионами металла. Вследствие этого действие ингибитора становится сходным со своеобразным пассивированием металла.

Для случаев, когда кривые зависимости ингибиторного эффекта от температуры напоминают изотермы химической адсорбции, Степан Афанасьевич показал, что ингибиторы или продукты их превращений в данных средах сначала адсорбируются на металле физически. Затем при определенных условиях физическая адсорбция переходит в хемосорбцию, обеспечивая максимальное защитное действие.

С. А. Балезин и его ученики изучили зависимость защитного действия ингибиторов от температуры в воде и растворах кислот. Кривые зависимости ингибиторного эффекта от температуры напоминают изотермы химической адсорбции для разных температур. С. А. Балезин показал, что ингибиторы (или продукты их распада) в данной среде сначала адсорбируются физически, а затем физическая адсорбция при определенных условиях переходит в хемосорбцию (максимум ингибиторного действия). При дальнейшем повышении температуры иногда наблюдается падение ингибиторного эффекта, что можно объяснить частичной десорбцией ингибитора. Таким образом, впервые был подтвержден факт существования так называемого температурного максимума ингибиторного эффекта. В последующие годы это открытие нашло широкое применение в практике. Введением синергетических добавок к ингибиторам в соответствии с условиями работы металлического изделия регулируют положение области температурного максимума. Так, уротропин смещает температурный максимум защитного действия ингибитора ПБ-5 по отношению к стали в соляной кислоте в сторону более высоких температур, что с успехом используется при химической очистке котельного оборудования.

На протяжении всего своего творческого пути С. А. Балезин не раз возвращался к совершенствованию классификации ингибиторов.

Учитывая исключительную сложность многих коррозионных систем и разнообразие факторов, влияющих на скорость коррозионных процессов, и принимая во внимание тот факт, что ингибиторы коррозии могут принадлежать к весьма далеким друг от друга классам химических соединений, а порой вовсе представлять не индивидуальные вещества, а сложные смеси, трудно ожидать создания единой классификации ингибиторов, годной на все случаи жизни. Но основные принципы классификации, выбранные С. А. Балезиным, и сегодня остаются «рабочим документом» для всех, кто занимается ингибиторами.

В 70-х годах С. А. Балезин на основе большого экспериментального материала предложил новое определение понятия «коррозия металлов», а также сформулировал новые требования к ингибиторам коррозии [418, 419].

«Коррозия, — считал С. А. Балезин, — это не только разрушение металлов, но и изменение их химикофизических свойств, иногда и не сопровождающееся разрушением металлической поверхности». Так, в ряде случаев при межкристаллитной коррозии видимого разрушения не наблюдается, но свойства металлов меняются резко. Пластичность металла, например, сильно понижается под влиянием растворов щелочей при повышенных температурах («каустическая хрупкость»). Учитывая влияние среды на свойства металлов (прочность, пластичность, твердость и т. д.), все среды, в которых работают металлы, С. А. Балезин условно разделил на три группы:

1) нейтральные — не влияющие на изменение основных функциональных свойств металлов и не вызывающие их значительного саморастворения (окисления). Это инертные газы, некоторые углеводороды, полный вакуум и т. д.;

2) агрессивные — снижающие механические свойства металлов, даже в присутствии веществ, замедляющих потерю массы (раствор тиомочевины или фенилтиомочевины в растворе серной кислоты, который в 25—30 раз уменьшает потерю массы металла и на 45—50 % понижает его прочность);

3) повышающие прочностные свойства — к ним относятся нейтрализованные масла, а также среды, в которые внесены вещества, вызывающие повышение прочностных свойств.

Действие ингибитора обычно характеризуют ингибиторным эффектом (коэффициентом торможения) или степенью защиты. Это вполне оправданно, когда при травлении или коррозии не возникает побочных процессов, вызывающих изменение механических характеристик металлов (например, наводороживание). Учитывая экспериментальные факты, С. А. Балезин считал более правильным дать такое определение коррозии: «Самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов, сопровождающийся изменением их химико-физических свойств в результате взаимодействия с окружающей средой». Защита металлов от коррозии заключается не только в предотвращении весовых потерь, но и в сохранении всего комплекса первичных свойств металлов в условиях воздействия внешней среды.

Исходя из сформулированного выше определения коррозии, С. А. Балезин пересмотрел и общие требования к веществам, которые следует называть ингибиторами коррозии. «Ингибиторами, — писал он, — надо называть вещества, которые не только замедляют процесс коррозии, но и сохраняют неизменными химико- физические свойства металлов». Вещества, которые только тормозят окисление металлов, не обеспечивая сохранения его первоначальных свойств, по мнению С. А. Балезина, целесообразно называть замедлителями коррозии. Таким образом, С. А. Балезин впервые определил различия между понятиями «ингибитор» и «замедлитель».

На основании этих уточненных понятий и в зависимости от их назначения к ингибиторам предъявляются различные требования. Так, ингибиторы, применяемые при химической очистке поверхности стальных изделий от окалины и продуктов окисления, должны удовлетворять следующим требованиям:

а) не тормозить растворение продуктов окисления;

б) не изменять свои защитные свойства в присутствии ионов железа (III), в частности не коагулировать;

в) предохранять металл от наводороживания и коррозионного растрескивания;

г) не полностью защищать металл от растворения. При слабом взаимодействии стали со средой на ее поверхности должно выделяться некоторое количество водорода, облегчающего растворение прилегающих к металлу оксидов. Под давлением водорода часть продуктов коррозии механически отслаивается;

д) быть эффективным в заданных интервалах температур.