Летучий ингибитор атмосферной коррозии
Патент 2388847
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Летучий ингибитор атмосферной коррозии
Изобретение относится к области защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов коррозии - ЛИК. ЛИК содержит, мас.%: амин 25-70, гетероциклическое азотсодержащее соединение 25-70, кетон 1-25. Технический результат: разработка высокоэффективного ЛИК для защиты металлов, обеспечивающего длительную защиту при различных условиях эксплуатации защищаемого оборудования, в том числе и в условиях периодической конденсации влаги. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к технике защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов коррозии (ЛИК).
Аналогами предлагаемого ингибитора являются амины, например бензиламин - ингибитор атмосферной коррозии черных металлов, никеля; однако этот ингибитор не защищает медь, алюминий, цинк, латунь и малоэффективен при конденсации влаги [А.Алцыбеева, С.Левин. Ингибиторы коррозии металлов. Химия. 1968].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору является ЛИК ИФХАН-1, 1-диэтиламино-2-метилбутанон-3 - универсальный летучий ингибитор атмосферной коррозии черных и цветных металлов [ГОСТ 9.014-78 - Временная противокоррозионная защита изделий]. Несмотря на все достоинства, прототип не обеспечивает эффективную защиту черных и цветных металлов в условиях периодической конденсации влаги.
Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного летучего ингибитора атмосферной коррозии для защиты черных и цветных металлов, обеспечивающего длительную защиту при различных условиях эксплуатации защищаемого оборудования, в том числе и в условиях периодической конденсации влаги.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор, содержащий амин, дополнительно содержит гетероциклическое азотсодержащее соединение (ГАС) и кетон, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| амин | 25-70 |
| гетероциклическое азотсодержащее соединение | 25-70 |
| кетон | 1-25 |
Ниже приводится подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность, а также примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора.
Амины известны как ингибиторы коррозии черных металлов и лишь некоторые представители аминов оказывают незначительный ингибирующий эффект на коррозию цветных металлов.
В то же время ряд гетероциклических азотсодержащих соединений известны как ингибиторы коррозии цветных металлов, таких как медь, алюминий и его сплавы, цинк и др. Но не ингибируют коррозию черных металлов, что и было показано лабораторными испытаниями.
Кетоны, в частности циклогексанон, в свою очередь, известен как ингибитор коррозии меди в растворах щелочей и в растворах персульфата калия. Предполагается, что циклогексанон адсорбируется на поверхности меди.
При совместном введении в коррозионную среду амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения нами впервые было обнаружено не аддитивное, а значительное повышение эффективности защиты, свидетельствующее о существенном взаимном усилении действия всех компонентов.
Объяснить природу обнаруженного неаддитивного возрастания эффективности ингибирования при совместном введении в коррозионную среду указанных выше веществ в настоящее время не представляется возможным, поскольку для этого необходимо дальнейшее проведение фундаментальных общенаучных исследований.
Антикоррозионное действие ЛИК оценивали в условиях периодической интенсивной конденсации влаги.
Исследования проводили в отношении образцов стали Ст3; чугуна СЧ-18-20; меди М-1; цинка Ц0 и сплава алюминия Д16. Ячейка для испытаний представляла собой вакуумный эксикатор со встроенным теплообменником [Андреев Н.Н., Кузнецов Ю.И. // Коррозия: материалы, защита. - 2006. - №8. - С.28-35]. Перед испытаниями плоские образцы металлов зачищали наждачной бумагой различной зернистости, обезжиривали ацетоном и помещали на теплообменник в эксикатор. На дно ячейки устанавливали стеклянный бюкс с 1 г ингибитора, в парах которого образцы экспонировали трое суток. Далее в ячейку помещали чашку Петри с 10 мл дистиллированной воды и ежедневно в течение 3 ч по шлангам, выведенным из крышки ячейки, пропускали через теплообменник холодную воду. Продолжительность опытов составляла 21 сутки. Об эффективности защиты судили по скорости коррозии, которые рассчитывали по формуле:
К=ΔР/(S·t), где
ΔР - массопотеря образца;
S - площадь образца;
t - продолжительность испытаний.
Ингибитор готовили посредством смешения амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения в весовых соотношениях, указанных в табл.1.
| Таблица 1 | |||||||||
| Скорость коррозии К для Ст3 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м2cyтки) | ||||||||
| 0:0:0 | 50:25:25 | 69:30:1 | 60:25:15 | 30:45:25 | 25:70:5 | 20:80:0 | 80:20:0 | 70:0:30 | |
| Ингибитор | |||||||||
| в отсутствие ингибитора | 30,3 | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
| БА:БТА:БН | ----- | 3,2 | 0,3 | 2,07 | 5,18 | 5,81 | 6,4 | 0,29 | 1,01 |
| БА:БТА:ЦГН | ----- | 4,78 | 0,09 | 3,09 | 5,34 | 5,92 | 6,41 | 0,2 | 1,12 |
| БА:ТТА:ЦГН | ----- | 5,15 | 0,24 | 2,84 | 5,8 | 5,34 | 6,77 | 0,25 | 0,83 |
| ТБА:АТА:ЦГН | ----- | 6,01 | 0,27 | 2,99 | 5,43 | 5,81 | 5,98 | 0,31 | 0,94 |
| ТБА:БТА:БН | ----- | 3,28 | 0,44 | 3,01 | 5,03 | 5,14 | 6,34 | 0,24 | 0,88 |
| ТБА:ТТА:ЦГН | ----- | 6,11 | 0,11 | 3,55 | 5,7 | 6,03 | 6,81 | 0,18 | 0,92 |
| ДМБА:АТА:БН | ----- | 4,28 | 0,36 | 2,96 | 5,49 | 5,64 | 6,13 | 0,28 | 1,09 |
| ДМБА:БТА:ЦГН | ----- | 4,8 | 0,01 | 2,8 | 5,57 | 5,6 | 6,0 | 0,23 | 0,91 |
| ДМБА:ТТА:ЦГН | ----- | 5,16 | 0,29 | 3,0 | 5,46 | 5,59 | 6,4 | 0,26 | 0,95 |
| Скорость коррозии К для СЧ-18-20 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м2cyтки) | ||||||||
| 0:0:0 | 50:25:25 | 69:30:1 | 60:25:15 | 30:45:25 | 25:70:5 | 20:80:0 | 80:20:0 | 70:0:30 | |
| Ингибитор | |||||||||
| в отсутствие ингибитора | 31,9 | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
| БА:БТА:БН | ----- | 6,2 | 0,01 | 3,27 | 5,13 | 7,15 | 7,95 | 1,1 | 2,77 |
| БА:БТА:ЦГН | ----- | 6,16 | 0,02 | 2,91 | 5,98 | 6,74 | 8,01 | 1,66 | 2,93 |
| БА:ТТА:ЦГН | ----- | 6,0 | 0,22 | 2,87 | 6,0 | 6,77 | 7,72 | 1,62 | 2,42 |
| ТБА:АТА:ЦГН | ----- | 6,88 | 0,07 | 3,18 | 6,18 | 6,9 | 7,8 | 1,74 | 2,36 |
| ТБА:БТА:БН | ----- | 5,9 | 0,08 | 3,14 | 5,92 | 7,44 | 7,94 | 1,83 | 2,75 |
| ТБА:ТТА:ЦГН | ----- | 6,1 | 0,03 | 3,05 | 5,74 | 7,39 | 7,89 | 1,46 | 2,54 |
| ДМБА:АТА:БН | ----- | 5,56 | 0,05 | 3,28 | 5,98 | 7,24 | 8,0 | 1,52 | 2,68 |
| ДМБА:БТА:ЦГН | ----- | 6,4 | 0,03 | 3,3 | 5,96 | 7,1 | 7,85 | 1,4 | 2,8 |
| ДМБА:ТТА:ЦГН | ----- | 6,57 | 0,09 | 3,31 | 5,86 | 7,11 | 7,88 | 1,49 | 2,89 |
| Скорость коррозии К для M-1 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м2cyтки) | ||||||||
| 0:0:0 | 50:25:25 | 69:30:1 | 60:25:15 | 30:45:25 | 25:70:5 | 20:80:0 | 80:20:0 | 70:0:30 | |
| Ингибитор | |||||||||
| в отсутствие ингибитора | 4,6 | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
| БА:БТА:БН | ----- | 0,58 | 0,01 | 0,35 | 0,08 | 0,00 | 0,00 | 5,1 | 1,97 |
| БА:БТА:ЦГН | ----- | 0,49 | 0,00 | 0,25 | 0,01 | 0,00 | 0,00 | 4,66 | 1,93 |
| БА:ТТА:ЦГН | ----- | 0,51 | 0,02 | 0,29 | 0,06 | 0,00 | 0,00 | 4,62 | 1,42 |
| ТБА:АТА:ЦГН | ----- | 0,04 | 0,00 | 0,17 | 0,09 | 0,00 | 0,00 | 3,74 | 0,36 |
| ТБА:БТА:БН | ----- | 0,07 | 0,01 | 0,03 | 0,03 | 0,00 | 0,00 | 3,83 | 0,95 |
| ТБА:ТТА:ЦГН | ----- | 0,09 | 0,00 | 0,032 | 0,07 | 0,00 | 0,00 | 3,46 | 0,54 |
| ДМБА:АТА:БН | ----- | 0,33 | 0,01 | 0,041 | 0,14 | 0,00 | 0,00 | 4,52 | 1,28 |
| ДМБА:БТА:ЦГН | ----- | 0,05 | 0,00 | 0,03 | 0,11 | 0,00 | 0,00 | 4,64 | 0,91 |
| ДМБА:ТТА:ЦГН | ----- | 0,054 | 0,00 | 0,033 | 0,12 | 0,00 | 0,00 | 4,49 | 0,99 |
| Скорость коррозии К для Ц0 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м2cyтки) | ||||||||
| 0:0:0 | 50:25:25 | 69:30:1 | 60:25:15 | 30:45:25 | 25:70:5 | 20:80:0 | 80:20:0 | 70:0:30 | |
| Ингибитор | |||||||||
| в отсутствие ингибитора | 27,4 | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
| БА:БТА:БН | ----- | 9,57 | 0,24 | 6,35 | 7,19 | 7,64 | 6,86 | 5,01 | 11,07 |
| БА:БТА:ЦГН | ----- | 9,49 | 0,2 | 6,55 | 8,01 | 7,95 | 6,91 | 4,25 | 10,93 |
| БА:ТТА:ЦГН | ----- | 9,5 | 0,26 | 6,49 | 8,16 | 8,45 | 7,15 | 4,32 | 11,42 |
| ТБА:АТА:ЦГН | ----- | 8,44 | 0,3 | 5,87 | 7,09 | 8,01 | 6,28 | 4,76 | 10,66 |
| ТБА:БТА:БН | ----- | 9,47 | 0,18 | 6,73 | 7,13 | 7,85 | 7,01 | 4,73 | 10,95 |
| ТБА:ТТА:ЦГН | ----- | 8,59 | 0,1 | 6,62 | 6,87 | 7,49 | 6,84 | 4,52 | 10,74 |
| ДМБА:АТА:БН | ----- | 9,63 | 0,17 | 6,41 | 6,14 | 7,1 | 6,64 | 4,62 | 11,98 |
| ДМБА:БТА:ЦГН | ----- | 9,17 | 0,12 | 6,4 | 5,28 | 6,94 | 6,14 | 3,21 | 11,9 |
| ДМБА:ТТА:ЦГН | ----- | 9,54 | 0,13 | 6,54 | 6,32 | 7,13 | 6,59 | 4,08 | 10,79 |
| Скорость коррозии К для Д16 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м2cyтки) | ||||||||
| 0:0:0 | 50:25:25 | 69:30:1 | 60:25:15 | 30:45:25 | 25:70:5 | 20:80:0 | 80:20:0 | 70:0:30 | |
| Ингибитор | |||||||||
| в отсутствие ингибитора | 4,65 | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
| БА:БТА:БН | ----- | 2,67 | 0,14 | 3,55 | 3,09 | 2,61 | 2,73 | 3,21 | 5,77 |
| БА:БТА:ЦГН | ----- | 2,49 | 0,12 | 3,51 | 3,01 | 2,58 | 2,91 | 3,75 | 5,63 |
| БА:ТТА:ЦГН | ----- | 2,45 | 0,17 | 3,39 | 3,13 | 2,69 | 2,82 | 3,32 | 5,12 |
| ТБА:АТА:ЦГН | ----- | 1,54 | 0,03 | 2,47 | 2,09 | 1,88 | 2,28 | 1,6 | 2,36 |
| ТБА:БТА:БН | ----- | 1,47 | 0,01 | 2,71 | 2,03 | 1,87 | 2,01 | 1,23 | 2,35 |
| ТБА:ТТА:ЦГН | ----- | 1,69 | 0,01 | 2,62 | 2,17 | 1,9 | 1,84 | 1,52 | 2,74 |
| ДМБА:АТА:БН | ----- | 2,43 | 0,07 | 3,21 | 2,19 | 2,09 | 1,94 | 3,62 | 4,78 |
| ДМБА:БТА:ЦГН | ----- | 2,1 | 0,00 | 3,0 | 2,2 | 1,9 | 1,81 | 3,2 | 4,0 |
| ДМБА:ТТА:ЦГН | ----- | 2,34 | 0,11 | 3,34 | 2,22 | 2,13 | 1,89 | 3,8 | 4,59 |
| Список сокращений в таблице 1: | |
| БА | бензиламин |
| ТБА | трибензиламин |
| ДМБА | диметилбензиламин |
| АТА | аминотриазол |
| ТТА | толилтриазол |
| БТА | бензотриазол |
| ЦГН | циклогексанон |
| БН | бутанон |
В табл.1 приведены результаты испытаний по сравнительной эффективности ингибиторов по отношению к черным (сталь Ст3 и чугун СЧ-18-20) и цветным (медь, цинк и сплав Д16) металлам и иллюстрирующие обнаруженный синергетический эффект.
Данные испытания показали, что оптимальным % весовым соотношением компонентов ингибитора является амин:ГАС:кетон (60:25:15), а наиболее эффективным по отношению как к черным, так и к цветным металлам является смесь амин:ГАС:кетон при следующем соотношении компонентов (%вес.) 69:30:1. Как видно из таблицы 1 при отклонении от вышепредложенного соотношения компонентов не происходит одновременной защиты как черных, так и цветных металлов.
Дальнейшие испытания предлагаемого ингибитора, аналога и прототипа проводились по уже описанной выше методике. Степень защиты, величины которых приводятся в таблице 2, рассчитывались по следующей формуле:
Z=(1-К1/К2)·100%, где
K1 - скорость коррозии в присутствии ингибитора;
К2 - скорость коррозии в отсутствие его.
Значения K1 и К2 вычислялись аналогично предыдущему примеру.
| Таблица 2 | |||||
| Степень защиты Z, % | |||||
| Металл | Ст3 | СЧ-18-20 | М-1 | Ц0 | Д16 |
| Предлагаемый состав | 99,96 | 99,9 | 100 | 99,56 | 100 |
| Аналог | 65,7 | 58,6 | 0 | 0 | 44,27 |
| Прототип | 67,68 | 74,3 | 69,6 | 78,87 | 77,3 |
Таким образом, как следует из результатов коррозионных испытаний, приведенных в табл.2, предлагаемый ингибитор превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам по отношению к черным и цветным металлам в условиях периодической конденсации влаги.
Все входящие в состав предлагаемого ингибитора вещества производятся промышленно и не являются дефицитными.
Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы металлического оборудования.
1. Летучий ингибитор коррозии на основе амина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гетероциклическое азотсодержащее соединение и кетон при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| амин | 25-70 |
| гетероциклическое азотсодержащее соединение | 25-70 |
| кетон | 1-25 |
2. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве амина он содержит бензиламин или его производные - трибензиламин и диметилбензиламин.
3. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве гетероциклического азотсодержащего соединения он содержит аминотриазол, толилтриазол или бензотриазол.
4. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве кетона он содержит циклогексанон или бутанон.