Ингибитор коррозии черных металлов в водных и агрессивных средах

Ингибитор коррозии черных металлов в водных и агрессивных средах

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к составам для защиты металлов от коррозии в водных и агрессивных средах и может быть использовано для защиты оборудования от коррозии в агрессивных средах.

Известен ингибитор коррозии, состоящий из сополимера N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом при следующем соотношении, мас.%: сополимер N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом 99.9, хлористый натрий 0.1 (RU 2087592, МКИ C1 C23F 11/04, 11/14, 1997 г.).

Данный ингибитор коррозии может найти применение в машиностроительной промышленности при травлении металлов в серной кислоте при высоких температурах.

Недостатком данного ингибитора коррозии является использование его при травлении металлов в серной кислоте и не пригодного для защиты чугуна сталей марок 3 и 10 от воздействия других агрессивных сред.

Известен ингибитор коррозии - бактерицид, который получают при взаимодействии жирной кислоты (C₅-C₁₆) и аминопарафина (C₁₀-C₁₆) или смешением с ингибитором коррозии O-алкилфосфит-N-алкиламмонием или N-алкил-2-метил-5-этилпиридинийбромидом, или с аммонийными солями моноалкилфосфористых кислот при их соотношении 1-0.25:075, соответственно. Содержание ингибитора коррозии - бактерицида 30-60 мас.%, растворитель (алифатический спирт или ароматический растворитель) - остальное (RU 2116380, МКИ C23F 11/14, 27/07, 1998 г.).

Ингибитор коррозии предназначен для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии.

Недостатком данного ингибитора коррозии является низкая эффективность при использовании для защиты чугуна и сталей в жесткой воде.

Известен ингибитор коррозии черных металлов в водных системах, содержащий смесь мономеров и олигомеров 1,3-диаминопропанола-2 7-12 мас.%, хлорид натрия 4-7 мас.%, гидроксид натрия 0.5-1 и воду.

Состав вводится в коррозионную среду в концентрации 0.3-0.5% (SU 1503338, МКИ C23F 11/08, 20/01, 1978 г.).

Недостатком данного ингибитора коррозии - это использование его в нейтральных водных растворах в замкнутых системах охлаждения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора коррозии на основе продуктов конденсации гексаметилендиамина с фосфорной кислотой и мочевиной в присутствии глицерина. Полученный ингибитор коррозии в концентрации 25-100 мг/л дает защитный эффект в нейтральной воде с общим солесодержанием 200 мг/л 83-99% (RU 2108408, МКИ C23F 11/14, 10/04, 1998 г.).

Недостатком данного ингибитора является низкий защитный эффект в щелочной и кислой средах, а также в воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л.

В основу настоящего изобретения положена задача создания ингибитора коррозии черных металлов сталь 3 и сталь 10 и чугуна в жесткой воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л, работающего в щелочной и кислой среде.

Поставленная задача решается тем, что состав предлагаемого ингибитора коррозии включает натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты, полиакриламид и соду кальцинированную при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	68.50-69.50
полиакриламид	3.25-3.51
сода кальцинированная	6.5-8.0
вода	остальное

Натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты представляет собой полимер формулы:

C_aH_bO_cN_dNa_e, где a от 43 до 54; b от 51 до 71; c от 13 до 23; d от 4 до 12; e от 1 до 4, c содержанием фрагментов по Na от 23.41 до 27.54% мол. формулы:

-CH₂CH-CH₂-NH-CH₂-COONa

Полиакриламид марки A 930 ТУ 6-02-00209912-41-94.

Вода питьевая ГОСТ 2874-73.

Сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85.

Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации г/л: от 0.025 до 0.1.

Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

В круглодонную колбу помещают 11,6 г (0.1 моль) гексаметилендиамина, 17.8 г (0.18 моль) фосфорной кислоты и 2.76 г (0.03 моль) глицерина. Полученную смесь нагревают до образования гомогенной смеси и прибавляют при перемешиании 13.2 г (0.22 моль) карбамида. Затем нагревают до 130°C и греют при этой температуре 1.5 часа. Из полученного полимера готовили рабочие растворы с концентрацией 25, 50 и 100 мг/л с применением жесткой воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л.

Ингибиторы коррозии испытывали по ГОСТ 6243-75.

Методика испытаний заключается в следующем: в четырехугольный стеклянный сосуд наливают дистиллированную воду на высоту около 1 см. На дно сосуда опускают подставки для пластин и закрепляют психрометр бытовой. С помощью фарфорового шпателя размещают чугунную стружку (по две порции массой по 2.5 г каждая) на стальные пластины, изготовленные из стали 10 с размерами 115×50×5 мм. Каждую порцию чугунной стружки смачивают 2 см³ рабочего раствора ингибитора коррозии, приготовленном на жесткой воде (до 7 мг-экв/л).

Помещают пластины в четырехугольный сосуд, герметически закрывают его крышкой и выдерживают при температуре 25°C и относительной влажности 95-97% в течение 180 часов. Через каждые 24 часа чугунную стружку смачивают 2 см³ рабочего раствора ингибитора. Результаты испытаний ингибитора коррозии представлены в таблице.

Пример 2 (предлагаемый)

В условиях примера 1, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	68.5
полиакриламид	3.25
сода кальцинированная	6.5
вода	остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 100 мг/л с использованием воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	68.8
полиакриламид	3.3
сода кальцинированная	6.8
вода	остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткостью 2 мг-экв/л.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	69.0
полиакриламид	3.4
сода кальцинированная	7.2
вода	остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткости 2 мг-экв/л.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	69.2
полиакриламид	3.4
сода кальцинированная	7.5
вода	остальное

Из полученного водного раствора готовят рабочие растворы с концентрацией 25 мг-экв/л с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 6

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	69.5
полиакриламид	3.51
сода кальцинированная	8.0
вода	остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 25 мг/дм с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица
Эффективность ингибитора коррозии стали 3 и чугуна
№ примера	Концентрация	Скорость	Степень	Коэффициент

	ингибитора, мг/л	коррозии, г/м2ч	защиты, %	торможения
1 (по прототипу)	100.0	0.0035**	99*	-
100.0а	0.0066***	10.71	1.12
2	100.0а	0.0014	99.6	-
3	50.0а	0.0012	83.79	6.17
4	50.0а	0.0011	85.14	6.73
5	25.0б	0.0048	35.06	1.54
6	25.0б	0.0046	37.89	1.61
Примечание:
* - испытана на образцах из стали 10 с размерами 10×50×1.5 мм, которые погружают в перемешиваемую коррозионную среду объемом 1 л, в качестве которой используют водопроводную воду с pH 7 и общим солесодержанием 200 мг/л. Время испытаний 120 часов. Температура испытаний 20°C.
** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.35 мм/год, время испытаний 120 часов;
*** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.0074 г/м3 ч, время 180 часов;
а - вода с общей жесткостью 2 мг-экв/л;
б - вода с общей жесткостью 7 мг-экв/л.
Скорость коррозии
K=mo-ml/tS
t - время испытаний, ч;
S - площадь образца, м2;
mo, ml - вес образца до и после коррозионных испытаний, г.
Степень защиты
Z=(1-1/γ)100%
Коэффициент торможения
γ=Jo/Jин
Jo - скорость коррозии в отсутствие ингибитора коррозии;
Jин - скорость коррозии в присутствии ингибитора.

Ингибитор коррозии черных металлов в водных и агрессивных средах, включающий смесь органических и неорганического реагентов, отличающийся тем, что он в качестве органических реагентов содержит натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты и полиакриламид, а в качестве неорганического реагента - кальцинированную соду, при следующем соотношении реагентов, в мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты	68,5 - 69,5
полиакриламид	3,25 - 3,51
сода кальцинированная	6,5 - 8,0
вода	остальное