Ингибитор для защиты от коррозии реакционного оборудования
Патент 2571243
Правообладатели
Классы МПК
Ингибитор для защиты от коррозии реакционного оборудования
Иллюстрации
Изобретение относится к области защиты от коррозии металлов в водных средах и может быть использовано для защиты оборудования из нержавеющих сталей и железо-хромо-никелевых сплавов от фосфорнокислой коррозии. Ингибитор на основе водного раствора фосфорсодержащей неорганической кислоты содержит катионы металлов VI группы Периодической системы и никеля при массовом соотношении катионы металлов VI группы: катионы никеля: фосфорсодержащая неорганическая кислота, равном (0,01-0,5):(0,003-0,04):1 соответственно. Технический результат: снижение скорости коррозии нержавеющих сталей и железо-хромо-никелевых сплавов в водных средах, содержащих фосфорную кислоту, при повышенных температурах. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат
Изобретение относится к области защиты от коррозии металлов в водных средах и может быть использовано, в частности, для защиты оборудования из нержавеющих сталей и железо-хромо-никелевых сплавов от фосфорнокислой коррозии.
Известным ингибитором коррозии металлов в кислых средах является ингибитор БА-6. Ингибитор БА-6 - продукт конденсации бензиламина с уротропином [Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с. 29].
Недостатком указанного ингибитора является недостаточное защитное действие для высоколегированных сталей, а также недостаточная степень защиты при повышенных температурах.
Известен ингибитор для защиты сталей в кислых средах, представляющий собой гексаметилентетрамин (ГМТА) [Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с. 28].
Недостатками данного ингибитора являются слабый защитный эффект при повышенных температурах для нержавеющих сталей, высокая защитная концентрация. Кроме того, ГМТА снижает каталитическую активность кислот (при использовании последних в качестве катализаторов) за счет их нейтрализации, что приводит к образованию формальдегида, который является токсичным.
Известен ингибитор коррозии металлов в средах, содержащих фосфорную кислоту, включающий гексаметилентетрамин и оксиэтилидендифосфоновую кислоту при молярном соотношении гексаметилентетрамина и оксиэтилидендифосфоновой кислоты, равном (1-30):(1-3) [RU 2094531, опубликовано 27.10.1997].
Недостатками данного ингибитора кислотной коррозии является слабый защитный эффект при повышенных температурах для высоколегированных сталей, а также возможен обратный эффект усиления коррозии за счет неточной дозировки. Также при температурах выше 110-130°C и низких скоростях движения циркуляционной воды создаются благоприятные условия для химического разрушения ингибитора, что приводит к резкому снижению его эффективности и, как следствие, к увеличению коррозии.
Известен ингибитор коррозии для углеродистых сталей в кислых и нейтральных кислородсодержащих водных растворах с содержанием в своем составе, мас. ч.: аммиак 0,50-1,00, морфолин 5,00-20,00, легкокипящие амины, в том числе N-этилморфолин 1,50-54,50, высококипящие амины, в том числе 2,2′-β-(ди)N-морфолино-диэтиловый эфир 5,00-15,00, этиленгликоль 1,00-3,00, диэтиленгликоль 30,00-60,00, сульфат кобальта 3,00-6,00, соль, включающая анион металла переменной валентности, 15,00-5,00 и антиоксидант 6,00-30,00 при определенном соотношении компонентов [RU 2097445, опубликовано 27.11.1997].
Недостатком данного ингибитора кислотной коррозии является слабый защитный эффект для нержавеющих сплавов при фосфорнокислой коррозии.
Известен ингибитор коррозии для защиты оборудования от азотнокислой коррозии, который содержит, мас. %: алифатическое азотсодержащее соединение 10-80, тиомочевину 80-10, соль меди (II) 0,1-10 [RU 2259423, опубликовано 27.08.2005].
Недостатком данного ингибитора является низкое защитное действие от фосфорнокислой коррозии при повышенных температурах.
Наиболее близким аналогом является ингибитор коррозии - ортофосфорная кислота. Ортофосфорная кислота применяется в качестве ингибитора в муравьиной кислоте для аустенитных и углеродистых ферритных коррозионно-стойких сталей в концентрации 0,001-3% [Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с. 81-82.].
Недостатком данного ингибитора является отсутствие защитного действия от фосфорнокислой коррозии при повышенных температурах.
Техническим результатом изобретения является увеличение защитного действия ингибитора коррозии для нержавеющих сталей и железо-хромо-никелевый сплавов в водных средах, содержащих фосфорную кислоту, при повышенных температурах и, как следствие, снижение скорости коррозии оборудования.
Технический результат достигается при использовании ингибитора фосфорнокислой коррозии реакционного оборудования из нержавеющей стали и железо-хромо-никелевых сплавов на основе водного раствора фосфорсодержащей неорганической кислоты, при этом ингибитор содержит катионы металлов VI Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева и никеля при массовом соотношении катионы металлов VI группы: катионы никеля: фосфорсодержащая неорганическая кислота, равном (0,01-0,5):(0,003-0,04):1 соответственно.
Предпочтительно в качестве фосфорсодержащей неорганической кислоты в составе ингибитора используют либо орто-, либо пиро-, либо мета-, либо полифосфорные кислоты, либо их смеси.
Предпочтительно в качестве катионов металлов VI Периодической системы ингибитор содержит катионы хрома. Также ингибитор может содержать катионы молибдена или вольфрама.
Ингибитор может содержать следующие анионы: ортофосфат анион PO4 3-, метафосфатанион PO3 -, пирофосфатанион P2O7 4-, полифосфатанион P6O19 8- либо их смеси.
Высокое защитное действие предложенного ингибитора для нержавеющих сталей и сплавов в кислых средах при повышенных температурах основано на синергетическом эффекте.
В отдельности компоненты заявленного ингибитора не достаточно защищают нержавеющие стали в кислых средах при повышенных температурах. Высокая степень защиты достигается при совместном использовании компонентов при заявленных концентрациях.
Использование заявленного состава ингибитора позволяет повысить защитное действие для нержавеющих сталей и железо-хромо-никелевых сплавов в средах, содержащих неорганические кислоты при повышенных температурах.
Противокоррозионную эффективность ингибитора определяли по ГОСТ Р 9.905-2007.
Для осуществления заявляемого изобретения готовились составы ингибитора коррозии нержавеющих металлов, отличающиеся друг от друга содержанием компонентов.
Ингибиторы готовят путем смешения водных растворов фосфорсодержащих неорганических кислот (ФНК) с гидроксидами металлов. Концентрация воды в полученных ингибиторах составляет 40% мас. Составы полученных ингибиторов приведены в таблице.
Ингибиторы с составами 1-6 испытывают в лабораторных условиях. Для испытания берут сплав Incoloy 825 (образец). Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9.908-85. Сущность метода состоит в определении линейной скорости коррозии металла. Время испытаний не менее 100 часов, температура 165°C. Испытания проводят в воздушном термостате с возможностью поддержания температуры с точностью 0,1°C. В стеклянную ампулу с приготовленным составом помещается образец. В качестве коррозионной среды использовался 7% водный раствор фосфорной кислоты с pH 1,15 с добавлением ингибитора с дозировкой 25 г/л. Ампула запаивается для исключения воздействия окружающей среды и помещается в термостат в защитном кожухе. Каждый образец перед испытанием проходит обработку для придания ему плоской формы, удаляются трещины, неровности (ГОСТ 9.905-82). Каждый образец перед испытанием взвешивается с точностью до 0,0001 г, определяются геометрические размеры с точностью 0,02 мм. После испытаний образцы извлекаются из ампул, производится их осмотр. При наличии продуктов коррозии на поверхности образцов они удаляются согласно ГОСТ Р 9.907-2007. Образцы протираются органическим растворителем (ацетон, этанол) и помещаются в эксикатор над хлористым кальцием на 24 часа. Затем образцы повторно взвешивают. Обработка результатов проводится согласно ГОСТ 9.908-85.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Из приведенных в таблице данных видно, что предложенный ингибитор при испытании показывает высокую эффективность при защите от коррозии нержавеющих сталей (скорость коррозии до 0,012 мм/год).
В случае использования веществ, входящих в состав ингибитора в отдельности для защиты нержавеющих сталей, защитный эффект не достаточен (скорость коррозии до 0,15 мм/год).
1. Ингибитор фосфорнокислой коррозии реакционного оборудования из нержавеющей стали и железо-хромо-никелевых сплавов на основе водного раствора фосфорсодержащей неорганической кислоты, отличающийся тем, что он содержит катионы металлов VI группы Периодической системы элементов и никеля при массовом соотношении катионы металлов VI группы: катионы никеля: фосфорсодержащая неорганическая кислота, равном (0,01-0,5):(0,003-0,04):1 соответственно.
2. Ингибитор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неорганической фосфорсодержащей кислоты он содержит орто-, или пиро-, или мета-, или полифосфорные кислоты или их смеси.
3. Ингибитор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катионов металлов VI группы Периодической системы элементов он предпочтительно содержит катионы хрома.