Ингибиторы атмосферной коррозии металлов
Обновлено: 17.05.2024
Атмосферная коррозия – коррозионное разрушение конструкций, оборудования, сооружений, эксплуатируемых в приземной части атмосферы. Атмосферная коррозия носит менее разрушительный характер, чем почвенная и морская.
Скорость атмосферной коррозии зависит от некоторых факторов: природы металла, окружающей его атмосферы, влажности воздуха.
Виды атмосферной коррозии
Атмосферную коррозию по степени увлажненности поверхности принято разделять на сухую, влажную и мокрую. Влажная и мокрая протекают по электрохимическому механизму, а сухая – химическому.
Сухая атмосферная коррозия наблюдается при отсутствии на поверхности металла пленки влаги. Если относительная влажность воздуха составляет 60% и меньше – протекает сухая атмосферная коррозия. Механизм коррозионного разрушения – химический. На поверхности образуются защитные оксидные пленки, которые тормозят процесс коррозии.
Сначала процесс протекает быстро (образование тонкой окисной пленки), потом – сильно замедляется и устанавливается постоянная, очень маленькая скорость коррозии. Такое явление обусловлено невысокой температурой окружающей среды. На металле почти сразу (может пару часов) образуется тонкая окисная пленка, которая приводит к потускнению поверхности. Толщина окисной пленки на поверхности нержавеющей стали может составлять 10 – 20 Å, железе – 30 – 40 Å. Предельная толщина слоя влаги при протекании сухой атмосферной коррозии может составлять 100 Å. Если в атмосфере присутствуют примеси агрессивных газов (например, сернистые газы) – скорость коррозии значительно возрастает.
Влажная атмосферная коррозия наблюдается при наличии на поверхности тончайшей пленки влаги. Толщина такой пленки составляет от 100 Å до 1 мкм. Относительная влажность воздуха, при которой начинается образование влажной пленки, составляет около 60 – 70%. Значение, при котором начинается конденсация на поверхности влаги, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от загрязнения воздуха и состояния металла. Конденсация влаги при этом происходит по капиллярному, химическому либо адсорбционному механизму.
Капиллярная конденсация влаги. Наблюдается в щелях, зазорах, трещинах на поверхности металла, порах в пленке продуктов коррозии, под загрязнениями и т.п.
Адсорбционная конденсация влаги. Возникает в результате проявления на поверхности металла адсорбционных сил.
Химическая конденсация влаги проявляется во взаимодействии продуктов коррозии с атмосферной влагой. При этом образуется ржавчина, которая и удерживает эту влагу.
Мокрая атмосферная коррозия протекает при относительной влажности воздуха около 100%, когда на поверхности влага собирается в виде хорошо видных капель, либо при прямом воздействии на конструкцию дождя, тумана. Мокрая атмосферная коррозия также наблюдается на конструкциях, которые обливаются водой либо полностью погружаются. При мокрой коррозии пленка влаги в толщину составляет более 1 мм.
Факторы атмосферной коррозии
Влажность воздуха при атмосферной коррозии
Наличие на поверхности металлоконструкции влаги усиливает атмосферную коррозию. Влага чаще всего поступает в качестве атмосферных осадков (дождь, туман). С повышение температуры значение относительной влажности уменьшается.
Существует критическое значение атмосферной влажности. Для каждого сплава или металла это свое определенное число. Для никеля, цинка, стали, меди значение критической влажности составляет около 50 – 70%. Если относительная влажность воздуха укладывается в рамки вышеназванных – то коррозионное разрушение перечисленных металлов незначительно. Если же выше – начинается усиленное разрушение. При сильно загрязненной атмосфере (например, технологическая среда) понятие критической влажности не всегда применяется и играет важную роль, т.к. коррозионный процесс значительно усиливается за счет вредных примесей в атмосфере.
Примеси в атмосфере (газы)
Загрязнение атмосферы газами резко увеличивает скорость коррозии.
Очень агрессивной средой является технологическая, вблизи больших промышленных предприятий, которые ежеминутно выбрасывают в воздух вредные примеси. Присутствие SO2, SO3, HCl, H2S, Cl2, NH3 и других соединений значительно увеличивает скорость атмосферной коррозии.
Интересное и самое сильное влияние оказывает SO2 (диоксид серы). Малая его концентрация (15 – 35 мкг/м 3 ) очень сильно увеличивает скорость коррозии (десятки и сотни раз). В больших же концентрациях скорость атмосферной коррозии увеличивается не так сильно (всего в 5 – 7 раз). Этот компонент образуется при сгорании угля, газолина, нефти.
Газы, попадая на пленку влаги на поверхности металлоконструкции, увеличивают электропроводность этой пленки. SO2 и Cl2 воздействуют как катодные деполяризаторы, SO3 и HCl увеличивают поглощательную способность продуктов коррозии, NH3 действует как комплексообразователь, SO2 и HCl – депассиваторы.
Очень сильно увеличивает скорость коррозии содержание в атмосфере серной кислоты. Особенно это относится к неустойчивым в ней металлам – железо, никель, цинк, кадмий. Медь в таких случаях белее устойчива, т.к. на ее поверхности образуется защитная пленка из ее основного сульфата зеленого цвета (патина).
Твердые частицы в атмосфере
Из атмосферы на поверхность попадают твердые активные либо пассивные частицы. Они могут действовать как депассиваторы, комплексообразователи, увеличивать электропроводность пленки влаги и поглощательную способность (гигроскопичность) продуктов коррозии, облегчать капиллярную конденсацию влаги (такой инертный материал как песок). В атмосфере встречаются такие твердые частицы, как Na2SO4, NaCl, (NH4)2SO4, частицы угля, различные соединения углерода, оксиды металлов и другие. Эти вещества в виде твердых частиц или пыли контактируют с влажной поверхностью металлоконструкции, образуют гальванические элементы, интенсифицируя процесс коррозии. Поэтому незапыленный воздух гораздо менее активен, чем загрязненная различными частицами атмосфера.
Катодные включения в атмосфере
Включения меди, палладия, платины, а также некоторых других металлов несколько повышают сопротивляемость железоуглеродистых сплавов коррозионному разрушению. Медь, которая может входить в состав таких сплавов замедляет коррозию, т.к. способствует пассивированию поверхности железа. При атмосферной коррозии палладий воздействует аналогично даже при очень маленьких его добавках в сплав.
Географический фактор
В различных географических местностях влажность, загрязнение атмосферы, температура различаются. Наибольшее влияние на атмосферную коррозию оказывает влажность воздуха. Установлено, что в регионах с постоянно повышенной влажностью коррозионные процессы протекают интенсивнее. Основное влияние оказывает не количество дождливых дней, а время нахождения на поверхности металла пленки влаги.
В пустынях, где влажность воздуха очень маленькая, на поверхности стальных изделий оксидная пленка появляется через достаточно большой промежуток времени, изделия долго остаются блестящими.
Температура окружающей среды
С повышением температуры окружающей среды процесс атмосферной коррозии замедляется. Влага, покрывающая поверхность металлоизделия, испаряется, уменьшается абсолютная влажность воздуха. С понижением температуры все происходит наоборот. Повышается относительная влажность среды, что способствует конденсации влаги. Скорость атмосферной коррозии увеличивается.
Особенности протекания атмосферной коррозии металлов
Поверхность металла покрыта тонкой пленкой электролита. В качестве электролита может выступать как сама влага, так и продукты коррозии, впитавшие влагу.
Особенностью атмосферной коррозии является возможность свободного подхода кислорода к корродирующей поверхности. Это обусловлено малой толщиной пленки и за счет конвекции перемешивания электролита. Именно поэтому даже в подкисленных электролитах атмосферная коррозия протекает с кислородной деполяризацией.
Также из-за тонкого слоя влаги на поверхности корродирующего металла анодный процесс идет с затруднением, а протекание катодного, наоборот, облегчается.
При работе гальванопар небольшая толщина пленки влаги тоже играет свою роль - увеличивается омическое сопротивление электролита.
Атмосферная коррозия сплавов, в основу которых входит железо (например, сталь), протекает с анодно-такодно-омическим контролем. Но в зависимости от некоторых условий (толщина, электропроводность пленки влаги, ее состав, природа металла) анодно-такодно-омический контроль может переходить в преимущественно анодный, преимущественно катодный или омический.
Уравнение атмосферной коррозии:
Анод: ионы металла переходят в раствор:
Катод: проходит реакция восстановления:
O2 + 2H2O + 4e → 4OH - (щелочные, нейтральные среды)
O2 + 4H + + 4e → 2H2O (подкисленная среда)
Во многом стойкость металлов и сплавов, в условиях атмосферной коррозии, зависит от природы металла и состояния его поверхности.
Защита металлов и сплавов (стали) от атмосферной коррозии
Для защиты от атмосферной коррозии применяют множество различных методов.
Нанесение металлических или неметаллических покрытий. Неметаллическими защитными покрытиями могут выступать различные смазки, пасты, лакокрасочные материалы. Часто в их состав дополнительно вводят ингибиторы, пигменты, пассивирующие поверхность (например, цинк-хроматный пигмент для стали). Иногда поверхность превращают в труднорастворимый оксид или фосфат, обладающий защитными свойствами. Металлическими покрытиями служат цинковые, никелевые, многослойные.
Снижение относительной влажности воздуха. Очень эффективный способ защиты металла от коррозии. Удаление влаги осуществляют подогревом помещения (отопление) либо осушкой воздуха. Очень часто достаточно поддерживать влажность атмосферы до 50 %. Если воздух содержит пиль, другие примеси, то 50% влажность очень велика.
При осушке воздуха или повышении температуры затрудняется конденсация влаги на металле, что приводит к значительному уменьшению скорости коррозии.
Применение контактных и летучих (парофазных) ингибиторов. Контактные замедлители коррозии наносятся на поверхность изделия в виде водных растворов. Примером контактного ингибитора атмосферной коррозии может служить NaNO2.
Летучие ингибиторы обладают высокой упругостью паров, применяются при длительном хранении стальных либо других металлических изделий, транспортировке. Летучими ингибиторами коррозии заполняют герметичное пространство (защита внутренней части трубы, на концах которой стоят специальные заглушки) либо ими пропитывают оберточные материалы (бумага). Летучими ингибиторами могут пропитываться специальные гранулы, которыми заполняют объем упаковки защищаемого изделия. Примеры летучих ингибиторов: карбонаты, нитриты, бензоаты моноэтаноламина и дициклогексиламина.
Легирование металлов. Добавление в сталь небольшого количества никеля, хрома, алюминия, титана (переводят поверхность стали в пассивное состояние), меди (катодная добавка), фосфора тормозят анодную реакцию.
Атмосферная коррозия
Виды и применение ингибиторов коррозии металлов
Ингибиторы коррозии используются для замедления образования ржавчины на металлах. Действие замедлителей основано на возможности отдельных химических веществ снижать скорость развития коррозии в металлах или даже вовсе ее угнетать.
Ингибиторы востребованы при защите металлических изделий во время травления и промывания. Данные вещества добавляются в полимерные покрытия, воски, смазки, упаковку, в закрытое пространство, где хранится металл. В результате этих мероприятий увеличиваются защитные возможности покрытий.
При попадании на металл, начинается адсорбция ингибиторов, что снижает скорость ионизации. Процесс ионизации может замедляться как у металла, так и у кислорода, либо в обоих случаях одновременно.
В последнее время налажено производство большого ассортимента различных ингибиторов. Существуют замедлители, предназначенные для отдельных групп металлов (черные или цветные) и вещества универсального применения, которые можно применять во всех случаях.
Обратите внимание! Выбирая тот или иной ингибитор, нужно проконсультироваться со специалистом или внимательно изучить справочники. Дело в том, что одно и то же вещество, по отношению к разным металлам, может как способствовать, так и замедлять развитие коррозийного процесса.
Защита от атмосферной коррозии
Чтобы предохранить металлы от воздействия атмосферной коррозии, применяются ингибиторы контактного типа, а также летучие ингибиторы, которые испаряются и самостоятельно распространяются по металлической поверхности.
Применение летучих ингибиторов связано с высокими требованиями к барьерным материалам:
- материалы должны быть непроницаемы для ингибиторных паров;
- упаковка должна быть герметичной, иначе вещество тут же улетучится.
Существует несколько методов использования ингибиторов для предохранения металлических изделий от атмосферной коррозии:
- ингибитор наносится на поверхность металла из растворов водного типа или же органических растворителей;
- осуществляется процесс сублимации ингибиторов на металлическую поверхность из воздуха, в котором имеется большая концентрация ингибиторных паров;
- на поверхность металла наносится полимерный состав, включающий в себя ингибитор;
- изделие заворачивается в ингибированную бумагу;
- в закрытое пространство направляется пористый носитель с ингибитором.
В последнем случае в качестве носителей выступает «линопон» или «линасиль». Эти адсорбенты, размещенные в замкнутом пространстве, обеспечивают продолжительную сохранность металлов, предохраняют от возникновения коррозии и «бронзовой болезни». Также благодаря адсорбентам появляется возможность сохранности изделий в случае резкого изменения условий окружающей среды.
Мероприятия по консервации с помощью ингибиторов рекомендуется осуществлять при влажности на уровне ниже критической, в условиях чистого воздуха. Не допускается наличие кислых паров в воздухе в помещении (такие пары выделяются во время химической чистки), где проводится консервация.
Адсорбция ингибитора, с образованием мощного защитного слоя, происходит не сразу, а в течение некоторого времени. Продолжительность затраченного времени зависит от характера не только ингибитора, но и обрабатываемого металла. До обработки ингибитором изделия из металла тщательной очищаются от грязи и жира, а потом подвергаются сушке.
Обратите внимание! Перед консервацией металл нельзя трогать голыми руками. Всю работу в дальнейшем нужно делать в резиновых перчатках.
Защита для стальных конструкций
Наиболее популярны водные растворы (в особенности вязкие) нитрита натрия. Этот раствор представляет собой ингибитор контактного типа, наносимый на поверхность изделия (например, системы отопления или другой металлоконструкции).
Добавление в водные растворы нитрита натрия дополнительного компонента, увеличивающего вязкость структуры (оксиэтилцеллюлоза, глицерин, ксилит, крахмал), значительно повышает эффективность вещества. В частности, увеличивается срок гарантированной защиты металла вне зависимости от условий климата. Вязкие составы предохраняют растворы нитрита натрия от засыхания, не позволяют отходить солевым кристалликам от металлической поверхности, а также снижают процент стекания вещества в условиях повышенной влажности.
Чаще всего используется 25% раствор нитрита натрия, — если речь идет об изделиях из стали, и 40% раствор — для защиты чугунных деталей. Металл обрабатывается раствором, разогретым до 65-85 градусов. Возникшие на поверхности кристаллы нитрита натрия в результате конденсирования влаги при хранении (к примеру, при хранении между технологическими операциями), образуют концентрированный раствор ингибиторного вещества.
Именно этот раствор и пассивирует металл. Чтобы нейтрализовать кислые атмосферные компоненты, попадающие на металл с конденсирующей влагой, в раствор нитрита натрия добавляют небольшой процент соды (до 0,6%). Необходимо иметь в виду, что снижения концентрации нитрита натрия до величин, ниже установленного порога, ведет к так называемой местной коррозии. Этот фактор является причиной целесообразности использования при долгосрочном хранении вязких видов растворов.
Среди летучих ингибиторов чаще всего применяется нитрит дициклогексиламин. Данное вещество прекрасно подходит именно для чугуна и стали, но способствует коррозионным процессам в меди и ее сплавах, олове, цинке, свинце, алюминиево-медных сплавах, магнии и кадмии. Летучие защитные вещества не меняют устойчивость к коррозии у алюминия, никеля, хрома, а кроме того, не оказывают влияния на механические характеристики пластика, кожи, резины, красок и лаков.
Данный ингибитор применяется в виде растворов спирта. Для нанесения на каждый квадратный метр 1,5-2,5 граммов вещества берется 8,5% раствор спирта. Сразу после обработки деталь герметично упаковывается или размещается в изолированном пространстве.
Защита меди и ее сплавов, а также серебра
Чтобы предотвратить коррозионные процессы на меди и ее сплавах, а также на серебре, применяется ингибитор контактного типа — бензотриазол. Это вещество входит в контакт с солями 1 и 2-валентной меди, в результате чего возникают полимерные соединения, нерастворимые в водной среде и устойчивые к высоким температурам.
За счет возникновения нерастворимых структур, бензотриазол сдерживает так называемую «бронзовую болезнь». Рекомендуется применение бензотриазола для защиты как уже очищенных объектов, так и для предметов, у которых решено оставить коррозионное покрытие или патину без изменений. Бензотриазол также замедляет потемнение предметов из бронзы, меди и серебра.
После очистки от грязи и жира предметы кладутся в 3% раствор бензотриазола. При этом нужно поддерживать температуру, как минимум 20 градусов. Для обработки крупных предметов раствор нужно разогревать до 50 градусов. Далее металл просушивается и вытирается влажной х/б тканью.
Обратите внимание! Бензотриазол относится к канцерогенным веществам. Поэтому нужно избегать непосредственного попадания раствора на кожные покровы. При работе нужно использовать защитные перчатки, фартук и очки.
К числу содержащих серу ингибиторов относится каптакс. В результате обработки каптаксом медных и бронзовых изделий значительно увеличивается устойчивость металлов к коррозии. Наилучших результатов удается достичь при получасовом погружении, если температура раствора составляет 70-80 градусов. В отдельных случаях каптакс дает больший эффект, в сравнении с бензотриазолом.
В числе ингибиторов неорганического происхождения нужно отметить хроматы. Пассивация хроматами относится к самым недорогим методам защиты меди, ее сплавов и серебра от потемнения. Пассивирование осуществляется с помощью катодного тока или же без его использования. Компоненты электролита и режим обработки поверхности при хроматировании могут значительно отличаться, и это не сказывается на защитных характеристиках образующихся пленок. Металлы держат несколько минут в растворе хромовой кислоты (1 грамм на литр). Появляющаяся пленка имеет высокую устойчивость к влажности, а также к воздействию солевых растворов и сероводороду.
Изделия из серебра подвергаются пассивированию наложением катодного тока. При этом электролит включает до 40 граммов бихромата натрия, 20 граммов едкого натра и 40 граммов карбоната калия. Данные количества распределяются на литр жидкости. Плотность тока составляет 0,1 Ампер на квадратный сантиметр, а время выдержки — 60 секунд. Поддерживается комнатная температура раствора.
Даже обычное окунание серебра в хромовый ангидрид или бихромат натрия дает возможность успешного пассивирования. Однако нужно следить, чтобы в растворах отсутствовали посторонние кислоты. Неплохие результаты можно получить после двойной обработки: вначале катодным методом, а затем — окунанием в раствор ангидрида хрома или бихромата натрия.
Обратите внимание! Бихромат натрия и ангидрид хрома опасны для кожных покровов и органов дыхания. Поэтому работать с этими веществами нужно в резиновых перчатках, респираторе и в помещении с хорошей вентиляцией.
Защита при промывании
Промывание водой, особенно если речь идет о промывке чугуна или стали, может приводить к коррозионным процессам в области очищенной поверхности. При этом на агрессивность коррозии оказывает большое влияние жесткость воды. Чем мягче вода, тем выше степень ее воздействия на развитие коррозионных процессов.
Активность коррозии вызывается не только солями, но и уровнем содержащихся в ней сульфатов и хлоридов. Их уровень в воде природного происхождения может разниться от 50 до 5000 миллиграмм на литр.
Используется такая классификация водной агрессивности:
- слабоагрессивная среда — концентрация сульфатов и хлоридов менее 50 миллиграмм на литр;
- среднеагрессивная среда — концентрация сульфатов и хлоридов от 50 до 150 миллиграмм на литр;
- высокоагрессивная среда — концентрация сульфатов и хлоридов свыше 150 миллиграмм на литр.
Согласно ГОСТа, разрешается использовать воду с содержанием солей в следующих концентрациях:
- сульфаты — до 500 миллиграмм на литр;
- хлориды — до 350 миллиграмм на литр.
Чтобы уменьшить окисление при промывании, используют восстановители, например, гидразин. Восстановители связывают кислород, находящийся в воде. В результате контакта гидразина и кислорода, возникает азот, который без проблем убирается из водной среды и не несет опасности развития коррозии.
Допустимый уровень ингибитора — 1 грамм на литр. Кислород по большей части удаляется из воды в результате ее кипячения.
Защита при очищении от коррозии
Чтобы предохранить металлы от коррозийных процессов в кислых средах, обычно используются ингибиторы. В их числе катапин, уротропин, ПБ-5, ПБ-8.
В ходе процедуры, вслед за удалением коррозии кислотами, происходит адсорбция ингибиторов на очищенной поверхности. Таким образом, избегается или сводится до минимальных показателей растворение металла. Данный фактор имеет особое значение при чистке металлических предметов, представляющих художественную ценность, поскольку слой коррозии на их поверхностях обычно неоднородный как по толщине, так и по составляющим.
Если обнажить поверхность чистого металла, он будет выступать как анод, а оксиды станут катодом. В связи с этим во время очищения значительная доля кислоты уходит на растравливание металла, но не на растворение коррозионных продуктов. Использование ингибиторов в кислотной среде дает возможность избежать растравливания чистого металла и предупредить наводороживание стали или чугуна. В результате удается избежать водородной хрупкости черных металлов.
Ингибитор атмосферной коррозии металлов
Изобретение относится к области защиты металлов от атмосферной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для долговременной консервации оборудования в различных отраслях промышленности. Ингибитор содержит продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении компонентов 1:2:2 соответственно - 9-18 мас.% и растворитель до 100 мас.%. В качестве растворителя он содержит низкозастывающие фракции углеводородов, минеральное масло или растительное масло. Технический результат: создание универсального ингибитора атмосферной коррозии, который может быть использован в различных отраслях промышленности, включая пищевую, и повышение его защитных свойств. Использование ингибитора позволяет на срок не менее 3,5 лет защитить промышленное оборудование от атмосферной коррозии. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области защиты металлов от атмосферной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для долговременной консервации оборудования в различных отраслях промышленности.
Известен ингибитор коррозии металлов, включающий продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(1-2) соответственно - 20-40 мас.% и растворитель до 100 мас.%. В качестве растворителя в ингибиторе используют низкозастывающие фракции углеводородов (RU 2207402 С1, кл. С 23 F 11/14, 27.06.2003).
Данный ингибитор защищает металлы от коррозии в водно-нефтяных сероводородсодержащих средах, но входящая в него активная основа нерастворима в минеральных маслах, поэтому не эффективна при защите металлов от атмосферной коррозии.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является ингибитор атмосферной коррозии металлов, включающий продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-0,7) соответственно - 10-16 мас.% и растворитель - минеральное масло до 100 мас.% (RU 2263160 С1, кл. С 23 F 11/14, 27.10.2005).
Недостатком данного ингибитора является то, что из-за используемого в нем в качестве растворителя минерального масла он не может быть применен для консервации оборудования пищевой промышленности.
Техническим результатом изобретения является создание универсального ингибитора атмосферной коррозии металлов, который может быть использован в различных отраслях промышленности, включая пищевую, и повышение его защитных свойств.
Данный результат достигается тем, что ингибитор атмосферной коррозии металлов, включающий продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом, а также растворитель, содержит продукт конденсации при мольном соотношении борная кислота: диэтаноламин: растительное масло, как 1:2:2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Продукт конденсации борной кислоты | |
| с диэтаноламином и растительным | |
| маслом при мольном соотношении | |
| 1:2:2 | 9-18 |
| Растворитель | до 100, |
причем в качестве растворителя он содержит низкозастывающие фракции углеводородов, минеральное масло или растительное масло.
Отличительной особенностью предложенного ингибитора является то, что входящая в него активная основа - продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при их мольном соотношении 1:2:2 - обладает высокой проникающей способностью, а также водоотталкивающими свойствами, что позволяет надежно защитить металлические поверхности от атмосферной коррозии. Кроме того, она, растворима практически во всех типах растворителей, что позволяет использовать ингибитор для защиты от атмосферной коррозии оборудования различных отраслей промышленности, в том числе пищевой.
Проведение процесса конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при других мольных соотношениях реагентов, кроме заявленных, не позволяет получить активную основу ингибитора, растворимую как в ароматических углеводородах, так и в минеральном и растительном маслах. Консервационный состав с использованием растительного масла в качестве растворителя может быть применен при защите от атмосферной коррозии оборудования пищевой промышленности.
В качестве растительного масла при получении активной основы и в качестве растворителя используют подсолнечное, льняное, рапсовое или соевое масло.
В качестве минерального масла - индустриальное И-20А, И-12А или веретенное масло.
В качестве низкозастывающих фракций углеводородов используют нефрас Ар 120/200, Ар 150/330, керосин, уайт-спирит и др.
Способ получения активной основы ингибитора заключается в следующем.
В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружают растительное масло и диэтаноламин (ДЭА). Реакционную массу нагревают при перемешивании до 90-100°С, после чего вводят борную кислоту и поднимают температуру реакционной смеси до 180-200°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 1,0-1,5 ч до образования однородной массы с аминным числом 35-40 мг HCl/г. Мольное соотношение борная кислота: диэтаноламин: растительное масло составляет 1:2:2.
Конкретные составы ингибитора атмосферной коррозии металлов приведены в табл.1.
Качественные показатели полученных ингибиторов в сравнении с ингибитором по прототипу представлены в табл.2.
Противокоррозионную эффективность предложенного ингибитора определяли по ГОСТ 9.054-78 при испытаниях стальных пластин (Ст.3) в камере соляного тумана с относительной влажностью 95+3% при температуре 40°С, а также в 3%-ном растворе NaCl.
Проведенные испытания показали, что предложенный ингибитор:
- обладает высокой проникающей способностью, заполняет щели, трещины, микродефекты металлических поверхностей и сварных швов;
- вытесняет с металлической поверхности влагу;
- формирует полимолекулярную защитную пленку;
- пропитывает ржавчину и прекращает развившийся под ней коррозионный процесс;
- при распылении на лакокрасочное покрытие образует на нем тонкую водооттталкивающую пленку.
Использование предложенного ингибитора позволяет на срок не менее 3,5 лет защитить промышленное оборудование от атмосферной коррозии.
| Таблица 1. | |||||
| Компоненты ингибитора | Содержание компонентов, мас.% по примерам | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Продукт конденсации борной кислоты с ДЭА и растительным маслом при мольном соотношении 1:2:2 | 9,0 | 13,5 | 18,0 | 8,0 | 19,0 |
| Низкозастывающие фракции углеводородов | 82,0 | 81,0 | |||
| Минеральное масло | 86,5 | ||||
| Растительное масло | 91,0 | 92,0 |
| Таблица 2. | ||||||
| Показатели | Примеры | Ингибитор по прототипу | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Проникающая способность в микрозазоре между двумя стальными пластинами, мм: | ||||||
| - через 30 мин | 92 | 95 | 100 | 90 | 92 | 90 |
| - через 24 ч | 102 | 105 | 110 | 100 | 102 | 100 |
| Пропитывающая способность на порошке оксида железа через 2 ч, мм | 25 | 23 | 20 | 19 | 18 | 19, |
| Водовытеснение на стальном кругу, мм | ||||||
| d1 | 82 | 85 | 83 | 80 | 81 | 80 |
| d2 | 78 | 80 | 79 | 75 | 77 | 75 |
| d3 | 76 | 79 | 77 | 74 | 76 | 75 |
| Эффективность вытеснения 3%-ного р-ра NaCl со стальной поверхности (Ст.3) через 48 часов: | ||||||
| - диаметр пятна состава, мм | 29 | 28 | 28 | 30 | 29 | 30 |
| - % коррозии под пятном | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| % поверхности, пораженной коррозией через 21 сутки в камере соляного тумана | 0 | 0 | 0 | 0 точечная коррозия | 0 | 0 |
| % поверхности, пораженной коррозией через 30 суток в 3%-ном р-ре NaCl | 0 неск. точек ржавч. | 0 неск. точек ржавч. | 0 неск. точек ржавч. | 0 неск. точек ржавч. | 0 неск. точек ржавч. | 0 неск. точек ржавч. |
1. Ингибитор атмосферной коррозии металлов, включающий продукт конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом, а также растворитель, отличающийся тем, что он содержит продукт конденсации при мольном соотношении борная кислота: диэтаноламин: растительное масло, как 1:2:2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Продукт конденсации борной кислоты | |
| с диэтаноламином и растительным маслом | |
| при мольном соотношении 1:2:2 | 9-18 |
| Растворитель | До 100 |
2. Ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит низкозастывающие фракции углеводородов, минеральное масло или растительное масло.
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.
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.
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.
| Скорость коррозии К для Ц0 | |||||||||
| Соотношение компонентов (% вес.) | Скорость коррозии К (г/м 2 cyтки) | ||||||||
| 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/м 2 cyтки) | ||||||||
| 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 |
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:
K1 - скорость коррозии в присутствии ингибитора;
К2 - скорость коррозии в отсутствие его.
Значения K1 и К2 вычислялись аналогично предыдущему примеру.
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.%:
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.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для консервации медной катанки в период хранения и транспортировки морским путем. .
Изобретение относится к летучим ингибиторам коррозии и используется для консервации изделий из черных и цветных металлов во время их хранения и транспортировки, в том числе и в условиях влажного климата.
Изобретение относится к области получения газофазных ингибиторов коррозии и может быть использовано для защиты изделий из железа, хрома, никеля, олова, цинка, алюминия, меди и их сплавов от атмосферной коррозии.
Изобретение относится к ингибиторам коррозии и может быть использовано для защиты от коррозии деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров.
Изобретение относится к химии и может быть использовано при получении маслорастворимых ингибиторов коррозии сульфонатного типа, преимущественно для антикоррозионной обработки черных металлов.
Изобретение относится к средствам временной противокоррозионной защиты, в частности к ингибиторам коррозии, и может быть использовано для защиты изделий и конструкций от атмосферной коррозии на период хранения, транспортировки или межоперационной защиты.
Изобретение относится к защитным консервационным материалам для противокоррозионной защиты металлических изделий от воздействия окружающей среды. .
Изобретение относится к химии и может быть использовано при получении маслорастворимых ингибиторов коррозии черных металлов сульфонатного типа, которые применяются в качестве добавок в моторные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, а также в качестве антикоррозийных и консервационных материалов.
Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано на предприятиях, выпускающих и эксплуатирующих стальные изделия, главным образом трубы.
Изобретение относится к области защиты металлов и сплавов от электрохимической коррозии в атмосфере влажного воздуха в широком диапазоне температур окружающей среды
Изобретение относится к средствам временной противокоррозионной защиты металлов и металлоизделий, в частности к ингибированным материалам, и может быть использовано для защиты металлических изделий и конструкций от атмосферной коррозии на период хранения, транспортировки или межоперационной защиты
Изобретение относится к технике защиты металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов
Изобретение относится к области защиты стального оборудования и трубопроводов от сероводородной коррозии
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в узлах систем охлаждения, которые подвергаются испытанию нагреванием, или в двигателях для предварительной обкатки перед сдачей на склад и/или сборкой транспортного средства или двигателя. Концентрат обкаточной жидкости, обеспечивающий антикоррозионные свойства в жидкой и паровой фазах во время обкатки двигателя, включает бикарбонат аммония в синергической комбинации, по меньшей мере, с одной карбоновой кислотой, пригодный для разбавления растворителем. Обкаточная жидкость, готовая к использованию и обеспечивающая антикоррозионные свойства в жидкой и паровой фазах во время испытания нагреванием или обкатки двигателя, включает бикарбонат аммония 0,05-5,00 мас.% в синергической комбинации, по меньшей мере, с одной карбоновой кислотой 0,2-15,0 мас.% и растворитель. Способ защиты металлической поверхности от коррозии включает предварительную обработку поверхности обкаточной жидкостью, упомянутой выше. Технический результат: увеличение длительности периода защиты от коррозии металлических узлов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты черных и цветных металлов и изделий из них от атмосферной коррозии при транспортировке и хранении. Летучий ингибитор коррозии (ЛИК) содержит, мас.%: триэтаноламин 0,5-1,0, диметилэтаноламин 65,0-67,0, диэтаноламин 0,5-1,0 и бензойную кислоту остальное, до 100. Технический результат заключается в упрощении состава ЛИК с обеспечением высокой антикоррозионной защиты черных и цветных металлов и изделий из них. 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к противокоррозионным материалам на основе летучих ингибиторов коррозии и может быть использовано для защиты черных и цветных металлов и изделий из них от атмосферной коррозии при транспортировке и хранении. Противокоррозионный материал на основе силикагеля пропитан летучим ингибитором коррозии и содержит, мас.%: триэтаноламин 0,5-1, диметилэтаноламин 65,0-67,0, диэтаноламин 0,5-1,0, бензойную кислоту и силикагель - остальное до 100. Технический результат заключается в упрощении состава противокоррозионного материала с обеспечением высокой антикоррозионной защиты черных и цветных металлов и изделий из них в агрессивных атмосферах. 3 табл.
Читайте также: