СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОРИСТЫХ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ КОРРОЗИИ Российский патент 1998 года по МПК C23F11/00 B22F3/24 

Изобретение относится к способам защиты от коррозии черных и цветных металлов в нейтральных и слабокислых водных растворах, в частности, деталей нефтепромыслового оборудования, полученных методом порошковой металлургии, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтехимической промышленности для защиты оборудования в высокоминерализованных водных средах, как содержащих, так и не содержащих сероводород.

В настоящее время для защиты пористых деталей, эксплуатирующихся в коррозионно-активных средах, наиболее часто применяют методы герметизации внутренних пор с использованием различных герметизирующих материалов с последующим нанесением гальванических покрытий (Тарасова Г.И. и др. Опыт разработки и освоения различных методов защиты от коррозии порошковых конструкционных изделий; Порошковая металлургия, 1991, N8, с. 84). Герметики при этом должны иметь низкую вязкость, высокую смачивающую способность, быть коррозионно неактивными, обладать высокой жизнестойкостью в условиях эксплуатации, быть химически стойкими, нетоксичными и пожаробезопасными.

Известен способ защиты пористых материалов, заключающийся в пропитке их гидрофобной кремнийорганической жидкостью ГКД-94 в вакууме (Апининская Л.М., Радомысельский Б. С. Гальванические покрытия пористых спеченных материалов. М.: Наука. 1975). После пропитки проводится полимеризация в течение 1 ч. при температуре 120-130^oC. Состав нестоек в щелочах, со временем влагопроницаем, требует дополнительной защиты в виде покрытия на никелевой или хромовой основе.

Известен способ защиты пористых материалов, заключающийся в пропитке их составом, содержащим перхлорэтилен, уротропин, гидрофобную жидкость и гетероалкилированный низкий амин. Указанный состав наносят на пористые материалы методом вакуумной пропитки при P=1,3-1,6 кПа. Отверждение композиции ведут при T= 140-150^oC в течение 1,5-2,0 ч. (авт. св. СССР N 439153, кл. C 23 F 11/00, 1988). Данный способ не обеспечивает достаточной защиты пористых материалов от коррозии. Применяемый состав требует дополнительной защиты гальваническим покрытием и, кроме того, содержит токсичный растворитель - перхлорэтилен, что в условиях массового производства неприемлемо.

Известно использование в качестве ингибитора коррозии пористых спеченных материалов водной суспензии состава, мас.%:
Политетрафторэтилен - 50-60;
Стабилизатор из ряда одноосновных карбоновых кислот фракции C₅-C₁₀ общей формулы C_xH_2x+1COOH - 3-4;
Вода - Остальное.

Недостатками указанной композиции (ТУ б-05-2012-86) являются расслаивание при вакуумной пропитке порошковых материалов и значительная стоимость. Фторорганические соединения (в частности политетрафторэтилен) принципиально дороже углеводородных соединений, в частности поливинилового спирта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ защиты пористых материалов путем обработки материала пропитывающей композицией ПК-80, изготовляемой промышленным способом согласно ТУ 6-02-5-88. ПК-80 обладает малой вязкостью и хорошим капиллярным эффектом, Обработку пористых материалов ведут путем пропитки композиции ПК-80 в вакууме (P=10 Па), затем осуществляют смывку герметика с поверхности холодной водой и отверждение его при температуре 95-98^oC в горячей воде.

Недостатком данного способа является недостаточная защита материала от коррозии, а также высокая стоимость компонентов композиции.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа, обеспечивающего эффективную защиту пористых спеченных металлических материалов от коррозии за счет повышения коррозионной стойкости герметизирующей композиции.

Указанная задача решается тем, что в способе защиты пористых спеченных материалов от коррозии, включающем пропитку пористых материалов герметизирующим составом с последующим его отверждением, согласно изобретению в качестве герметизирующего используют состав, содержащий, мас.%:
Поливиниловый спирт (ПВС) - 5,0 - 7,0;
Водорастворимый ингибитор коррозии - 0,02 - 0,2;
Вода - Остальное
Кроме того, способ отличается тем, что в качестве водорастворимого ингибитора коррозии используют цинковую соль дитиокарбоновой кислоты ДФ-11 (МРТУ 6-09-2486-76).

Другим отличием является то, что в качестве водорастворимого ингибитора коррозии используют производные из класса диантипирилметанов ПТУ-2 (ТУ 6-09-3835-77).

Поливиниловый спирт (ПВС) изготавливается промышленным способом согласно ГОСТ 10779-78, устойчив к действию углеводородов, разбавленных кислот и щелочей. Применяется в синтезе поливинилацеталей, в производстве поливинилспиртового волокна, для аппретирования тканей и др. Водный раствор ПВС в сравнении с композицией ПК-80 много дешевле, не токсичен, создает на поверхности металла гладкую защитную пленку. Добавка водорастворимых ингибиторов коррозии, например ДФ-11, ПТУ-2 и др., служит дополнительным источником защиты.

Способ осуществляют следующим образом. Предварительно обезжиренные детали из пористых спеченных материалов помещают в 7%-ный водный раствор ПВС, содержащий 0,2 г/л ингибитора коррозии ДФ-11. Обработку ведут о помощью вакуумной установки (P_ост 2 КПа) в течение 5 мин при 20^oC, после чего проводят полимеризацию ПВС путем выдержки обработанных деталей при T=150-200^oC в течение 1 ч.

Ингибирующие действие композиции исследовали гравиметрическим методом и оценивали по следующим параметрам:
а) скорость коррозии k=(m₁ - m₂)/(st), где m₁, m₂ - масса образца до и после опыта соответственно, г; s - площадь образца, м²; t - время испытаний, ч.;
б) защитное действие (эффект) z={(k₀-k₁)/k₀}100%, где k₀ и k₁ - скорость коррозии неингибированного и ингибированного образца, соответственно, г•м^-2•ч^-1;
в) ингибиторное действие (эффект) γ = k₀/k₁.

Коррозионные испытания проводили в динамических условиях на установке типа "колесо" (скорость вращения 92 обор./мин) при T=20^oC течение 6 ч. В качестве объектов исследования использовали образцы, полученные прессованием порошков стали сплава ЖГрД15 при давлении 0,65 ГПа и спеченные при T=1150^oC в токе диссоциированного аммиака.

Электролитом служила пластовая вода яснополянского горизонта Падунского месторождения (pH 6,07; плотность d 1,123 г/см³, {H₂S}=24,8 мг/л).

Образцы взвешивали на аналитических весах с точностью 0,0001г. В качестве сравнения использовали образцы без пропитки и пропитанные гидрофобной полимерной композицией ПК-80. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает эффективную защиту от коррозии пористых металлических материалов в средах нефтедобычи за счет использования устойчивого к коррозии герметизирующего состава.

Использование композиции ПВС с ДФ-11 позволяет избежать стадии нанесения гальванических покрытий, что значительно сократит расходы на защиту оборудования. Технико-экономическим преимуществом заявляемого способа является повышение эффективности защиты от коррозии порошковых материалов с одновременным снижением затрат на проведение процесса и возможность использования в условиях массового производства.

Изобретение относится к способам защиты от коррозии деталей нефтепрмыслового оборудования, полученных методом порошковой металлургии, и может быть использовано для защиты оборудования в высокоминерализованных водных средах, как содержащих, так и не содержащих сероводород. Технический эффект - повышение эффективности защиты пористых спеченных металлических материалов от коррозии за счет повышения коррозионной стойкости герметизирующей композиции. Для этого проводят пропитку пористых спеченных материалов герметизирующим составом, содержащим, мас.%: поливиниловый спирт (ПВС) 5,0 - 7,0, водорастворимый ингибитор коррозии 0,02 - 0,2, вода остальное с последующим его отверждением. В качестве водорастворимого ингибитора коррозии может быть использована цинковая соль дитиокарбоновой кислоты ДФ-11 (МРТУ 6-09-2486-76) или производные из класса диантипирилметанов ПГУ-2 (ТУ 6-09-3835-77). 1 табл.

1. Способ защиты пористых спеченных материалов от коррозии, включающий пропитку пористых материалов герметизирующим составом с последующим его отверждением, отличающийся тем, что в качестве герметизирующего используют состав, содержащий, мас.%:
Поливиниловый спирт - 5,0 - 7,0
Водорастворимый ингибитор коррозии - 0,02 - 0,2
Вода - Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого ингибитора коррозии используют цинковую смесь дитиокарбоновой кислоты ДФ-11. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого ингибитора коррозии используют производные из класса диантипирилметанов ПГУ-2.