ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТАХ Российский патент 2001 года по МПК C23F11/04 C23G1/04 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислотах с помощью ингибиторов и может быть применено при травлении стали и титана в машиностроении и для кислотных очисток оборудования из тех же металлов.

Известно применение уротропина в качестве ингибитора коррозии стали в кислотах. Однако защита с помощью уротропина недостаточно эффективна для стали и особенно для титана. Недостатком уротропина является его весьма высокая концентрация, достигающая 2% (Алцыбеева А.И., Левин С.3. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с. 28-29).

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигнутому результату является известный ингибитор - продукт конденсации капринового альдегида и анилина (В.Г. Турбина и Н.Г. Ключников "Защита стали от коррозии в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов", сборник статей "Ингибиторы коррозии металлов", ЦНИИ технология судостроения, изд. "Судостроение", 1965, с. 124-129). Известный ингибитор защищает сталь от коррозии лучше, чем уротропин. Однако степень защиты от коррозии и в этом случае недостаточно велика: 92,07; 95,50 и 97,29% соответственно в 3, 5 и 7 Н растворах соляной кислоты. Для титана защита неэффективна, наводороживание стали ингибитор замедляет незначительно.

При разработке данного изобретения ставилась задача создания ингибитора кислотной коррозии, который защищал бы не только сталь, но и титан, а также снижал бы наводороживание стали. Оба эффекта предполагалось получить за счет взаимного усиления ингибиторного действия компонентов разрабатываемого ингибитора. Эффективность предлагаемого ингибитора, как минимум, должна превосходить эффективность прототипа.

Для достижения указанной цели в растворы соляной и серной кислот предлагается добавлять ингибитор, представляющий смесь соли тяжелого металла и продукта конденсации амина и альдегида, уротропина, и 2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилина, причем в качестве двух первых компонентов используют йодид никеля и n-бромбензаль-сульфатиазол.

Указанные вещества представляют собой следующие структуры:
n-бромбензаль-сульфатиазол

2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин

В состав ингибитора компоненты входят в следующих концентрациях, мас.%:
Йодид никеля - 16,4 - 27,3
n - бромбензаль - сульфатиазол - 11,9 - 13,7
2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин - 18,1 - 23,9
Уротропин - 40,9 - 47,8
Для удобства определения навесок компонентов при приготовлении ингибированных растворов кислот приводятся следующие данные:
Йодид никеля - 16,4-27,3% мас. (1,1 - 0,6 г/л)
Продукт конденсации - 11,9-13,7-//-(0,8-0,3-//-)
Производное анилина - 18,1-23,9-//-(0,4-1,6-//-)
Уротропин - 40,9-47,8-//-(0,9-3,2-//-)
При растворении компонентов в кислотах можно добавлять их в раствор в любой последовательности (практически предпочтительнее в первую очередь растворить продукт конденсации).

Результаты коррозионных испытаний предлагаемого ингибитора на стали и титане приведены в таблице 1 и примерах. Для известного ингибитора данные собраны в таблице 2. Экспериментальные данные, приведенные в таблицах, получены гравиметрическим методом. Наводороживание стали изучалось с помощью скручивания образцов до излома на машине К-5. Степени защиты от наводороживания приведены в тех же таблицах.

Пример 1. Для испытания предложенного ингибитора был взят 5 н. раствор серной кислоты, содержащий 5,7 г/л предлагаемого ингибитора со следующими концентрациями компонентов:
Йодид никеля - 16,4% (0,6 г/л)
n-бромбензаль-сульфатриазол - 11,9% (0,3 г/л)
2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин - 23,9% (1,6 г/л)
Уротропин - 47,8% (3,2 г/л)
Опыт проводился при 20+1^oC (температура поддерживалась за счет применения жидкостного термостата). Раствор готовился в объеме 500 мл, в котором было растворено 2,85 г ингибитора (йодид никеля 0,3 г; n-бромбензаль-сульфатиазол 0,15 г; 2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин 0,8 г; уротропин - 1,6 г). Первым в кислоту вводился n-бромбензальсульфатиазол, после его растворения при энергичном помешивании растворялся 2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин, затем - два последних компонента. Стальные образцы имели размер 40х25х0,8 мм, их зачищали тонкой наждачной бумагой, обезжиривали ацетоном, выдерживали 2 ч в эксикаторе с хлоридом кальция, взвешивали на аналитических весах.

Опыт в трехкратной повторности длился 3 ч.

Скорость коррозии в чистой кислоте равна 9,27•10^-4 г/дм²/ч, в кислоте с ингибитором 1,02•10^-5 г/дм²/ч. Коэффициент торможении коррозии:

степень защиты

При 90 ± 1^oC опыт длился 1 ч и ставился с тремя образцами. Скорость коррозии составляет: в чистой кислоте 38,92 г/дм²/ч, в ингибированной кислоте 0,3114 г/дм²/ч. Следовательно:


Во второй серии опытов в кислоту вводили отдельные компоненты ингибитора в тех же концентрациях, что и в первой серии. Коэффициенты торможения составили для йодида никеля 1,3 (степень защиты 23%), для n-бромбензаль-сульфатиазола 2,5 (степень защиты 60%), для 2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилина 2,0 (степень защиты 50%), для уротропина 2,7 (степень защиты 63%). Теоретический коэффициент торможения коррозии для предлагаемого ингибитора рассчитывался как произведение приведенных величин частных коэффициентов для каждого компонента и составил 17,5. Опытный Кт для предлагаемого ингибитора равен 90,9, то есть в 5 раз больше, что указывает на синергетическое усиление совместного действия компонентов ингибитора.

Для испытания способности предлагаемого ингибитора - тормозить наводороживание стали - брались проволочные образцы длиной 12 см, с диаметром 0,8 мм и скручивались на машине К-5 до излома образца. Испытывались нетравленые образцы, выдержавшие 53 оборота, травленые в 5 н. серной кислоте выдерживали 3 оборота до излома. В ингибированной кислоте (концентрация предлагаемого ингибитора 5,7 г/л при тех же частных концентрациях отдельных компонентов, что и в других сериях опытов) - 19.

Уменьшение числа оборотов до излома для чистой кислоты составляет 50, для ингибированной кислоты - 34. Коэффициент торможения наводороживания составляет:

а степень защиты

Пример 2. Для испытания предлагаемого ингибитора при защите от кислотной коррозии титана была взята 7 н. соляная кислота в объеме 500 мл, температура 90 ± 1^oC. Концентрация ингибитора составляла 5,7 г/л. Компоненты ингибитора брались в тех же количествах, что и в примере 1.

Образцы размером 40х25х0,9 мм выдерживались в чистой и ингибированной кислотах в течение 2 ч. Коэффициент торможения составил 12,8, степень защиты 92,2%.

В опытах с отдельными компонентами они были взяты в тех же концентрациях, что и в примере 1. Коэффициенты торможения оказались следующими: для йодида никеля 1,1; для n-бромбензаль-сульфатиазола 1,3; для 2,6-динитро-4,N, N-триизопропиланилина 2,4; для уротропина 1,6.

Теоретический коэффициент торможения ингибитора равен 5,5, то есть более чем в 2 раза уступает экспериментальной величине. Следовательно, и в этом случае происходит синергетическое усиление действия компонентов ингибитора.

Из сравнения данных, приведенных в таблицах и примерах, можно сделать следующие выводы:
1. Предлагаемый ингибитор превосходит известный по степени защиты от коррозии для стали и особенно для титана.

2. Он весьма значительно повышает по сравнению с известным степень защиты стали от наводороживания.

3. Подтверждается предположение о синергетическом характере совместного действия компонентов ингибитора как основы повышения эффективности защиты стали и титана в кислотах.

Сравнение предлагаемого ингибитора с широко применяемым в производственной практике ингибитором ПБ-5 также обнаруживает превосходство первого; для стали с ПБ-5 коэффициенты торможения коррозии составляют всего 41, а для предлагаемого 100, то есть в несколько раз меньше, чем для предлагаемого ингибитора. Кроме того, в отличие от ПБ-5 предлагаемый ингибитор не коагулирует под воздействием солей железа, накапливающихся при травлении стали в серной и соляной кислотах.

Предлагаемый ингибитор можно рекомендовать к применению при травлении стали и титана в серной и соляной кислотах, а также при кислотных очистках оборудования из этих металлов в машиностроении, энергетике и пищевой промышленности.

Изобретение относится к защите металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов. Сущность изобретения заключается в том, что в кислоты добавляется ингибитор, содержащий в мас.% продукт конденсации альдегида и амина, в качестве которого берут n-бромбензальсульфатиазола 11,9-13,7, иодид никеля 16,4-27,3, 2,6-динитро-4, N, N-триизопропиланилин 18,1-23,9 и уротропин 40,9-47,8. Предложенный ингибитор эффективно замедляет коррозию стали и титана, подавляет в значительной мере наводороживание стали. Возможно применение ингибитора для травления стали и титана, а также для кислотных очисток оборудования. 2 табл.

Ингибитор коррозии металлов в серной и соляной кислотах, содержащий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что в качестве продукта конденсации он содержит n-бромбензаль-сульфатиазол и дополнительно содержит иодид никеля, 2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин и уротропин при следующих концентрациях компонентов, мас.%:
Иодид никеля - 16,4 - 27,3
n-бромбензаль-сульфатиазол - 11,9 - 13,7
2,6-динитро-4,N,N-триизопропиланилин - 18,1 - 23,9
Уротропин - 40,9 - 47,8