СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ В НЕЙТРАЛЬНЫХ ВОДНЫХ СРЕДАХ Российский патент 2003 года по МПК C23F11/18 

Изобретение относится к области защиты сталей от коррозии в нейтральных водных средах путем введения фосфита кадмия (II) в качестве ингибитора коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для защиты металлических изделий и конструкций, имеющих непосредственный контакт с водной средой.

Известен ингибитор коррозии стали в нейтральных водных средах, содержащий смесь солей моно- и дифосфорных эфиров первичных и вторичных спиртов (А.С. СССР 797266, МКИ⁵ С 23 F 11/08, Опубл. 1992, Б.И. 39).

Однако известный ингибитор недостаточно эффективно защищает от коррозии, имеет сложный многокомпонентный состав.

Известен ингибитор коррозии стали в водной среде, в частности в морской воде, содержащий (вес. %) фосфорный эфир ди- и триэтаноламина 25-97,5 и цитрат цинка остальное количество (А.С. SU 878201, МКИ С 23 F 11/08, Опубл. 1981, Б.И. 40).

Недостатком данного ингибитора является многокомпонентный состав с содержанием дефицитного цитрата цинка, относительно высокая скорость коррозии.

Известен комплексный ингибитор коррозии металлов, содержащий (вес.ч.) 0,1-50 бензоата аммония и 0,1-80 солей диалкилфосфновой кислоты, кроме того, ингибитор может содержать другие органические добавки (А.С. ЧССР 253367, МКИ⁴ С 23 F 11/02, 11/10, Опубл. РЖ "ХИМИЯ" 1989, 12 К 276 П).

Данный ингибитор обеспечивает недостаточную защиту от коррозии, кроме этого, имеет многокомпонентный состав.

Известен состав для защиты черных металлов от коррозии в нейтральных водных средах, содержащий (вес.ч.) гидролизованный сополимер акрилонитрила метакрилата и итаконовой кислоты 4-10, полифосфат натрия 4-5, хлорид цинка или сульфат цинка 1-2.

Однако данный ингибируюций состав содержит большое количество малораспространенного гидролизованного сополимера и имеет сложный состав.

Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты металлов от коррозии, по которому в качестве ингибитора коррозии применяют полифосбат натрия ("Нефтепереработка и нефтехимия"(Киев).-1989. 36. С.52-54. РЖ "ХИМИЯ" 1989, 10 К 198).

Однако применение данного ингибитора обеспечивает степень защиты 70-85%, что недостаточно для защиты металлов от коррозии.

Задачей предлагаемого изобретения является получение нового ингибитора коррозии, который при введении в нейтральную водную среду обеспечивает высокий эффект защиты стали от коррозии.

Техническим результатом при использовании предлагаемого соединения является увеличение защитного эффекта ингибитора.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе защиты стали от коррозии в нейтральных водных средах в качестве ингибитора коррозии стали используют фосфит кадмия (II) следующей формулы:

причем ингибитор вводят в количестве 100-150 мг/л.

Действие предлагаемого ингибитора основано на торможении анодного растворения металла, что объясняется прежде всего адсорбцией ингибитора на поверхности металла за счет образования хемосорбционной связи металл-атом фосфора и участием его в одной из стадий анодного растворения. Адсорбированный ингибитор уменьшает концентрацию положительного каталитического комплекса FeОH_адc, определяющего общую скорость растворения железа.

Одновременно из-за торможения диффузионной стадии подвода O₂ к металлу, снижается скорость катодного процесса. Объясняется это явление экранированием части поверхности металла адсорбированными слоями или пленкой ингибитора, вследствие чего коррозионный процесс протекает на незанятой ингибитором поверхности.

Кроме этого, предлагаемый ингибитор коррозии содержит функциональные группы с атомами О и Р, что приводит к усилению защитного действия за счет внутримолекулярного синергизма. При адсорбции молекул такого вещества на металле часть из них адсорбируется по одной группе, часть - по другой. Это приводит к уменьшении сил отталкивания между молекулами и способствует образованию более плотной пленки и, как следствие, приводит к увеличению степени защиты ингибитора коррозии.

Наличие в структуре ингибитора атома Cd увеличивает способность ингибитора к катодной защите за счет способности катионов данного металла связываться в малорастворимые гидроксиды, а также образовывать комплексы, в первую очередь, с фосфорсодержащими соединениями.

Предлагаемый нами ингибитор получают в результате реакции этерификации гидроксида кадмия с диметилфосфитом в соответствии со схемой:

Взаимодействие осуществляется в интервале температур 90-100^oС с одновременной отгонкой метилового спирта, последующей экстракцией образующихся порошкообразных продуктов ацетоном и сушкой при комнатной температуре при пониженном давлении до постоянного веса.

Пример
В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, прямым холодильником, термометром, загружают 14,6 г (0,1 моль) гидроксида кадмия и 11,0 г (0,1 моль) диметилфосфита, заливают 50 мл ацетона. При перемешивании реакционной массы отгоняют ацетон. После чего реакционную массу нагревают при температуре 90-100^oС с одновременной отгонкой метилового спирта.

Полученный порошкообразный продукт экстрагируют ацетоном и сушат при комнатной температуре, при пониженном давлении до постоянного веса.

В ИК-спектрах полученного продукта отмечено появление полос в области 1060 и 1100 см^-1, характерных для валентных колебаний Р=О связей и в области 2300 см^-1 деформационные колебания Р-Н связи.

Содержание фосфора в готовом продукте 16,5%.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Полученный ингибитор вводят в нейтральную водную среду в количестве 100-150 мг/л.

При введении меньшего количества ингибитора не достигается достаточный эффект защиты стали от коррозии, введение ингибитора в большем количестве нецелесообразно, т.к. не ведет к увеличению степени защиты.

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9.506.-87 (СТ СЭВ 5733-86).

Значения зависимости "мгновенной" скорости коррозии стали Ст3 в воде в зависимости от концентрации ингибитора приведены в таблице.

Таким образом, как видно из таблицы, фосфит кадмия (II) является эффективным ингибитором коррозии, превосходящим известные ингибиторы.

Изобретение относится к области защиты сталей от коррозии в нейтральных водных средах путем введения фосфорсодержащего соединения в качестве ингибитора коррозии. В качестве ингибитора используют фосфит кадмия (II) следующей формулы:

причем ингибитор вводят в количестве 100-150 мг/л. Технический результат - увеличение защитного эффекта ингибитора. 1 табл.

Способ защиты стали от коррозии в нейтральных водных средах с помощью фосфорсодержащего ингибитора, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют фосфит кадмия (II) следующей формулы:

причем ингибитор вводят в количестве 100-150 мг/л.