СОСТАВ ДЛЯ КОНСЕРВАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИ МЕЖОПЕРАЦИОННОМ ХРАНЕНИИ И ПЕРЕВОЗКЕ Российский патент 2005 года по МПК C09D195/00 C09D5/20 C09D195/00 C09D191/00 C09D197/00 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к составам, образующим смываемые пленочные покрытия на стальной поверхности и предназначенные для защиты изделий из черных и цветных металлов от воздействия окружающей среды в процессе их межоперационного хранения и в процессе перевозки. Преимущественная область использования - защита от атмосферной коррозии деталей нефтепромыслового оборудования. Изобретение также может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Известен состав “Оремин”, рекомендуемый ГОСТ 9.014-78 в качестве смываемого пленочного покрытия для защиты (консервации) изделий из черных и цветных металлов в период хранения и транспортировки. Состав представляет собой раствор стеарата натрия в углеводородных растворителях, т.е. содержит токсичные и пожароопасные компоненты. Перед нанесением на изделие известный состав требует разогрева не менее чем до +80°С для достижения рабочей вязкости. Кроме того, необходима подготовка поверхности изделия - осушка, удаление ржавчины для получения качественного покрытия и предотвращения проявления пленочной коррозии. Все это значительно усложняет технологическую схему ингибирования - защиты. После нанесения на металл защитное покрытие, получаемое из указанного известного состава, представляет собой полутвердую воскообразную пленку, легко снимаемую даже при небольшом механическом усилии.

Также известен состав для защиты от коррозии металлических изделий в период межоперационного и длительного их хранения, содержащий, мас.%: многофункциональную добавку 5,1-5,4 и ингибитированную водно-восковую эмульсию ИВС 706М - остальное. При этом многофункциональная присадка содержит, мас.%: кубовые остатки производства синтетических жирных кислот (КОСЖК) 1,0-1,1; микрокристаллическую целлюлозу 1,71-2,79 или метилцеллюлозу 0,1-0,11; продукт взаимодействия циклогексиламина с синтетическими жирными кислотами фракции С₁₀-С₁₃ 1,29-1,30 (Заявка на ИЗ №95112614, кл. С 09 D 191/06, опубл.1997).

К основному недостатку данного известного состава, как и для состава “Оремин”, следует отнести, прежде всего, невысокие физико-механические свойства покрытия, образующегося после нанесения известного состава на металлическую поверхность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является защитное покрытие из композиции, включающей следующие ингредиенты, мас.%: лигносульфонаты технические 10-15; талловый пек 45-70, талловое масло 2-7; канифоль или петролатум 7-45; ксилол 40-66; алюминиевая пудра 0.8-2.0 (авт. свид. СССР №1732677, кл. С 09 D 5/08, от 1989).

Указанное защитное покрытие наносят на грунтовый слой, который, в свою очередь, непосредственно накладывают на поверхность металлических изделий (возможно присутствие ржавчины). Известное покрытие применяется для защиты стальных изделий от коррозии в атмосфере хлора, сернистого газа и на воздухе.

Недостатком указанного известного покрытия, как и в случае с составом “Оремин”, является необходимость на стадии приготовления состава применения больших количеств токсичных и пожароопасных органических растворителей (например, до 66% ксилола) и обязательное использование высокой температуры (до 100°С) для получения смеси необходимой вязкости и однородности.

Кроме того, отдельные ингредиенты указанного покрытия дефицитны и дороги (в частности, талловый пек и талловое масло - специфические побочные продукты целлюлозобумажного производства).

Кроме того, известное покрытие характеризуется недостаточной стойкостью к воздействию атмосферных осадков (дождь, мокрый снег), выражающейся в быстром появлении очагов коррозии на металле даже при непродолжительной выдержке изделий с известным покрытием на открытом воздухе.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым составом, заключается в повышении степени защиты металлических изделий от коррозии в условиях воздействия атмосферных осадков за счет сохранения в этих условиях высокой адгезии образующегося из заявляемого состава покрытия к металлу, снижения пористости покрытия, увеличения периода времени до появления первого очага коррозии, при одновременном снижении толщины покрытия.

Дополнительным техническим результатом является упрощение технологии приготовления заявленного состава и сокращение времени на получение покрытия.

Еще одним дополнительным техническим результатом является утилизация попутно добываемых вместе с нефтью бросовых отходов - асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО).

Указанный технический результат достигается предлагаемым составом для консервации металлических изделий, преимущественно нефтепромыслового оборудования, при межоперационном хранении и перевозке, включающем лигносульфонаты технические, индустриальное масло, отход производства и добавку, при этом в качестве отхода производства состав содержит отход производства синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₇ КОСЖК или твердые нефтяные углеводороды - асфальтеносмолопарафиновые отложения АСПО, отход, образующийся при добыче и транспортировке нефти, а в качестве добавки состав содержит амины первичные C₈-С₁₁, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Лигносульфонаты технические 6-10

КОСЖК или АСПО 60-65

Амины первичные C₈-C₁₁ 24-28

Индустриальное масло 2-5

В качестве индустриального масла предлагаемый состав содержит веретенное масло, талловое масло или масло марки МС-20.

При использовании предлагаемого состава отпадает необходимость в предварительном нанесении грунтовочного слоя как в прототипе, т.к. водорастворимые лигносульфонаты поглощают влагу, присутствующую на поверхности металла, а смесь аминов, обладающая высоким уровнем рН (~12-13), является модификатором ржавчины и одновременно обеспечивает высокую степень сцепления покрытия с металлом.

Использование в качестве основы предлагаемого состава КОСЖК или АСПО позволяет получить на поверхности металла плотную беспористую пленку, непроницаемую для воздействия коррозионных компонентов, присутствующих в атмосферных условиях.

А индустриальное масло обеспечивает эластичность получаемого покрытия.

Предлагаемый состав был получен и опробован в лабораторных условиях. Для его приготовления были использованы следующие вещества:

- Лигносульфонаты технические (ЛСТ) (ОСТ 13-183-83) марки (А) с содержанием сухих веществ 47%, массовой долей золы к массовой доле сухих веществ 16%, плотностью 1,23 г/см³ и с содержанием гидроксильных групп 1,1%, карбонильных групп 0,7%, метоксильных групп 11%, высокомолекулярной фракции 36,3%, среднемолекулярной фракции 30,2%, низкомолекулярной фракции 33,5%;

- КОСЖК (ТУ 2499-002-24211256-94) являются отходом производства синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₇ (марка А). Представляют собой смесь смоляных и жирных кислот с неомыленными веществами. В примерах используют КОСЖК в виде воскообразной массы коричневого цвета, кислотное число которых не более 140 мг КОН/г, доля неомыленных веществ 67%, смоляных кислот 10%. Температура размягчения 40°С;

- АСПО являются бросовым отходом при добыче и транспортировке нефти, они получаются при определенных условиях путем осаждения на стенках трубопроводов и нефтяного оборудования, затрудняя прохождение технологического процесса. После очистки оборудования механическим способом АСПО складируются в шламонакопителях. Представляют собой смесь твердых углеводородов парафинового ряда, асфальтенов и смол. В примерах используют АСПО с содержанием парафинов до 80%, смол до 5%, асфальтенов до 8%. Температура размягчения -27°С;

- Первичные амины фракции C₈-С₁₁ выпускаются по ТУ 2516-001-33671256-93. Представляют собой жидкость темно-коричневого цвета;

- Индустриальные масла:

- веретенное масло (ТУ 38.1011232-89), представляющее собой вязкую жидкость - смесь углеводородов - светло-коричневого цвета, предназначенную для смазывания подшипников, скоростных шпинделей металлообрабатывающих станков и пр. Кинематическая вязкость масла - 15-20 сСт;

- талловое масло по ТУ 13-00281074-26-95;

- масло марки МС-20 (МС-8) по ГОСТ 21743-76.

Заявляемый состав готовили следующим образом.

Пример 1. Для получения состава в лабораторных условиях брали 33 г первичных аминов C₈-С₁₁ и нагревали на водяной бане до температуры +40-50°С. Затем в них вводили 56 г КОСЖК и перемешивали до полного растворения. После охлаждения полученной смеси до комнатной температуры в нее добавляли 7 г ЛСТ и 4 г веретенного масла. Получили состав, представляющий собой однородную жидкость темно-коричневого цвета, со следующим соотношением ингредиентов, мас.%:

ЛСТ 7

Амины первичные C₈-C₁₁ 33

КОСЖК 56

Веретенное масло 4

Пример 2. Для получения состава в лабораторных условиях брали 22 г первичных аминов C₈-С₁₁, нагревали на водяной бане до температуры +40-50°С. Затем в них вводили 61 г АСПО и перемешивали до полного растворения. После охлаждения полученной смеси до комнатной температуры в нее добавляли 9 г ЛСТ и 8 г таллового масла. Получили состав, представляющий собой однородную жидкость темно-коричневого цвета, со следующим соотношением ингредиентов, мас.%:

ЛСТ 9

Амины первичные C₈-C₁₁ 22

АСПО 61

Талловое масло 8

Составы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом.

Нанесение предлагаемого состава на поверхность металлических изделий осуществляли следующим образом: методом окунания, либо кистью, валиком или пневматическим распылением в один слой в таком количестве, чтобы толщина пленки составляла 35-90 мкм (в зависимости от способа нанесения). Далее производили сушку изделий на воздухе в течение 20-45 мин в зависимости от толщины нанесенной пленки и температуры окружающей среды. В результате на поверхности обработанных изделий получали твердую лаковую пленку (адгезия 1-2 балла по методу решетчатых надрезов).

Критерием надежности защиты при использовании атмосферостойких покрытий согласно ГОСТ 9.014-78 является появление после испытаний минимального числа очагов коррозии на металле при сохранении таких параметров покрытия, как внешний вид, адгезия к металлу, эластичность пленки. Испытания покрытия, полученного из предлагаемого состава, проводили согласно ГОСТ 9.054-75 в термоклиматической камере Г-4 в атмосфере солевого тумана и 100%-ного влажного воздуха. Температура испытаний 40±1°С; общая продолжительность испытаний - 336 ч. Для сравнения в тех же условиях испытывали покрытие из пушечной смазки (ГОСТ 19537-83), рекомендованной ГОСТ 9.014-78 для защиты изделий из черных металлов от атмосферной коррозии, а также покрытие, полученное из состава по прототипу. Результаты представлены в таблице 1.

Учитывая, что условия хранения металлических изделий, обработанных предложенным составом, предполагают их хранение в том числе и на открытом воздухе, в условиях интенсивного воздействия атмосферных осадков (дождь, снег), были приведены натурные испытания покрытия, полученного из заявляемого состава.

Натурные испытания проводили согласно ГОСТ 9.039-74 в зимний период времени. Продолжительность испытаний - 90 суток. Образцы размещали на стенде на открытом воздухе (воздействие атмосферных осадков - снег, мокрый снег, влажность воздуха в период испытаний - 70-90%, температура - до -15°С), а также в неотапливаемом помещении (влажность воздуха - 80%, температура - до минус 10°С). Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Исследования показали, что покрытие, получаемое из предлагаемого состава, как и покрытие по прототипу, характеризуется высокой устойчивостью в условиях воздействия влажного воздуха и солевого тумана. Однако в условиях воздействия атмосферных осадков (дождь, снег) на открытом воздухе, покрытие, полученное из заявляемого состава, имеет следующие преимущества перед покрытием по прототипу:

- показатель адгезии в этих условиях выше в 1,5-2 раза;

- пористость после испытаний составляет крайне малую величину 2-3 шт/см², в то время как у прототипа - 30% площади покрытия;

- первый очаг коррозии появляется лишь через 60 суток испытаний, в то время как у прототипа - уже через 20 суток;

- и при этом площадь коррозионных поражений через 90 суток у предлагаемого состава только 10%, в то время как у прототипа - 80%.

Наряду с указанными преимуществами по свойствам также имеются преимущества в технологии получения покрытия из предложенного состава:

- снижается температура, при которой осуществляется приготовление предложенного состава;

- сокращается период сушки покрытия в 20-40 раз.

Благодаря указанным преимуществам использование заявляемого состава для консервации нефтепромыслового оборудования и других металлических изделий обеспечит их качественную антикоррозионную защиту как при условии их хранения в помещении, так на открытом воздухе при наличии атмосферных осадков, и, кроме того, защитит их при перевозке.

Вместе с этим благодаря тому, что покрытие, полученное из предлагаемого состава, является смываемым, исключается засорение погружных насосов и другого работающего в скважине оборудования фрагментами растворяющегося покрытия, полученного из предлагаемого состава.

Кроме того, появляется возможность утилизировать бросовые отходы, появляющиеся при добыче и транспорте нефти.

Изобретение относится к области нефтедобычи, а также может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Технический результат: повышение степени защиты металлических изделий от коррозии в условиях воздействия атмосферных осадков за счет сохранения в этих условиях высокой адгезии образующегося из заявляемого состава покрытия к металлу, снижения пористости покрытия, увеличения периода времени до появления первого очага коррозии, при одновременном снижении толщины покрытия, упрощение технологии приготовления заявленного состава и сокращение времени на получение покрытия, утилизация попутно добываемых вместе с нефтью бросовых отходов - асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО). Состав включает лигносульфонаты технические 6-10%, индустриальное масло 2-5%, отход производства 60-65% и добавку 24-28%, при этом в качестве отхода производства состав содержит кубовые остатки производства синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₇ или твердые нефтяные углеводороды АСПО - асфальтеносмолопарафиновые отложения - отход, образующийся при добыче и транспортировке нефти, а в качестве добавки состав содержит амины первичные C₈-С₁₁, в качестве индустриального масла состав содержит веретенное масло, талловое масло или масло марки МС-20. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав для консервации металлических изделий, преимущественно нефтепромыслового оборудования, при межоперационном хранении и перевозке, включающий лигносульфонаты технические, индустриальное масло, отход производства и добавку, отличающийся тем, что в качестве отхода производства состав содержит отход производства синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₇ КОСЖК или твердые нефтяные углеводороды - асфальтеносмолопарафиновые отложения АСПО, отход, образующийся при добыче и транспортировке нефти, а в качестве добавки состав содержит амины первичные C₈-С₁₁, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Лигносульфонаты технические 6-10

КОСЖК или АСПО 60-65

Амины первичные C₈-C₁₁ 24-28

Индустриальное масло 2-5.