ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И СУЛЬФАМИНОВОЙ КИСЛОТАХ Российский патент 2007 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может быть применено в машиностроении при травлении металлов, а также для кислотных очисток оборудования и промывок скважин.

Известно применение уротропина для защиты стали в серной, соляной и сульфаминовой кислотах (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с.28-29). Защита стали в кислотах с помощью уротропина недостаточно эффективна. Еще слабее уротропин защищает другие металлы. Кроме того, для достижения защитного действия уротропин приходится применять в высоких концентрациях (до 2%).

Наиболее близким к предлагаемому ингибитору по технической сущности и полученным результатам является продукт конденсации капринового альдегида с анилином (Турбина Е.Г., Ключников Н.Г. Защита стали от коррозии в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов. Сборник статей «Ингибиторы коррозии металлов», ЦНИИ технологии судостроения. - Судостроение, 1965, с.124-129.). Известный ингибитор защищает сталь лучше, чем уротропин, но и в том случае степени защиты все же недостаточно велики (92,07; 95,50; 97,29% в 3,5 и 7 н. соляной кислоте). При защите известным ингибитором титана и хрома степень защиты значительно меньше. Он слабо защищает сталь от наводороживания.

При разработке предлагаемого ингибитора ставилась задача создать более эффективный ингибитор кислотной коррозии не только для стали, но и для титана и хрома. Положительный эффект изобретения возникает за счет синергизма (взаимного усиления действия) компонентов предлагаемого ингибитора.

Для решения поставленной технической задачи было предложено использовать ингибитор, содержащий β-оксинафталь-м-нитроанилин (I), O,O-ди(пропил)-S-(2-метилпиперидил-1-карбметил)дитиофосфат (II), 1,1'-этилен-2,2'-дипиридилийдииодид (III) и уротропин. Первые три компонента представляют собой следующие структуры:

Указанные вещества входят в состав ингибитора в следующих концентрациях (мас.%):

β-оксинафталь-м-нитроанилин18,1-23,9О,О-ди(пропил)-S-(2-метилпиперидил-1-карбметил)дитиофосфат13,7-11,91,1'-этилен-2,2'-дипиридилийдииодид27,3-16,4уротропин40,9-47,8

В первую очередь в кислоте растворяют продукт конденсации, затем дитиофосфат, производное дипиридилия и уротропин. Испытания эффективности ингибитора проводили как объемным (по объему выделившегося водорода), так и гравиметрическим методами.

Пример I. В 500 мл 3 н. H₂SO₄ растворен ингибитор, содержащий продукт конденсации 18,1 мас.%, дииодид 27,9 мас.%, дитиофосфат 13,7 мас.%, уротропин 40,9 мас.%. В чистую и ингибированную кислоту были помещены по три образца стали размером 30×20×1 мм, которые предварительно очищались наждачной бумагой, обезжиривались ацетоном, выдерживались два часа в эксикаторе над прокаленным хлоридом кальция и взвешивались на аналитических весах. Образцы выдерживались в растворах 48 ч при (20±1)°С и 0,5 ч при (90±1)°С.

В результате проведенных опытов были определены скорости коррозии стали в чистой кислоте при 20°С 8,58·10^-4 г/дм³·ч и при 90°С 44,45 г/дм³·ч; в ингибированной кислоте соответственно 1,46·10^-5 и 0,27 г/дм³·ч. По полученным данным рассчитанные величины коэффициентов торможения К_т составили при 20°С 58,8, при 90°С 166,6. По значениям К_T получены величины степеней защиты, которые оказались равны соответственно 98,3 (для 20°С) и 99,4% (для 90°С).

Для отдельных компонентов ингибитора получены следующие величины К_T:

продукт конденсации2,9дииодид2,5дитиофосфат2,5уротропин1,7

Теоретическое значение общего К, полученное при перемножении частных К_T, равен 29,8, т.е. почти в 2 раза меньше экспериментальной величины, что является свидетельством о наблюдаемом синергизме компонентов ингибитора. Катодная и анодная поляризация для стали в ингибированной кислоте составляет соответственно около 100 и 60 милливольт, а для отдельных компонентов 5-15 и 5-10 милливольт, что также свидетельствует о синергетическом усилении защитного действия компонентов в ингибиторе.

Наводороживание стали определялось по скручиванию проволочных образцов на крутильной машине К-5. Брались образцы, которые 1) не травились или травились в 2) неингибированной и 3) ингибированной кислотах. Фиксировалось число оборотов до излома для указанных категорий образцов N₁, N₂ и N₃. Затем находились разности ΔN'=N₁-N₂ и N"=N₁-N₃, на основе их определяли коэффициент торможения наводороживания и пересчитывали на степень защиты

С известным ингибитором степень защиты стали от коррозии составила 91,1% от наводороживания 5%.

Пример II. При экспериментах с титаном в 7 н. соляной кислоте (90°С) с тем же ингибитором, что и в примере I, коэффициент торможения коррозии 12,5 (z=92%). Для отдельных компонентов ингибитора были определены в опытах следующие К_T:

продукт конденсации2,1дииодид1,1дитиофосфат1,2уротропин1,5

Теоретический коэффициент торможения для компонентов 4,16. Таким образом, экспериментальный К_T почти в 3 раза больше, что указывает на синергизм компонентов и для титана.

Коэффициент торможения для известного ингибитора составил 1,7, т.е. значительно ниже, чем для предлагаемого.

Из приведенных примеров и данных таблиц можно сделать следующие выводы.

1. Предлагаемый ингибитор несколько повышает эффективность защиты стали от коррозии и весьма значительно увеличивает подавление коррозии для титана и хрома по сравнению с известным ингибитором.

2. Для стали торможение наводороживания предлагаемым ингибитором существенно выше, чем при использовании известного ингибитора.

Дополнительные опыты, проведенные с ингибитором ПБ-5, широко применяемым в практике защиты стали от коррозии, показали заметное преимущество предлагаемого ингибитора (К_T около 60) перед ПБ-5 (К_T=44). Следует также отметить, что предлагаемый ингибитор не коагулирует при накоплении ионов железа в травильном растворе, в отличие от ПБ-5.

Как уже отмечалось, положительный эффект применения предлагаемого ингибитора объясняется синергетическим усилением совместного действия его компонентов.

Предлагаемый ингибитор рекомендуется для применения при кислотном травлении стали, титана и хрома, а также при кислотных очистках соответствующего оборудования.

Таблица 2
Торможение коррозии стали, титана и хрома и торможение наводороживания в соляной, серной и сульфаминовой кислотах известным ингибитором (продуктом конденсации анилина с каприновым альдегидом, концентрация 5 г/л)№ п/пМеталлКислота и ее концентрация, экв/лt, °CСтепень защиты, %от коррозиииот наводороживания 123451стальH₂SO₄, 32091,152-//-H₂SO₄, 5-//-90,993-//-H₂SO₄, 39090,8 4-//-H₂SO₄, 5-//-87,7 5-//-HCl, 32092,526-//-HCl, 5-//-94,937-//-HCl, 39090,2 8-//-HCl, 5-//-90,0 9-//-HCl, 72097,3510-//-HCl, 79096,2 11-//-NH₂SO₂OH, 12049,5912-//--//-, 19045,0 13титанH₂SO₄, 82044,3 14-//--//-, 89046,0 15-//-HCl, 72030,1 16-//--//-, 79041,0 17-//-NH₂SO₂OH, 12033,3 18хромH₂SO₄, 59049,1 19-//-HCl, 59045,0 

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано при травлении стали, титана и хрома, а также для кислотных очисток оборудования. Ингибитор содержит, мас.%: β-оксинафталь-м-нитроанилин 18,1-23,9, O,O-ди(пропил)-S-(2-метилпиперидил-1-карбметил)дитиофосфат 13,7-11,9, 1,1'-этилен-2,2'-дипиридилийдииодид 27,3-16,4, уротропин 40,9-47,8. Применение ингибитора приводит к повышению степени защиты стали, титана и хрома, а также к снижению наводороживания стали. 2 табл.

Ингибитор коррозии металлов в серной, соляной и сульфаминовой кислотах, содержащий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит O,O-ди(пропил)-S-(2-метилпиперидил-1-карбметил)дитиофосфат, 1,1'-этилен-2,2'-дипиридилийдииодид и уротропин, а в качестве продукта конденсации - β-оксинафталь-м-нитроанилин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

β-Оксинафталь-м-нитроанилин18,1-23,9O,O-ди(Пропил)-S-(2-метилпиперидил-1-карбметил)дитиофосфат13,7-11,91,1'-Этилен-2,2'-дипиридилийдииодид27,3-16,4Уротропин40,9-47,8