СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ СТАЛИ Российский патент 2012 года по МПК B05D1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области защиты стали от коррозии и может быть использовано для защиты путепроводов, железнодорожных и автомобильных мостов и других металлических конструкций и сооружений.

Более конкретно изобретение относится к способам нанесения защитных ингибирующих покрытий на основе полимеров.

Уровень техники

Известен способ нанесения на стальные изделия полимерных защитных покрытий (авт. свид. №427878, B05D 3/00).

При этом для повышения адгезии покрытия к материалу изделий по известному способу поверхность металла перед нанесением полимерного покрытия подвергается механической обработке с одновременным введением в зону обработки полимерного материала. Механические воздействия на полимер, попадающий в зону обработки, приводят к разрыву химических связей в полимерных цепях с образованием макрорадикалов, которые способны химически взаимодействовать с чистым металлом.

Недостаток известного способа состоит в том, что этот способ требует предварительной механической обработки поверхности.

Известен также способ нанесения полимерного покрытия-ингибитора на стальные конструкции, описанный в патенте RU №2353709, C23F 11/173, 27.04.2009 г., Бюл. №12, выбранный в качестве прототипа.

В известном способе жидкую смесь на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины наносят на стальные конструкции без предварительной механической обработки поверхности с помощью насоса высокого давления. В результате динамического взаимодействия жидкой струи со стальной твердой поверхностью образуется полимерно-минеральная пленка с высокими механическими, адгезионными и ингибирующими свойствами.

Описанный способ нанесения ингибитора коррозии стали предусматривает способ его получения, который заключается в том, что в емкость, снабженную мешалкой и рН-метром, загружают концентрированный водный раствор полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, с концентрацией 0,9-1,0 мас.%, далее процесс ведут при работающей мешалке и при 18-22°С, затем вводят концентрированный водный раствор кальцинированной соды с концентрацией 0,9-10 мас.% и доводят рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас.%, затем добавляют расчетное количество воды до получения ингибитора заданной концентрации и полученную массу перемешивают в течение 10-15 мин.

Полученный состав находится в пределах требуемых концентраций, мас.%:

Полиоксиэтилен 0,001-0,1 Бентонитовая глина 0,5-4,0 Кальцинированная сода 0,1-1,0 Вода остальное

В этом составе используется водорастворимый полимер (полиоксиэтилен) с молекулярной массой, равной 6·10³ (марка ПЭГ 6000).

Жидкий ингибитор на стальные конструкции наносят струей с помощью наноса высокого давления (давление 10-20 МПа).

Недостатком известного способа является отсутствие взаимосвязи его со способом получения ингибитора, что усложняет и удлиняет технологический процесс нанесения ингибитора и снижает эффективность его использования.

Решаемой технической задачей (технический результат изобретения) в соответствии с изобретением является существенное повышение эффективности и оперативности использования известного способа нанесения ингибитора коррозии с учетом его получения, которые взаимосвязаны между собой.

Поэтому в качестве кратких сведений представляем ниже описание усовершенствованного способа получения ингибитора коррозии стали для его следующего применения - нанесения.

Способ получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины, заключается в том, что в емкость 1 (см. чертеж-схему) последовательно загружают полиоксиэтилен, кальцинированную соду и бентонитовую глину с постоянным их перемешиванием и добавлением расчетного количества воды. Конкретно, в емкость, которая имеет цилиндрическую форму, которую снабжают коническим дном 2 с выпускным отверстием 3 в нижней части, вначале загружают от 15 до 25% необходимого количества воды, затем засыпают полиоксиэтилен, добавляют кальцинированную соду, необходимое количество которой определяют предварительно для расчетного количества приготовляемого раствора для доведения рН его до значения 8-9, после чего засыпают бентонитовую глину и добавляют расчетное количество воды. При этом весь процесс ведут при температуре 5-45°С и постоянном перемешивании, причем после добавления кальцинированной соды в течение 5-10 минут, после полного засыпания бентонитовой глины в течение 5-7 минут, а полученную массу перемешивают в течение 5-10 минут. При этом перемешивание осуществляют принудительной циркуляцией посредством циркуляционного насоса 4, соединенного посредством входного патрубка 5 с выпускным отверстием 3 емкости 1, выходной патрубок 6 которого погружают в емкость 1.

Ниже изобретение поясняется на примере осуществления с сопровождающей чертежом-схемой оборудования для обеспечения способа получения ингибитора и одновременно его нанесения на поверхность стали.

Сущность изобретена

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе

нанесения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины, заключающийся в том, что процесс нанесения ингибитора, приготовленного в емкости, осуществляют струей рабочей жидкости с помощью насоса высокого давления, согласно изобретению процесс нанесения ведут непосредственно после приготовления ингибитора в указанной емкости с использованием циркуляционного насоса, при этом входной патрубок насоса высокого давления соединяют с выходным патрубком постоянно включенного циркуляционного насоса, который одновременно обеспечивает предварительное необходимое давление на входном патрубке насоса высокого давления и перемешивание ингибитора, причем струю жидкости формируют насадкой в виде ламинарного неразрушающегося потока со скоростью не менее 100 м/с перпендикулярно обрабатываемой поверхности, после чего ее промывают водой и сушат струей сухого воздуха.

А также тем, что рабочую струю жидкости формируют насадкой в виде плоского сопла с углом бокового расхождения потока 15-25° и расходом Р ингибитора в пределах 1 л/мин≤Р≤6 л/мин, которое позиционируют на расстоянии 5-15 см от обрабатываемой поверхности, при этом скорость обработки поверхности S поддерживают в пределах 0,03 м²/мин≤S≤0,5 м²/мин.

Осуществление изобретения

Способ нанесения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины, заключающийся в том, что процесс нанесения ингибитора, приготовленного в емкости 1, осуществляют струей рабочей жидкости с помощью насоса высокого давления 7. Согласно изобретению процесс нанесения ведут непосредственно после приготовления ингибитора в указанной емкости 1 с использованием циркуляционного насоса 4, при этом входной патрубок 8 насоса 7 высокого давления соединяют с выходным патрубком 6 постоянно включенного циркуляционного насоса 4, который одновременно обеспечивает предварительное необходимое давление на входном патрубке насоса высокого давления 7 и перемешивание ингибитора для предотвращения седиментации бентонитовой глины. Причем струю жидкости формируют насадкой в виде ламинарного неразрушающегося потока со скоростью не менее 100 м/с перпендикулярно обрабатываемой поверхности, после чего ее промывают водой и сушат струей сухого воздуха. Рабочую струю жидкости формируют насадкой в виде плоского сопла с углом бокового расхождения потока 15-25° и расходом Р ингибитора в пределах 1 л/мин≤Р≤6 л/мин, которое позиционируют на расстоянии 5-15 см от обрабатываемой поверхности, при этом скорость обработки поверхности S поддерживают в пределах 0,03 м²/мин≤S≤0,5 м²/мин.

Пример осуществление способа

Предварительно определяем требуемое количество кальцинированной соды для приготовления, например, 500 кг ингибитора. Для этого в лабораторных условиях для конкретных промышленных партий полиоксиэтилена, используемых в производстве ингибитора, определяют количество кальцинированной соды (в процентах к исходному количеству воды), необходимого для получения раствора с рН 8-9, в данном примере это значение равно 1%.

Способ получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины в общем заключается в том, что в цилиндрическую емкость последовательно загружают полиоксиэтилен, кальцинированную соду и бентонитовую глину с постоянным их перемешиванием и добавлением расчетного количества воды. В процессе приготовления ингибитора кран 9 закрыт, а циркуляционный насос 4 постоянно включен и обеспечивает интенсивное перемешивание раствора.

В цилиндрическую емкость 1, которую снабжают коническим дном 2 с выпускным отверстием 3 в нижней части, вначале загружают 100 кг воды (25% необходимого количества воды), затем постепенно (для избежания образования комков) засыпают полиоксиэтилен - 0,5 кг, добавляют кальцинированную соду - примерно 1 кг, после чего постепенно засыпают бентонитовую глину в количестве 3,5 кг и добавляют расчетное количество воды - 395 кг. При этом весь процесс ведут при постоянном перемешивании, причем после добавления кальцинированной соды в течение 5-10 минут, после полного засыпания бентонитовой глины в течение 5-7 минут, а полученную массу перемешивают в течение 5-10 минут. При этом перемешивание осуществляют принудительной циркуляцией посредством циркуляционного насоса 4, соединенного посредством входного патрубка 5 с выпускным отверстием емкости 3, выходной патрубок 6 которого погружают в емкость 1.

Весь процесс ведут при температуре окружающей среды в плюсовом значении, предпочтительно в диапазоне 5-45°С. При более низких температурах возможно появление локальных мест переохлаждения с замораживанием раствора, а при более высоких температурах увеличивается вероятность термомеханической деструкции полимера и флоккуляции бентонита.

Приготовленный ингибитор наносят на стальные конструкции струей с помощью насоса высокого давления 7.

Чтобы начать процесс нанесения ингибитора необходимо, не выключая циркуляционного насоса, открыть кран 9, установленный на входном патрубке 8 насоса 7 высокого давления, расположить выходное сопло 10 на расстоянии 5-15 см перпендикулярно обрабатываемой поверхности, включить насос 7 высокого давления и произвести обработку поверхности со скоростью от 0,03 м²/мин до 0,5 м²/мин. После обработки поверхность промыть водой и высушить струей воздуха. Сопло 10 должно обеспечить плоский ламинарный поток ингибитора с необходимой скоростью, расходом и максимальной шириной струи, что достигается подбором угла расхождения потока в диапазоне 15-25°.

Циркуляционный насос 4 выбирают таким образом, чтобы его мощности хватало для одновременного обеспечения работы насоса высокого давления 7 (до 6 л/мин) и непрерывного перемешивания раствора ингибитора (5-20 л/мин).

Насос 7 высокого давления выбирают плунжерного типа с параметрами, обеспечивающими указанные режимы обработки.

Приведенные технологические параметры нанесения ингибитора (геометрия сопла, его расположение относительно поверхности, давление обработки и расход ингибитора) являются наилучшими для обеспечения максимальной эффективности процесса нанесения и взяты нами из результатов оптимизации многофакторного эксперимента, проведенного на специально созданной установке.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках, не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенный способ не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат. Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и не очевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Заявленное техническое решение технически применимо, поскольку оно может быть осуществлено промышленным способом в строительстве и машиностроении и использовано в других отраслях народного хозяйства, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки способа позволяют получить заданный технический результат.

Следует заметить, что преимущество предлагаемого изобретения перед близким аналогом (прототипом) обеспечивается представленной совокупностью существенных признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, а вместе, во взаимосвязи, они решают задачу создания нового более прогрессивного технического решения, простого и дешевого.

Изобретение относится к защите стали от коррозии и может быть использовано для защиты путепроводов, железнодорожных и автомобильных мостов и других металлических конструкций и сооружений. Процесс нанесения ведут после приготовления ингибитора в емкости с использованием циркуляционного насоса. Входной патрубок насоса высокого давления соединяют с выходным патрубком постоянно включенного циркуляционного насоса. Одновременно обеспечивают предварительное необходимое давление на входном патрубке насоса высокого давления и перемешивание ингибитора. Струю жидкости формируют насадкой в виде ламинарного неразрушающегося потока со скоростью не менее 100 м/с перпендикулярно обрабатываемой поверхности. После чего ее промывают водой и сушат струей сухого воздуха. Техническим результатом изобретения является упрощение, сокращение времени и повышение эффективности процесса нанесения ингибитора коррозии стали. 1 ил., 1 з.п. ф-лы.

1. Способ нанесения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, кальцинированной соды и бентонитовой глины, заключающийся в том, что процесс нанесения ингибитора, приготовленного в емкости, осуществляют струей рабочей жидкости с помощью насоса высокого давления, отличающийся тем, что процесс нанесения ведут непосредственно после приготовления ингибитора в указанной емкости с использованием циркуляционного насоса, при этом входной патрубок насоса высокого давления соединяют с выходным патрубком постоянно включенного циркуляционного насоса, который одновременно обеспечивает предварительное необходимое давление на входном патрубке насоса высокого давления и перемешивание ингибитора, причем струю жидкости формируют насадкой в виде ламинарного неразрушающегося потока со скоростью не менее 100 м/с перпендикулярно обрабатываемой поверхности, после чего ее промывают водой и сушат струей сухого воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочую струю жидкости формируют насадкой в виде плоского сопла с углом бокового расхождения потока 15-25° и расходом Р ингибитора в пределах 1 л/мин≤Р≤6 л/мин, которое позиционируют на расстоянии 5-15 см от обрабатываемой поверхности, при этом скорость обработки поверхности S поддерживают в пределах 0,03 м²/мин≤S≤0,5 м²/мин.