ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДНЫХ И АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ Российский патент 2015 года по МПК C23F11/04 

Предлагаемое изобретение относится к составам для защиты металлов от коррозии в водных и агрессивных средах и может быть использовано для защиты оборудования от коррозии в агрессивных средах.

Известен ингибитор коррозии, состоящий из сополимера N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом при следующем соотношении, мас.%: сополимер N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом 99.9, хлористый натрий 0.1 (RU 2087592, МКИ C1 C23F 11/04, 11/14, 1997 г.).

Данный ингибитор коррозии может найти применение в машиностроительной промышленности при травлении металлов в серной кислоте при высоких температурах.

Недостатком данного ингибитора коррозии является использование его при травлении металлов в серной кислоте и не пригодного для защиты чугуна сталей марок 3 и 10 от воздействия других агрессивных сред.

Известен ингибитор коррозии - бактерицид, который получают при взаимодействии жирной кислоты (C₅-C₁₆) и аминопарафина (C₁₀-C₁₆) или смешением с ингибитором коррозии O-алкилфосфит-N-алкиламмонием или N-алкил-2-метил-5-этилпиридинийбромидом, или с аммонийными солями моноалкилфосфористых кислот при их соотношении 1-0.25:075, соответственно. Содержание ингибитора коррозии - бактерицида 30-60 мас.%, растворитель (алифатический спирт или ароматический растворитель) - остальное (RU 2116380, МКИ C23F 11/14, 27/07, 1998 г.).

Ингибитор коррозии предназначен для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии.

Недостатком данного ингибитора коррозии является низкая эффективность при использовании для защиты чугуна и сталей в жесткой воде.

Известен ингибитор коррозии черных металлов в водных системах, содержащий смесь мономеров и олигомеров 1,3-диаминопропанола-2 7-12 мас.%, хлорид натрия 4-7 мас.%, гидроксид натрия 0.5-1 и воду.

Состав вводится в коррозионную среду в концентрации 0.3-0.5% (SU 1503338, МКИ C23F 11/08, 20/01, 1978 г.).

Недостатком данного ингибитора коррозии - это использование его в нейтральных водных растворах в замкнутых системах охлаждения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора коррозии на основе продуктов конденсации гексаметилендиамина с фосфорной кислотой и мочевиной в присутствии глицерина. Полученный ингибитор коррозии в концентрации 25-100 мг/л дает защитный эффект в нейтральной воде с общим солесодержанием 200 мг/л 83-99% (RU 2108408, МКИ C23F 11/14, 10/04, 1998 г.).

Недостатком данного ингибитора является низкий защитный эффект в щелочной и кислой средах, а также в воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л.

В основу настоящего изобретения положена задача создания ингибитора коррозии черных металлов сталь 3 и сталь 10 и чугуна в жесткой воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л, работающего в щелочной и кислой среде.

Поставленная задача решается тем, что состав предлагаемого ингибитора коррозии включает натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты, полиакриламид и соду кальцинированную при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 68.50-69.50 полиакриламид 3.25-3.51 сода кальцинированная 6.5-8.0 вода остальное

Натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты представляет собой полимер формулы:

C_aH_bO_cN_dNa_e, где a от 43 до 54; b от 51 до 71; c от 13 до 23; d от 4 до 12; e от 1 до 4, c содержанием фрагментов по Na от 23.41 до 27.54% мол. формулы:

-CH₂CH-CH₂-NH-CH₂-COONa

Полиакриламид марки A 930 ТУ 6-02-00209912-41-94.

Вода питьевая ГОСТ 2874-73.

Сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85.

Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации г/л: от 0.025 до 0.1.

Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

В круглодонную колбу помещают 11,6 г (0.1 моль) гексаметилендиамина, 17.8 г (0.18 моль) фосфорной кислоты и 2.76 г (0.03 моль) глицерина. Полученную смесь нагревают до образования гомогенной смеси и прибавляют при перемешиании 13.2 г (0.22 моль) карбамида. Затем нагревают до 130°C и греют при этой температуре 1.5 часа. Из полученного полимера готовили рабочие растворы с концентрацией 25, 50 и 100 мг/л с применением жесткой воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л.

Ингибиторы коррозии испытывали по ГОСТ 6243-75.

Методика испытаний заключается в следующем: в четырехугольный стеклянный сосуд наливают дистиллированную воду на высоту около 1 см. На дно сосуда опускают подставки для пластин и закрепляют психрометр бытовой. С помощью фарфорового шпателя размещают чугунную стружку (по две порции массой по 2.5 г каждая) на стальные пластины, изготовленные из стали 10 с размерами 115×50×5 мм. Каждую порцию чугунной стружки смачивают 2 см³ рабочего раствора ингибитора коррозии, приготовленном на жесткой воде (до 7 мг-экв/л).

Помещают пластины в четырехугольный сосуд, герметически закрывают его крышкой и выдерживают при температуре 25°C и относительной влажности 95-97% в течение 180 часов. Через каждые 24 часа чугунную стружку смачивают 2 см³ рабочего раствора ингибитора. Результаты испытаний ингибитора коррозии представлены в таблице.

Пример 2 (предлагаемый)

В условиях примера 1, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 68.5 полиакриламид 3.25 сода кальцинированная 6.5 вода остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 100 мг/л с использованием воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 68.8 полиакриламид 3.3 сода кальцинированная 6.8 вода остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткостью 2 мг-экв/л.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 69.0 полиакриламид 3.4 сода кальцинированная 7.2 вода остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткости 2 мг-экв/л.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 69.2 полиакриламид 3.4 сода кальцинированная 7.5 вода остальное

Из полученного водного раствора готовят рабочие растворы с концентрацией 25 мг-экв/л с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 6

В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:

натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 69.5 полиакриламид 3.51 сода кальцинированная 8.0 вода остальное

Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 25 мг/дм с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица Эффективность ингибитора коррозии стали 3 и чугуна № примера Концентрация Скорость Степень Коэффициент

  ингибитора, мг/л коррозии, г/м²ч защиты, % торможения 1 (по прототипу) 100.0 0.0035** 99^* - 100.0^а 0.0066^*** 10.71 1.12 2 100.0^а 0.0014 99.6 - 3 50.0^а 0.0012 83.79 6.17 4 50.0^а 0.0011 85.14 6.73 5 25.0^б 0.0048 35.06 1.54 6 25.0^б 0.0046 37.89 1.61 Примечание: * - испытана на образцах из стали 10 с размерами 10×50×1.5 мм, которые погружают в перемешиваемую коррозионную среду объемом 1 л, в качестве которой используют водопроводную воду с pH 7 и общим солесодержанием 200 мг/л. Время испытаний 120 часов. Температура испытаний 20°C. ** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.35 мм/год, время испытаний 120 часов; *** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.0074 г/м³ ч, время 180 часов; а - вода с общей жесткостью 2 мг-экв/л; б - вода с общей жесткостью 7 мг-экв/л. Скорость коррозии K=m_o-m_l/tS t - время испытаний, ч; S - площадь образца, м²; m_o, m_l - вес образца до и после коррозионных испытаний, г. Степень защиты Z=(1-1/γ)100% Коэффициент торможения γ=J_o/Jин J_o - скорость коррозии в отсутствие ингибитора коррозии; Jин - скорость коррозии в присутствии ингибитора.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты оборудования из стали и чугуна в водных и агрессивных средах. Ингибитор включает, мас.%: натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 68,5-69,5; полиакриламид 3,25-3,51; соду кальцинированную 6,5-8,0 и воду - остальное. Технический результат: создание ингибитора коррозии черных металлов, работающего в жесткой воде с жесткостью до 7 мг-экв/л, а также в щелочной и кислой средах. 1 табл.

Ингибитор коррозии черных металлов в водных и агрессивных средах, включающий смесь органических и неорганического реагентов, отличающийся тем, что он в качестве органических реагентов содержит натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты и полиакриламид, а в качестве неорганического реагента - кальцинированную соду, при следующем соотношении реагентов, в мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты 68,5 - 69,5 полиакриламид 3,25 - 3,51 сода кальцинированная 6,5 - 8,0 вода остальное