Состав для защиты от питтинговой коррозии Советский патент 1993 года по МПК C23F11/00 C23F11/08 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в системах водяного охлаждения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности, в нефтяной и химической.

Цель изобретения - повышение эффективности состава для защиты от питтинговой коррозии углеродистых и нержавеющих сталей в средах с высоким солесодержани- ем при повышенных температурах (до 70°С).

Указанная цель достигается тем. что состав для защиты от питтинговой коррозии, включающий гексаметафосфат щелочного металла, дополнительно содержит бихро- мат калия, цинк сернокислый и оксиэтили- дендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) при следующей концентрации компонентов, мг/л:

Гексаметафосфат натрия

Цинк сернокислый

Бихромат калия

Оксиэтилидендифосфоновая

кислота

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что за2,0-4.0 0.5-2.0 0,5-1.7

0.5-2.0

металохлажано в ства, в .

эффекттингоеющихржани- 70°С).

что сорозии, очного бихро- этили- ) при ентов,

яемого что за2,0-4.0 0.5-2.0 0,5-1.7

0.5-2.0

являемый состав отличается от известного тем, что он дополнительно к гексаметафос- фату содержит бихромат калия, цинк сернокислый и ОЭДФ при содержании компонентов, мг/л:

Гексаметафосфат натрия2,0-4,0

Цинк сернокислый0,5-2,0

Бихромат калия0,5-1,7

Оксиэтилидендифосфоновая кислота0,5-2,0

Состав использовали в виде водных растворов отдельных компонентов, которые вводили в исследуемую среду в расчетных количествах.

Эффективность предлагаемого состава определяли электрохимическим методом. Исследования проводили на электродах из углеродистой и нержавеющей сталей в трех- электродной электрохимической ячейке. В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлорсеребряный электрод, в качестве вспомогательного - платиновый. Эффективность состава исследовали в воде состава: хлор-ион 3500 мг/л, сульфат-ион (Л

ос

ОС

ь

С

э

CJ

ОС

:. i3i№C i К J OU у fi KP ; d Li, ;-j : ) c i ,.- IJ(.i,t.:

реккых i. i epwaGeiomi ix отглей :У:I y jQ .r:--.

Электрохимические и, пытай;/,;, -то or;:ou-:п.- о :,мк;;

.тернам стойкости ::Yr:;: -f; протпг-пт-хутот;

П 1 ОВОЯ ifOppUai H.; - hb :Л ;V . раЗ-гЗЛСТЬ; ,;;.:-.

( А. Еш;) Минимальны- i .игУ-ЧССТ;;- :- LiW;-;; .

тимеским-потенциалом питт1-гН1 о-;.п; коиоа-H li;

( И ПОТеНгПЛЙЛО;. ini)pO::WW . . .

IT - с мин р., /-г:- , ;:, Гпк - . Е-Кор. ,;

-. L: i.., V .- , . :

Пр ,1 гООбхОД ЛМСС ГЧ ОПреЛ ЭЯГС-:;: ОДИМ

И;- ЛСПС..ЧИТеЛЫЧЫХ Kp. irepi-i..i. : г:Н ;.(:: ,

i-no tno скор I M: ;

где Епо потенциал ж птм -гоое зоадж К. ::

Чем больше знпчугпи; кр;.: -1 ; ::: ; -- :;: :

Л. Ч .- . ТвЬ 5 ij -irU : C i 0 .;- .

ТЙЛЛСВ К ПИТТИНГООСрЭЙОВ;Л..:.

/ ;з этого же источника (05 ;/|-У ф::чяц--;;- -...::;. --:

методоз ускоренных испыган;/; кержа ие;: ;; -;- - - iJ-U/ix сталей на стойкость npi1 . :-:.;; o lvv -.i-ir1- :;ом КС o,, ;/; зво- :, ;-, с, -;( ..-,

разСгроса при .i.. poi- i ;i i ..:; ...;(,,и: .-/.:,-- :

poii iji ипмтги;-): . : :ч 1азг :: ;: :;...;;..; Д .ч . :

, 100 , :

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в системах водяного охлаждения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтяной и нефтехимической. Состав для защиты от питтинговой коррозии содержит, г/л, гексаметафосфат натрия 2,0-4,0: цинк сернокислый 0,5-2,0; бихро- мат калия 0,5-1.7; ОЭДФ 0,5-2,0. 1 табл., 2 ил.

и с :еда оез ;/iH ;j;:;.;.;-. г,(-..;;:,. . : СДН, ;) у npMGyvt- i : . ;; . or; :: ;.)я, .( /;;

Гексзметй-Фосфат

Цичк сернокислый

. ;{«cvj:;i0,.7 . .У. ;; .,.; ,,лх:,: .;.,..:..-., . -. irvir.-:

0: СИЗ Г /Т /:Д НЙИфОСфОНОНс; ; ИС.Г .Г; .-ir; ,-;m.: :-: Z ПОТ;:; ;J.:r .;: VT ; .- - j .

0,Ь -и,0 2. т-оч;:;.( г Г ); гд., t г;СУ еiш;,-;,..-,;...;: v:.:/.-:- -/, vi га.;;-АВ и - КЗТОДНУЯ 0(}лг;С7ь;: г .;r /; ;e:; :fi ,: -;;.,.- ..: , .:. ODC.

ВСДЕ и - ьн-ланая o6/i3av;,:;Vo::.;r. ,. : ::;,,.- ;i . ,.;

точки 8 и В Ой; ; п-зе :стауют по пччцкопу .-,:;:с ::/одс; ; :;,1.-Т :Г1/;-::ч о : ... 1-; - с 07

рОЗ .И :(Opi . О j: . ;;.,г;рЗХ - ; . :. ... L. L

ЗС и - область устойчкаост /-n-jCci-iG;;.;../,л ;i v;:-;:;:-:a,i.;;ir:; .,: . :.л ;:-.:,.. 54U ;

ГО СОСТОЯНИЯ,Г.|1( ./--v УПК-;,Д.: j /,. ;,;..; L.,..;; ;... :;;.y,.::Vtj 6/

СД и ,гь активного jj.-ii-iOMBpiia--;.;,-;;; 5°С i ;;:; -. ..ч А с:1. . : растворения металла, 5аз обрйзозан яу : ,:ep ;.,i.;n:.:: /4---..;i :,. ,; -}ляо;- питии га; i-ii-; аонноЧ ;.p:.-j:-;,;i;- ;.;.;;, |Ц .:о;;ч-эие;о;.:.;.-:. ота-гточки Д и Д - точки перегиба анодной кр;ч-укзззг- мом ;:;;;.г:тв -ое Нуя мгис;. fKpi-ш

РОЙ, соответствуют началу обрйзЪазний ni/ir-;);

и потенциалу Епо.:---- : - ):: :l

Как видно из рис;,1 (крИгЗая 1; и ь ,пл« -1ержао ЕОЩ8й сталм з сред 5ез мигмбиЕпо Епо - Екор 320- (-220) 540 мВ.

Для углеродистой стали в растворе без ингибитора (рис.2, кривая 1) при температуре 25°С: Екор -470 мВ, Емкмин -410 мВ.

Епк ЕпкМИН-Екор--410-(-470) 60мВ.

При температуре 70°С Екор -500 мВ, ЕПкмин -470мВ,

Епк -470-(-500) 30 мВ. Таким образом, для углеродистой стали Епк в среде без ингибитора мало (30-60 мВ) и опасность возникновения питтинга очень велика.

Пример 2. Испытания проводят в воде, содержащей 3500 мг/л хлор-ионов и 120 мг/л сульфат-ионов при температурах 25 и 70°С. Готовят состав, который содержит (мг/л): :

Гексаметафосфат натрия1,0

Цинк сернокислый0,3

Бихромат калия0,3

ОЭДФ0,3,

т.е. концентрация ингредиентов предлагаемого состава ниже минимальной заявляемой. Поляризационные кривые нержавеющей и углеродистой сталей снимают с помощью потенциостатоз ПИ-50-1 л П-5827-М в потенциодинамическом и гальваностатическом режимах со скоростью развертки 1 В/ч. Площадь поверхности электродов составляет от 0,13 до 1,07 см2.

В этих условиях . А Епо для нержавеющей стали составил 690 мВ, прирост А Епо - 150 мВ относительно раствора без ингибитора (пример 1), для углеродистой стали при 25°С Д ЕПк 150 мВ, при70°С, АЕПк 80мВ,

Как видно, А Епо и А ЕПк несколько больше, чем в отсутствие ингибитора, но ниже, чем в присутствии заявляемого состава,

Пример 3. Готовят состав, который содержит (мг/л):

Гексаметафосфат натрия2.0

Цинк сернокислый0,5

Бихромат калия0,5

ОЭДФ0,5

Испытания проводят в условиях, аналогичных примерам 2 и 1. Результаты испытаний приведены в таблице 1, Как видно из табл.1 Епо для нержавеющей стали составил 865 мВ, прирост А Епо относительно примера 1 составил 325 мВ. Для углеродистой стали при 25°С Д ЕПк 390 мВ, при 70°С Епк 345 мВ, т.е. достигается такое значение , А Епо и Епк, при котором обеспечивается надежная защита от питтинговой коррозии.

Пример 4. Готовят состав, который содержит мг/л):

Гексаметафосфат натрия3,0

Цинк сернокислый1,0

Бихромат калия1,0

ОЭДФ1,0

Испытания проводят в условиях, эналогич- ных примерам 1 и 2. В этих условиях Епо для нержавеющей стали составил 870 мВ, прирост Епо - 390 мВ. Для углеродистой стали при 25°С

15

ДЕПк 390мВ,при70°С АЕПк 345мВ

Как видно из таблицы, полученные ДЕпоИ А Епк близки к примеру 3.

Пример 5. Готовят состав, который Q содержит (мг/л):

Гексаметафосфат натрия4,0

Цинк сернокислый2,0

Бихромат калия1,7

ОЭДФ2,0

Испытания проводят в условиях, аналогич- 5 ных примерам 1 и 2. В этих условиях так же, как и в примерах 3 и 4, получены высокие значения ДЕпоИ А Епк для нержавеющей (870 мВ) и углеродистой (390 мВ при 25°С и 345 мВ при 70°С) сталей, Прирост 0 ЕПО для нержавеющей стали составил 330 мВ.

П р и м е р 6. Готовят состав, содержащий (мг/л):

Гексаметафосфат натрия8,0

5Цинк сернокислый4,0

Бихромат калия4,0

ОЭДФ4,0

Испытания проводят в условиях, аналогичных примерам 1 и 2. В этом примере 0 Д Епо для нержавеющей стали составил 890 мВ, прирост А ЕПо относительно примера 1 составил 350 мВ. Для углеродистой стали при 25°С А ЕПк 410 мВ, при 70°С - 340 мВ.

5 Т.е., по эффективности состав с таким содержанием ингредиентов не уступает составам в примерах 3-5. Однако, такой состав не может быть применен в - промышленных условиях из-за высокого со- 0 держания в нем хрома и гексаметафосфата. Пример 7. Готовят состав, который содержит (мг/л):

Цинк сернокислый1,0

Бихромат калия1,0

5 ОЭДФ1,0

Испытания состава 7, проведенные в аналогичных условиях, показали, что для нержавеющей стали А Епо составил 560 мВ, прирост А Епо - 20 мВ. Для углеродистой стали при 25°С ЕПк 185 мВ, при температуре 7С°С ЛЕпк 150 мВ. Эта величины значительно ниже, чем при испытаниях заявляемого состава (примеры 3-5). Это свидетельствует о том, что синергизм действия компонентов заявляемого состава проявляется лишь в присутствии всех компонентов одновременно.

Пример 8. Готовят состав, который содержит (мг/л) гексаметафосфат натрия 3.0. Испытания этого состава, проведенные в аналогичных условиях, показали, что А Епо нержавеющей стали равен 545 мВ, прирост А Епо 5 мВ. Епк углеродистой стали при 25°С равен 75 мВ, при 70°С - 65 мВ.

Как видно из этих данных и данных примера -1, один из компонентов прототипа - гексаметафосфзт натрия - не проявляет защитных свойств.

Пример 9. Готовят состав (прототип), содержащий: гексаметафосфат натрия 1x10 М/л (или 12.7 мг/л). В условиях нашего эксперимента А Епо нержавеющей стали составил 580 мВ, прирост А Епо 40 мВ. Для углеродистой стали при 25°С . А Епк 90 мВ, при 70°С - 60 мВ,

Таким образом, при высокой концентрации хлор-ионов (в данном случае 3500 мг/л) и при повышенных температурах состав по. прототипу не обеспечивает достаточной защиты от пмттинговой коррозии.

Пример 10. Готовят состав (прототип), содержащий; гексяметафосфат натрия 1x10 2 М/л (ипи 1270 мг/л)..

Испытания проводят в аналогичных условиях. При этом Епо нержавеющей стали равен 600 мВ, .прирост А Епо - 60 мВ, для углеродистой стали при 25°С А Епк составил 100 мВ, при 70°С - 80 мВ.

Т.е., как видно из примеров 9 и 10, состав по прототипу не обеспечивает защиту

от питтингоаой коррозии в условиях повышенных температур и при больших количествах хлоридов,

Электрохимические испытания, результаты которых отражены в таблице 1, показы- вают, что синергетическое действие компонентов в заявляемом составе обеспечивает значительное повышение защитного действия по сравнению со способом прототипом (в несколько раз).

Применение предлагаемого состава позволяет предотвратить разрушение оборудования, обеспечивает безаварийную работу оборудования систем водооборота,

надежный режим обработки воды, позволяет уменьшить количество ремонтов оборудования и замен трубных пучков. При этом более рационально используются компоненты состава, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность защиты стальных теплообменников и обеспечить более высокую чистоту поверхности, оборудования.

Формула изобретения

Состав для защиты от питтинговой коррозии, включающий гексаметафосфат щелочного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защитного действия в охлаждающих средах, в

качестве гексзметофосфата щелочного металла используют гексаметофосфат натрия, при этом состав дополнительно содержит цинк сернокислый, бихромат калия и оксиэ- тилендифрсфоновую кислоту (ОЭДФ) при

следующей концентрации компонентов, мг/л;. Гексаметофосфат натрия2,0-4,0;

Сернокислый цинк ,5-2,0;

Бихромзт калия (Сг )0,5-1,7;

ОЗДФ.0,5-2,0.

е,в

к

ip&&2