Способ защиты углеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах Советский патент 1982 года по МПК C23F11/08 C23F13/00 

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ В НЕЙТРАЛЬНЫХ ВОДНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в нейтральных водных средах, в частности путем совместного применения катодной (или протекторной) защиты и ингибиторов коррозии, и может быть использовано в химической, энергетической и др. отраслях промышленности для- защиты от коррозии агрегатов, внутренние металлические поверхности которых находятся в контакте с водной средой, например теплообменников, хранилищ, систем оборотного водоснабжения, энергоблоков, парогенераторов и др.

Известен способ защить углеродистых сталей от коррозии, заключающийся в введении окислительных добавок (в частности кислорода или перекиси водорода) в агрессивную, среду 1.

Однако защитный эффект при этом незначителен (скорость коррозии снижается в 25 раз). Кроме того, этот способ требует проведения предварительных операций по глубокому обессоливанию используемой воды.

Известен способ катодной зашиты металлических конструкций в воде, заключающийся

. в катодной поляризации защищаемой поверх|ности 2.

Однако с помощью и этого способа удается снизить скорость коррозии углеродистой стали лишь в 3-5 раз.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ защиты от коррозии углеродистой стали, основанный на сочетс1нии катодной поляризации поверхности, в частности от протектора и ингибирующих добавок, введенных в раствор, в качестве которых используют хромат и бихромат калия 3.

Однако эффективность этого способа также сравнительно невелика, а широкое использование этого способа ограничивается высокой токсичностью используемых в нем в качестве ингибиторов солей шеслгеалентного хрома.

Цель изобретения - повышение эффективности противокоррозионной защиты углеродистой стали в нейтральной водной среде.

Поставленная цель достигается тем, что со, гласно способу зашиты углеродистой стали от 39 коррозии в нейтральных водных средах путем одновременной катодной поляризации поверхности и введения ингибитора коррозии, в качестве ингибитора вводят перекись водорода при концентрации 0,7-3,0 г/кг, а потенциал стали поддерживают в интервале (-0,05)-(-0,60) В относительно ее потенциала коррозии в присутствии перекиси водорода. Способ осуществляют следующим образом. , Через подлежащий защите металл, находящийся в водной нейтральной среде, пропускаю электрический ток, так что металл в цепи работает в качестве катода. Одновременно вводя в раствор перекись водорода. С помощью специальной электрохимической алпаратурь под-. держивают постоянным заданный защитный по тенциал стали. Периодически контроли руют расход перекиси водорода и по мере необходимости корректируют состав раствора. Требуемую для осуществления катодной защиты электропроводность воды (в случае необходимости) обеспечивают добавлением в раствор минеральных солей (например, сернокислого натрия). Г На чертеже представлена зависимость,Подтверждающая эффективность предлагаемого способа. Для наглядности в примере сопоставлено коррозионно-электрохимическое поведение углеродистой стали (ст. 3) при различных по тенциалах в чистом растворе сернокислого натрия и с добавкой перекиси водорода. Образец (ст. 3) включают в электрическую цепь в качестве электрода и пропускают через него ток, для чего используют второй вспомо гательный (платиновый) электрод. В качестве электролита в цепи используют сначала paicTBo 7,0 г/кг сернокислого натрия (раствор 1), а затем тот же раствор с добавкой 2 г/кг пере киси водорода (раствор 2). С помощью специальной электрохимической аппаратуры последовательно задают раз)Й1чные постоянные потенциалы стального электрода и измеряют величины соответствующих каждому потенциалу токов (катодных или анодных). По результатам измерений рассчитьгоают плотности токов (ток на единицу поверхности), затем строят поляризационные кривые (зависимости плотностей токов от потенциала: кривые А

Способ защиты ДЛЯ раствора I и Б для раствора 2 на рисунке). По анодным токам судят о скорости растворения (коррозии) стали (ветви 1 и 1). При потенциалах, при которых через электрод протекают катодные токи (ветви 2 и 2), скорости растворения определяют с помощью аналитического метода, для чего анализируют (например, радиометрическим методом) отбираемые пробы раствора на содержание в них ионов железа. Результаты анализа пересчитыван|г в электрических единицах и получают зависимости скорости растворения стали от потенциала (ветщ Зи 3) в щирокой области потенциалов, включающей области катодных токов (для раствора 1 от (-0,1) до (-0,8) В, для, раствора 2 от (+0,8) до (-0,6) В). Кроме того, измеряют потенциал коррозии Екор и соответственно для растворов 1 и 2. Скорость коррозии в отсутствие защиты соответствует значению ij. При катодной защите в растворе 1 (сдвиг потенциала ,05В от Екор) скорость коррозии - i2, а при Е 0,20В - ij. Скорость коррозии в растворе 2 выражается величиной (4 (при Екор)- Точки 1$, б и характеризуют скорости коррозии в условиях реализации предлагаемого способа (совместно: катодная запита при различных ДЕ к добавках Н2О2). Из кривой Б следует, что эффективность защиты с ростом ЛЕ сначала возрастает, а затем (начиная с А Е 0,6В) не меняется. Это определяет верхнюю границу сдвига потенциала при катодной заощте. Нижняя граница ДЕ определяется величиной эффекта, который необходимо получить, и, например для 10-кратного снижения скорости коррозии составляет 0,05В. Использование концентрации перекиси водорода выше 3 г/кг, как это следует из специальных опытов, нецелесообразно, так как при этом защитный эффект не усиливается. Это определяет верхнюю границу концентрации перекиси водорода (3 г/кг). Нижняя граница (обеспечивающая эффекты, близкие к указанным в таблице) составляет 0,7 г/кг. Эффективность различных способов защиты Ст. 3 от коррозии в водной среде, содержащей 7 г/кг сульфата натрия приведена в таблице.

Без защиты

1

Катодная за1цита

i.

8,26Ю7.90.105,23.10 5,00.

Катодная защита HjOz, 2 г/кг

HiOj/O г/кг

Катодная защита НгОг, 0,7 г/кг Из данных таблицы видно, что при использовании предлагаемого способа эффективность защиты увеличивается примерно в 200 раз. Усгановлено, что расход перекиси водорода В результате ее термического и каталитического разложения в условиях предлагаемого способа относительно «евеяик. Так при соотно шении объема раствора к поверхности соприк сающегося с ним металла 100 л/м при 20° С и ДЕ 0,50 В расход перекиси водорода составляет 1,65 мг/кг ь час, а при АЕ 0,20В равно 0,034 мг/кг в час. Применшие предлагаемого способа позво-.; ляет повысить коррозионную способность угле родистой стали в 200 раз, что значительно выше эффективности известных способов. Это позволяет значительно продлить срок службы оборудования, что приводит к высокому экономическому эффекту. Предлагаемый способ также позволит упростить технологический процесс, снизить опасность загрязнения окружающей среды то1 сичными ве1цествами.

П

Продолжение таблицы

г

1-7

4,20.10

4,39.10

5

-S

7,21.10

7,54.10

1-6

1,28.101,43.10 Формула изобрете.ния Способ защиты углеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах путем одновременной катодной поляризации прверхности и введения ингибитора коррозии, о .тл и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в качестве ингибитора вводят перекись водорода при концентрации 0,7-3,0 г/кг, а потенциал стали поддерживают в н1Л-ервале (-0,05)-(-0,60) В относительно ее потенциала коррозии в присутствии перекиси водорода. информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Колотыркин Я. М. и др. Коррозия реакторных материалов. М., Атомиздат, 1960, с. 29. 2.Красноярский В. В. Электрохимический метод защиты металлов от коррозии. М., Машгиз, 1961, с. 26. 3.Розенфельд И. Л. Замедлители коррозия в нейтральных средах. М., Изд-во АН СССР, 1953, с. 114.