Спосіб захисту сталі від корозії

Реферат: Спосіб захисту сталі від корозії включає додавання до агресивного середовища інгібіторів. Як інгібітор використовують полігексаметиленбігуанідин. UA 71288 U (54) СПОСІБ ЗАХИСТУ СТАЛІ ВІД КОРОЗІЇ UA 71288 U UA 71288 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до області захисту металів від корозії, біообростання та солевідкладення і може бути використана для кислотної очистки поверхні обладнання систем оборотного водопостачання, прокату, деталей після термічної обробки, а також для довготривалої консервації металоконструкцій та виробів із сталі. Ефективним методом боротьби з корозією є введення в агресивне середовище інгібіторів корозії як у вигляді індивідуальних сполук, так і їх композицій. Широкого поширення як інгібітори набули похідні фосфорної кислоти (фосфати, гідрофосфати, поліфосфати), силікати, борати, вольфрамати, молібдати, ванадати, карбонати та інші солі лужних, лужноземельних та перехідних металів [1, 2]. Проте такі інгібітори повинні вводитися у великих кількостях, мають високу вартість, знижують швидкість корозійного руйнування металів у вузькому інтервалі їх концентрацій та величин рН та містять високотоксичні компоненти у вигляді важких металів. Окрім цього, спосіб захисту від корозії з використанням похідних фосфорної кислоти, зокрема фосфатів, має ряд таких недоліків: фосфати провокують появу біовідкладень та біокорозію; при низьких концентраціях можуть викликати пітінгову корозію, а при високих концентраціях стимулюють корозію [3]. Останнім часом широкого поширення для боротьби з кислотною корозією набули органічні речовини, функціональні групи яких містять гетероатоми: азоту, кисню, сірки та фосфору (наприклад, аміни, фосфонієві кислоти та їх похідні, азоли та похідні піридину [4-6]). В деяких випадках для захисту металів використовують композиційні інгібітори, до складу яких входять декілька окремих речовин [7]. Проте переважна більшість таких сполук та композицій потребує цілеспрямованого складного синтезу, що зумовлює їх високу вартість. Крім того, такі речовини у більшості випадків є токсичними і їх використання призводить до забруднення навколишнього середовища. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням є спосіб захисту від корозії, що базується на введенні в агресивне середовище комплексного інгібітора на основі нітрату натрію та гексаметилендіаміну [8]. Спосіб-аналог має ряд недоліків, серед яких: токсичність для теплокровних тварин та людини гексаметилендіаміну, недотримання рекомендацій щодо концентрацій компонентів інгібіторної композиції може спровокувати виразкову корозію, яка перебігає з високою швидкістю. Крім того, дана композиція сприяє появі солевідкладень. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки нового високоефективного інгібітора корозії для кислотної очистки обладнання, систем оборотного водопостачання та довготривалої консервації металоконструкцій та виробів зі сталі, який би забезпечував високий коефіцієнт гальмування, характеризувався низькою вартістю, доступністю та простотою використання. Поставлена задача вирішується введенням у робоче агресивне середовище полігексаметиленбігуанідину (ПГМБ), який має структуру: NH NH NH 40 45 50 55 C NH C NH (CH2)6 n Перевагами запропонованого інгібітора є: 1. Введення ПГМБ у розчини для кислотної очистки запобігає надмірному стравлюванню металу при обробці та забезпечує його тривалий захист від корозії у повітряній атмосфері після обробки у розчині завдяки ефекту післядії. 2. Наявність ефекту післядії дозволяє застосовувати запропонований інгібітор для довготривалої консервації металоконструкцій та виробів зі сталі, а також для захисту металевих деталей у міжопераційний період. 3. Використання інгібітора не потребує попереднього багатостадійного спеціального синтезу безпосередньо перед введенням у агресивне середовище, оскільки полігексаметиленбігуанідин випускається промисловістю як компонент антисептичних та протимікробних препаратів і є доступним та дешевим товарним продуктом. 4. ПГМБ проявляє бактерицидну, туберкулоїдну, віруліцидну та фунгіцидну дії, тому запобігає біообростанню та може одночасно виконувати роль знезаражувача. Лабораторні дослідження проводили з використанням гравіметричного, електрохімічного методів та методу поляризаційного опору. Зразки зі сталі 08кп та Ст.20 розміром 20200.5 мм, відшліфовані та знежирені, занурюють в агресивне середовище на 168 годин. Як агресивне середовище використовують 0,5 Μ сульфатну кислоту та водопровідну воду. Електрохімічним методом (методом поляризаційних кривих) встановлено, що введення у розчин сульфатної кислоти полігексаметиленбігуанідину сприяє значному зниженню швидкості анодного 1 UA 71288 U 5 10 15 20 25 30 35 40 розчинення металу. Ефективна інгібуюча дія ПГМБ досягається при концентрації 20-60 мг/л, а ступінь захисту становить 91,3-98%. Приклад 1: Зразки зі сталі 08кп розміром 20200.5 мм, відшліфовані та знежирені, занурюють в агресивне середовище на 168 годин. Концентрація ПГМБ у розчині 0,5 Μ сульфатної кислоти становить 80 мг/л. Ступінь захисту сталі у описаних умовах складає 98,1 %. Це означає, що збільшення концентрації ПГМБ у травильних розчинах не є доцільним. Приклад 2. Зразки для дослідження антикорозійних властивостей полігексаметиленбігуанідину готують аналогічно прикладу 1. Концентрація ПГМБ у розчині 0,5 Μ сульфатної кислоти становить 10 мг/л. Ступінь захисту сталі у описаних умовах складає 78 %. Такий захист у багатьох випадках є недостатнім. Тому зменшення концентрації до 10 мг/л не є доцільним. Приклад 3. Зразки для дослідження антикорозійних властивостей полігексаметиленбігуанідину готують аналогічно прикладу 1. Концентрація ПГМБ у розчині 0,5 Μ сульфатної кислоти становить 60 мг/л. Ступінь захисту сталі у описаних умовах складає 97,8%. Приклад 4. Зразки для дослідження антикорозійних властивостей полігексаметиленбігуанідину готують аналогічно прикладу 1. Концентрація ПГМБ у розчині 0,5 Μ сульфатної кислоти становить 20 мг/л. Ступінь захисту сталі у описаних умовах складає 91,3 %. При такій концентрації ПГМБ ступінь захисту металу від корозії є досить задовільною. З наведених прикладів видно, що оптимальні для практичного використання концентрації інгібітора знаходяться в межах 20-80 мг/л. Список літератури: 1. Ингибиторы коррозии металлов: справочник / Алцыбеева А.И., Левин С.З.; под ред. Л.И. Антропова. - Л.: Химия, 1968. - 262 с. 2. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии / И.Л. Розенфельд. - М.: Химия, 1977.-352 с. 3. Патент РФ 2124579 кл. C23F11/18, C23F11/167 Способ защиты стали от коррозии / Томин В.П., Бабиков А.Ф., Колыванова Е.М, Корчевий Н.А., Гусевский В.И., Толстихин В.П., Лымарь В.В., заявитель патента Акционерное общество открытого типа «Ангарская нефтехимическая компания - опубл. 10.01.1999. 4. Образцов В.Б. Ингибиторы кислотной коррозии стали: Проблемы и перспективы / В.Б. Образцов, Ф.И. Данилов // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2006, - Т. 2, №8, - С. 757-762. 5. Umoren S.A. Polymers as Corrosion Inhibitors for Metals in Different Media / S.A. Umoren // The Open Corrosion Journal. - 2009. - Vol. 2. - P. 175-188. 6. Волошин В.Φ. Влияние строения производных имидазола на их ингибирующее действие при кислородной коррозии стали / В.Ф. Волошин, О.П. Голосова, Л.А. Мазалевская // Защита металлов. - 1998. - Т. 24, № 2. - С. 329-331. 7. Патент РФ 2398050 С1 кл. C23F11/167 Состав для ингибирования солеотложения и коррозии металлов в системах водопользования / Цирульникова Н.В., Кузнецов Ю.И., Фетисова Т.С., Чичерина Г.П., Чиркунов Α.Α., заявитель патента Государственный ордена трудового красного знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ "ФГУП ИРЕА" - опубл. 27.08.2010 8. В.В. Цветков и др. Ингибирование коррозии металлов систем рециркуляционного водопользования // Химико-фармацевтический журнал. - 1994. - № 5. - С. 50. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб захисту сталі від корозії, що включає додавання до агресивного середовища інгібіторів, який відрізняється тим, що як інгібітор використовують полігексаметиленбігуанідин. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2