Спосіб захисту сталі від корозії

Реферат: Спосіб захисту сталі від корозії полягає у додаванні інгібіторів у агресивне середовище. При введенні в систему органічних лігандів відбувається формування in situ захисних фазових металорганічних шарів в результаті реакції комплексоутворення введених лігандів з катіонами захищуваного металу. UA 94361 U (54) СПОСІБ ЗАХИСТУ СТАЛІ ВІД КОРОЗІЇ UA 94361 U UA 94361 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області захисту металів від корозії і може бути використана для кислотної очистки поверхні обладнання систем оборотного водопостачання, обладнання, що працює у постійному контакті з водою, прокату, деталей після термічної обробки, а також для довготривалої консервації металоконструкцій та виробів із сталі. Ефективним методом боротьби з корозією є вплив на агресивне середовище шляхом введення в нього 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]. Проте такі інгібітори 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 недоліків: фосфати провокують появу біовідкладень та біокорозію; при низьких концентраціях можуть викликати пітингову корозію, а при високих концентраціях - стимулюють корозію [2]. Останнім часом широкого поширення для боротьби з кислотною корозією набули органічні речовини, функціональні групи яких містять гетероатоми азоту, кисню, сірки та фосфору [3]. Найбільш поширену групу інгібіторів корозії складають азотовмісні (амінні) плівкоутворюючі інгібітори, що забезпечують міцний адсорбційний зв'язок інгібітора з поверхнею металу за рахунок наявності на атомі азоту неподіленої пари електронів. Органічні речовини зазначеного типу мають багато властивостей, необхідних для надійного захисту в гетерогенних середовищах: невелике значення захисної концентрації в середовищі, тривалий період післядії, регульована сумісність його з тією чи іншою фазою гетерогенної системи [4]. Проте, для забезпечення якісного протикорозійного захисту такі інгібітори мають утворювати щільну суцільну плівку на поверхні, що піддається обробці. Для формування такої плівки необхідна розробка певної технології інгібування. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням є спосіб захисту від корозії, що базується на введенні в агресивне середовище (систему) водорозчинного поліелектроліту, який отримують при полімеризації четвертинної амонієвої солі 1,2-диметил-5вінілпіридинійметилсульфату в водному середовищі в присутності окиснювальновідновлювального ініціатора - оксипропілтретбутилпероксиду [5]. Інгібуюча дія відомого інгібітору полягає в тому, що при його адсорбції на поверхні захищуваного металу, він утворює тонку плівку, що перешкоджає перебігу окислювально-відновлювальних процесів. Недоліками такого способу є: токсичність компонентів, малодоступність (складність реалізації способу не дозволяє налагодити його серійність), висока вартість, а його організація вимагає значних економічних затрат для налагодження спеціального синтезу. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки нового способу протикорозійного захисту сталі та високоефективного інгібітору корозії для його ефективної реалізації для кислотної очистки поверхні, захисту систем оборотного водопостачання; обладнання, що працює у постійному контакті з водою та довготривалої консервації металоконструкцій та виробів зі сталі, який би забезпечував високий коефіцієнт гальмування, характеризувався низькою вартістю, екологічною безпечністю, доступністю та простотою використання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту сталі від корозії, що полягає у введенні в агресивне середовище інгібіторів корозії, новим є те, що відбувається цілеспрямоване формування in situ фазових захисних металорганічних шарів в результаті реакції комплексоутворення введених органічних лігандів з катіонами захищуваного металу, де у якості ліганда використовується водорозчинний полімер карбоксиметилцелюлоза (КМЦ), що має структуру: . Реалізація способу відбувається за рахунок наступного механізму: при контакті електрода з агресивним середовищем відбувається іонізація металу, що супроводжується появою його катіонів у приелектродному шарі. В результаті взаємодії ліганду (КМЦ) з катіонами кородуючого металу утворюються малорозчинні комплексні сполуки, які осаджуються на поверхні електрода 1 UA 94361 U 5 10 15 20 25 30 35 у вигляді фазових металорганічних шарів, що приводить до зниження швидкості корозійного руйнування. Перевагами запропонованого способу є: 1. Використання загальнодоступного недорогого водорозчинного нетоксичного полімеру, який широко випускається промисловістю. 2. Наявність ефекту післядії дозволяє застосовувати запропонований інгібітор для довготривалої консервації металоконструкцій та виробів зі сталі. 3. Використання інгібітору не потребує попереднього багатостадійного синтезу безпосередньо перед введенням у агресивне середовище. Лабораторні дослідження проводили з використанням гравіметричного, електрохімічного методів та методу поляризаційного опору. Зразки зі сталі 08 кп та Ст.20 розміром 20 × 20 × 0.5 мм, відшліфовані та знежирені, занурювали в агресивне середовище на 168 годин. Як агресивне середовище використовували 0,5 М сульфатну кислоту та водопровідну воду. Електрохімічним методом (методом поляризаційних кривих) встановлено, що введення у розчин сульфатної кислоти карбоксиметилцелюлози приводить до значного зниження швидкості анодного розчинення металу. Ефективна інгібуюча дія КМЦ досягається при концентрації 2-6 г/л, а ступінь захисту становить 73-93 % в залежності від часу експозиції. Морфологію та товщину захисного фазового шару досліджували методами растрової електронної та атомно-силової мікроскопії, елементний склад сформованих плівок визначався з використанням ІЧ- та енерго-дисперсійної спектроскопії. Встановлено, що в присутності КМЦ відбувається формування фазових металорганічних шарів, які складаються з малорозчинних комплексних сполук інгібітору з катіонами захищуваного металу, що доводить реалізацію протикорозійного захисту у заявлений спосіб. Джерела інформації: 1. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии / И.Л. Розенфельд. - М.: Химия, 1977.-352 с. 2. 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. 3. 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. 4. Патент РФ 22254613 кл. C23F11/14, C23F11/04 Ингибитор коррозии черных металлов в слабокислых средах / Шелегов Б.В., Фонберг В.М., Мирошниченко Л.Е, Грек В.В., заявитель патента Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Инкор" - опубл. 10.03.2004. 5. Патент РФ 2202653 кл. C23F11/173 Ингибитор коррозии металлов / Козловцев В.А., Голованчиков А.Б., Навроцкий В.А, Орлянский В.В., Макаров О.А., Белозубова Н.Ю., заявитель патента Волгоградский государственный технический университет - опубл. 20.03.2003, Бюл. №11. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 1. Спосіб захисту сталі від корозії, що полягає у додаванні інгібіторів у агресивне середовище, який відрізняється тим, що введенням в систему органічних лігандів формують in situ захисні фазові металорганічні шари в результаті реакції комплексоутворення введених лігандів з катіонами захищуваного металу. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що як ліганд використовують водорозчинний полімер карбоксиметилцелюлоза. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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