Інгібітор кислотної корозії чорних металів

Інгібітор кислотної корозії чорних металів, який вміщує уротропін та воду, відрізняється тим, що додатково містить сіль поліаміногуанідіну загальної формули: 38370 датково містить сіль поліаміногуанідину загальної формули: H -R-NH-C-NHNH2A постійним перемішуванням. При досягненні повного розчинення вводили поступово розчин уротропіну, також з постійним перемішуванням. Ме ханізм дії пропонованого інгібітору - адсорбційний. Додавання одномірної речовини - уротропіну у розчин солі поліаміногуанідину призводить до значного збільшення адсорбційних властивостей, внаслідок ефекту сінергізму. Адсорбуючись на поверхні металу при незначній адсорбції на оксидах, інгібітор уповільнює розчин металу та практично не впливає на швидкість розчину оксидів (окалини та іржи). Властивості пропонованого інгібітору ілюстр уються прикладами, що наведені у табл. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, де прийняті наступні позначення: v швидкість корозії, г/м 2год; ¡ - коефіцієнт гальмування, який дорівнює відношенню швидкості корозії в неінгібованій кислоті до швидкості корозії в інгібованій; Z - ступінь захисту, що розраховувається æ 1ö за формулою Z = ç1- ÷ ×100%. Експерименти буç g÷ è ø ли проведені на сталі 08кп у стані поставки. Дані швидкості корозії для прототипу були отримані в аналогічних умовах, а також узяті з літератури [5, 6, 7]. NH 2 n де: R = - (CH 2 ) 6 - або - ( CH 2 ) 2 - , або - (СH 2 ) 2 - NH - ( CH 2 ) 2 - , а A = CT або HSO - , або HP O2 - , або HCO - , а n = 2-50 при 4 4 3 такому співвідношенні компонентів (мас. %): Компоненти уротропін сіль поліаміногуанідина вода Мас.% 18-25 1-15 81-60 Таким чином, інгібітор уявляє собою комбінацію водяних розчинів уротропіну та солі поліаміногуанідину (ПГ), які взаємно посилюють ефективність дії при наведеному співвідношенні, та додаються у розчин кислоти у кількості 0,5-3 г/дм 3. Інгібітор готували у такий спосіб: сіль полиаміногуанідину розчиняли у воді з температурою 40-50°С з Таблиця 1 Швидкість корозії, коефіцієнт гальмування та ступінь захисту металу (чисельник-швидкість корозії у неінгібованій кислоті, знаменник – в інгібованій; R=-(CH 2)6-, A=Cl-, Cинг=2 г/дм 3) Т, °С 20 60 80 20 45 60 20 45 60 Пропонований інгібітор v г/м 2 год Z, % ¡ 20% H2SO4 34,2/0,19 180,0 99,4 148,7/0,83 178,0 99,4 176,3/1,51 116,7 99,4 20% HCL 18,9/0,12 157,5 99,4 126,4/0,79 160,0 99,4 246,1/1,47 167,4 99,4 5% HCІ 12,5/0,12 104,2 99,1 34,2/0,78 43,8 97,7 49,8/1,29 38,6 97,4 Інгібітор КІ-1 (прототип) v г/м 2 год Z, % ¡ 34,2/1,41 148,7/1,18 176,3/10,42 24,3 125,6 16,9 95,9 99,2 94,1 18,9/0,63 126,4/2,82 246,1/3,64 30,0 44,8 67,6 96,7 97,8 98,5 12,5/1,43 34,2/2,97 49,8/1,79 8,74 11,5 27,8 88,6 91,3 96,4 Таблиця 2 Вплив концентрації пропонованого інгібітора на корозійні характеристики (20% HCl, R=-(CH2)6-, A=Cl-) Синг г/дм 3 0,0 0,2 0,3 2,0 5,0 6,0 v г/м 2 год 18,9 0,46 0,18 0,12 0,094 0,094 20°С ¡ Z, % ----41,1 105,0 157,5 201,1 201,1 ----97,1 99,0 99,4 99,5 99,5 45°С v г/м 2 год 126,4 2,75 0,96 0,79 0,78 0,77 ¡ ----45,9 131,7 160,0 162,0 164,1 2 Z, % ----97,8 99,2 99,4 99,4 99,4 v г/м 2 год 246,1 5,87 1,71 1,47 1,28 1,28 60°С ¡ Z, % ----41,9 143,9 167,4 192,3 192,3 ----97,6 99,3 99,4 99,5 99,5 38370 Таблиця 3 Залежність корозійних властивостей пропонованого інгібітора від співвідношення концентрації його складових характеристики (20% HCl, Т=20°С, Сінг=2 г/дм 3, R=-(CH 2)6-, A=Cl -) Корозійні характеристики v г/м 2 год ¡ Z, % 0,9/17 0,43 43,9 97,7 Концентрація складових, % (ПГ/уротропін) 5,20 15/25 15,1/26 5/17 5/26 0,11 0,11 0,39 0,29 0,26 171,8 171,8 51,1 65,2 72,3 99,4 99,4 98,0 98,5 98,6 1/18 0,12 157,5 99,4 0,9/20 0,37 51,1 98,0 15,1/20 0,28 67,5 98,5 Таблиця 4 Залежність коефіцієнту гальмування від концентрації солей заліза (в переліку на метал), (Сінг=2 г/дм 3 R=-(CH 2)6-; А=СІ-; Т=60°С) Інгібітор 20% HCl 0 167,4 67,6 Пропонований Прототип КІ-1 20% H2SO4 Концентрація заліза, г/дм 3 10 50 0 5 165,3 161,1 178,8 178,7 59,4 55,1 125,6 124,9 5 167,2 67,1 10 177,4 105,1 50 171,3 95,4 Таблиця 5 Залежність корозійних властивостей пропонованого інгібітора від марки сталі (20% H2SO4; T-60°C, R=-(CH2)6-, A=HPO 4-2; Cінг=2 г/дм 3) Інгібітор ОМ 109,0 39,2 Пропонований КІ-1 прототип 08кп 179,3 125,6 Марка сталі СВ08ГС 1кп 76,6 93,8 54,1 23,4 3сп 97,6 25,7 Ст.70 24,7 19,4 Таблиця 6 Залежність корозійних властивостей пропонованого інгібітора від природи рдикалу (20% HCl, A=Cl-, Cінг=2 г/дм 3) 20°C 45°C 60°C R v г/м 2 v г/м 2 v г/м 2 Z, % Z, % ¡ ¡ ¡ год год год -(CH2)20,14 135 99,2 0,92 137,4 99,3 1,43 172,1 -(CH2)60,12 157,5 99,4 0,79 160,0 99,4 1,47 167,4 -(CH2)2-NH-(CH2)20,11 171,8 99,4 0,85 148,7 99,4 1,24 198,5 Z, % 99,4 99,4 99,5 Таблиця 7 Залежність корозійних властивостей пропонованого інгібітора від природи аніона (20% HCl, C інг=2 г/дм 3, R=-(CH 2)6-) А Cl HSO-4 HCO-3 HPO42 v г/м 2 год 0,12 0,14 0,15 0,11 20°C ¡ Z, % 157,5 135,0 126,0 171,8 99,4 99,2 99,2 99,4 v г/м 2 год 0,79 0,95 1,02 0,74 3 45°C ¡ Z, % 160,0 133,0 123,9 170,8 99,4 99,2 99,2 99,4 v г/м 2 год 1,47 1,46 1,52 1,23 60°C ¡ Z, % 167,4 168,6 161,9 200,0 99,4 99,4 99,4 99,5 38370 Таблиця 8 Вплив ступеню полімерізації (n) на захисні властивості пропонованого інгібітора (20% H2SO4, T=60°C, Cінг=2 г/дм 3, R=-(CH 2)6-, A=Cl-) Корозійні характеристики v г/м 2 год ¡ Z, % ----148,7 -------- 2 0,95 156,5 99,4 Як бачимо з наведених у табл. 1 прикладів, пропонований інгібітор однаково добре зменшує швидкість корозії сталі у розчинах сірчаної та соляної кислот. Отриманий коефіцієнт гальмування при 20°С, 45°С, 60°^С більше, відповідно, у 20% та 5% соляної кислоті у 5,3, 3,6, 2,5 та у 11,9, 3,8, 1,4 раз, ніж у прототипі. У 20% розчині сірчаної кислоти при 20°С, 60°С, 80°С коефіцієнт гальмування вище, відповідно, у 7,4, 1,4 та 6,9% раз, ніж у прототипі. З даних табл. 2 бачимо, що нижня границя концентрації інгібітору у ваннах травлення обмежується зменшеним захисних власти востей інгібітору. Вер хня границя робочої концентрації інгібітору обмежується економічною доцільністю, бо значно збільшується його витрата без суттєвого підвищення технологічних показників. Дані, що обгрунтовують співвідношення компонентів у пропонованому інгібіторі, наведено у табл. З. Зменшення нижніх граничних концентрацій та зміна співвідношення компонентів призводить до зниження ефективності дії інгібітору, бо не досягається ефект синергізму. Верхні граничні концентрації компонентів обмежуються їх взаємним висолюванням, що супроводжується зниженням захисних властивостей інгібітора. Пропонований інгібітор є стійким при накопиченні у ванні травлення солей заліза. Як бачимо з табл. 4, при їх накопиченні коефіцієнт гальмування у присутності пропанованого інгібітора зменшується на 3,8% у розчині соляної кислоти та на 4,2% у розчині сірчаної, в той час як у присутності КІ-1 (прототип) ці величини складають, відповідно,, 18,5% та 24,0%. Пропонований інгібітор з високою ефективністю захи щає сталі різних марок (табл. 5). У порівнянні з прототипом коефіцієнт гальмування при травленні низьковуглецевих сталей вище у 2,7 раз, а у випадку високовутлецевих сталей (ст.70) ефективність дії інгібіторів приблизно однакова. 20 0,83 179,2 99,4 n 30 0,78 190,6 99,5 40 0,77 193,1 99,5 50 0,75 198,3 99,5 60 0,77 193,1 99,5 У 20% неінгібованій соляній кислоті швидкість розчину оксидів заліза при 20°С дорівнює 5,1 г/год, а у кислоті, яка вміщуює 2,0 г/дм 3 пропанованого інгібітора –5,0 г/год, у присутності інгибитора КІ-1 (прототип) такої ж концентрації та при східних умовах ли ше 4,6 г/год, тобто з пропонованим інгибитором швидкість розчину оксидів заліза на 8,7% вища. Отримані дані свідчать про те, що тип радикалу (табл.6), який заміщується у полімерному ланцюзі, та природа аніона (табл. 7) практично не впливає на захисні властивості інгібітору. Ступінь полімеризації (табл. 8) у замовлених межах практично не впливає на захисні властивості пропонованого інгібітору. При n50 не відбувається суттєвого посилення ефективності дії інгібітору при зменшенні його розчинності. Література: 1. Результаты испытаний новых те хнических ингибиторов кислотной коррозии стали / А.Н.Бурмистрова, Е.Н.Чанкова, А.С.Афанасьев, С.И.Белан. Защита метал лов. – 1978. - т.14, №1. - С.108-110. 2. Антропов Л.И., Макушин Е.М., Панасенко В.Ф.. Ингибиторы коррозии металлов. - Киев: Техника,, 1981. – 181 c. 3. Патент № 94032337. Промислова власність. Оф.бюл. №4, 1995. 4. Патент № 93005806. Промислова власність. Оф.бюл. № 8. - ч. 1, 1995. 5. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. – Л: Химия, 1986. 6. Миндюк А.К., Савицкая О.П. Корр. и защита в нефтегаз. пром., 1977. - № 1. - С. 13. 7. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. - М.:Металлургия, 1986. 4 38370 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5