Інгібітор корозії для антифризів теплообмінних систем

Реферат: Інгібітор корозії для антифризів теплообмінних систем, що містить метасилікат натрію, нітрит натрію, нітроген- і сульфурпохідні бензолу, бензоат натрію та додатково містить сахарозу, танін, адипінат натрію, кремнійорганічний піногасник та воду дистильовану. UA 103320 U (12) UA 103320 U UA 103320 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до інгібіторного захисту металів теплообмінних систем від корозії і використовується шляхом додавання до антифриза (охолоджувальної рідини) інгібітора корозії. Корисна модель може бути застосована для захисту теплообмінних поверхонь від корозії в системах охолодження двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), що використовуються на залізничному, автомобільному, річковому, морському транспорті, а також у теплонавантажених високофорсованих двигунах спеціального призначення. Додавання інгібітора корозії до антифриза (рідини з низькою температурою початку кристалізації), що використовується в системах охолодження двигунів, дозволяє зменшити швидкість корозії основних конструкційних металів (сталі, чавуну, алюмінію, міді, латуні). Це особливо важливо при високих теплових навантаженнях (температура поверхні теплопередачі 120-140 °C). Недоліком антифризів, що використовувались до останнього часу, є їх термічний розклад за температури 130-140 °C та утворення осадів, що призводить до частої заміни цих охолоджувальних рідин. Аналогом корисної моделі є антифриз Тосол А-40, в якому при нагріванні поверхні теплопередачі до 105-120 °C відбувається окиснення гліколю і утворення осаду, що зменшує інтенсивність теплообміну та відповідно призводить до перегріву двигуна і зменшення його експлуатаційного ресурсу. Найбільш близьким рішенням за технічною суттю є інгібітор корозії та солевідкладення [1], що складається з таких компонентів, (мас. %): тетраборат натрію 15-25 метасилікат натрію 20-25 трилон Б 2,5-10 фенолфталеїн 0,2-0,5 нітрат натрію 4-6 ненасичені двоосновні 3-9,5 кислоти сіль цинку і багатоосновної 0,5-0,8 фосфонової кислоти 1,5-5,5 (у перерахунку оксометалат натрію 4-3 на оксид d металу) нітроген та сульфурпохідні 1,0-2,0 бензолу вода дистильована 16,2-52,3. Недоліком цього інгібітора є доволі швидка втрата захисної дії через утворення осадів на поверхні теплопередачі та продуктів розкладу композиції при експлуатації за умови високих температур (120…140 °C), що є характерним для високофорсованих двигунів. Крім того, ця композиція має у складі оксиди важких металів, що є небезпечним для довкілля. Таким чином, використання інгібітора за цією композицією не забезпечує надійного теплообміну при експлуатації високофорсованих двигунів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення інгібітора, що ефективно запобігає корозії конструкційних металів та їх сплавів, особливо алюмінію, а також запобігає розкладу гліколю на поверхнях теплопередачі з температурою 120-140 °C. Крім того, інгібітор має бути нетоксичним та не містити сполук важких металів. Поставлена технічна задача вирішується тим, що до складу інгібітора корозії, що містить метасилікат натрію, нітрит натрію, нітроген- і сульфурпохідні бензолу, бензоат натрію згідно з корисною моделлю додатково вводять адипінат натрію, кремнійорганічний піногасник та антиоксиданти, сахарозу і танін, в такому співвідношенні компонентів, мас. %: метасилікат натрію 14,0-15,0 нітрит натрію 3,8-4.0 бензоат натрію 23,0-25,0 адипінат натрію 20,6-21,0 нітроген- та сульфурпохідні 0,2-0,3 бензолу сахароза 0,1-0,15 танін 0,02-0,05 кремнійорганічний піногасник 0,001-0,008 вода дистильована до 100. 1 UA 103320 U 5 10 зв'язування фенольних сполук з галовими кислотами. Крім того, танін має в своєму складі флавоноїди, що забезпечують антиокиснювальну дію. Під впливом цих сполук забезпечується ефективніший захист алюмінію, сталі і чавуну. Отже, використання запропонованої композиції забезпечує синергетичну дію при захисті металів від корозійного впливу агресивного середовища і антиокиснювальну дію голових кислот та флавоноїдів щодо захисту гліколю при температурі 120-130 °C. Корозійні випробування інгібітора проведено прискореним методом у термостаті протягом 14 діб. Режим випробувань: 8 годин при (130±1,0)°С та 16 год. при 22 °C при трьох варіантах складу захисної композиції (таблиця 1). Агресивне середовище - водний розчин етиленгліколю з температурою початку кристалізації мінус 40 °C. Таблиця 1 Склад дослідних зразків Компоненти композиції метисилікат натрію нітрит натрію бензоат натрію адипінат натрію нітроген і сульфурпохідні бензолу (бензтриазол та каптакс) сахароза танін кремнійорганічний піногасник вода дистильована 15 20 І 14,0 3,8 23,0 0,2 Вміст компонентів, мас. % II 14,5 3,9 24,0 0,25 ІІІ 15,0 4,0 25,0 0,3 0,2 0,25 0,3 0,1 002 0,001 до 100 0,125 0,03 0,005 до 100 0,15 0,05 0,008 до 100 Контрольовані зразки металів збирали у пакети по 5 штук у такій послідовності: фторопластова шайба, пластина з міді, латунна шайба, пластина з латуні, фторопластова шайба, пластина із сталі, стальна шайба, пластина з чавуну, стальна шайба, пластина з алюмінію, фторопластова шайба. Пакет шайб і пластин закріплено на латунній шпильці з з електроізоляційною полімерною трубкою. Цей пакет зразків добре імітував електричні контакти мешів, що використовуються у реальному двигуні. Крім того, попередньо проведено випробування зразків у водневому насосі спеціального двигуна, де імітовано режим кавітації. Результати випробувань наведено у таблиці 2. Таблиця 2 Порівняльні захисні характеристики охолоджувальних рідин Концентрація інгібітору, % 2 Прототип Запропонована композиція 25 І II III І II III І II III 1,5 2,0 3,5 2 мідь 0,015 0,001 0,002 0,001 0,002 0,002 0,002 0.001 0,002 0,002 Захисні характеристики, г/(м ▪год.) латунь сталь чавун алюміній 0,008 0,009 0,004 0,004 0,004 0,001 0,004 0,001 0,003 0,002 0,006 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,005 0,001 0,007 0,007 0,003 0,001 0,006 0,006 0,004 0,0015 0,005 0,005 0.004 0.001 0.004 0.006 0,003 0,001 0,005 0,005 0,004 0,0015 0,005 0,005 3 таблиці 2 видно, що запропонований інгібітор надає охолоджувальній рідині надійних захисних властивостей від корозії при захисті системи охолодження термічно навантажених двигунів. Охолоджувальні рідини отримують розчиненням інгібітора корозії у водно-гліколевій суміші у кількості 1,5-3,5 %. 2 UA 103320 U Таблиця 3 Приклади композицій інгібітора Склад композиції інгібітора метасилікат натрію нітрит натрію бензоат натрію адипінат натрію нітроген- і сульфурпохідні бензолу (бензтриазол та каптакс) сахароза танін кремнійорганічний піногасник вода дистильована Концентрація інгібітора у водно-гліколевій суміші, мас. % 5 10 Вміст компонентів в інгібіторі, мас. % Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 14,0 14,5 15,0 3,8 3,9 4,0 23,0 24,0 25,0 1,6 1,7 1,8 0,2 0,25 0,3 0,1 0,02 0,001 до 100 0,125 0,03 0,003 до 100 0,15 0,05 0,008 до 100 1,5 2,0 3,5 Аналіз результатів корозійних і стендових випробувань зразків свідчить про високий рівень захисної дії запропонованої композиції від процесів корозії при температурі стінки теплопередачі 120-140 °C. Запропонована композиція є нетоксичною і не містить у своєму складі іонів важких металів. Термічну витримку зразків антифризів проведено при температурі 140 °C протягом 84 годин. Аналіз результатів, наведених у таблиці 4, показує, що розроблені варіанти складу охолоджувальних рідин мають вищу у порівнянні з аналогом і прототипом стабільність проти окиснення в умовах моделювання процесів експлуатації, що пояснюється синергетичною дією компонентів інгібітора запропонованого складу. Таблиця 4 Показник активності водневих іонів та резерв лужності дослідних композицій антифризів до та після термічної витримки Композиція Аналог Прототип Композиція І Композиція ІІ Композиція III 15 20 25 рН до випробувань після випробувань 9,5 7,8 10,5 8,3 11,5 11,21 11,7 11,32 11,8 11,02 3 Резерв лужності, см до випробувань після випробувань 10,2 9,2 10,5 8,5 10,5 9,5 10,4 9,6 10,5 9,7 Таким чином, інгібітор розробленого складу забезпечує вищу стабільність параметрів лужності та водневого показника антифриза в умовах експлуатації, що відповідно забезпечує високу захисну дію до металів та їх сплавів. 1. Пат. 45971 Україна. Інгібітор корозії та солевідкладення / МД.Сахненко, М.В.Ведь. М.МПроскурін та ін. - Опубл. 10.12.2009. - Бюл. №23. 2009. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Інгібітор корозії для антифризів теплообмінних систем, що містить метасилікат натрію, нітрит натрію, нітроген- і сульфурпохідні бензолу, бензоат натрію, який відрізняється тим, що додатково містить сахарозу, танін, адипінат натрію та кремнійорганічний піногасник у такому співвідношенні компонентів, мас. %: метасилікат натрію 14,0-15,0 нітрит натрію 3,8-4,0 бензоат натрію 23,0-25,0 адипінат натрію 1,6-1,8 3 UA 103320 U нітроген- і сульфурпохідні бензолу сахароза танін кремнійорганічний піногасник вода дистильована 0,2-0,3 0,1-0,15 0,02-0,05 0,001-0,008 до 100. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4