ЛЕТУЧИЙ ИНГИБИТОР АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ
VOLATILE INHIBITOR OF ATMOSPHERIC CORROSION

Изобретение относится к технике защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов коррозии (ЛИК).
Аналогами предлагаемого ингибитора являются амины, например бензиламин - ингибитор атмосферной коррозии черных металлов, никеля; однако этот ингибитор не защищает медь, алюминий, цинк, латунь и малоэффективен при конденсации влаги [А.Алцыбеева, С.Левин. Ингибиторы коррозии металлов. Химия. 1968].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору является ЛИК ИФХАН-1, 1-диэтиламино-2-метилбутанон-3 - универсальный летучий ингибитор атмосферной коррозии черных и цветных металлов [ГОСТ 9.014-78 - Временная противокоррозионная защита изделий]. Несмотря на все достоинства, прототип не обеспечивает эффективную защиту черных и цветных металлов в условиях периодической конденсации влаги.
Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного летучего ингибитора атмосферной коррозии для защиты черных и цветных металлов, обеспечивающего длительную защиту при различных условиях эксплуатации защищаемого оборудования, в том числе и в условиях периодической конденсации влаги.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор, содержащий амин, дополнительно содержит гетероциклическое азотсодержащее соединение (ГАС) и кетон, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
амин
25-70
гетероциклическое азотсодержащее соединение
25-70
кетон
1-25
Ниже приводится подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность, а также примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора.
Амины известны как ингибиторы коррозии черных металлов и лишь некоторые представители аминов оказывают незначительный ингибирующий эффект на коррозию цветных металлов.
В то же время ряд гетероциклических азотсодержащих соединений известны как ингибиторы коррозии цветных металлов, таких как медь, алюминий и его сплавы, цинк и др. Но не ингибируют коррозию черных металлов, что и было показано лабораторными испытаниями.
Кетоны, в частности циклогексанон, в свою очередь, известен как ингибитор коррозии меди в растворах щелочей и в растворах персульфата калия. Предполагается, что циклогексанон адсорбируется на поверхности меди.
При совместном введении в коррозионную среду амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения нами впервые было обнаружено не аддитивное, а значительное повышение эффективности защиты, свидетельствующее о существенном взаимном усилении действия всех компонентов.
Объяснить природу обнаруженного неаддитивного возрастания эффективности ингибирования при совместном введении в коррозионную среду указанных выше веществ в настоящее время не представляется возможным, поскольку для этого необходимо дальнейшее проведение фундаментальных общенаучных исследований.
Антикоррозионное действие ЛИК оценивали в условиях периодической интенсивной конденсации влаги.
Исследования проводили в отношении образцов стали Ст3; чугуна СЧ-18-20; меди М-1; цинка Ц0 и сплава алюминия Д16. Ячейка для испытаний представляла собой вакуумный эксикатор со встроенным теплообменником [Андреев Н.Н., Кузнецов Ю.И. // Коррозия: материалы, защита. - 2006. - №8. - С.28-35]. Перед испытаниями плоские образцы металлов зачищали наждачной бумагой различной зернистости, обезжиривали ацетоном и помещали на теплообменник в эксикатор. На дно ячейки устанавливали стеклянный бюкс с 1 г ингибитора, в парах которого образцы экспонировали трое суток. Далее в ячейку помещали чашку Петри с 10 мл дистиллированной воды и ежедневно в течение 3 ч по шлангам, выведенным из крышки ячейки, пропускали через теплообменник холодную воду. Продолжительность опытов составляла 21 сутки. Об эффективности защиты судили по скорости коррозии, которые рассчитывали по формуле:
К=ΔР/(S·t), где
ΔР - массопотеря образца;
S - площадь образца;
t - продолжительность испытаний.
Ингибитор готовили посредством смешения амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения в весовых соотношениях, указанных в табл.1.
Таблица 1
Скорость коррозии К для Ст3
Соотношение компонентов (% вес.)
Скорость коррозии К (г/м<sup>2</sup>cyтки)
0:0:0
50:25:25
69:30:1
60:25:15
30:45:25
25:70:5
20:80:0
80:20:0
70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора
30,3
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
БА:БТА:БН
-----
3,2
0,3
2,07
5,18
5,81
6,4
0,29
1,01
БА:БТА:ЦГН
-----
4,78
0,09
3,09
5,34
5,92
6,41
0,2
1,12
БА:ТТА:ЦГН
-----
5,15
0,24
2,84
5,8
5,34
6,77
0,25
0,83
ТБА:АТА:ЦГН
-----
6,01
0,27
2,99
5,43
5,81
5,98
0,31
0,94
ТБА:БТА:БН
-----
3,28
0,44
3,01
5,03
5,14
6,34
0,24
0,88
ТБА:ТТА:ЦГН
-----
6,11
0,11
3,55
5,7
6,03
6,81
0,18
0,92
ДМБА:АТА:БН
-----
4,28
0,36
2,96
5,49
5,64
6,13
0,28
1,09
ДМБА:БТА:ЦГН
-----
4,8
0,01
2,8
5,57
5,6
6,0
0,23
0,91
ДМБА:ТТА:ЦГН
-----
5,16
0,29
3,0
5,46
5,59
6,4
0,26
0,95
Скорость коррозии К для СЧ-18-20
Соотношение компонентов (% вес.)
Скорость коррозии К (г/м<sup>2</sup>cyтки)
0:0:0
50:25:25
69:30:1
60:25:15
30:45:25
25:70:5
20:80:0
80:20:0
70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора
31,9
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
БА:БТА:БН
-----
6,2
0,01
3,27
5,13
7,15
7,95
1,1
2,77
БА:БТА:ЦГН
-----
6,16
0,02
2,91
5,98
6,74
8,01
1,66
2,93
БА:ТТА:ЦГН
-----
6,0
0,22
2,87
6,0
6,77
7,72
1,62
2,42
ТБА:АТА:ЦГН
-----
6,88
0,07
3,18
6,18
6,9
7,8
1,74
2,36
ТБА:БТА:БН
-----
5,9
0,08
3,14
5,92
7,44
7,94
1,83
2,75
ТБА:ТТА:ЦГН
-----
6,1
0,03
3,05
5,74
7,39
7,89
1,46
2,54
ДМБА:АТА:БН
-----
5,56
0,05
3,28
5,98
7,24
8,0
1,52
2,68
ДМБА:БТА:ЦГН
-----
6,4
0,03
3,3
5,96
7,1
7,85
1,4
2,8
ДМБА:ТТА:ЦГН
-----
6,57
0,09
3,31
5,86
7,11
7,88
1,49
2,89
Скорость коррозии К для M-1
Соотношение компонентов (% вес.)
Скорость коррозии К (г/м<sup>2</sup>cyтки)
0:0:0
50:25:25
69:30:1
60:25:15
30:45:25
25:70:5
20:80:0
80:20:0
70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора
4,6
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
БА:БТА:БН
-----
0,58
0,01
0,35
0,08
0,00
0,00
5,1
1,97
БА:БТА:ЦГН
-----
0,49
0,00
0,25
0,01
0,00
0,00
4,66
1,93
БА:ТТА:ЦГН
-----
0,51
0,02
0,29
0,06
0,00
0,00
4,62
1,42
ТБА:АТА:ЦГН
-----
0,04
0,00
0,17
0,09
0,00
0,00
3,74
0,36
ТБА:БТА:БН
-----
0,07
0,01
0,03
0,03
0,00
0,00
3,83
0,95
ТБА:ТТА:ЦГН
-----
0,09
0,00
0,032
0,07
0,00
0,00
3,46
0,54
ДМБА:АТА:БН
-----
0,33
0,01
0,041
0,14
0,00
0,00
4,52
1,28
ДМБА:БТА:ЦГН
-----
0,05
0,00
0,03
0,11
0,00
0,00
4,64
0,91
ДМБА:ТТА:ЦГН
-----
0,054
0,00
0,033
0,12
0,00
0,00
4,49
0,99
Скорость коррозии К для Ц0
Соотношение компонентов (% вес.)
Скорость коррозии К (г/м<sup>2</sup>cyтки)
0:0:0
50:25:25
69:30:1
60:25:15
30:45:25
25:70:5
20:80:0
80:20:0
70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора
27,4
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
БА:БТА:БН
-----
9,57
0,24
6,35
7,19
7,64
6,86
5,01
11,07
БА:БТА:ЦГН
-----
9,49
0,2
6,55
8,01
7,95
6,91
4,25
10,93
БА:ТТА:ЦГН
-----
9,5
0,26
6,49
8,16
8,45
7,15
4,32
11,42
ТБА:АТА:ЦГН
-----
8,44
0,3
5,87
7,09
8,01
6,28
4,76
10,66
ТБА:БТА:БН
-----
9,47
0,18
6,73
7,13
7,85
7,01
4,73
10,95
ТБА:ТТА:ЦГН
-----
8,59
0,1
6,62
6,87
7,49
6,84
4,52
10,74
ДМБА:АТА:БН
-----
9,63
0,17
6,41
6,14
7,1
6,64
4,62
11,98
ДМБА:БТА:ЦГН
-----
9,17
0,12
6,4
5,28
6,94
6,14
3,21
11,9
ДМБА:ТТА:ЦГН
-----
9,54
0,13
6,54
6,32
7,13
6,59
4,08
10,79
Скорость коррозии К для Д16
Соотношение компонентов (% вес.)
Скорость коррозии К (г/м<sup>2</sup>cyтки)
0:0:0
50:25:25
69:30:1
60:25:15
30:45:25
25:70:5
20:80:0
80:20:0
70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора
4,65
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
-----
БА:БТА:БН
-----
2,67
0,14
3,55
3,09
2,61
2,73
3,21
5,77
БА:БТА:ЦГН
-----
2,49
0,12
3,51
3,01
2,58
2,91
3,75
5,63
БА:ТТА:ЦГН
-----
2,45
0,17
3,39
3,13
2,69
2,82
3,32
5,12
ТБА:АТА:ЦГН
-----
1,54
0,03
2,47
2,09
1,88
2,28
1,6
2,36
ТБА:БТА:БН
-----
1,47
0,01
2,71
2,03
1,87
2,01
1,23
2,35
ТБА:ТТА:ЦГН
-----
1,69
0,01
2,62
2,17
1,9
1,84
1,52
2,74
ДМБА:АТА:БН
-----
2,43
0,07
3,21
2,19
2,09
1,94
3,62
4,78
ДМБА:БТА:ЦГН
-----
2,1
0,00
3,0
2,2
1,9
1,81
3,2
4,0
ДМБА:ТТА:ЦГН
-----
2,34
0,11
3,34
2,22
2,13
1,89
3,8
4,59
Список сокращений в таблице 1:
БА
бензиламин
ТБА
трибензиламин
ДМБА
диметилбензиламин
АТА
аминотриазол
ТТА
толилтриазол
БТА
бензотриазол
ЦГН
циклогексанон
БН
бутанон
В табл.1 приведены результаты испытаний по сравнительной эффективности ингибиторов по отношению к черным (сталь Ст3 и чугун СЧ-18-20) и цветным (медь, цинк и сплав Д16) металлам и иллюстрирующие обнаруженный синергетический эффект.
Данные испытания показали, что оптимальным % весовым соотношением компонентов ингибитора является амин:ГАС:кетон (60:25:15), а наиболее эффективным по отношению как к черным, так и к цветным металлам является смесь амин:ГАС:кетон при следующем соотношении компонентов (%вес.) 69:30:1. Как видно из таблицы 1 при отклонении от вышепредложенного соотношения компонентов не происходит одновременной защиты как черных, так и цветных металлов.
Дальнейшие испытания предлагаемого ингибитора, аналога и прототипа проводились по уже описанной выше методике. Степень защиты, величины которых приводятся в таблице 2, рассчитывались по следующей формуле:
1
2
Z=(1-К/К)·100%, где
1
K - скорость коррозии в присутствии ингибитора;
2
К - скорость коррозии в отсутствие его.
1
2
Значения K и К вычислялись аналогично предыдущему примеру.
Таблица 2
Степень защиты Z, %
Металл
Ст3
СЧ-18-20
М-1
Ц0
Д16
Предлагаемый состав
99,96
99,9
100
99,56
100
Аналог
65,7
58,6
0
0
44,27
Прототип
67,68
74,3
69,6
78,87
77,3
Таким образом, как следует из результатов коррозионных испытаний, приведенных в табл.2, предлагаемый ингибитор превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам по отношению к черным и цветным металлам в условиях периодической конденсации влаги.
Все входящие в состав предлагаемого ингибитора вещества производятся промышленно и не являются дефицитными.
Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы металлического оборудования.