ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
ANTICORROSION MATERIAL

Изобретение относится к противокоррозионным материалам на основе летучих ингибиторов коррозии и может быть использовано для защиты черных и цветных металлов и изделий из них от атмосферной коррозии в процессах транспортировки и хранения, в частности для защиты внутренней поверхности труб, соединительных деталей трубопроводов и запорной арматуры при их хранении.
Один из наиболее перспективных классов ингибиторов коррозии - летучие ингибиторы (ЛИК). Их применение оправдано в случае наличия возможности хотя бы частичной изоляции защищаемого пространства. Испаряясь при температуре окружающей среды, такие ингибиторы в виде паров достигают металла, адсорбируются на его поверхности и, насыщая конденсированные фазы, обеспечивают надежную защиту изделия. При этом пары ЛИК проникают в щели и зазоры, недоступные контактным ингибиторам, обеспечивают торможение коррозионных процессов под слоями продуктов коррозии и отложений.
Линасили представляют собой пропитанные жидкими ЛИК силикагели. Перед пропиткой силикагель прокаливают. Линасили не только насыщают защищаемое пространство парами ингибитора, но и активно поглощают влагу. Адсорбирующая способность силикагелей очень велика (для пропитки используют крупно- и среднепористые силикагели), поэтому Линасили могут содержать до 30-40 мас.% ЛИК.
Известен противокоррозионный материал, состоящий из ингибирующей коррозию композиции, содержащей неорганическую соль азотистой кислоты, нерастворимый в воде многократно замещенный фенол, алифатический эфир ди-гидроксибензойной кислоты, токоферол (2,5,7,8-тетраметил-2-(4',8',12'-триметилтридецил)хроман-6-ол) и наполнитель, в частности силикагель. Газофазные ингибиторы коррозии в виде смесей мелкого порошка используют в средствах упаковки при хранении в закрытых помещениях или при транспортировке (RU 2287616, 2006).
Недостаток указанного противокоррозионного материала заключается в его сложном составе.
-3
Известен противокоррозионный материал, состоящий из цеолита, насыщенного летучим ингибитором коррозии (RU 2391446, 2010). При этом в качестве насыщаемых летучим ингибитором коррозии гранул используют гранулы пористых синтетических цеолитов X или Y в натриевой форме, имеющих эффективный диаметр входных окон полостей 0,8 нм, дегидратированных прокаливанием на воздухе при 550°С в течение 6 ч и откачиванием воздуха в вакууме 10 Па в течение 2 ч, а в качестве летучих ингибиторов коррозии используют летучие ингибиторы коррозии, размеры молекул которых не превышают диаметра входных окон полостей в гранулах цеолита.
Недостаток данного материала заключается в ограниченности используемых в известном материале ЛИК, что приводит к недостаточной эффективности указанного материала.
Более близким к изобретению является противокоррозионный материал - Линасиль ИФХАН-118, представляющий собой силикагель, пропитанный летучим ингибитором коррозии ИФХАН-118 (ГОСТ 9.014-78 ЕСЗКС Временная противокоррозионная защита изделий).
Летучий ингибитор коррозии ИФХАН-118 представляет собой смесь гетероциклического азотсодержащего соединения (аминотриазола, или толилтриазола, или бензотриазола), амина и кетона (Патент RU 2388847, 2009).
Линасиль ИФХАН-118 обеспечивает эффективную защиту черных и цветных металлов, в том числе при интенсивной конденсации влаги. Однако относительно высокая стоимость используемых в ЛИКЕ компонентов, получаемых по достаточно сложной технологии, приводит к повышенной стоимости целевого продукта и, как следствие, обуславливает недостаточную эффективность его применения с экономической точки зрения.
Задачей изобретения является создание нового позволяющего расширить ассортимент отечественных продуктов эффективного с экономической точки зрения противокоррозионного материала.
Поставленная задача достигается созданием противокоррозионного материала на основе силикагеля, пропитанного летучим ингибитором коррозии. В качестве летучего ингибитора коррозии противокоррозионный материал содержит триэтаноламин, диметилэтаноламин, диэтаноламин и бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:
триэтаноламин
0,125-0,25
диметилэтаноламин
16,25-16,75
диэтаноламин
0,125-0,25
бензойная кислота
8,25-8,50
силикагель
остальное до 100
Достигаемый технический результат заключается в упрощении состава противокоррозионного материала с обеспечением высокой антикоррозионной защиты черных и цветных металлов и изделий из них в агрессивных атмосферах.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Противокоррозионный материал - Линасиль готовят пропиткой крупно- и среднепористых силикагелей различных марок, в частности силикагеля марки КСКГ, предварительно прокаленного в течение 2-5 часов, при температуре 140-160°C, летучим ингибитором коррозии (ЛИК).
Используемый летучий ингибитор коррозии содержит триэтаноламин, диметилэтаноламин, диэтаноламин и бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: триэтаноламин - 0,5-1,0, диметилэтаноламин - 65,0-67,0, диэтаноламин - 0,5-1,0 и бензойная кислота - остальное до 100. Количество наносимого летучего ингибитора коррозии может составлять до 30,0-40,0 мас.%. Пропитку проводят, в частности, перемешиванием при комнатной температуре.
Линасиль возможно использовать, в частности, в виде наполненных им мешочков или специальных кассет из проницаемого для паров ЛИК материала.
Все компоненты, входящие в состав описываемого Линасиль, являются компонентами промышленного отечественного производства:
- триэтаноламин - ТУ 2423-005-78722668-2010, производство ООО «СинтезОка»;
- диэтаноламин - ТУ 2423-005-78722668-2010, производство ООО «СинтезОка»;
- диметилэтаноламин - ТУ 2423-003-78722668-2010, производство ООО «СинтезОка»;
- бензойная кислота - ГОСТ 10521-78, производство ООО «Компонент-Реактив»;
- силикагель марки КСКГ - ГОСТ 3956-76, производство ООО «Химпром».
Смесь летучих аминоспиртов и бензойной кислоты (ЛИК), используемая при пропитке силикагеля, обладает синергетическим действием при защите стали марок Ст. 3, Сталь 20ХН3А и чугуна СЧ-18-20, тормозя коррозию в атмосферных условиях и их анодное растворение в объемных электролитах. Указанный синергизм иллюстрируется сведениями, представленными в таблице 1, в которой приведены результаты сравнительных коррозионных испытаний различных композиций индивидуальных веществ в условиях периодической конденсации влаги. При этом используют следующие обозначения: триэтаноламин - ТЭА, диэтаноламин - ДЭА, диметилэтаноламин - МЭА, бензойная кислота - БК, ++ - полная защита; + - отдельные коррозионные поражения; ± - незначительная коррозия; - - заметная коррозия; - - - сильная коррозия.
Указанная смесь аминоспиртов и бензойной кислоты в составе ЛИК, несмотря на гидрофильность используемых аминоспиртов, обладает лучшими защитными свойствами в очень жестких условиях периодической конденсации влаги на образцах.
Из данных исследования адсорбции паров ЛИК и его компонентов, полученных эллипсометрическим методом (с помощью эллипсометра фирмы Гартнер), следует, что синергизм защитного действия смеси аминоспиртов и бензойной кислоты не связан с утолщением адсорбционных пленок. Однако адсорбция ингибитора упрочняется и становится фактически необратимой, что приводит к высоким защитным свойствам указанного ЛИК. Последнее является неожиданным эффектом, обуславливающим высокую антикоррозионную защиту черных и цветных металлов и изделий из них в агрессивных атмосферах при использовании Линасиля описываемого состава.
В таблице 2 приведены характеристики Линасиля и ЛИК, используемого при получении Линасиля.
Ниже представлен пример, иллюстрирующий описываемое изобретение, но не ограничивающий его.
Пример.
Линасиль (10 кг) готовят, пропитывая силикагель (7,5 кг) марки КСКГ, предварительно прокаленный в течение 3 часов при температуре 150°С, летучим ингибитором коррозии (2,5 кг). Используемый летучий ингибитор коррозии содержит, мас.%: триэтаноламин - 0,5, диметилэтаноламин - 65,0, диэтаноламин - 0,5 и бензойную кислоту - 34,0.
Пропитку проводят в стеклянном реакторе емкостью 15 литров, снабженном якорной мешалкой со скоростью вращения 50 об/мин, при комнатной температуре. Время перемешивания - 2 часа.
В результате получают противокоррозионный материал, содержащий, мас.%: триэтаноламин 0,25; диметилэтаноламин 16,25; диэтаноламин 0,25; бензойную кислоту 8,25; силикагель 75,00.
В таблице 3 приведены показатели полученного Линасиля.
Описываемый Линасиль и используемый в его составе ЛИК испытывают при консервации труб аварийного запаса.
Консервации подвергают 8 труб аварийного запаса наружным диаметром 720 мм с толщиной стенки 8 мм, изготовленных из стали 10Г2ФБЮ по ТУ-14-3-1573-96. Дополнительно две трубы используют для сравнения: одну трубу оставляют открытой, а на другой устанавливают полимерные заглушки с тремя отверстиями для воздухообмена.
Консервацию труб производят с применением четырех технологий:
- технология №1 - путем впрыска товарной формы жидкого ЛИК во внутреннее пространство с каждого конца трубы в равных объемах;
- технология №2 - путем закладки Линасиля в мешочках, равномерно распределенных по длине трубы;
- технология №3 - путем закладки Линасиля в мешочках, размещенных в трубе вблизи каждого ее конца;
- технология №4 - путем закладки Линасиля в мешочках, размещенных в трубе вблизи одного ее конца.
С применением каждой технологии ингибирования консервированию подвергают по 2 трубы: с минимальным и с максимальным значением нормы закладки ингибитора.
Для оценки скорости коррозии и эффективности ингибирования в каждой из восьми труб, подлежащих консервации, и в двух контрольных трубах размещают плоские образцы-свидетели, изготовленные из стали 20. В каждой трубе размещают по 24 образца-свидетеля на специальных держателях: в четырех сечениях по 6 образцов в каждом сечении. Образцы размещают на специальных рамках-держателях, к которым их подвешивают на изолированных отрезках провода. Рамки с образцами помещают по одной с каждой стороны трубы таким образом, чтобы расстояние до ближнего ряда образцов составляло 1 метр. При этом дальний ряд рамки находится на расстоянии 3-х метров от края трубы. После размещения образцов-свидетелей и закладки ингибитора трубы закрывают с обоих концов полимерными заглушками.
Одну из контрольных труб закрывают с обоих концов заглушками, в которых имеются отверстия для естественного воздухообмена, а другую контрольную трубу оставляют открытой.
Через 6 месяцев производят снятие образцов-свидетелей в количестве 120 штук, по три образца с каждого ряда каждой из 10 труб с последующим контролем их состояния. При вскрытии труб установлено, что ЛИК, нанесенный в жидком виде на трубы по технологии 1, полностью испарился, а внешний вид консерванта в виде Линасиля не изменился.
Проводят подготовку образцов и взвешивание по стандартной методике. Далее по формуле рассчитывают скорость коррозии К образцов:
нач.
кон.
К=(m-m)/S⋅τ,
2
где: К - скорость коррозии, г/м⋅сут;
нач.
m - начальная масса образца (до испытаний), г;
кон.
m - конечная масса образца (после испытаний, г);
2
S - площадь поверхности образца (0,0038 м);
τ - время испытаний (200 суток).
Характер коррозионных поражений образцов оценивают визуально согласно ГОСТ 9.311-87.
2
Осмотр образцов показывает, что наибольшим коррозионным поражениям (сплошная равномерная коррозия) подвержены фоновые образцы, которые находились в открытой трубе. Площадь поражения образцов мелкими язвами составляет около 90%, что соответствует 2 баллам по ГОСТ 9.311-87. Среднее значение скорости коррозии для них составляет 0,1090 г/м⋅сут.
2
Фоновые образцы, которые экспонировались в трубе с заглушками на торцах, имеют на поверхности неравномерные очаги коррозионного поражения. Площадь поражения образцов мелкими язвами составляет 5-10%, что соответствует 5 баллам по ГОСТ 9.311-87. Средняя скорость коррозии этих фоновых образцов составляет 0,0020 г/м⋅сут, то есть применение заглушек снижает скорость коррозии в 55 раз.
2
Все образцы, которые были законсервированы в трубах с использованием различных технологий применения летучего ингибитора коррозии не имеют коррозионных поражений поверхности, что говорит об их полной защите ЛИК. Рассчитанное на основании результатов взвешивания среднее значение скорости коррозии составляет 0,0025 г/м⋅сут.
3
3
Данные испытаний показывают, что действие ингибитора при всех использованных технологиях его применения распространяется на всю длину трубы (10 м) и все использованные технологии обработки труб летучим ингибитором коррозии при нормах закладки в диапазоне от 200 до 600 г/м по Линасилю и от 50 до 150 г/м по жидкому совместно с применением заглушек обеспечивают полную защиту образцов-свидетелей в течение 6 месяцев.
Проведенные испытания также показывают, что применение ингибирующего вещества в виде Линасиля более технологично по сравнением с жидким ЛИК вследствие того, что процесс консервации дозировки и расконсервации в этом случае более удобен при более простом соблюдении требуемой дозировки. При этом наиболее предпочтительной является технология, при которой консервацию производят путем закладки противокоррозионного материала Линасиль в мешочках, размещенных в трубе вблизи каждого ее конца.
Противокоррозионный материал, содержащий компоненты в иных количествах, входящих в вышеуказанные пределы, обладает защитными свойствами, аналогичными описанным. Использование в материале компонентов, взятых в количествах, выходящих за рамки оговоренных значений, не приводит к желаемым результатам.
Таким образом, описываемый противокоррозионный материал эффективен при защите широкого спектра черных и цветных металлов (с покрытиями и без) в агрессивных атмосферах и может быть использован, в частности, для защиты внутренней поверхности труб, соединительных деталей трубопроводов и запорной арматуры при хранении.
Указанный противокоррозионный материал, имеющий несложный состав и получаемый с использованием простой технологии, сохраняет технологические свойства по защите металлов в условиях интенсивной конденсации влаги в диапазоне температур от +40°С до минус 40°С (по диметилэтаноламину) при соблюдении условий хранения, не содержит тяжелые металлы, хлорорганические соединения, нитриты или иные токсичные соединения, относящиеся к классу опасности ниже 3. Данный Линасиль имеет срок хранения без изменения полезных свойств не менее двух лет. Описываемый материал на 20-25% дешевле Линасиля на основе ИФХАН-8 и в несколько раз дешевле Линасиля на основе ИФХАН-118.