СОСТАВ ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ КОРРОЗИИ И ОТЛОЖЕНИЙ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
COMPOSITION FOR INHIBITING CORROSION AND DEPOSITS IN CLOSED HEATING SYSTEMS

Изобретение относится к моющим средствам для очистки от накипи закрытых систем отопления.
Известно, что для ингибирования солеотложения в промышленности и технике используют соли ароматических карболовых кислот, карбоновых кислот жирного ряда, оксикарбоновых кислот, а также соли фосфоновых кислот (аминофосфоновые, диаминофосфоновые, полиаминофосфоновые, гетероциклические фосфоновые кислоты). В последнее время для защиты от коррозии и образования карбонатных отложений в водных охлаждающих системах широко начали применяться фосфорсодержащие комплексоны: 1-гидрооксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ), нитрилотри (метиленфосфоновая) кислота, 2-гидрооксипропилен-1,3-диамино-тетра (метиленфосфоновая) кислота. Они содержат фосфоновую группу, за счет которой комплексоны взаимодействуют с солями жесткости (Дятлова Н.М. Комплексоны и комплексонаты металлов / Н.М.Дятлова, В.Я.Темкина, К.И.Попов - М.: Химия, 1988. С.192).
Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению составу является известный состав, защищенный патентом №2109805, кл. С11Д 7/04, 1998 г. Известный состав содержит, в г/л воды (прототип):
ОЭДФ
350-400
Борносульфаминовый комплекс (БСК)
40-50
Лабомид
20-30
Тиосемикарбазид (ТСК)
0,03-0,07
Недостатком известного состава является то, что в отопительных системах с большим количеством накипи, из-за высокой концентрации ОЭДФ данное средство превращается в кашеподобную массу, которая препятствует циркуляции данной композиции по системе отопления, что приводит к уменьшению скорости очистки от накипи.
Известен состав для ингибирования солеотложения в системах оборотного водоснабжения (патент РФ №2158714, кл. C02F 5/14), который содержит ОЭДФ, цинковый комплекс ОЭДФ, лингосульфонат натрия, воду и сульфонат, имеющий в своем составе в качестве поверхностно-активного вещества натриевые соли алкилсульфоновых кислот.
Недостатком известного состава является то, что данный состав не обладает эффектом ингибирования коррозии.
В основу настоящего изобретения положена задача создания состава, позволяющего очистить систему отопления от солеотложения.
Задача решена тем, что в составе, содержащем ОЭДФ, используются следующие компоненты в г/л воды:
ОЭДФ
50-200
Тиосемикарбазид
0,2-0,8
Сульфат цинка
0,08-0,32
Достигаемый эффект объясняется прежде всего тем, что ОЭДФ растворяет накипь, не образуя кашеподобную массу, а сульфат цинка и тиосемикарбазид выполняют функцию ингибитора коррозии.
Предлагаемый состав позволяет предотвращать коррозию теплооборудования и проводить очистку оборудования от солевых отложений.
Состав готовили следующим образом: в воде при комнатной температуре 20-25°С растворяли порошок ОЭДФ, а затем туда добавляли порошки тиосемикарбазида и сульфата цинка. Реакционную массу перемешивали до полного растворения компонентов.
В табл.1 приведены испытуемые составы предлагаемого состава и прототипа.
Таблица 1
Составы предлагаемого средства и прототипа
Компоненты
Содержание компонентов в составах в г/л воды
1
2
3
4
Предлагаемый
ОЭДФ
50
100
150
200
ТСК
0,2
0,4
0,6
0,8
Сульфат цинка
0,08
0,16
0,24
0,32
Прототип
ОЭДФ
325
БСК
45
Лабомид
25
ТСК
0,05
Исследования моющего свойства проводили по следующей методике. Образцы металла из Ст.3 с накипью (нерабочая поверхность образцов изолирована эпоксидной смолой) взвешивали, помещали в сосуд с 2 л раствора при 25 и 65°С и выдерживали при перемешивании до полной очистки от накипи. Температуру раствора поддерживали с помощью THERMOSTAT NBE с точностью ±0,1°С, скорость вращения образцов составляла 60 об/мин. Затем образцы сушили и повторно взвешивали. Скорость очистки накипи определяли из соотношения:
,
где:
0
m - масса образцов до опыта;
1
m - масса образцов после опыта;
Δm - убыль массы;
S - площадь образцов;
τ - время (продолжительность) испытаний.
Для сравнения брали средние значения из 8 параллельных измерений. Результаты испытаний представлены в табл.3. Как видно из данных табл.2, при 25°С полная очистка образца из предлагаемых составов и прототипа происходила через 10 часов только у состава 4. При 65°С полная очистка в предлагаемых составах достигалась за 2,4-5,8 ч. Наибольшая эффективность моющего действия наблюдалась у состава 4, где скорость очистки 1,2-1,5 раза больше, чем у прототипа.
Таблица 2
Моющая способность предлагаемого состава и прототипа при 25 и 65°С
Состав
Время очистки τ, ч
Площадь S, см<sup>2</sup>
Убыль массы Δm, г
Скорость очистки р, г/м<sup>2</sup>·ч
25°С
1
10
19,5
0,3167
16,24
2
10
20,1
0,7741
38,51
3
10
19,8
0,9223
46,58
4
10
19,4
1,4865
76,65
Прототип
10
19,7
1,0049
51,01
65°С
1
5,8
20,4
1,7389
146,97
2
4,6
20,1
1,8976
205,23
3
3,2
19,7
1,4295
226,76
4
2,4
20,6
1,6843
340,68
Прототип
2,9
20,5
1,6374
275,42
2
Коррозионные исследования проводили гравиметрическим методом. Для опыта брали металлические пластины, изготовленные из стали 3, площадью поверхности по 30 см. Перед опытом каждую пластину чистили мелкоабразивной шкуркой для снятия оксидного слоя, протирали спиртом для снятия жировой пленки, взвешивали на аналитических весах. Затем образцы помещали по три пластины в растворы с исследуемыми веществами и в дистиллированную воду для контроля. Продолжительность опыта примерно составила 30 дней. Далее пластины промывали дистиллированной водой, выдерживали в ингибированной кислоте в течение 10 минут и после этого чистили резинкой для полного удаления ржавчины и оксидной пленки с их поверхности, выдерживали в эксикаторе до испарения остатка воды и снова каждую пластину взвешивали на аналитических весах.
н
к
н
к
С помощью полученных значений начальной (m) и конечной (m) массы пластин определяли убыль массы по формуле: Δm=m-m. Находили среднее значение убыли массы из трех пластин в каждом варианте и подсчитывали скорость коррозии по формуле:
где
Δm - убыль массы, г;
2
S - площадь поверхности пластинки, м;
τ - продолжительность опыта, ч.
Далее подсчитали коэффициент торможения коррозии (γ) и защитное действие (Z, %) ингибитора по формулам:
;
, где
0
2
ρ- скорость коррозии в контрольном варианте, г/ч·м;
2
ρ - скорость коррозии в варианте с исследуемыми веществами, г/ч·м.
Результаты исследований ингибирующего действия состава даны в табл.3. Из данных табл.3 следует, что ингибирующее действие составов с увеличением концентрации ингредиентов постепенно повышается, а скорость растворения металла уменьшается в 2,65-3,1 раза. Наибольшим эффектом обладает состав 4, у которого скорость растворения металла по сравнению с прототипом уменьшается в 3,1 раза, а защитное действие составляет 67,7%.
Таблица 3
Ингибиторные свойства средства при коррозии Ст3
Состав
Компоненты
Концентрация, г/л
ρ, г/ч·м<sup>2</sup>
γ
Z, %
1
ОЭДФ
50,00
ZnSO<sub>4</sub>
0,08
ТСК
0,20
0,062
2,65
62,2
2
ОЭДФ
100,00
ZnSO<sub>4</sub>
0,16
ТСК
0,40
0,058
2,83
64,6
3
ОЭДФ
150,00
ZnSO<sub>4</sub>
0,24
ТСК
0,60
0,056
2,93
65,9
4
ОЭДФ
200,00
ZnSO<sub>4</sub>
0,32
ТСК
0,80
0,053
3,10
67,7
Про-тотип
ОЭДФ
325
БСК
45
0,164
-
-
Лабомид
25
ТСК
0,05