ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДНЫХ И АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
CORROSION INHIBITOR FOR FERROUS METALS IN AQUEOUS AND AGGRESSIVE MEDIA

Предлагаемое изобретение относится к составам для защиты металлов от коррозии в водных и агрессивных средах и может быть использовано для защиты оборудования от коррозии в агрессивных средах.
Известен ингибитор коррозии, состоящий из сополимера N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом при следующем соотношении, мас.%: сополимер N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида с серным ангидридом 99.9, хлористый натрий 0.1 (RU 2087592, МКИ C1 C23F 11/04, 11/14, 1997 г.).
Данный ингибитор коррозии может найти применение в машиностроительной промышленности при травлении металлов в серной кислоте при высоких температурах.
Недостатком данного ингибитора коррозии является использование его при травлении металлов в серной кислоте и не пригодного для защиты чугуна сталей марок 3 и 10 от воздействия других агрессивных сред.
5
16
10
16
Известен ингибитор коррозии - бактерицид, который получают при взаимодействии жирной кислоты (C-C) и аминопарафина (C-C) или смешением с ингибитором коррозии O-алкилфосфит-N-алкиламмонием или N-алкил-2-метил-5-этилпиридинийбромидом, или с аммонийными солями моноалкилфосфористых кислот при их соотношении 1-0.25:075, соответственно. Содержание ингибитора коррозии - бактерицида 30-60 мас.%, растворитель (алифатический спирт или ароматический растворитель) - остальное (RU 2116380, МКИ C23F 11/14, 27/07, 1998 г.).
Ингибитор коррозии предназначен для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии.
Недостатком данного ингибитора коррозии является низкая эффективность при использовании для защиты чугуна и сталей в жесткой воде.
Известен ингибитор коррозии черных металлов в водных системах, содержащий смесь мономеров и олигомеров 1,3-диаминопропанола-2 7-12 мас.%, хлорид натрия 4-7 мас.%, гидроксид натрия 0.5-1 и воду.
Состав вводится в коррозионную среду в концентрации 0.3-0.5% (SU 1503338, МКИ C23F 11/08, 20/01, 1978 г.).
Недостатком данного ингибитора коррозии - это использование его в нейтральных водных растворах в замкнутых системах охлаждения.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора коррозии на основе продуктов конденсации гексаметилендиамина с фосфорной кислотой и мочевиной в присутствии глицерина. Полученный ингибитор коррозии в концентрации 25-100 мг/л дает защитный эффект в нейтральной воде с общим солесодержанием 200 мг/л 83-99% (RU 2108408, МКИ C23F 11/14, 10/04, 1998 г.).
Недостатком данного ингибитора является низкий защитный эффект в щелочной и кислой средах, а также в воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л.
В основу настоящего изобретения положена задача создания ингибитора коррозии черных металлов сталь 3 и сталь 10 и чугуна в жесткой воде с общей жесткостью до 7 мг-экв/л, работающего в щелочной и кислой среде.
Поставленная задача решается тем, что состав предлагаемого ингибитора коррозии включает натриевую соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты, полиакриламид и соду кальцинированную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
68.50-69.50
полиакриламид
3.25-3.51
сода кальцинированная
6.5-8.0
вода
остальное
Натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты представляет собой полимер формулы:
a
b
c
d
e
CHONNa, где a от 43 до 54; b от 51 до 71; c от 13 до 23; d от 4 до 12; e от 1 до 4, c содержанием фрагментов по Na от 23.41 до 27.54% мол. формулы:
2
2
2
-CHCH-CH-NH-CH-COONa
Полиакриламид марки A 930 ТУ 6-02-00209912-41-94.
Вода питьевая ГОСТ 2874-73.
Сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85.
Рабочие растворы могут иметь следующие концентрации г/л: от 0.025 до 0.1.
Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.
Пример 1 (по прототипу)
В круглодонную колбу помещают 11,6 г (0.1 моль) гексаметилендиамина, 17.8 г (0.18 моль) фосфорной кислоты и 2.76 г (0.03 моль) глицерина. Полученную смесь нагревают до образования гомогенной смеси и прибавляют при перемешиании 13.2 г (0.22 моль) карбамида. Затем нагревают до 130°C и греют при этой температуре 1.5 часа. Из полученного полимера готовили рабочие растворы с концентрацией 25, 50 и 100 мг/л с применением жесткой воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л.
Ингибиторы коррозии испытывали по ГОСТ 6243-75.
3
Методика испытаний заключается в следующем: в четырехугольный стеклянный сосуд наливают дистиллированную воду на высоту около 1 см. На дно сосуда опускают подставки для пластин и закрепляют психрометр бытовой. С помощью фарфорового шпателя размещают чугунную стружку (по две порции массой по 2.5 г каждая) на стальные пластины, изготовленные из стали 10 с размерами 115×50×5 мм. Каждую порцию чугунной стружки смачивают 2 см рабочего раствора ингибитора коррозии, приготовленном на жесткой воде (до 7 мг-экв/л).
3
Помещают пластины в четырехугольный сосуд, герметически закрывают его крышкой и выдерживают при температуре 25°C и относительной влажности 95-97% в течение 180 часов. Через каждые 24 часа чугунную стружку смачивают 2 см рабочего раствора ингибитора. Результаты испытаний ингибитора коррозии представлены в таблице.
Пример 2 (предлагаемый)
В условиях примера 1, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
68.5
полиакриламид
3.25
сода кальцинированная
6.5
вода
остальное
Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 100 мг/л с использованием воды с общей жесткостью 2 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 3
В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
68.8
полиакриламид
3.3
сода кальцинированная
6.8
вода
остальное
Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткостью 2 мг-экв/л.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 4
В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
69.0
полиакриламид
3.4
сода кальцинированная
7.2
вода
остальное
Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 50 мг/л с использованием воды общей жесткости 2 мг-экв/л.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 5
В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
69.2
полиакриламид
3.4
сода кальцинированная
7.5
вода
остальное
Из полученного водного раствора готовят рабочие растворы с концентрацией 25 мг-экв/л с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 6
В условиях примера 2, но при использовании для определения скорости коррозии смеси водорастворимых компонентов, мас.%:
натриевая соль полипропилен-β-аминоэтановой кислоты
69.5
полиакриламид
3.51
сода кальцинированная
8.0
вода
остальное
Из полученного водного раствора готовили рабочие растворы с концентрацией 25 мг/дм с использованием воды общей жесткости 7 мг-экв/л. Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
Эффективность ингибитора коррозии стали 3 и чугуна
№ примера
Концентрация
Скорость
Степень
Коэффициент
ингибитора, мг/л
коррозии, г/м<sup>2</sup>ч
защиты, %
торможения
1 (по прототипу)
100.0
0.0035**
99<sup>*</sup>
-
100.0<sup>а</sup>
0.0066<sup>***</sup>
10.71
1.12
2
100.0<sup>а</sup>
0.0014
99.6
-
3
50.0<sup>а</sup>
0.0012
83.79
6.17
4
50.0<sup>а</sup>
0.0011
85.14
6.73
5
25.0<sup>б</sup>
0.0048
35.06
1.54
6
25.0<sup>б</sup>
0.0046
37.89
1.61
Примечание:
* - испытана на образцах из стали 10 с размерами 10×50×1.5 мм, которые погружают в перемешиваемую коррозионную среду объемом 1 л, в качестве которой используют водопроводную воду с pH 7 и общим солесодержанием 200 мг/л. Время испытаний 120 часов. Температура испытаний 20°C.
** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.35 мм/год, время испытаний 120 часов;
*** - скорость коррозии в отсутствии ингибитора, 0.0074 г/м<sup>3</sup> ч, время 180 часов;
а - вода с общей жесткостью 2 мг-экв/л;
б - вода с общей жесткостью 7 мг-экв/л.
Скорость коррозии
K=m<sub>o</sub>-m<sub>l</sub>/tS
t - время испытаний, ч;
S - площадь образца, м<sup>2</sup>;
m<sub>o</sub>, m<sub>l</sub> - вес образца до и после коррозионных испытаний, г.
Степень защиты
Z=(1-1/γ)100%
Коэффициент торможения
γ=J<sub>o</sub>/Jин
J<sub>o</sub> - скорость коррозии в отсутствие ингибитора коррозии;
Jин - скорость коррозии в присутствии ингибитора.