Раствор для очистки поверхности стальных труб
Изобретение относится к области химической обработки металлической поверхности , в частности к растворам для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука. Целью изобретения является повышение эффективности очистки. Раствор для очистки содержит, мас.%: серная кислота 5-8; хлористый натрий 5-15; тиомочевина 0,2 -0,35; керосин 0,5-2,0; пентанол-1 0,5-1,5; лаурилтриметиламмоний хлорид 0,1-0,3; монолаурат сорбита 0,2-0,7 и вода - остальное, соотношение пентанола - 1, лаурилтриметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита равно 65:12;23 мас.%. Повышение эффективности очистки достигается за счет дополнительного введения в раствор керосина, а также за счет использования в качестве добавок поверхностно-активных веществ - пентанола-1. лаурилтриметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита. 3 табл. ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю С 23 61/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475262/02 (22) 05.07.89 (46) 30.05.91,Бюл,М 20 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) Е,М,Кузнецова, И.Б.Дробина и В.С.Вяхирев (53) 621.7.022.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 208821, кл. С 23 6 1/02, 1965.
Авторское свидетельство СССР
hb 975832, кл. С 23 G 1/08, 1981. (54) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ (57) Изобретение относится к области химической обработки металлической поверхности, в частности к растворам для очистки
Изобретение относится к очистке металлических поверхностей, в частности к одновременному обезжириванию и травлению изделий из черных металлов, преимущественно труб, в растворах минеральных кислот при действии ультразвуковых колебаний (УЗК), и может быть использовано в черной металлургии, машино-и приборостроении, в авиационной, автомобильной и судостроительной промышленности при изготовлении прецизионных гидро- и пневмосистем двигателей.
Цель изобретения — повышение эффективности очистки, Раствор для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука содержит. мас. :
Серная кислота 5-8
Хлористый натрий 5-15,, Я2,„, 1652378 А1 поверхности стальных труб с применением ультразвука. Целью изобретения является повышение эффективности очистки. Раствор для очистки содержит, мас. : серная кислота 5-8; хлористый натрий 5-15; тиомочевина 0,2 -0,35; керосин 0,5-2,0; пентанол-1
0,5-1,5; лаурилтриметиламмоний хлорид
0,1-0,3; монолаурат сорбита 0,2-0,7 и вода— остальное, соотношение пентанола — 1, лаурилтриметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита равно 65:12:23 мас. .
Повышение эффективности очистки достигается за счет дополнительного введения в раствор керосина, а также за счет использования в качестве добавок поверхностно-активных веществ — пентанола-1, лаурилтриметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита. 3 табл, Тиомочевина 0,20-0,35
Керосин 0.5-2,0
Пентанол 1, 0,5-1,5
Лаурилтриметиламмонийхлорид О, 1-0,3
Монолаурат сорбита 0,20-0,70
Вода Остальное причем соотношение пентанола - 1, лаурилтриметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита равно 65:12:23 мас. .
П р и м е.р 1. Образцы стальных труб (P = 10 мм, (= 60 мм) загружают в рабочую ванну, дном которой служит магнитострикционный преобразователь ПМС-6-22, или во внутреннюю полость ЦМС-8. Ванну заполняют активным раствором, температуру раствора поддерживают в пределах 40-60 С при помощи термометра, управляющего моментом включения и выключения электронаг1652378 способностью
20
30 травления ревателя. Образцы закрепляют в специальном приспособлении в строго заданном положении. Включение генератора
УЗГ-2-4M(18- 20 кГц), питающего магнитостриктор, проводят периодически, время включения контролируют цифровым секундомером часового типа. Обработку проводят до полного удаления загрязнений с наружной и внутренней поверхностей образцов, после чего образцы промывают и сушат, контроль качества очистки -визуальный осмотр под микроскопом МБС-9, протирка поверхности белой тканью.
Повторяемость опыта — троекратная с усреднением.
Составы опробованных растворов приведены в табл.1.
Результаты сравнительных испытаний известного и предложенного растворов представлены в табл,2.
Визуальный осмотр образцов показывает, что образцы обработанные в известном растворе сильно перетравлены, имеются следы эрозионного разрушения, образцы, обработанные в предложенном растворе, не содержат остатков загрязнений и имеют гладкую блестящую поверхность.
Состав активного раствора, содержание ингредиентов, температурный режим ультразвуковой обработки стальных труб обусловлены необходимостью обеспечить бь строе и качественное удаление загрязнений с наружных и особенно внутренних поверхностей труб малых диаметров (менее 60 мм).
Наличие в составе загрязнений компонентов различной химической природы = окалины (неорганические соединения) и различных жировых загрязнений (органические соединения) требует присутствия в составе активного раствора кислоты и органического растворителя, причем обработка в акустическом поле позволяет значительно снизить концентрацию кислоты (как показывает практика ультразвукового травления, до 5-8%). При использовании более разбавленных растворов существенно замедляется скорость химического взаимодействия кислотного раствора с поверхностью металла, Хотя такой раствор и является работоспособным, но дальнейшее его использование без корректировки по кислоте, как правило, нецелесообразно.
Повышение концентрации кислоты выше
8% нежелательно, так как в акустическом поле в 2-3 раза возрастает не только скорость удаления окалины, но и скорость подтравливания основного металла, в связи с чем может происходить перетрав поверхности.
Керосин представляет собой смесь жидких углеводородов (С а-С is), является органическим растворителем низкой полярности и эффективен для удаления жировых загрязнений. Кроме того, ввиду низкой величины поверхностного натяжения он обладает весьма высокой проникающей
Хлористый натрий выполняет функцию стимулятора травления, Особенно энергично стимулирующее действие ионов хлора начинает сказываться при достижении концентрации 7-8%. Верхний предел концентрации соли равен 15%, при дальнейшем повышении концентрации NaCt понижается растворимость поверхностно-активных веществ, происходит вытеснение ПАВ из водной фазы в органическую вследствие эффекта высаливания, в связи с чем начинает падать эмульгирующая способность ПАВ и ухудшаются их стабилизирующие свойства. Кроме того, наличие в растворе хлористого натрия повышает эффективность действия ингибитора — тиомочевины.
Тиомочевина — эффективный ингибитор кислотного травления. При ее совместном действии с ПАВ 100%-ный защитный эффект достигается при концентрации 0,15%, также при этом снижается удельное время
Необходимость использования в активном растворе ПАВ, особенно при одновременном действии с УЗК, обьясняется их эффективностью при создании эмульгирующих и диспергирующих свойств, а также влиянием на поверхностное и межфазное натяжение. Однако растворы, содержащие
ПАВ, склонны к сильному пенообразованию при их турбулизации, что создает определенные трудности при эксплуатации
УЗ-установок с системами для циркуляции моющего раствора. что особенно существенно при обработке труб малых диаметров, в каналах которых затруднен обмен отработанного раствора у очищаемой поверхности, среда обеднена зародышами кавитации. Для уменьшения пенообразования при сохранении и даже усилении эмульгирующего и диспергирующего действия в условиях УЗ-очистки используется смесь
ПАВ: лаурилтриметиламмонийхлорида, монолаурата сорбита и пентанола — 1 при соотношении 63:12:23 мас.%.
Температура активных растворов в процессах ультразвуковой очистки оказывает сложное влияние на физико-химическое воздействие на загрязнение.
При повышении температуры растут химическая активность и растворяющая способность, но уменьшаются вязкость, 1652378 поверхностное натяжение, резко увеличивается давление парогазовоой смеси, что приводит к снижению зрозионного действия, т.е. снижается эффект, использования
УЗК. Однако при УЗ-очистке деталей, имеющих отверстия, каналы (например, каналы труб} щели, уменьшение поверхностного напряжения раствора способствует повышению качества очистки за счет лучшего проникновения его в каналы, Диапазон температур (40-60 С) обеспечивает сочетание химической и эрозионной активности, что способствует эффективному воздействию на загрязнения.
Вид загрязнения также влияет на выбор рабочей температуры, для химически активных и кавитзционнс нестойких загрязнений рекомендуется повышать температуру раствора, для химически инертных и кавитационно стойких загрязнений следует выбирать температуру, обеспечивающую максимальное эрозионное воздействие на загрязнение.
В табл. 3 гюказано anияние температуры УЗ-очистки на ее эффективность при оптимальном составе компонентов раствора.
Таким образом, использование предложенного раствора для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука позволяет снизить время удаления загрязнений с внешней и внутренней поверхно5-8
5-15
0,2-0,35
0,5-2,0
0,5- 1,5
Таблица 1
Со е жание компонентов в
Керосин
Н2ЯО4
Тиом ви
Раствор по приме1
3
5
7
9
11
12
13
14
16
17
18
19
3
6
6
6
6
6
6
6
7
10 t0
1,5 l,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1.5
1,5
1,5
0,2
0,5
1,5
2,0
3,0
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5 стей труб, улучшить качество очищенной поверхности, а также использовать в качестве поверхностно-активных веществ биологически разлагаемые компоненты в целях за5 щиты окружающей среды.
Формула изобретения
Раствор для очистки поверхности стальных труб, преимущественно с применением ультразвука, содержащий серную кислоту, 10 хлористый натрий, тиомочевину, добавки поверхностно-активных веществ и воду, о тл ича ю uö и йся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, он дополнительно содержит керосин, а в качестве добавок
15 поверхностно-активных веществ — пентанол1, лаурилтриметиламмонийхлорид и монолаурат сорбита при следующем сос1ношении компонентов, мас.,4;
20 Серная кислота
XnopèñTûÉ натрий
Тиомочевина
Керосин
Пентанол- I
25 Лаурилтриметиламмонийхлорид 0,1-0,3
Монолаурат сорбита 0,2-0,7
Вода Остальное причем соотношение пентанола-1, лаурилт30 риметиламмонийхлорида и монолаурата сорбита 65; 12:23 мас., 0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,15
0,20
0,30
0,35
0,40
1652378
Продолжение табл,1 компонентов в аство е, мас.
Керасин
ЛТМАХ
Тиомачевина
Пентанол-1
Продолжение табл. 1
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5 t,5 f,5
1,5
1,5
1,5 f,5
1,5
1,5
1,5
1,5
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3 ,,0,3
0,3
0,6
0,26
0,52
1,04
1,63
2,08 ч5
1,23
1,00
0,91
0,57
1,04
1ЯЗ
1,0
1,04
1,04
0,05
0,10
0,20
0,34
0,40
0,14
0,20
0,20
0,20
0,34
0,11
0„16
0,20
0,22
0,27
0.10
0,20
0,40
0,66
0,80
0,27
0,36
0,36
0,36
0,66
0,44
0,40
0,36
0,33
0,29
1652378
Таблица 2
Раствор по примеру
Отсутствует
Ф!
° !
° !
° !
Отсутствует
° !
2
4
6
8
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22
23
24
26
27
28
29
31
32
33
П родолжительность очистки, мин
7,8
3,2
3,0
3,0
2,8
4,0
3,1
3,0
2,9
2,6
3,5
3,2
3.0
3,0
2,9
3,3
3,0
3,0
2,9
2,9
4,5
3,3
3,0
3,0
3.0
3,0
3,0
3,0
3,0
3.0
3,0
3,0
3,0
3,0
Наличие остатков загрязнений
Остатки жирного шлама
Отсутствует
Остатки жирного шлама
Отсутствует
Остатки жирного шлама!!
Остатки жирного шлама
Отсутствует и
Продолжение табл. 1
Внешний вид поверхности
Светлая блестящая
° !
Слегка перетравлена
Светлая блестящая
Перетравлена
Светлая блестящая
Матовая
Светлая блестящая
Матовая, цвета побежалости
Светлая блестящая
Обильная пена
Матовая
Светлая блестящая
1652378
Продолжение табл. 2
Таблица 3
Составитель T. Гугнина
Редактор Л.Веселовская Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор M,Äåì÷èê
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Заказ 1749 Тираж 571 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5