Ингибитор для защиты черных и цветных металлов от коррозии в воде атомных энергетических установок

 

Изобретение относится к области защиты конструкций в воде, содержащей агрессивные ионы. Применение технической фракции α-разветвленных натриевых солей монокарбоновых кислот состава С₅-С₉ в качестве ингибитора коррозии перлитных сталей в присутствии алюминиевых сплавов в природных водах при повышенных температурах 20-140°С и воздействии нейтронного потока (до 10⁷ нейтрон/см²). Технический результат заключается в повышении защитных свойств и расширении температурного предела применения ингибитора коррозии. 3 табл.

Настоящее изобретение относится к технике защиты конструкций из перлитных сталей в воде, содержащей агрессивные ионы (например хлор-ион), при температурах 20-140°С и в условиях воздействия нейтронного потока, и может быть использовано, например, в атомной промышленности.

Известно применение в качестве ингибитора коррозии в этих условиях жидкого стекла [1]. Однако жидкое стекло обладает недостаточной защитной способностью, особенно по ватерлинии и в паровой фазе. Кроме того, в процессе эксплуатации оборудования жидкое стекло подвергается гидролизу и оседает в виде геля на дно резервуаров, что требует постоянной корректировки его защитной концентрации. Добавки жидкого стекла при недостаточных концентрациях могут вызвать сильную язвенную коррозию алюминия. Дициклогексиламин (10%) снижает скорость коррозии перлитных сталей в воде при 20-80°С [2]. Однако при температурах выше 80°С его эффективность недостаточно высока.

Ингибитор ИФХАН-12 защищает от коррозии перлитную сталь в озерной воде при 20-80°С [3]. Он представляет собой сложную четырехкомпонентную систему с недостаточно хорошей растворимостью в воде, что затрудняет приготовление его рабочих растворов. В системах охлаждения, содержащих медь и медные сплавы, к 1% раствору ИФХАН-12 необходимо добавлять пятый компонент - бензотриазол, что еще больше усложняет систему.

Настоящее изобретение решает задачу повышения защитных свойств ингибитора коррозии перлитных сталей и расширения температурного предела его применения в условиях воздействия нейтронного потока.

Поставленная цель достигается применением технической фракции низших α-разветвленных монокарбоновых кислот состава С ₅-С₉ в виде натриевых солей в качестве ингибитора коррозии перлитных сталей в природных водах при повышенных температурах 20-140°С в условиях воздействия нейтронного потока (до 10⁷ нейтрон/см ²) и одновременном присутствии алюминиевых сплавов.

По своим физическим свойствам ингибитор является прозрачной однородной жидкостью.

По себестоимости α-разветвленные монокарбоновые кислоты (α-ВИК-1) имеют значительные преимущества перед алифатическими кислотами, выделенными из растительных и животных жиров (из природного сырья), либо при окислительном крекинге углеводородов.

α-ВИК-1 получают безотходным одностадийным способом, который освоен отечественной промышленностью на базе имеющегося сырья.

α-ВИК-1 относятся к числу малотоксичных продуктов, обладают слабым раздражающим действием на кожу и дыхательные пути. До настоящего времени они в качестве ингибиторов коррозии не использовались. Высшие искусственные кислоты с большим числом углеродных атомов (С₁₁-С₁₆) широко применяются в лакокрасочной промышленности для изготовления покрытий.

Применение указанных натриевых солей α-ВИК-1 в заявляемом изобретении направлено на выполнение новой для них функции, не вытекающей с очевидностью из их известных свойств и характеристик. Неожиданным оказалась также удовлетворительная устойчивость натриевых солей α-ВИК-1 в воде атомных энергетических установок, вопреки имевшимся в литературе [4] указаниям о недостаточной стойкости органических соединений в условиях воздействия нейтронного потока. Следовательно, предлагаемый ингибитор коррозии полностью соответствует критерию "существенные отличия" для случая применения вещества по новому назначению.

В таблице 1 представлены сравнительные данные по защитной способности ингибиторов ИФХАН-12 и натриевые соли α-ВИК-1 в воде при температурах 70 и 140°С за 500 ч, материал ст.3.

Таблица 1 состав раствораскорость коррозии, г/м²·ч 70°С140°C дистиллированная вода7,8×10 ^-215,1×10^-2 дист. вода 1,0 г/л ИФХАН-12 16,4×10^-2 87,2×10^-2 диет. вода 1,0 г/л натриевые соли α-ВИК-10,00,36×10 ^-2

При 70°С добавление к воде 1,0 г/л натриевой соли α-ВИК-1 практически полностью подавляет коррозию ст.3, а при 140°С степень защиты составляет 98,3%.

Расчет проводился по формуле

где К - скорость коррозии без ингибитора,

К_инг - скорость коррозии в присутствии ингибитора.

Предложенный ингибитор прошел опытно-промышленные испытания в условиях промбассейнов для хранения спецпродукции и шахт отстоя технологических труб в речной воде состава:

Cl, мг/лрН жесткость, мг-экв/лщелочность, мг-экв/л 14,5÷16,0 7,8÷7,952,03÷2,06 2,14÷2,36

Продолжительность испытаний составила 5000 ч под воздействием нейтронного потока 10 ⁷ нейтрон/см².

В таблицах 2,3 приведены данные по защитным свойствам ингибитора по отношению к ст.3СП и алюминиевому сплаву CAB-1 (Al-1,2%Mg-0,6% Si).

Таблица 2 Защитная способность ингибитора по отношению к ст.3СП состав средывремя экспозиции, чзащитная способность ингибитора, %вода промбассейна 1000931,4 г/л ингибитора3000 97 5000 97вода шахт отстоя 100093 1,4 г/л ингибитора3000 97 5000 97

Таблица 3 Защитная способность ингибитора по отношению к сплаву CAB-1состав средывремя экспозиции, ч защитная способность ингибитора, % вода промбассейна 1,4 г/л ингибитора1000 923000 90500090 вода шахт отстоя1,4 г/л ингибитора1000 92300093 500093

Аналогичную защитную способность (93%) ингибитор проявляет относительно алюминиевого сплава (Al-0,5% Ni-0,5% Fe-0,2%Ti).

Добавки ингибитора не оказывают отрицательного влияния на конструкции из нержавеющей стали и медных сплавов. Добавки жидкого стекла в этих условиях вызывают язвенную коррозию алюминиевых сплавов.

Использование предлагаемого ингибитора в атомной промышленности позволит увеличить ресурс работы конструкций из перлитных сталей с одновременным присутствием алюминиевых сплавов.

Предлагаемому ингибитору просим присвоить шифр ИФХАН-263.

Источники информации

1. И.Л.Розенфельд. Ингибиторы коррозии, М.: изд. "Химия", 1977, с.352.

2. А.И.Громова, В.В.Герасимов, Н.Я.Вралев, И.Л.Розенфельд, В.П.Персианцева. Защита металлов, 1970, т.6., №2, с.227-231.

3. Авт. св. СССР №555660 от 27 декабря 1976 г., на изобретение "Ингибитор коррозии для эмульсионных смазочных материалов и водных сред".

4. А.К.Пикаев, И.М.Баркалов. Успехи и проблемы современной радиационной химии. ЖВХО им. Менделеева 1973, т.18., №1-2, 1-240.

Формула изобретения

Применение технической фракции α-разветвленных натриевых солей монокарбоновых кислот состава С₅-C₉ в качестве ингибитора коррозии перлитных сталей в присутствии алюминиевых сплавов в природных водах при повышенных температурах 20-140°С и воздействии нейтронного потока (до 10⁷ нейтрон/см²).