Ингибитор коррозии пористых спеченных материалов

 

Изобретение относится к методам защиты от коррозии черных и цветных металлов в нейтральных и кислых средах и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: применение суспензии политетрафторэтилена (50 - 60 мас.%) и стабилизатора из ряда одноосновных карбоновых кислот фракции C₅-C₁₀ общей формулы C_xH_2x+1COOH (3 - 4 мас. %) в воде (остальное) в качестве ингибитора коррозии пористых спеченных материалов. Положительный эффект состоит в повышении эффективности защиты от коррозии спеченных материалов с одновременным снижении затрат на проведение процесса и возможность использования суспензии в условиях массового производства. 1 табл.

Изобретение относится к методам защиты от коррозии черных и цветных металлов в нейтральных и кислых водных растворах, в частности, деталей нефтепромыслового оборудования, полученных методом порошковой металлургии, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтехимической промышленности для защиты оборудования в высокоминерализованных водных средах, содержащих сероводород.

Одним из главных недостатков таких материалов является их подверженность коррозии при контакте с водными агрессивными средами вследствие высокой пористости (до 35%). Уменьшения потерь металла в промышленных условиях при этом добиваются стандартными методами, т.е. экранированием поверхности за счет пропитки изделий минерализованными и неминерализованными маслами или введения в среды эксплуатации растворимых ингибиторов коррозии. Повышенные температуры и скорости движения агрессивных растворов, что например характерно для нефтедобычи, существенно снижают эффективность такой защиты и требуют либо увеличения расхода ингибиторов, либо усложнения состава композиции, что существенно сказывается на стоимости конечной продукции.

Известна противокоррозионная композиция для защиты пористых поверхностей. Ее применяют для повышения стойкости бетонных конструкций в условиях высокой влажности и в кислых средах. Пропитку композицией осуществляют путем разлива с последующим разравниванием кистью (расход 340-380 г/м²).

Известен состав для пропитки спеченных материалов, содержащий перхлорэтилен, уротропин, гидрофобную жидкость и гетероалкилированный низкий амин, который наносят перед гальваническим покрытием методом вакуумной пропитки. Хотя скорость коррозии при использовании этого метода снижается до величины К 2,5 ˙ 10^-2 г ˙ м^-2 ˙ ч^-1, сложность аппаратурного оформления и многостадийность процесса не позволяют считать его применимым в промышленных условиях.

Наиболее близким по технической сущности является состав для пропитки пористых изделий с защитным свойством К-17, в который входят минеральные дистилляционные и остаточные масла селективной очистки (80-90%) и антикоррозионная присадка АКОР-10, изготовленная на базе нитрованных масел М-8 и М-11 с добавлением 10%-ного технического стеарина (10-20%).

Ингибирование осуществляют путем выдерживания изделий в составе при атмосферном давления и 50-70^оС.

Недостатком состава является то, что он не эффективен при воздействии агрессивных водных сред. Повышение температуры и скорости движения электролитов способствуют быстрому вымыванию масляной пленки из пор и с внешней поверхности изделий, уменьшая степень защиты. Кроме того, для дополнительной защиты требуется нанесение гальванического покрытия на изделия, что увеличивает его стоимость.

Цель изобретения повышение эффективности защиты спеченных пористых металлических изделий при их контакте с агрессивными и нейтральными средами.

Для этого применяют водную суспензию следующего состава (мас.): политетрафторэтилен [CF₂ CF₂]_n 50-60; стабилизатор из ряда одноосновных карбоновых кислот фракции 3-4; С₅-С₁₀ общей формулы С_хН_2x+1СООН вода остальное, в качестве ингибитора коррозии пористых спеченных материалов.

Суспензию изготавливают в соответствии с ГОСТом методом электрофоретического концентрирования или вакуумного выпаривания. Она представляет собой непрозрачную жидкость белого цвета, содержащую частицы размером Д 0,1-10 мкм, не растворимые в кислотах, щелочах и углеводородах.

Назначение суспензии защита деталей от механического истирания в процессе работы, т.е. ее применяют для пропитки деталей из стеклопластиков в качестве твердой смазки в автомобилестроении и электротехнике.

Ингибирующее действие композиции исследовали гравиметрическим методом и оценивали по следующим параметрам:
а) скорость коррозии К:
К (m₁ m₂) (S ˙ t), где m₁, m₂ масса образца до и после опыта соответственно, ч;
S площадь образца, м²;
t время испытаний, ч;
б) защитное действие Z,
Z (K_o K₁)/K_o} ˙ 100% где К_о и К₁ скорость коррозии неингибированного и ингибированного образца соответственно, г ˙ м^-2 ˙ ч^-1;
в) ингибиторный эффект γ
γ K_o/K₁.

Коррозионные испытания проводили в стационарных (без перемешивания) и в динамических (v_потока 0,4 м/с) условиях в интервале температур Т (20-50) ± 2^оС. В качестве объектов исследования использовали образцы, полученные прессованием порошков углеродистой стали Ст.3 при давлении 0,65 ГПа, и спеченные при t 1150^оС в токе водорода.

Электролитом служил 3%-ный раствор NaCl (ч.д.а.) чистый и с добавкой 5 ˙ 10^-2 г/л H₂S. Ингибирование проводили, помещая предварительно обезжиренные ацетоном образцы в суспензию политетрафтор- этилена. Обработку вели при Т 20^оС с помощью ультразвуковой установки УЗД-2Т в течение 5 мин, после чего образцы промывали дистиллированной водой, сушили при Т 120^оС (для удаления поровой воды) и взвешивали на аналитических весах с точностью ± 0,0001 г. В качестве сравнения использовали образцы чистые и пропитанные маслом К-17, моделирующие состояние поставки для погружных насосов нефтедобывающего оборудования. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.

По результатам испытаний можно сделать вывод, что предлагаемая композиция является высокоэффективным ингибитором коррозии пористых металлических материалов в нейтральных и кислых водных растворах. Скорость коррозии уменьшается в 10-15 раз, а защитное действие увеличивается до 98-99% Благодаря наличию в порах и на поверхности прочной защитной пленки, состоящей из нерастворимых частиц политетрафторэтилена, детали устойчивы, кроме того, к действию высоких температур и скоростей движения среды, способствующих в обычных условиях ускоренному вымыванию ингибиторов из пор и соответственно усиленному действию коррозии. Предлагаемая композиция позволяет сократить расходы на защиту оборудования (в 100 мл суспензии можно обработать не менее 100 деталей площадью S 3-5 10^-4м² без потери защитного эффекта) и уменьшить коэффициент трения в 1,5-2 раза, что также немаловажно в условиях практического применения.

Технико-экономическим преимуществом ингибитора является повышение эффективности защиты от коррозии пористых материалов с одновременным снижением затрат на проведение процесса и возможность использования в реальных условиях массового производства.

Формула изобретения

Применение водной суспензии состава, мас.

Политетрафторэтилен 50 60
Стабилизатор из ряда одноосновных карбоновых кислот фракции C₅ - C₁₀ общей формулы C_xH_2x+1COOH 3 4
Вода Остальное
в качестве ингибитора коррозии пористых спеченных материалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1