Ингибитор коррозии металлов в соляной и серной кислотах

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано при травлении металлов в машиностроении. Ингибитор содержит (мас.%) ацетилацетон-п-фенилендиамин 17,2-19,02; цетилтриметиламмоний иодид 44,8-39,9; полиэтиленполиамин 37,9-46,03. Технический результат: повышение степени защиты стали, никеля и кобальта от коррозии в соляной и серной кислотах, снижение наводороживания стали. 2 табл.

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислотах с помощью ингибиторов и может использоваться во многих отраслях машиностроения при травлении металлов и для кислотных очисток оборудования в энергетике и пищевой промышленности.

Известно применение полиэтиленполиамина (ПЭПА) как ингибитора коррозии стали в 5-10 н. соляной кислоте (Брынза А.П., Герасютина Л.П., Ведаш В.П., Байбарова Е.Н. "Полиэтиленполиамин - ингибитор коррозии стали в соляной кислоте", журнал "Защита металла", 1983 г., т. 19, с.961). ПЭПА тормозит коррозию стали в интервале температур 20-90°, но степень защиты при этом невелика, составляя от 61 до 95%.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является известный ингибитор кислотной коррозии, содержащий продукт конденсации анилина с каприновым альдегидом (В.Г.Турбина, Н.Г.Ключников "Защита стали от коррозии в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов", сборник статей "Ингибиторы коррозии металлов", ЦНИИ технологии изд. "Судостроение", 1965 г., с.124-129). Известный ингибитор защищает сталь лучше, чем ПЭПА. Однако степень защиты для него недостаточно велика, составляя в 3,5 и 7 н. соляной кислоте соответственно 92,07; 95,50; 97,29%. Для никеля и кобальта защита от коррозии еще менее эффективна. К тому же известный ингибитор слабо защищает сталь от наводороживания. Ожидаемый технический результат настоящего предлагаемого изобретения состоит в повышении степени защиты стали, никеля и кобальта от коррозии в соляной и серной кислотах, а также в снижении наводороживания стали.

Чтобы получить указанные результаты в перечисленные кислоты добавляют ингибитор коррозии, который содержит продукт конденсации амина и альдегида, в качестве которого применяют ацетилацетон-п-фенилендиамин. Предполагалось, что ингибиторы будут взаимно усиливать действие друг друга.

Названные соединения имеют следующие структурные формулы:

продукт конденсации

цетилтриметиламмоний иодид

Главными компонентами полиэтиленполиамина являются

тетраэтиленнеитамин H₂NCH₂CH(NH₂)CH₂CH(NH₂)CH₂CH(NH₂)CH₂CH₂NH₂

и триэтилентетрамин H₂NCH₂CH(NH₂)CH₂CH(NH₂)CH₂CH₂NH_2.

Перечисленные компоненты входят в состав ингибитора в следующих концентрациях, мас.%: ацетилацетон-п-фенилендиамин 17,2-19,02; цетилтриметиламмоний иодид 44,8-39,9; ПЭПА 37,9-46,03. Для удобства приготавления ингибированных растворов приводятся в той же очередности концентрации компонентов в г/л: 0,5-1,2; 1,3-2,2 и 1,1-2,9.

Введение ингибитора в кислоту можно проводить в виде отдельных компонентов, растворяя их в следующей очередности: продукт конденсации, затем цетилтриметиламмоний иодид и ПЭПА.

Для определения коэффициентов и степени защиты измерялись скорости коррозии металла в чистых и ингибированных кислотах гравиметрическим и объемным (по объему выделившегося водорода) методами. Наводороживание измерялось с помощью крутильной машины К- 5. Результаты проведенных испытаний показаны в таблицах 1 и 2, а также в примерах.

Как видно из сравнения данных по коррозии стали в соляной и в серной кислотах, предлагаемый ингибитор существенно превосходит известный по замедлению коррозионного разрушения. Особенно заметно это становится, если выразить эффект торможения не в степени защиты, а в коэффициентах торможения.

Пример 1. Так при сравнении п.3 таблицы 1 с п. 1 таблицы 2, которые относятся к замедлению коррозии стали в 3 н. HCl при 20°С, видно, что степени защиты соответственно составляют 99,8 (для предлагаемого ингибитора) и 92,1% (для известного), те же результаты, выраженные через коэффициенты торможения, делают превосходство предлагаемого ингибитора значительно нагляднее: 500 и 13.

Даже менее выгодные для предлагаемого ингибитора сравнения для п.6 (табл. 1) и п.2 (табл. 2) дают соответственно для коэффициентов торможения значения 333 и 23, т.е. и в этом случае эффективность предлагаемого ингибитора на порядок выше, чем для известного. Столь существенное различие можно объяснить явлением синергизма, которое характерно для некоторых ингибиторов, представляющих собой смеси веществ.

Пример 2. Было испытано защитное действие отдельных компонентов предлагаемого ингибитора в 3 н. серной кислоте. При введении продукта конденсации амина и альдегида в концентрации 0,5 г/л, четырехзамещенного аммония 2,2 г/л и ПЭПА 2,9 г/л были получены следующие величины коэффициентов торможения соответственно: 2,1; 4,5; 2,3. Перемножение частных коэффициентов торможения, полученных для каждого компонента в отдельности, дает произведение 21,7, т.е. величину, значительно меньшую, чем экспериментальная величина 58,8 (табл. 1 п.15, степень защиты 98,3%). Таким образом компоненты ингибитора при совместном присутствии в агрессивной среде взаимно усиливают действие друг друга.

Пересчет степени защиты Z на коэффициент торможения Y осуществлялся по уравнению полученному из формулы, приведенной в справочнике Алцыбеевой Я.И. и Левина С.З.

Из сравнения данных таблиц 1 и 2 также вытекает, что предлагаемый ингибитор весьма существенно превосходит известный по торможению наводороживания стали и замедлению коррозии никеля и кобальта.

Проведенное дополнительно экспериментальное сравнение предлагаемого ингибитора с широко практически применяемым известным ингибитором ПБ-5 показало, что последний менее эффективно тормозит коррозию стали: коэффициент торможения для него - 41, а для предлагаемого - более 100. ПБ-5 коагулирует под действием ионов трехвалентного железа, которые накапливаются в травильном растворе, а предлагаемый препарат вполне устойчив.

На основании изложенного можно рекомендовать предлагаемый ингибитор как при травлении стали, никеля и кобальта, так и при кислотных очистках оборудования, в котором имеются детали из перечисленных выше металлов.

Ингибитор коррозии металлов в соляной и серной кислотах, содержащий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цетилтриметиламмоний иодид и полиэтиленполиамин, а в качестве продукта конденсации амина с альдегидом - ацетилацетон-п-фенилендиамин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ацетилацетон-п-фенилендиамин	17,2-19,02
Цетилтриметиламмоний иодид	44,8-39,9
Полиэтиленполиамин	37,9-46,03