Способ защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии покрытиями на основе цинкнаполненного рапсового масла

Авторы патента:

C23F13 - Предотвращение коррозии металлов путем анодной или катодной защиты

Владельцы патента RU 2482222:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" ФГБОУВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" (RU)

Изобретение относится к области защиты металлоизделий от атмосферной коррозии при хранении их на открытых площадках, в неотапливаемом помещении, а также в штабелях в процессе длительного хранения в условиях создания запаса госрезерва в жестких и особо жестких условиях тропического, субтропического и морского климата, связанных с повышенными температурами, высокой относительной влажностью и возможным подкислением поверхностной пленки влаги за счет выпадения кислотных дождей, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, в сельскохозяйственном производстве и на предприятиях госрезерва. Способ защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии включает нанесение покрытия толщиной 90±10 мкм, состоящее из рапсового масла и 50±10 мас.% порошка цинка. Способ допускает многократную переконсервацию цинкнаполненного покрытия на основе рапсового масла и обеспечивает в течение длительного времени торможение скорости атмосферной коррозии углеродистой стали за счет высокого протекторного эффекта. 2 табл.

Изобретение относится к способам защиты стальных металлоизделий от атмосферной коррозии при хранении их на открытых площадках, в неотапливаемом помещении, а также в штабелях в процессе длительного хранения в условиях создания запаса госрезерва в жестких и особо жестких условиях, в том числе тропического, субтропического и морского климата, связанных с повышенными температурами, высокой относительной влажностью и возможным подкислением поверхностной пленки влаги за счет выпадения кислотных дождей. Оно может быть использовано в машиностроении, металлургии, в сельскохозяйственном производстве и на предприятиях госрезерва.

Известны многочисленные способы защиты металлоизделий от атмосферной коррозии посредством нанесения на поверхность металлоизделий консервационных материалов на масляной основе (Вигдорович В.И., Насыпайко И.Г., Прохоренков В.Д. Антикоррозионные консервационные материалы// М.: Агропромиздат, 1987. 127 с.). Однако одни из них в постреформенное время не производятся, основой других являются товарные нефтяные масла (Вигдорович В.И., Трифонова О.И., Поликарпов В.М. // Химия и химическая технология. 2005. Т.48, №6, с.75-78) или экологически недостаточно чистые отработавшие моторные и индустриальные масла (Вигдорович В.И., Прохоренков В.Д., Князева Л.Г. // Практика противокоррозионной защиты. 2005. №4, с.49-55). Минеральные масла имеют целый ряд недостатков: высокая, постоянно возрастающая стоимость; наличие в них комплекса заводских добавок неизвестной природы и токсикологии; наличие многочисленных экологических проблем, связанных с их обезвреживанием и утилизацией; многокомпонентность состава и необходимость введения значительных концентраций дефицитных ингибиторов коррозии, потребность в которых в Российской Федерации удовлетворяется на 10-15%.

Наиболее близким по технической сущности является способ защиты от атмосферной коррозии нанесением на поверхность стали цинкнаполненных лакокрасочных покрытий, содержащих 90-95 мас.% цинка (Фринсберг И.В., Субботина О.Ю., Павлюкова С.Ю. // Коррозия: материалы, защита. 2004. №2. с.26-37.). Однако подобные составы непригодны в условиях многократной консервации и переконсервации, так как не подлежат быстрому снятию растворителями и повторному нанесению.

Целью изобретения является долговременная защита металлоизделий из углеродистой стали от атмосферной коррозии, в том числе в условиях морского, субтропического и тропического климата и возможного существенного подкисления поверхностных пленок влаги при периодическом выпадении кислотных дождей.

Отличительными признаками предлагаемого способа является использование цинкнаполненных масляных композиций, состоящих из рапсового масла и 50±10 мас.% порошка цинка, наносимых толщиной 90±10 мкм, снимаемых растворителями и позволяющих проводить многократную переконсервацию на основе экологически чистого быстро возобновляемого рапсового масла.

Указанные отличительные признаки предлагаемого способа защиты углеродистой стали определяют его новизну и изобретательский уровень в сравнении с известными методами защиты составами на масляной основе, так как цинкнаполненное масляное покрытие толщиной 90±10 мкм обладает защитным эффектом, обеспечивающим долговременную противокоррозионную защиту, обусловленную не только блокировочным действием масла, но и высоким протекторным действием порошка цинка. Это позволяет существенно повысить защитную эффективность, в том числе и в условиях морского, субтропического и тропического климата и выпадения кислотных дождей при хранении металлоизделий под навесом и в неотапливаемом помещении, расположенных даже навалом и в стеллажах на предприятиях госрезерва.

Технической задачей является разработка способа защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии в обычных, жестких и особо жестких условиях. Решается эта задача созданием высокого протекторного эффекта защитного покрытия в результате введения в экологически чистое рапсовое масло цинкового протектора, обусловливающего катодную защиту (жертвенный анод) углеродистой стали в условиях, позволяющих проводить многократную переконсервацию.

Наличие длительного защитного эффекта за счет введения анодноактивного компонента в масляное покрытие, а также барьерного действия пленки масляной композиции толщиной 90±10 мкм определяет сущность способа. Таким компонентом является цинковый порошок, производимый в промышленности, следующего фракционного состава (по величинам эффективного диаметра), мкм: до 3 - 50,5%; 3…4 - 41,5%; 4…10 - 1,3%; 10…25 - 1%; 25…75 - 0,4%; остальное - более 75.

Для подтверждения высокой защитной эффективности проведены длительные коррозионные испытания в термовлагокамере при периодическом изменении температуры (от 20 до 40°С и обратно), относительной влажности воздуха (от 70% при Т=20°С до 100% при Т=40°С) и длительных натурно-стендовых испытаниях в атмосфере промышленного химического предприятия (анилино-красочного завода).

Образцы углеродистой стали размером 150×70×3 мм полировали до 6-го класса чистоты, обезжиривали ацетоном, сушили фильтровальной бумагой и взвешивали на аналитических весах с точностью до 5·10^-5 г. Для нанесения и формирования на них пленки защитного покрытия образцы опускали в ванну консервации с механически перемешанным составом (5 кг рапсового масла и 5 кг цинкового порошка промышленного производства без разделения его на фракции), находящимся при температуре 20±2°С. Затем извлекали из нее и оставляли на 2 часа на воздухе в помещении лаборатории в вертикальном положении для отекания избытка композиции и формирования защитной пленки толщиной 90±10 мкм. Толщину (L) сформировавшейся пленки оценивали гравиметрически, полагая слой равномерным по толщине, по формуле

L=10⁴·(m₁-m₀)/ρ·S, мкм,

где m₁ и m₀ - соответственно масса образца с нанесенной защитной пленкой и без нее, г; ρ - эффективная плотность состава, г/см³; S - видимая поверхность образца, см².

Каждый эксперимент дублировался по 6 раз для проведения статистической обработки результатов по методу малых выборок с доверительной вероятностью 95% (коэффициент Стьюдента - 2,447). Коррозионные потери массы оценивали весовым методом также с точностью 5·10^-5 г. С этой целью образцы взвешивали до нанесения покрытия (масса m₀) и после удаления с них продуктов коррозии по завершении испытаний (масса m_к). Потери массы Δm в результате коррозии составляют

Δm=m₀-m_к

Скорость коррозии рассчитывали по формуле

K_i=Δm/(S·τ), г/(м²·ч),

где τ - продолжительность испытаний, ч; K_i - скорость коррозии незащищенной (К₀) и защищенной (К_з) исследуемыми составами на базе рапсового масла стали.

Далее оценивали коэффициент понижения скорости коррозии (γ, раз), равный

γ=К₀/К_з.

Защитное действие составов, содержащих 40, 50 и 60 мас.% цинка в рапсовом масле, приведено в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Снижение скорости коррозии углеродистой стали в термовлагокамере (γ, раз) при нанесении цинкнаполненных составов на базе рапсового масла. Продолжительность испытаний 30 суток (8 часов при 40°С и 100% влажности и 16 часов при 20°С и 70% влажности ежесуточно)
Содержание цинка в масляном покрытии, мас.%	γ, раз
40	50
50	100
60	100

В неотапливаемом помещении полная защита углеродистой стали от коррозии композициями на основе цинкнаполненного (40, 50, 60 мас.%) рапсового масла наблюдается в течение 3-х лет. Далее испытания прекращались.

Таблица 2
Снижение скорости коррозии (γ, раз) углеродистой стали, защищенной цинкнаполненными составами на основе рапсового масла в натурно-стендовых условиях
Содержание цинка в масляном покрытии, мас.%	γ, раз при продолжительности испытаний, месяц
3	6	9	12
40	20	17	13	12
50	25	25	17	13
60	50	33	13	13

Снижение рН агрессивной среды на фоне 3%-ного раствора NaCl с 6,5 до 3, то есть повышение кислотности в 1000 и более раз, не снижает защитного действия составов, так как коррозия стали в этих условиях протекает с кислородной деполяризацией.

Из приведенных экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии в жестких и особо жестких условиях (рН 3…6,5) является эффективным, доступным и технологичным.

Способ защиты углеродистой стали от атмосферной коррозии в жестких и особо жестких условиях посредством нанесения покрытия, отличающийся тем, что наносят покрытие толщиной 90±10 мкм, состоящее из рапсового масла и 50±10 мас.% порошка цинка.

Похожие патенты:

Анод-протектор // 2480537

Изобретение относится к области защиты стальных сооружений от коррозии. .

Устройство катодной защиты погружного нефтенасоса // 2478736

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты нефтепромысловго оборудования, в частности погружного насоса. .

Станция групповой катодной защиты // 2477765

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для защиты сразу нескольких объектов, а также в качестве источника тока в различных областях техники.

Способ сборки глубинного анодного заземлителя, глубинный анодный заземлитель, электрод заземлителя // 2476622

Изобретение относится к области защиты от коррозии магистральных трубопроводов и подземных сооружений. .

Способ защиты от коррозии сварной металлоконструкции // 2476621

Изобретение относится к способам защиты от коррозии морских объектов техники широкого назначения. .

Подавление коррозии конструкций // 2470095

Способ изготовления нерастворимого анода на титановой основе // 2468126

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к технологии изготовления нерастворимого титанового анода для электрохимических процессов, и может быть использовано для изготовления анодных заземлителей цилиндрической формы.

Фильтр для очистки воды // 2466102

Изобретение относится к конструкции фильтра для очистки природных и сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях.

Система эрозионно-коррозионной защиты морской стационарной платформы в ледовых условиях // 2459889

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов путем анодной и катодной защиты от эрозионного и коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации.

Способ изготовления многофункционального коррозионно-стойкого электрода // 2456379

Изобретение относится к изготовлению коррозионно-стойких электродов, применяемых для выделения металлов из промышленных растворов методом электроэкстракции, при нанесении гальванических покрытий драгоценными и цветными металлами, электрохимическом производстве хлора и кислорода, при электрохимической катодной защите от коррозии металлических конструкций, а также и в других различных областях промышленности.

Устройство для импульсной катодной защиты // 2486288

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты и может быть использовано в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии

Устройство для катодной защиты с автономным питанием // 2486289

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии

Способ повышения стойкости стальных трубопроводов к коррозии цементацией // 2488649

Изобретение относится к способам повышения стойкости металла к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте

Анод для катодной защиты // 2489521

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии

Адаптивное устройство катодной защиты от коррозии группы подземных металлических сооружений // 2491373

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для защиты газопроводов, нефтепроводов и других подземных металлических сооружений

Способ катодной защиты протяженного участка подземного сооружения // 2493291

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в средствах защиты протяженных металлических сооружений, в том числе трубопроводов. Способ включает периодическое снятие вблизи катодной станции контрольной зависимости f1 потенциала подземного сооружения от логарифма тока катодной станции, определение верхнего значения потенциала Uверх, соответствующего точке изменения крутизны контрольной зависимости f1, определение и последующее поддержание в интервале между снятиями контрольных зависимостей оптимального значения потенциала подземного сооружения, при этом дополнительно снимают контрольные зависимости f2 и f3 потенциала, как минимум, еще в двух точках, расположенных на границе защитной зоны по обеим сторонам вдоль сооружения, для зависимостей f2 и f3 определяют значения токов Iн2 и Iн3, соответствующих минимальному нормированному потенциалу Uмин, выбирают наибольшее значение из токов Iн2 и Iн3, для контрольной зависимости f1 определяют значение потенциала, соответствующее наибольшему значению тока, которое принимают за нижнее допустимое Uнижн, а в качестве оптимального потенциала выбирают потенциал между значениями Uнижн и Uверх. Способ позволяет повысить надежность защиты сооружения на всем его протяжении при снижении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Система защиты от эрозионно-коррозионного разрушения корпусов морских судов и сооружений // 2496916

Изобретение относится к системам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности корпусов морских судов, морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных и плавучих буровых платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для эксплуатации в ледовых условиях. Система включает защитное покрытие, нанесенное на наружную обшивку корпуса на участках воздействия льда в морской воде, и катодную защиту от коррозии, при этом защитное покрытие нанесено в виде эрозионно стойкого плакирующего слоя из нержавеющей стали, а аноды катодной защиты установлены на подводной поверхности наружной обшивки корпуса, причем эрозионно стойкий плакирующий слой выполнен из нержавеющей стали с содержанием углерода в пределах 0,01-0,04 мас.% и дополнительно легированной титаном или ниобием в количестве 0,05-0,50 мас.%. Технический результат: снижение межкристаллитной коррозии защитного покрытия корпусов морских судов и сооружений. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для катодной защиты протяженного участка подземного сооружения // 2506348

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов. Устройство содержит катодную станцию, выполненную с возможностью подключения к сооружению через датчик выходного тока и снабженную датчиком выходного напряжения и анодным заземлителем, станцию слежения, выполненную с возможностью подключения к датчикам выходного напряжения и тока и к катодной станции, а также измерительный пункт, расположенный вблизи катодной станции и включающий датчик потенциала и измеритель потенциала, соединенный с датчиком потенциала, сооружением и со станцией слежения, при этом оно дополнительно содержит, по крайней мере, два удаленных от катодной станции измерительных пункта, расположенных на границе защитной зоны катодной станции по обе от нее стороны вдоль защищаемого сооружения и подключенных к источнику электропитания, при этом станция слежения снабжена центральным приемопередатчиком, а каждый удаленный измерительный пункт снабжен резидентным приемопередатчиком, соединенным с центральным приемопередатчиком посредством канала связи. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии при снижении энергозатрат. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии // 2510434

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе. Устройство содержит источник питания, соединенный с силовым блоком, который соединен кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом в качестве источника питания оно содержит термоэлектрический генератор, представляющий собой отрезок трубы, включенный в защищаемый трубопровод, соединенный с ним через фланцы и выполненный с кольцевым оребрением из изоляционного диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которого, повторяя очертания продольного разреза кольцевых ребер вокруг отрезка трубы по всей его длине, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных поочередно и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одной стороны отрезка трубы соединены между собой перемычками, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными через токовыводы с силовым блоком. Технический результат - повышение надежности и эффективности защиты трубопровода от коррозии. 6 ил.

Способ выполнения анодного заземления // 2521927

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтегазовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления. Способ включает бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины, заполнение скважины электропроводящим материалом, при этом определяют уровень грунтовых вод и глубину промерзания грунта вдоль подземного сооружения. Горизонтальную часть скважины располагают ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. Скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины. Технический результат: повышение эффективности, надежности и ремонтопригодности анодного заземления. 2 пр., 1 ил.