Способ пассивации контактной поверхности оборудования из аустенитной никельсодержащей стали для защиты от воздействия агрессивных сред
Владельцы патента RU 2783432:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к защите поверхности стальных конструкций оборудования рекуперации абсорбционной теплоты процесса производства серной кислоты. При эксплуатации стального оборудования в процессах производства контактной серной кислоты имеет место химическая коррозия внутренних поверхностей, возникающая вследствие циркуляции горячей высококонцентрированной серной кислоты. Предложен способ пассивации контактной поверхности оборудования из аустенитной никельсодержащей стали, включающий обработку поверхности 98,0-100,0 мас. % концентрированной серной кислотой при температуре 120-200°С в течение 200-400 часов. Изобретение обеспечивает пассивацию контактной поверхности оборудования из аустенитной никельсодержащей стали с получением защитной пленки, устойчивой к агрессивной среде. 3 пр.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам защиты поверхности стальных конструкций оборудования рекуперации абсорбционной теплоты процесса производства серной кислоты.
При эксплуатации стального оборудования в процессах производства контактной серной кислоты имеет место химическая коррозия внутренних поверхностей, возникающая вследствие циркуляции горячей высококонцентрированной серной кислоты.
Для предотвращения коррозии внутренних поверхностей, контактирующих с агрессивными веществами (средами), проводят их пассивацию, создавая на этих поверхностях оксидные пленки различной сплошности, состава и прочности.
Известен способ защиты от коррозии оборудования, включающий обработку стали при повышенной температуре раствором, содержащим молочную кислоту, с последующей обработкой пероксидом водорода (Патент SU № 1 811 219 A1).
Существенным недостатком известного метода является крайне низкая стойкость покрытия при контакте с высокоактивными окислителями и, в частности, серной кислотой.
Известны способы пассивации поверхности оборудования из перлитных сталей, включающие создание пассивного оксидного покрытия раствором, содержащим азотно-кислые ионы и ионы алюминия (Патенты RU № 2271407C2 и RU № 2228388C2).
Существенным недостатком указанных способов является низкая стойкость покрытия в жестких условиях (кислые или коррозионно-активные среды, высокая температура и пр.).
Известен способ пассивации поверхности перлитных сталей обработкой раствором, содержащим азотную кислоту и гидразин (RU № 2195514C2).
Существенным недостатком предложенного способа является высокая токсичность гидразина, низкая устойчивость покрытия в агрессивных средах.
Известен способ пассивации теплотехничекого оборудования путем создания на поверхностях оксидного покрытия при обработке комплексоном с последующим термическим разложением комплексонатов железа (АС № 165633)
Основной недостаток - низкая защитная способность полученных оксидных пленок.
Существующие способы пассивации стальных и железных изделий в концентрированной азотной кислоте при пониженной температуре (2 -3°С).
Недостаток способа - низкая устойчивость защитной пленки и сложное аппаратурное исполнение.
Известен способ пассивации поверхности стальных изделий при использовании раствора серной кислоты с хромпиком (упоминается в патенте SU № 136148 A1).
Основной недостаток – проблема утилизации отработанного раствора, содержащего канцерогенный и токсичный хром (VI) и потеря свойств рабочих растворов.
Наиболее близким по достигаемому результату и сущности является способ пассивации поверхности стальных деталей перед нанесением гальванических покрытий, отличающийся тем, что, с целью снижения пористости покрытий, обработку деталей ведут в растворе, содержащем 500-560 г/л едкого натра при температуре 50-60° и анодной плотности тока 4-5 А/дм2 в течение 20-30 сек.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является способ пассивации железосодержащих сталей уксусной кислотой (Патент SU № 1 004 053 A1).
Основным недостатком предлагаемого способа является летучесть используемых реагентов, низкая устойчивость образующейся защитной пленки.
Задачей данного изобретения является разработка способа пассивации контактной поверхности оборудования из аустенитной никельсодержащей стали для защиты от воздействия агрессивных сред (процессы производства серной кислоты по методу двойной контакт – двойная абсорбция с использованием абсорбционной теплоты).
Поставленная задача решается путем обработки поверхности из аустенитной никельсодержащей стали концентрированной серной кислотой с концентрацией 98,0 – 100,0 % при температуре 120 – 200°С в течение 200 – 400 часов. При других условиях ведения процесса технический результат не достигается.
При использовании серной кислоты концентрацией менее 98% поверхность металла растворяется, и защитная пленка не образуется. При выходе за пределы указанного температурного и временного диапазонов защитная плёнка так же не образуется.
Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно проиллюстрированы следующими примерами
Пример 1
Образец аустенитной никельсодержащей стали (12Х18Н10Т) выдерживают в серной кислоте с концентрацией 98 % масс, в течение 300 часов при температуре 160°С. Толщина защитной пленки 38 нм. При выдержке в течение 600 часов при температуре 160˚С толщина защитной пленки составила 38 нм.
Пример 2
Образец аустенитной никельсодержащей стали (12Х18Н10Т) выдерживают в серной кислоте с концентрацией 100 % масс, в течение 200 часов при температуре 120°С. Толщина защитной пленки 35 нм. При выдержке в течение 400 часов при температуре 120°С толщина защитной пленки составила 35 нм.
Пример 3
Образец аустенитной никельсодержащей стали (12Х18Н10Т) выдерживают в серной кислоте с концентрацией 99,3 % масс, в течение 400 часов при температуре 200°С. Толщина защитной пленки 42 нм. При выдержке в течение 800 часов при температуре 200˚С толщина защитной пленки составила 42 нм.
Из представленных примеров видно, что выдержка образца при заданных условиях позволяет получить на поверхности защитную пленку, устойчивую к агрессивной среде. При этом дальнейшее увеличение времени выдержки не приводит к увеличению толщины пленки.
Способ пассивации контактной поверхности оборудования из аустенитной никельсодержащей стали для защиты от воздействия агрессивных сред, включающий обработку поверхности 98,0-100,0 % концентрированной серной кислотой при температуре 120-200 °С в течение 200-400 часов.
