ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ

ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2160792 (13) C2

(51) 7 C23F11/00, C09D5/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2000.12.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 98105732/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.03.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.03.30 
(45) Опубликовано: 2000.12.20 
(56) Аналоги изобретения: EP 0316066 A1, 17.05.1989. US 3770652 A, 06.11.1973. GB 1327415 A, 22.08.1973. SU 1673639 A1, 30.08.1991. JP 54116352 A, 10.09.1979. 
(71) Имя заявителя: Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И. Ленина; АОЗТ "Пульсар" 
(72) Имя изобретателя: Феофанов В.Н.; Шмаков Л.В.; Хитров Ю.А.; Тарновский А.Д.; Лядов В.С.; Комов А.Н. 
(73) Имя патентообладателя: Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И. Ленина; АОЗТ "Пульсар" 
(98) Адрес для переписки: 188537, Ленинградская обл., г. Сосновый Бор, Ленинградская АЭС, главному инженеру ЛАЭС Гарусову Ю.В. 

(54) ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ 

Изобретение относится к области антикоррозионной защиты, касается, в частности, производства ингибиторов и может быть использовано для защиты от коррозии различных металлов и сплавов, работающих в агрессивных жидких и газовлажных средах, например морских судов, железнодорожного и автотранспорта, трубопроводов и оборудования газовой, химической и нефтехимической, энергетической и других отраслей народного хозяйства. Ингибитор коррозии содержит мелкодисперсную двуокись кремния и антикоррозионные компоненты, в качестве которых предложено использовать смесь оксида магния, гидрооксида и/или алюмосиликата кальция и порошкообразного металлического магния или магниевого сплава при следующем соотношении в пересчете на элементы, вес.%: Si 30 - 40%; Mg 10 - 15%; Ca 5 - 10%; Mg метал. 30 - 40%. Предложено двуокись кремния использовать с размером зерен до 300 мкм, в качестве магниевого сплава использовать алюмомагниевый сплав. Ингибитор коррозии защищает металлы и сплавы даже при наличии механических повреждений на защитном покрытии, устойчив в кислых и высокосолевых средах, термоустойчив (до 600oC в смеси с кремнийорганическими композициями); биологически неактивен (возможно его применение в пищевой промышленности) и срок хранения ингибитора не ограничен. 2 з.п. ф-лы. 5 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области антикоррозионной защиты, касается в частности производства ингибиторов и может быть использовано для защиты от коррозии различных металлов и сплавов, работающих в агрессивных жидких и газовлажных средах, например морских судов, железнодорожного и автотранспорта, трубопроводов и оборудования газовой, химической и нефтехимической, энергетической и других отраслей народного хозяйства.

Для защиты металлов от коррозии в настоящее время широко применяют различные ингибиторы коррозии. В зависимости от того, на какую из электрохимических реакций коррозионного процесса воздействуют ингибиторы, их можно разделить на три группы: анодные - тормозят анодную реакцию ионизации металла, катодные - катодную реакцию восстановления кислорода или ионов водорода и смешанные, которые тормозят и анодную и катодную реакции. К анодным ингибиторам относятся ингибиторы окислительного типа, например нитрат натрия. Эта соль при введении в электролит в небольших количествах сдвигает потенциал стали в положительную сторону (до 0,7 В), переводя ее в пассивное состояние. К катодным ингибиторам относятся такие ингибиторы, которые при введении в электролит связывают деполяризатор или затрудняют его миграцию к поверхности металла, например бикарбонат кальция. К смешанным ингибиторам относятся, к примеру, хроматы, действующие по окислительному типу и тормозящие скорость как анодного, так и катодного процесса [1, 2]. Основным недостатком таких ингибиторов является то, что они могут быть использованы только при их непосредственном добавлении в коррозионную среду. В зависимости от типа среды, в которой работают ингибиторы, можно выделить ингибиторы атмосферной коррозии, ингибиторы для нейтральных, кислот или щелочных сред и т.д. Ингибиторы атмосферной коррозии в зависимости от упругости их паров подразделяются на летучие и контактные. Летучие ингибиторы применяются в виде ингибированной бумаги, ингибированных пористых носителей, таблеток, водных и спиртоводных растворов, ингибированного воздуха, порошков, а также вводятся в полимерные покрытия. Контактные ингибиторы применяются в виде водных, в том числе загущенных, растворов, а также вводятся в полимерные покрытия. Известна также протекторная защита от коррозии металлов и сплавов. Протекторная защита осуществляется при контакте защищаемого металла с металлом, находящимся в ряду активности левее (протектором). Технически протекторная защита выполняется либо электрохимическим покрытием защищаемого металла протектором (например, оцинкованное железо), либо нанесением на него полимерного покрытия с порошкообразным протектором (например, лак с алюминиевой пудрой). Для защиты металлов и сплавов от коррозии широко применяются различные полимерные композиции (масляные, водоэмульсионные, битумные, эпоксидные, каучуковые, кремнийорганические и другие краски). Защитное действие таких лакокрасочных покрытий определяется их водопроницаемостью и устойчивостью к "старению". Применяются также смеси этих полимерных композиций друг с другом (например: битумно-каучковые, битумно-этиленовые и пр.) или с какими-либо наполнителями. В качестве наполнителей или пигментов лакокрасочных композиций часто используют вещества с основными свойствами. Примерами таких основных наполнителей и пигментов являются карбонат кальция или магния, оксид цинка, карбонат цинка, фосфат цинка, оксид магния, оксид алюминия или их смеси. Кроме того, в качестве ингибитора коррозии в лакокрасочных покрытиях используют различные органические вещества. Так, например, смесь нефтебитума или битумного лака с ингибитором ИП-1 применяется для защиты стальных сооружений от коррозии в речной воде [3], полимерцементные краски марки ПВАЦ, СВМЦ, СВЭЦ представляют собой суспензии цемента, пигментов и наполнителей в пластифицированной дисперсии (ПВАЦ), в дисперсии сополимеров винилацетата с дибутилмалеином (СВМЦ) или с этиленом (СВЭМ) [4]. Данные краски предназначены для отделки и защиты бетонных поверхностей от слабоагрессивных газовлажных сред, содержащих, например, CO2 и NH3. С целью повышения эффективности защиты от коррозии в лакокрасочные композиции на основе акриловых, эпоксидных и виниловых смол добавляют фенольные производные меркаптобенэтиазола [5] . Основным недостатком таких красок является их малая устойчивость в водных растворах кислот, щелочей и солей. Другим аналогом заявляемого изобретения является ингибитор коррозии, использованный в полимерцементных материалах [4] . Полимерцементные материалы представляют собой смесь следующего состава,%

Песок мелкозернистый - 30 - 32

Шлакопортландцемент М-300 - 20 - 31

Синтетический латекс СКС-65 - 32 - 40

Жидкое натриевое стекло ( = 1,42) - 0,3 - 0,5

Кремнефтористый натрий - 0,1 - 0,3

Эмульгатор - 0,1 - 0,2

Вода - 2,9 - 9,5

В представленной рецептуре в качестве основного антикоррозионного компонента (ингибитора) используют шлакопортланлцемент, мелкодисперсный песок используют в качестве наполнителя, а в качестве защитной композици, в которую добавляют ингибитор коррозии - синтетический латекс. Полимерцементные материалы используются для антикоррозионной защиты различных металлов и сплавов и бетонных конструкций. Они достаточно устойчивы в водных растворах кислот (до 2%), щелочей и солей (до 5%), теплостойкости до 140oC, имеют высокую адгезию к бетону (2,4 - 2,8 МПа, для сравнения: адгезия к бетону битумнолатексной композиции 0,2 МПа [5].

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является Европейский патент EP 0316066 A1 "Коррозионно-ингибирующая композиция".

Данная композиция состоит из мелкодисперсного кварца с ингибирующими катионами (кальций, цинк, кобальт и др.) и без них. Массовое соотношение кварца с ингибирующими добавками к чистому кварцу находится в диапазоне от 20/80 до 60/40. Для нанесения на защищаемую поверхность композиция смешивается с пленкообразующими полимерами (эпоксидная смола, резина, полимеры на основе винила).

Основным недостатком данной композиции является узкая область ее применения. Композиция в смеси с конкретными пленкообразующими полимерами предназначена для антикоррозионной защиты только сплавов алюминия.

Задача, решаемая настоящим изобретением заключается в повышении эффективности действия ингибитора при введении его в любые антикоррозионные лакокрасочные или иные композиции, нанесенные на поверхность различных защищаемых материалов (стали, сплавы различных металлов, применяемые в качестве конструкционных материалов).

Сущность изобретения заключается в том, что в ингибиторе коррозии, содержащем мелкодисперсную двуокись кремния и антикоррозионные компоненты в качестве антикоррозионных компонентов предложено использовать смесь оксида магния, гидрооксида и/или алюмосиликата кальция и порошкообразного металлического магния или магниевого сплава при следующем содержании кремния, магния, кальция и металлического магния в ингибиторе, вес.%:

Si - 35 - 55

Mg - 10 - 15

Ca - 5 - 10

Mg метал. - 30 - 40

Кроме того, предложено двуокись кремния взять с размером зерен до 30 мкм, в качестве магниевого сплава использовать алюмомагниевый сплав.

Оптимальное содержание элементов в ингибиторе коррозии определяется свойствами коррозионной среды, антикоррозионной активностью ингибитора и недопустимостью ухудшения физических свойств лакокрасочных композиций при смешении с ними ингибитора. Наличие в смеси кальция обусловлено необходимостью поддержания у поверхности защищаемого металла pH 9,0 - 9,5 (в этом диапазоне величин pH защищаемый металл находится в пассивном состоянии). При содержании кальция в смеси ниже 5 вес.% пассивации металла не происходит, а при содержании кальция выше 10 вес. % при контакте смеси с водой образуются прочные химические связи, приводящие к ухудшению физических свойств лакокрасочных покрытий. Наличие в ингибиторе оксида магния (более 10 вес.% в пересчете на магний) препятствует образованию в смеси прочных химических связей при контакте ингибитора с водой. Превышение верхней границы содержания магния в смеси (15 вес.% приводит к ухудшению физических свойств защитных покрытий. Добавление в лакокрасочные и иные композиции ингибиторов, содержащих оксиды магния и гидроксиды и/или алюмосиликаты кальция даже в оптимальных интервалах параметров приводит к некоторому ухудшению физических свойств покрытий. Для нейтрализации этого влияния в состав нашего ингибитора коррозии входит двуокись кремния в количестве 30 - 40 вес.% (в пересчете на кремний). Следует отметить, что наличие в нашем ингибиторе двуокиси кремния значительно повышает и износоустойчивость защитных покрытий. При использовании в ингибиторе двуокиси кремния с размером зерен более 300 мкм заметно нарушается сплошность лакокрасочного покрытия. Для протекторной защиты металла в составе антикоррозийных компонентов ингибитора используют порошок металлического магния или магниевого сплава, так как известное из публикации использование алюминиевой пудры в качестве протектора в диапазоне pH 9,0 - 9,5 не эффективно. Нижняя граница содержания металлического магния в ингибиторе (30 вес.%) определяется эффективностью защиты, верхняя (40 вес.% - пожароопасностью покрытия. В процессе эксплуатации металла с защитным покрытием металлический магний превращается в гидроксид магния, который уже имеется в ингибиторе и не ухудшает свойств покрытия. Следует особо отметить, что металлический магний в смеси с добавками, входящими в состав ингибитора коррозии, приобретает в качестве протектора новые качества. Если применяемый в настоящее время протектор в защитном покрытии (например, алюминиевая пудра в смеси с лаком) начинает окисляться у поверхности защищаемого металла и прекращает работать как только окислился приповерхностный слой протектора, то при применении предлагаемого ингибитора коррозии протектор начинает окисляться с поверхности защитного покрытия и прекращает работать только после окисления всей массы протектора.

Перед употреблением ингибитор добавляют в антикоррозионную защитную композицию до 25 вес.% и смесь наносят на защитную поверхность любым возможным способом (при использовании эжекционных аппаратов стадии смешивания и нанесения смеси на защищаемую поверхность совмещаются).

Пример 1. Для проведения коррозионных испытаний ингибитора используют образцы стали 20 по ГОСТу 380 - 91, размером 50х50х2 мм, с отверстием на одном конце диаметром 4 мм. Образцы покрывают лакокрасочным покрытием на основе алкидной смолы с добавлением ингибитора коррозии. Ингибитор коррозии готовят смешением двуокиси кремния марки "ч" ГОСТ 9428 - 73, оксида магния марки "ч" ТУ 6-09-4835-82 и гидроокиси кальция марки "ч" ГОСТ 9262-77. Массовое содержание ингибитора в лакокрасочной композиции - 20%.

На поверхности защитного покрытия наносят два крестообразных разреза длиной 2 см до металла. После этого образцы подвергают коррозионным испытаниям в 0,1 N водном растворе HCl в течение 48 ч, После окончания коррозионных испытаний оценивают состояние покрытия. Оценку проводили по стандарту ДИН 53210 по 6-ступенчатой шкале. Затем защитное покрытие удаляли путем обработки образцов концентрированным раствором едкого натра и оценивали состояние металла на крестообразном разрезе и на всей поверхности по стандарту ДИН 53167 по 6-ступенчатой шкале.

Сумма оценок лакокрасочного покрытия и металла дает показатель защиты от коррозии KS. Чем выше этот показатель, тем эффективнее ингибитор коррозии. Самая высшая достигаемая оценка - 12 (она означает полное отсутствие коррозии). В таблице 1 представлены результаты коррозионных испытаний.

Как видно из таблицы 1, оптимальным содержанием компонентов в ингибиторе коррозии являются следующие: Si 70 - 80%, Mg 15 - 20%, Ca 5 - 10%.

Аналогичные испытания проводились с использованием алюмосиликата вместо гидроокиси кальция. Эксперименты показали тождественность такой замены.

Пример 2. Для проведения коррозионных испытаний ингибитора используют образцы из стали 20 по ГОСТу 380-91, размером 50х50х2 мм, с отверстием на одном конце диаметром 4 мм. Образцы покрывают лакокрасочным покрытием на основе алкидной смолы с добавлением ингибитора коррозии. Ингибитор коррозии готовят смешением оксида магния марки "ч" ТУ 6-09-4835-82 и гидроокиси кальция марки "ч" ГОСТ 9262-77 (с элементным содержанием в смеси Mg - 60%, Ca - 40%) с порошком магния металлического из набора N 4 BC "Огнеопасные вещества" по ТУ 6-09-4247-80 и двуокись кремния марки "ч" ГОСТ 9428-73 (Si + Mg метал./Mg + Ca = 3/1, т.е. в ингибиторе коррозии оптимального состава часть двуокиси кремния замещается на порошок магния). Массовое содержание ингибитора в лакокрасочной композиции - 20%.

На поверхности защитного покрытия наносят два крестообразных разреза длиной 2 см до металла. После этого образцы подвергают коррозионным испытаниям в 0,1 N водном растворе HCl в течение 48 ч. После окончания коррозионных испытаний оценивают состояние покрытия. Оценку проводили по стандарту ДИН 53210 по 6-ступенчатой шкале. Затем защитное покрытие удаляют путем обработки образцов концентрированным раствором едкого натра и оценивают состояние металла на крестообразном разрезе и на всей поверхности по стандарту ДИН 53167 по 6-ступенчатой шкале. В таблице 2 представлены результаты коррозионных испытаний. Как видно из таблицы 2, магний металлический начинает работать как электрохимический протектор при его содержании в смеси 30%. При содержании магния в смеси 40% KS достигает максимальной величины 12,0, дальнейшее повышение содержания магния металлического в смеси нецелесообразно.

Пример 3. Для проведения коррозионных испытаний ингибитора используют образцы из стали 20 по ГОСТу 380-91, размером 50х50х2 мм с отверстием на одном конце диаметром 4 мм. Образцы покрывают различными лакокрасочными композициями (1 - на основе алкидной смолы, 2 - на основе эпоксидной смолы, 3 - на основе акриловой смолью):

- без ингибитора коррозии,

- с ингибитором, не содержащим порошкообразный металлический магний. Ингибитор коррозии готовят смешением двуокиси кремния марки "ч" ГОСТ 9428-73, оксида магния марки "ч" ТУ 6-09-4835-82 и гидроокиси кальция марки "ч" ГОСТ 9262-77 (Si/Mg/Ca = 75/15/10). Массовое содержание ингибитора в лакокрасочной композиции - 20%,

- и ингибитором, содержащим порошкообразный металлический магний (30 вес.%),

- с ингибитором, содержащим порошкообразный магний-алюминиевый сплав (30 вес.%). При добавлении порошка магния и магний-алюминиевого сплава в ингибитор не добавляли соответствующее количество двуокиси кремния.

На поверхности защитного лакокрасочного покрытия наносят два крестообразных разреза длиной 2 см до металла. После этого образцы подвергают коррозионным испытаниям в 0,1 N водном растворе HCl (в течение 48 ч) и в водопроводной воде (в течение 5 суток) при нормальной температуре и в термостате (t - 80oC). После окончания коррозионных испытаний оценивают состояние покрытия. Оценку проводили по стандарту ДИН 53210 по 6-ступенчатой шкале. Затем защитное покрытие удаляют путем обработки образцов концентрированным раствором едкого натра и оценивают состояние металла на крестообразном разрезе и на всей поверхности по стандарту ДИН 53167 по 6-ступенчатой шкале. В таблицах 3-5 представлены результаты коррозионных испытаний. Как видно из представленных таблиц 3-5, защитные покрытия с добавлением ингибитора коррозии достаточно эффективно защищают сталь 20 в широком диапазоне условий проведения коррозионных испытаний. Добавление в ингибитор коррозии порошкообразного магний-алюминиевого сплава (30 вес.%) приводит к полной защите металла от коррозии (12 баллов). При добавлении в ингибитор порошка магния и магний-алюминиевого сплава менее 30 вес.% KS не превышает 11,8 баллов.

Таким образом, заявляемый ингибитор коррозии удовлетворяет поставленной задаче и может быть использован для защиты металлов и сплавов от коррозии в широком диапазоне условий их эксплуатации в смеси с различными антикоррозионными защитными композициями.

Преимущества данного ингибитора коррозии, по сравнению с ближайшим аналогом, заключается в следующем:

- защищает металлы и сплавы даже при наличии механических повреждений на защитном покрытии,

- устойчив в кислых и высокосолевых средах,

- термоустойчив (до 600oC в смеси с кремнийорганическими композициями),

- биологически неактивен (возможно его применение в пищевой промышленности),

- срок хранения ингибитора не ограничен

Список использованной литературы

1. Справочное руководство "Коррозия под действием теплоносителей, хладоагентов и рабочих тел". Л.: Химия, 1988 г., с. 81.

2. А. И. Алцыбеева, П.А. Виноградов, В.Н. Кучинский "Ингибиторы атмосферной коррозии металлов" в сб. "Покрытия и ингибиторы - эффективные средства защиты металлов от коррозии", ИНХ АН ЛССР, Рига: Зинатне, 1985 г., с. 185.

3. Справочник "Коррозионная стойкость реакторных материалов", под ред. В.В. Герасимова. М.: Атомиздат, 1976 г., с. 452.

4. "Руководство по защите от коррозии лакокрасочными покрытиями строительных бетонных и железнодорожных конструкций, работающих в газовлажных средах", НИИЖБ ГОССТРОЯ СССР, М.: Стройиздат, 1978 г., с. 61, 63 (наиболее близкий аналог).

5. "Способ получения ингибирующего коррозию лакокрасочного материала", патент Российской Федерации N 2019550, C1. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Ингибитор коррозии, включающий мелкодисперсную двуокись кремния и антикоррозионные компоненты, отличающийся тем, что в качестве антикоррозионных компонентов использована смесь оксида магния, гидроксида и/или алюмосиликата кальция и порошкообразного металлического магния или магниевого сплава при следующем соотношении между компонентами ингибитора в пересчете на элементы, вес.%:

Si - 30 - 40

Mg - 10 - 15

Ca - 5 - 10

Mgметал - 30 - 40

2. Ингибитор коррозии по п.1, отличающийся тем, что двуокись кремния использована с размером зерен до 3000 мкм.

3. Ингибитор коррозии по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве магниевого сплава использован алюмомагниевый сплав.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru