Способ удаления продуктов коррозии с поверхности металла и состав для его осуществления

 

Использование: антикоррозионная защита металла, в частности удаление продуктов коррозии с поверхности металла. Сущность: поверхность обрабатывают нейтральным водным раствором, содержащим соединение из класса фосфоновых кислот 0,5 - 5,0 мас%, аминную соль нитробензойной кислоты 0,075 - 0,750 мас%, аммиак до pH 6,9 - 7,2 воду остальное. Поверхность дополнительно обрабатывают раствором ингибитора коррозии. 2 с. и 14 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металла, в частности к способам удаления продуктов коррозии с поверхности металла и к составу для его осуществления и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны способы удаления продуктов коррозии, включающие травление растворами минеральных кислот (серной, соляной, фосфорной) с добавками ингибиторов коррозии (четвертичные аминополимеры, соединения алкилбензилпиридиния, четвертичные аммониевые соли и т.д.) (Робинсон Д.С. Ингибиторы коррозии. М. Металлургия, 1983, с. 178-187). К недостаткам этих способов следует отнести относительно высокую скорость растворения очищаемого металла, наводороживание и коррозионное растрескивание металла, трудоемкость процессов очистки, нездоровые условия труда и т.д.

Известны способы очистки поверхности металла от продуктов коррозии, включающие обработку растворами органических кислот (лимонной, щавелевой) с добавками ингибиторов коррозии. В частности, известен способ удаления продуктов коррозии составом, содержащим смесь органических кислот и азотсодержащее соединение при следующем соотношении компонентов, мас. Лимонная кислота 60 Этилендиаминтет- рауксусная кислота 20 Моноэтаноламин 20 Состав применяется в виде водных растворов (И.Л. Розенфельд. Ингибиторы коррозии. М. Химия, 1977, с. 239-240). Недостатком этого способа является недостаточно высокая эффективность удаления продуктов коррозии, особенно при температуре окружающей среды.

Использование изобретения обеспечивает достаточно эффективное удаление продуктов коррозии с поверхности металла при температуре окружающей среды и снижение скорости растворения очищаемого металла за счет сочетания достаточно высокоэффективной очистки поверхности металла с низкой скоростью растворения основного металла в процессе очистки и защиты очищенной поверхности металла от последующей коррозии.

Использование нового состава при осуществлении способа удаления продуктов коррозии обеспечивает эффективную очистку поверхности металла от продуктов коррозии при низкой скорости растворения очищаемого металла.

Указанный результат обеспечивается тем, что в способе удаления продуктов коррозии с поверхности металла обработку поверхности металла осуществляют нейтральным водным раствором, содержащим в качестве органической кислоты соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, а в качестве азотсодержащего соединения аминную соль нитробензойной кислоты и аммиак при следующем соотношении компонентов, мас.

Соединение из класса фосфоно- вых кислот 0,5-5,0 Аминная соль нит- робензойной кис- лоты 0,075-0,75 Аммиак До рН 6,9-7,2 Вода Остальное Заявленный способ предусматривает также обработку очищаемой поверхности металла раствором ингибитора коррозии для улучшения защиты ее от последующей коррозии.

Изобретение относится также к составу для удаления продуктов коррозии с поверхности металла, включающему в качестве органической кислоты соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, а в качестве азотсодержащего соединения аммиак и аминную соль нитробензойной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Cоединение из класса фосфоно- вых кислот 0,5-5,0 Аминная соль нит- робензойной кис- лоты 0,075-0,75 Аммиак До рН 6,9-7,5 Вода Остальное.

Предлагаемый способ удаления продуктов коррозии с поверхности металла заключается в обработке ее водным нейтральным раствором, содержащим соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, аминную соль нитробензойной кислоты и аммиак при следующем соотношении компонентов, мас.

Cоединение из
класса фосфоно- вых кислот 0,5-5,0
Аминная соль
нитробензойной кислоты 0,075-0,75 Аммиак До рН 6,9-7,2 Вода Остальное
В качестве соединений из класса фосфоновых кислот используют оксиэтилидендифосфоновую кислоту, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, 1,1-дифосфонопропан-3-карбоновую кислоту, аминотриметилфосфоновую кислоту и др. кислоты. Предпочтительней использовать оксиэтилидендифосфоновую кислоту.

В качестве аминных солей нитробензойной кислоты используют соли гексаметиленимина, морфолина, циклогексиламина, аммония, диэтиламина, мочевины, пиперидина и др. аминов и о-нитробензойной кислоты, м-нитробензойной кислоты, п-нитробензойной кислоты, 3,5-динитробензойной кислоты, 2,5-динитробензойной кислоты и 2,4-динитробензойной кислоты. Предпочтительней использовать аминные соли м-нитробензойной кислоты.

Обработку изделий с целью удаления продуктов коррозии осуществляют следующими методами: полным заполнением внутреннего объема изделия водным нейтральным раствором; полным заполнением внутреннего объема изделия водным нейтральным раствором с его последующей циркуляцией; орошением обрабатываемой поверхности водным нейтральным раствором; путем погружения обрабатываемого изделия в ванну с водным нейтральным раствором; путем гидродинамического воздействия водного нейтрального раствора на обрабатываемую поверхность; путем обработки водным нейтральным раствором с одновременным механическим воздействием на очищаемую поверхность; путем наложения на очищаемую поверхность пористого материала, пропитанного водным нейтральным раствором.

Заявляемый способ предусматривает также обработку очищенной поверхности растворами ингибитора коррозии для защиты ее от последующей коррозии.

Обработку осуществляют водными или спиртовыми растворами, содержащими в качестве ингибитора коррозии, например, нитрит натрия; карбонат циклогексиламина; бензоат аммония; нитрофеноляты аминов; аминные соли жирных кислот; соли нитробензойной кислоты и др. ингибиторы коррозии. Предпочтительней использовать соли м-нитробензойной кислоты.

Состав для удаления продуктов коррозии с поверхности металла включает в себя воду, в качестве органической кислоты соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, а в качестве азотсодержащего соединения аммиак и аминную соль нитробензойной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Cоединение из
класса фосфоно- вых кислот 0,5-5,0
Аминная соль нит-
робензойной кис- лоты 0,075-0,75 Аммиак До рН 6,9-7,2 Вода Остальное
В качестве соединений из класса фосфоновых кислот состав содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту; нитрилтриметилфосфоновую кислоту; 1,1-дифос- фонопропан-3-карбоновую кислоту; аминотриметилфосфоновую кислоту; этан-1-гидрокси-1,1-дифосфоновую кислоту и др. кислоты. Предпочтительней использовать оксиэтилидендифосфоновую кислоту.

В качестве аминной соли нитробензойной кислоты состав содержит соли о-нитробензойной кислоты, м-нитробензойной кислоты, п-нитробензойной кислоты, 3,5-динитробензойной кислоты, 2,5-динитробензойной кислоты, 2,4-динитробензойной кислоты и гексаметиленимина, морфолина, циклогексиламина, аммония, мочевины, пиперидина, диэтиламина и др. аминов. Предпочтительней использовать аминные соли м-нитробензойной кислоты.

П р и м е р 1. Состав для удаления продуктов коррозии получают путем растворения при перемешивании в воде расчетных количеств фосфоновой кислоты, аминной соли нитробензойной кислоты и аммиака (в виде водно-аммиачного раствора).

В качестве фосфоновой кислоты используют оксиэтилидендифосфоновую кислоту, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, 1,1-дифосфонопропан-3-карбоновую кислоту, этан-1-гидрокси-1,1-дифосфоновую кислоту, аминотриметилфосфоновую кислоту. В качестве солей нитробензойной кислоты используют м-нитробензоаты гексаметиленимина, морфолина, циклогексиламина, диэтиламина, мочевины, пиперидина, аммония.

Содержание компонентов в испытанных составах приведено в табл.1.

Испытания способа удаления продуктов коррозии с поверхности металла проводят в статических условиях следующим образом. Образцы стали Ст.3 (20х40х2 мм), покрытые плотным сплошным слоем продуктов коррозии, помещают в стеклянные стаканчики, заливают в них испытуемый состав и периодически определяют содержание растворенного металла в растворе и визуально оценивают состояние поверхности пластин (наличие продуктов коррозии). Параллельно ставят опыты с чистыми шлифованными и обезжиренными пластинами из того же металла. Результаты испытаний (продолжительность удаления продуктов коррозии и скорость растворения основного металла) приведены в табл.2.

П р и м е р 2. Железнодорожную цистерну вместимостью 50 м³, внутренняя поверхность которой покрыта плотным сплошным слоем продуктов коррозии, обрабатывают с целью удаления продуктов коррозии полным заливом раствора, содержащим, мас.

Оксиэтилиден-
дифосфоновая кислота 1,0
м-Нитробензоат аммония 0,15 Аммиак До рН 7 Вода Остальное
Температура раствора и окружающей среды составляет 20±2^оС. Обработку осуществляют в течение 1 сут. (до полного удаления продуктов коррозии) без циркуляции раствора. После слива раствора установлено, что внутренняя поверхность цистерны полностью очищается от продуктов коррозии и имеет темно-серый цвет.

П р и м е р 3. Железнодорожную цистерну обрабатывают раствором по примеру 2. Обработку цистерны осуществляют полным заливом при циркуляции раствора. Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 9 ч. После удаления продуктов коррозии внутренняя поверхность чистая, темно-серого цвета.

П р и м е р 4. Железнодорожную цистерну обрабатывают раствором по примеру 2. Обработку осуществляют 4 м³ раствора, который с помощью насоса подают на гидродинамическую моечную машинку, с одновременным удалением раствора из цистерны с помощью водоэжектора. Температура рабочего раствора и окружающей среды составляет 20±2^оС.

После 4 ч гидродинамической обработки внутренняя поверхность цистерны полностью очищается от продуктов коррозии и имеет светло-серый цвет.

П р и м е р 5. Резервуар вместимостью 50 м³, внутренняя поверхность которого покрыта плотным сплошным слоем продуктов коррозии, подвергают гидродинамической обработке по примеру 4. Температура окружающей среды составляет минус 20±2^оС, температура рабочего раствора 50±5^оС. После гидродинамической обработки в течение 4 ч внутренняя поверхность резервуара полностью очищается от продуктов коррозии и имеет светло-серый цвет.

П р и м е р 6. Цистерну (после удаления продуктов коррозии по примеру 2) с целью защиты от последующей атмосферной коррозии обрабатывают 1%-ным водным раствором м-нитробензоата аммония. Обработку осуществляют полным заливом в течение 3 ч. После слива раствора внутреннюю поверхность цистерны сушат путем продувки подогретым воздухом. После обработки внутренняя поверхность цистерны сухая, чистая, без следов коррозии и имеет темно-серый цвет. После 1 года герметичного пустотного хранения под наблюдением состояние внутренней поверхности цистерны не изменилось.

П р и м е р 7. Железнодорожные цистерны после удаления продуктов коррозии по примерам 2-4 обрабатывают 4 м³ 1%-ного водного раствора м-нитробензоата аммония. Обработку осуществляют в течение 3 ч гидродинамическим методом. Раствор ингибитора коррозии подают насосом на моечную машинку. Удаление раствора из цистерн осуществляют с помощью водоэжектора. После обработки и сушки внутренняя поверхность цистерн сухая, чистая, без следов коррозии и имеет светло-серый цвет. После 2 лет пустотного герметичного хранения состояние внутренней поверхности цистерны не изменяется.

П р и м е р 8. Резервуар после обработки по примеру 2 обрабатывают 1%-ным водным раствором м-нитробензоата гексаметиленимина. Обработку осуществляют в условиях примера 6. После обработки и сушки внутренняя поверхность резервуара сухая, чистая, без следов коррозии и имеет темно-серый цвет. После 3-лет герметичного пустотного хранения состояние внутренней поверхности резервуара не изменилось.

П р и м е р 9. Обрезок водопроводной трубы, покрытый сплошным слоем продуктов коррозии как с внешней, так и с внутренней стороны, помещают в ванну с раствором по примеру 2. Обработку проводят при температуре раствора и окружающей среды 20±2^оС. Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 1,5 ч. За это время продукты коррозии полностью удалились с поверхности трубы. Затем с целью защиты от последующей коррозии трубу помещают в ванну с 1%-ным водным раствором м-нитробензоата морфолина. Продолжительность обработки составляет 2 ч. После обработки и сушки на воздухе поверхность трубы чистая и не имеет следов коррозии. После 4-х мес хранения на воздухе в помещении состояние внутренней поверхности трубы не изменилось.

П р и м е р 10. Стальную пластину (40х40 см), покрытую продуктами коррозии, помещают в ванну с раствором по примеру 2. В процессе удаления продуктов коррозии пластину периодически подвергают механическому воздействию (обработка жесткими волосяными щетками). Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 30 мин.

П р и м е р 11. Вертикальную стальную поверхность с локальным участком, покрытым продуктами коррозии, обрабатывают волосяными щетками, смоченными раствором по примеру 2. Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 35 мин.

П р и м е р 12. Вертикальную стальную поверхность обрабатывают следующим образом. К локальному участку с коррозионными поражениями прикрепляют резиновую губку, пропитанную раствором по примеру 2. Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 30 мин. Обработку с целью защиты металла от последующей атмосферной коррозии осуществляют аналогичным образом с использованием 1%-ного водного раствора м-нитробензоата гексаметиленимина.

П р и м е р 13. Стальные детали с коррозионными поражениями и следами масла обезжиривают органическим растворителем, просушивают на воздухе и обрабатывают в ванне раствором по примеру 2. Продолжительность обработки составляет 20 мин. Последующую защиту от атмосферной коррозии осуществляют путем обработки деталей растворами ингибиторов коррозии:
1%-ным водным раствором бензоата аммония;
водным и спиртовым раствором, содержащим 20% нитрита натрия;
20%-ным спиртовым раствором карбоната циклогексиламина;
2% -ным водным раствором ингибитора коррозии на основе аминных солей жирных кислот;
2%-ным спиртовым раствором нитрофенолята триэтаноламина.

Обработку осуществляют в течение 0,5-1 ч. После обработки и сушки на воздухе поверхность деталей чистая, без следов коррозии. После 6 мес. хранения на воздухе в помещении состояние поверхности деталей не изменяется.

П р и м е р 14. Стальную пластину, покрытую продуктами коррозии, обрабатывают по примеру 10 раствором, содержащим мас.

Оксиэтилиден-
дифосфоновая кислота 0,5
м-Нитробензоат аммония 0,075 Аммиак До рН 7 Вода Остальное
Продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 50 мин.

П р и м е р 15. Стальные пластины, покрытые продуктами коррозии, обрабатывают по примеру 10 растворами, содержащими, мас.

Оксиэтилиден-
дифосфоновая кислота 5,0
Аммонийная
соль нитробен- зойной кислоты 0,75 Аммиак До рН 7,1 Вода Остальное
В качестве нитробензойной кислоты используют о-, м-, н-нитробензойную кислоту, 3,5-, 2,5- и 2,4-динитробензойную кислоту. Для всех растворов продолжительность удаления продуктов коррозии составляет 18-20 мин.

Лучший вариант осуществления изобретения.

П р и м е р 16. Железнодорожную цистерну вместимостью 50 м³, внутренняя поверхность которой покрыта плотным сплошным слоем продуктов коррозии, обрабатывают раствором, содержащим, мас. Оксиэтилиден- дифосфоновая кислота 2,0
м-Нитробензоат аммония 0,3 Аммиак До рН 7 Вода Остальное
Обработку осуществляют 4 м³ раствора, который с помощью насоса подают на гидродинамическую машинку, с одновременным удалением раствора из цистерны с помощью водоэжектора. Продолжительность полного удаления продуктов коррозии (при температуре рабочего раствора 20±2^оС) составляет 1,5 ч.

После удаления продуктов коррозии железнодорожную цистерну обрабатывают гидродинамическим методом 4 м³ 1%-ного водного раствора м-нитробензоата аммония в течение 3 ч, с одновременным удалением раствора ингибитора коррозии из цистерны водоэжектором.

После обработки и сушки внутренняя поверхность цистерны сухая, чистая, без следов коррозии и имеет светло-серый цвет.

После 3-х лет пустотного герметичного хранения состояние внутренней поверхности цистерны не изменяется.

Предлагаемый способ удаления продуктов коррозии и состав для его осуществления может применяться для очистки от продуктов коррозии теплоэнергетического оборудования, цистерн, резервуаров, тары, труб, деталей машин и механизмов, кузовов автомашин и в других областях, где требуется эффективное удаление продуктов коррозии в сочетании с низкой скоростью растворения очищаемого металла.

Формула изобретения

1. Способ удаления продуктов коррозии с поверхности металла, включающий обработку поверхности металла раствором, содержащим органические кислоты и азотсодержащие соединения, отличающийся тем, что обработку осуществляют нейтральным водным раствором, содержащим в качестве органической кислоты соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, а в качестве азотсодержащего соединения аминную соль нитробензойной кислоты и аммиак при следующем соотношении компонентов, мас.

Соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот 0,5 5,0
Аминная соль нитробензойной кислоты 0,075 0,750
Аммиак До pH 6,9 7,2
Вода Остальное
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку осуществляют нейтральным водным раствором, содержащим оксиэтилидендифосфоновую кислоту.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обработку осуществляют нейтральным водным раствором, содержащим аминную соль м-нитробензойной кислоты.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку осуществляют полным заполнением внутреннего объема обрабатываемого изделия нейтральным водным раствором.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработку осуществляют с циркуляцией нейтрального водного раствора.

6. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку осуществляют орошением очищаемой поверхности нейтральным водным раствором.

7. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем погружения обрабатываемого изделия в ванну с нейтральным водным раствором.

8. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку осуществляют гидродинамическим воздействием нейтрального водного раствора на очищаемую поверхность.

9. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку нейтральным водным раствором осуществляют одновременно с механическим воздействием на очищаемую поверхность.

10. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем наложения на очищаемую поверхность пористого материала, пропитанного нейтральным водным раствором.

11. Способ по пп. 1 10, отличающийся тем, что очищенную поверхность металла дополнительно обрабатывают раствором ингибитора коррозии.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что очищаемую поверхность обрабатывают водным или спиртовым раствором ингибитора коррозии.

13. Способ по пп. 11 12, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют соли м-нитробензойной кислоты.

14. Состав для удаления продуктов коррозии с поверхности металла, включающий органические кислоты, азотсодержащее соединение и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве органической кислоты соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот, а в качестве азотсодержащего соединения аммиак и аминную соль нитробензойной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Соединение, выбранное из класса фосфоновых кислот 0,5 5,0
Аминная соль нитробензойной кислоты 0,075 0,750
Аммиак До pH 6,9 7,2
Вода Остальное
15. Состав по п. 14, отличающийся тем, что в качестве фосфоновой кислоты он содержит оксиэтилидендифосфоновую кислоту.

16. Состав по пп. 14 и 15, отличающийся тем, что в качестве аминной соли нитробензойной кислоты он содержит соль м-нитробензойной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.06.2004

Извещение опубликовано: 27.04.2005        БИ: 12/2005

---