Ингибитор кислотной коррозии
Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности. Ингибитор содержит, мас. %: алифатическое азотсодержащее соединение 10-80, тиомочевину 80-10, соль меди (II) 0,1-10. Технический результат: повышение эффективности защиты от азотно-кислой коррозии, особенно в среде разбавленной азотной кислоты. 1 табл.
Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, особенно в среде разбавленной азотной кислоты.
Известны ингибиторы кислотной коррозии (патент RU №2147626, МПК7 С 23 F 11/04, опубл. 20.04 2000 г., патент RU №2147625, МПК7 C 23 F 11/04, опубл. 20.04 2000 г.), содержащие продукт конденсации амина, формальдегида и ацетофенона.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является ингибитор кислотной коррозии (пат RU №2147625), в состав которого для снижения стоимости и повышения эффективности защиты введен алифатическое азотсодержащее соединение - уротропин.
Недостатком этих ингибиторов является их низкая эффективность от азотно-кислой коррозии. Это, вероятно, объясняется тем, что при контактах железа с азотной кислотой происходит восстановление последней, причем лимитирующей стадией реакции восстановления является процесс образования нитрозил-ионов и азотистой кислоты (J.H.Schmid, Z.Electrochem., 1959, 63, №9/10 s.1183).
Задачей изобретения является повышение эффективности защиты от азотнокислой коррозии, особенно в среде разбавленной азотной кислоты.
Поставленная задача решается за счет того, что ингибитор кислотной коррозии нелегированных сталей, содержащий алифатическое азотсодержащее соединение, дополнительно содержит соль двухвалентной меди и тиомочевину при следующем соотношении компонентов, мас%:
алифатическое азотсодержащее соединение 10-80,
тиомочевина 80-10,
соль меди (II) 0,1-10
Использование предлагаемого состава позволяет повысить эффективность защиты от азотно-кислой коррозии, особенно в среде разбавленной азотной кислоты, что объясняется специфическим взаимодействием тиомочевины с промежуточно выделяющейся при контакте железа и азотной кислоты азотистой кислотой и нитрозил ионов. При этом происходит удаление азотистой кислоты, образующейся при контакте стали с азотной кислотой, что обеспечивает эффективность ингибирования предлагаемого состава.
Кроме того, наблюдается синергетический эффект торможения коррозии при совместном присутствии анионактивных веществ - солей меди, способных к хемосорбции на поверхности металла, и молекулярно - или катионактивных органических молекул - алифатических азотсодержащих соединений - аминов и тиомочевины.
Количественное соотношение компонентов предлагаемого ингибитора определено экспериментально из условия обеспечения требуемой эффективности ингибирования.
Технический результат изобретения не очевиден, так как достигается при введении в композицию новых компонентов при заявляемом соотношении компонентов.
Изобретение иллюстрируется примерами.
Испытание защитного действия предлагаемого ингибитора проводили в лабораторных условиях с использованием пластин из нелегированной стали марки Ст-3 размером 30×10×5 мм. Пластины помещали в 5% азотную кислоту, в которую добавляли ингибитор предлагаемого состава из расчета обеспечения суммарной концентрации ингибитора 0,2 мас.%. Для сравнения были проведены испытания составов, содержащих только два соединения, и составов, содержание компонентов в которых выходило за заявляемые пределы. Пластины выдерживали в полученном составе в течение 24 часов при температуре 20°С. Через 24 часа пластины вынимали из раствора, промывали водой, затем три раза споласкивали ацетоном и на фильтровальной бумаге сушили в сушильном шкафу при температуре (100±5) °С в течение 20 мин. Затем пластины охлаждали в эксикаторе и взвешивали на лабораторных весах, результат взвешивания в граммах записывали с точностью до четвертого знака после запятой. По результатам испытаний производили расчет скорости коррозии. Удельную скорость коррозии стали (α), в г/м2 ч, вычисляли по формуле:
где m - масса пластины до начала испытания, г;
m1 - масса пластины после испытаний, г;
S - площадь поверхности пластины, м2.
Площадь поверхности пластины (5), м2, вычисляли по формуле:
где а - длина пластины, мм;
b - ширина пластины, мм;
с - толщина пластины, мм.
В качестве результата измерений принимали среднее арифметическое результатов трех параллельных измерений, абсолютное значение расхождения между которыми не превышало значения допускаемого расхождения, равного 0,04 г/м2ч.
Состав и свойства композиций приведены в таблице.
| № | Тиомочевина | Алифатическое азотсодержащее соединение | Соль меди (II) | Скорость коррозии |
| п/п | % масс | % масс | % масс | г/м2 час |
| 1 | 50 | 501 | - | 0,63 |
| 2 | 67,6 | 32,42 | 0,42 | |
| 3 | 97,5 | - | 2,53 | 0,26 |
| 4 | - | 97,51 | 2,53 | 16,7 |
| 5 | 85 | 101 | 53 | 0,35 |
| 6 | 67 | 281 | 53 | 0,20 |
| 7 | 47,5 | 47,51 | 53 | 0,19 |
| 8 | 47,5 | 47,52 | 54 | 0,13 |
| 9 | 49,5 | 49,53 | 1,04 | 0,19 |
| 10 | 67 | 282 | 53 | 0,21 |
| 11 | 35 | 602 | 53 | 0,3 |
| 12 | 45 | 451 | 103 | 0,21 |
| 13 | 80 | 18 | 2 | 0,32 |
| 14 | 16 | 80 | 4 | 0,45 |
| 15 | 49,5 | 501 | 0,53 | 0,59 |
| 16 | 5 | 92,51 | 2,53 | 17,8 |
| Примечание: 1 - использовали уротропин, 2 - использовали полиэтиленполиамин (ПЭПА), 3 - использовали CuSO4; 4 - использовали CuCl2 |
Как видно из таблицы, при использовании ингибитора предлагаемого трехкомпонентного состава (варианты 6-14) скорость коррозии существенно ниже, чем при использовании двухкомпонентных составов (варианты 1, 2, 4), когда отсутствует какой-либо из предлагаемых компонентов. В варианте 3 наблюдается плохая воспроизводимость защитных свойств.
При выходе за заявляемые пределы любого из компонентов (варианты 5, 15, 16) скорость коррозии резко возрастает. Кроме того, при выходе за заявляемые пределы любого из компонентов наблюдается плохая воспроизводимость защитных свойств ингибитора и поэтому такие соотношения являются нерациональными.
Таким образом, применение предлагаемого состава позволяет обеспечить высокую эффективность ингибирования особенно в среде разбавленной азотной кислоты.
Ингибитор кислотной коррозии нелегированных сталей, содержащий алифатическое азотсодержащее соединение, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соль двухвалентной меди и тиомочевину при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Алифатическое азотсодержащее соединение 10-80 | |
| Тиомочевина 80-10 | |
| Соль меди (II) 0,1-10 |
