Способ защиты углеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцмалистнческнк

Респубики

««927862

1

7 .г

"г (6 I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16.06.80 . (21) 2940186/22-02 (51)М. Кл.

С 23 F 11/08

С 23 F 13/00 с присоединением заявки М

Гоеударстееннь»й коннтет

СССР (28) Приоритет— оо делам нзебретеннй н открь»тнй

ОпУбликоваио 15.05.82 Б»оллетеиь .Р 18

Дата опубликования .описания 15 05 82 (53) УД К 620,197, .3 (088.8) Я. М. Колотыркин, Ф. М. Михеева, Г. М.1Флорианович, В. А. Макаров и И. С. Раскин

» (72) Авторы изобретения. (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ

В НЕЙТРАЛЬНЫХ ВОДНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в нейтральных водных средах, в частности путем совместного применения катодной (или протекторной) защиты и ингибиторов коррозии, и может быть использовано в химической, энергетической и др. отраслях промышленности для- защиты от коррозии агрегатов, внутренние металлические поверхности которых находятся в контакте с водной средой, например теплообменников, 10 хранилищ, систем оборотного водоснабжения, энергоблоков, парогенераторов и др.

Известен способ защиты углеродистых сталей от коррозии, заключающийся в введении окислитсльных добавок (в частности кислорода или перекиси водорода) в агрессивную. среду (1), Однако защитный эффект при этом незначителен (скорость коррозии снижается в 2—

5 раз). Кроме того, этот способ требует проведения предварительных операций по глубокому обессоливанию используемой воды, Известен способ катодной зашиты металлических кочструкций в воде, заключающийся, в катодной поляризации защищаемой поверх ности (2).

Однако с помощью и этого способа удается снизить скорость коррозии углеродистой стали лишь в 3 — 5 раз.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ защиты от коррозии углеродистой стали, основанный на сочетании катодной поляризации поверхности, в частности от протектора и ингибирующих добавок, введенных в раствор, в качестве которых используют хромат и бихромат калия (3).

Однако эффективность этого способа также сравнительно невелика, а широкое использование этого способа ограничивается высокой токснчностью используемых в нем в качестве ингибиторов солей шестивалентного хрома.

11ель изобретения — повышение эффективности противокоррозионной защиты углеродистой стали в нейтральной водной среде.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу зашиты углеродистой стали от коррозии чки

Способ защиты на

Мг. 1

А/см

8,26 ° 10"

5,23.! 0

Без защиты

0,00

7.90.10

5.00.10

Катодная защита

0,05

3 927862 коррозии в нейтральных водных средах путем одновременной катодной поляризации поверхности и введения ингибитора коррозии, в качестве ингибитора вводят перекись водорода при концентрации 0,7 — 3,0 г/кг, а потенциал стали подцерживают в интервале (-0,05)— (-0,60) В относительно ее потенциала коррозии в присутствии перекиси водорода.

Способ осуществляют следующим образом., Через подлежащий защите металл, находя- !О щийся в водной нейтральной среде, пропускают электрический ток, так что металл в цепи работает в качестве катода. Одновременно вводят в раствор перекись водорода. С помощью специальной электрохимической аппаратуры под-. держивают постоянным заданный защитный потенциал стали. Периодически контролируют расход перекиси водорода и по мере необходимости корректируют состав раствора. Требуемую для осуществления катодной защиты электоопроводность воды (в случае необходимости) обеспечивают добавлением в раствор минеральных солей (например, сернокислого. натрия).

На чертеже представлена зависимость,подтверждающая эффективность предлагаемого способа.

Для наглядности в примере сопоставлено коррозионно-электрохимическое поведение углеродистой стали (ст. 3) при различных потенциалах в чистом растворе сернокислого натрия и с добавкой перекиси водорода.

Образец (ст. 3) включают в электрическую цепь в качестве электрода и пропускают через него ток, для чего.используют второй вспомогательный (платиновый) электрод. В качестве электролита в цепи используют сначала раствор

° 7,0 r/êã сернокислого натрия (раствор 1), а затем тот же раствор с добавкой 2 г/кг перекиси водорода (раствор 2). С помощью спею циальной электрохимическои аппаратуры последовательно задают разйлные постоянные потенциалы стального электрода и измеряют величины соответствующих каждому потенциI алу токов (катодных или анодных). По результатам измерений рассчитывают плотности 4 токов (ток на единицу поверхности), затем строят поляризационные кривые (зависимости плотностей токов от потенциала: кривые А

4 для раствора 1 и Б для раствора 2 на рисунке). По анодным токам судят о скорости растворения (коррозии) стали (ветви 1 и 1 ).

При потенциалах, при которых через электрод протекают катодные токи (ветви 2 и 2 ), скорости растворения определяют с помощью аналитического метода, для чего анализируют (например, радиометрическим методом) отбираемые пробы раствора на содержание в них ионов железа. Результаты анализа пересчитываф. в электрических единицах и получают зависимости скорости растворения стали от потенциала (ветоши 3 и 3 ) в широкой области потенциалов, включающей области катодных токов (для раствора 1 от (-0,1) до (-0,8) В, для раствора 2 от (+0,8) до (-0,6) В) . Кроме того, измеряют потенциал коррозии Е" „и Е«> соответственно для растворов 1 и 2.

Скорость коррозии в отсутствие защиты соответствует значению ir. При катодной защите в растворе 1 (сдвиг потенциала ЛЕ=0,05В от Екор) скорость коррозии — iq, а при Е =

= 0,20 — i>. Скорость коррозии в растворе

2 выражается величиной 1 (при Екор), Точо ки !5 1 и 7 характеризуют скорости коррозии в условиях реализации предлагаемого способа (совместно: катодная защита при различных ЬЕ и добавках Н О ).

Из кривой Б следует, что эффективность защиты с ростом ЬЕ сначала возрастает, а затем (начиная с b Е = 0,6В) не меняется. Это определяет верхнюю границу сдвига потенци«ала при катодной защите. Нижняя граница bE определяется величиной эффекта, который необходимо получить, и, например для 10-кратного снижения скорости коррозии составляет 0,05Â.

Использование концентрации перекиси водорода выше 3 г кг, как это следует из специальных опытов, нецелесообразно, так как при этом защитный эффект не усиливается.

Это определяет верхнюю границу концентрации -перекиси водорода (3 г/кг). Нижняя граница (обеспечивающая эффекты, близкие к указанным в таблице) составляет 0,7 г/кг.

Эффективность различных способов защиты

Ст. 3 от коррозии в водной среде, содержэщей 7 г/кг сульфата натрия приведена в таблице.

927862

Продолжение таблицы

Точки

Скорость коррозии

Способ защиты

Е,В на

А/см фиг. 1 г/см ч

3,16.10 5

1,74.10" а

Катодная защита

3,30.10

1,82.10

0,20

Н О, 2 r/êã

0,00

Катодная защита . H>Oq,2 г/кг

7,25.10 б

7,58.10

0,05

Катодная защита

HgOg 2 г/кг

2,15 10 б

2,06.10-

0,20

Катодная защита

НаО, 2 г/кг

4,39.10

7,54.10

4,20.10 7

7,21.10"

0,60

Н Ор, 07 г/кг

0,00

Катодная защита

Н О2, 0,7 г/кг

1,28.10 б

О

1,43.1Î

0,60

Из данных таблицы видно, что при использовании предлагаемого способа эффективность защиты увеличивается примерно в 200 раз.

Установлено, что расход перекиси водорода в результате ее термического и каталитического разложения в условиях предлагаемого способа относигельно а евелик. Так прн соотношении объема раствора к поверхности соприкасающегося с ним металла 100 л/м при 20 .С и ЬЕ = 0,50Â расход перекиси водорода составляет 1,65 мг/кг в час, а при ЬЕ = 0,20В равно 0,034 мг/кг в час.

Применение предлагаемого способа позво- .. ляет повысить коррозионную способность углеродистой стали в 200 раз, что значительно выше эффективности известных способов. Это позволяет значительно продлить срок службы оборудования, что приводит к высокому

4$ экономическому эффекту.

Предлагаемый способ также позволит упросппь технологический процесс, снизить опасность загрязнения окружающей среды то1ссичными веществами.

Формула изобретения

Способ защиты углеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах путем одноьременной катодной поляризации поверхности и введения ингибитора коррозии, о.тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в качестве ингибнтора вводят перекись водорода при концентрации 0,7 — 3,0 г/кг, а потенциал стали поддерживают в интервале (-0,05) — (-0,60) В относительно ее потенциала коррозии в присутствии перекиси водорода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колотыркин Я. М. и др. Коррозия реакторных материалов. М., Атомиздат, 1960, .с. 29.

2. Красноярский В. В. Электрохимический метод защиты металлов от коррозии. М., Машгиз, 1961, с. 26.

3. Розенфельд И. Л. Замедлители коррозии в нейтральных средах, М., Изд-во АН СССР, 1953, с. 114.

927862

М ч с а ч» / о

С 4 з

I с>!

Составитель А. Королев

Техре11 М. Надь

Корректор М. Коста

Редактор Н. Киштулинец

Подписно с

Тираж 1049

Вг1ИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж -3., Раугиская наб., д. 4/5 Заказ 3176!37

Финна.i ППП "Патент". г. уж еред, ул. Проектная, 4