раствор для удаления окалины с изделий из высоколегированных сталей и сплавов

Формула изобретения

Раствор для удаления окалины с изделий из высоколегированных сталей и сплавов, содержащий азотную кислоту, фторсодержащее соединение, ингибитор коррозии и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что он в качестве фторсодержащего соединения содержит фторид-бифторид аммония, в качестве ингибитора коррозии продукт конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом (ингибитор БА-6), а в качестве поверхностно-активного вещества неонол АФ 9-12 марки А при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотная кислота 60-180

Фторид-бифторид аммония 20-60

Ингибитор БА-6 0,1-0,9

Неонол АФ 9-12 марки А 0,1-0,4

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической обработки изделий из высоколегированных сталей и сплавов и может быть использовано в технологии в химической обработки поверхностей труб, прутка, ленты, листа.

Известен водный раствор для удаления окалины с поверхности изделий из высоколегированных марок сталей и сплавов, содержащий смесь азотной и фтористоводородной кислот в следующем соотношении компонентов, мас.

Азотная кислота 8-18,9

Фтористоводородная кислота 1.5-4,0

Вода Остальноe.

(см. Богоявленская Н.В. электрохимическая обработка труб.М. "Машиностроение", 1970, с. 34).

Применение данного раствора для удаления окалины с поверхности труб из высоколегированных сталей и сплавов сопровождается большим количеством токсичных газовыделений.

Наиболее близким по составу компонентов к предлагаемому является раствор, содержащий в г/л:

Азотная кислота 80-220

Фторид-бифторид аммония 20-130

Вода Остальное. (а.с. 569587, кл. С О9 К 13/00, С23 14/02, опублик. 1977 г.)

Недостатком этого раствора является большое количество выделений токсичных газов, которые улетучиваются с поверхности травильного раствора даже при отсутствии в нем изделий, подвергающихся обработке.

Так при удалении окалины с изделий из высоколегированных сталей и сплавов раствор через микропоры и микротрещины в окалине проникает к неокисленному металлу.При этом образуются газообразные продукты NO и H₂ на границе металла с окалиной:

Me+4HNO₃ _ NO+Me(NO₃)₃+2H₂O

Me+3HF -L MeF₃+1 1/2 H₂.

Окислы азота NO и недород H₂ плохо растворимы в водных растворах, нарушают сцепление окалины с металлом и она отслаивается, частично растворяясь с образованием комплексных фторидов железа и хрома переменного состава; газы выделяются из раствора в воздух травильного отделения, увлекая с собой капельки раствора, образуя при этом аэрозоли азотной фтористоводородной кислоты, увеличивая содержание вредных веществ в воздухе. Окись азота NO окисляется кислородом воздуха до двуокиси азота NO₂. Чем больше растворится неокисленного металла, тем больше образуется вредных газов и аэрозолей.

Задачей является получение раствора для удаления окалины, обеспечивающего уменьшение загрязнения окружающей среды при одновременном сокращении потерь металла при удалении окалины.

Поставленная задача решается тем, что в известный раствор, содержащий азотную кислоту, фторид-бифторид аммония и воду дополнительно введены пианол АФ9-12, марка А и продукт конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотная кислота 60-180

Фторид-бифторид аммония 20-60

Неонол АФ9-12, марка А 0,1-0,4

Продукт конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом (ингибитор БА-6) 0,1-0,9

Вода Остальное.

Техническим результатом при использовании предложенного раствора является уменьшение выбросов фтористого водорода, окислов азота, водорода и аэрозолей азотной и фтористоводородной кислот в воздух рабочей зоны, а также сокращение потерь металла при удалении окалины.

Это связано с тем, что при введении в pacтвор неонола совместно с продуктом конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом наблюдается проявление двух эффектов.

образование на поверхности раствора плотной устойчивой пены, блокирующей газовыделение из травильного раствора;

уменьшение скорости растворения неокисленного металла под окалиной в связи с увеличением плотности двойного электрического слоя, затрудняющим переход ионов металла в раствор, вследствие чего дополнительно снижается количество выделяющихся в воздух вредных газов и аэрозолей. При этом наблюдается синергетический эффект.

При приготовлении растворов были использованы реагенты:

Азотная кислота (HNO₃) OCT 113-03-270-76,

Фторид-бифторид аммония (NH₄F+NH₄FHF) ТУ 113-08-544-83;

Неонол АФ9-12 марка А ТУ 38.103625-87;

Продукт конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом (ингибитор БА-6) ТУ 6-02-11-92-79

Вода ГОСТ 2874-82

Неонол АФ9-12 марка А моноалкилфенолы на основе примеров пропилена, оксиэтилированные, изготавливаются по ТУ 38. 103625-87, 9 число атомов углерода в алкильном ряде. Эта техническая смесь полигликолевых эфиров моноалкилфенолов; вязкая жидкость или паста от желтого до коричневого цвета, растворимая в воде и в органических растворителях.При смешивании с водой образует труднорастворимые гели, которые исчезают при нагревании до 50^oС. Температура застывания неонола АФ9-12 марка А 13-17^oС, плотность при 50^oС 1,046 г/см³; реакция среды (рН) водного раствора концентрацией 10 г/дм³ 7 1 по ГОСТ 24158-80.

Температура помутнения водного раствора концентрацией 10 г/дм³ не менее 83^oC.

Продукт концентрации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом, представляемого собой смесь N,N,N-трибензилтригидросиммтризина и N - метилбензиламина, N"-бензилиминометилена; светлая сиропообразная жидкость с запахом аммиака; плотность 1,085 (20^oС); хорошо растворяется в органических растворителях (ацетоне, спирте, эфире, углеводородах), в растворах HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, в маслах; в роде нерастворим; выпускается по ТУ 6-02-11-92-79.

Растворы готовили следующим образом. Для каждого эксперимента готовили по 300 мл раствора заданной концентрации. В градуированную емкость из плексиглаза, снабженную пробкой с газоотводной трубкой из полиэтилена, заливали 100 мл воды, добавляли при перемешивании расчетное количество фторид-бифторида аммония, затем азотной кислоты; после этого добавляли воду до объема раствора 250 мл; в этот раствор добавляли расчетное количество продукта конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом, неонола АФ9-12 марки А и доводили водой до объема 300 мл.

Составы приготовленных растворов приведены в таблице 1.

В таблице 1: 1 прототип, 2,3,4 предлагаемый раствор, 5,6 раствор с запредельными значениями.

Емкость с раствором нагревали в термостате 3 T-15 MPTУ 42-2622-66 до 502^oС, перемешивали раствор с помощью микрокомпрессора МК "Скалярий" в течение 10 минут и производили удаление окалины с взвешенных образцов длиной 30 мм от труб из стали Х18H10T размером 18 x 1 мм, термообработанных по заводской технологии.

Предлагаемый раствор представляет содой прозрачную бесцветную жидкость на поверхности которой при перемешивании образуется слой мелкодисперсной пены белого цвета, толщина которого зависит от количества введенного r раствор неспела АФ9-12 марки А. При удалении окалины с образцов на поверхности раствора также образуется пена за счет образующихся пузырьков газа NO и H₂. Над поверхностью раствора с пеной запаха окислов азота и фтористого водорода не ощущается в отличие от прототипа.

При решении технической задачи определяли:

-скорость растворения металл + окалина гравиметрическим методом;

высоту слоя пены после перемешивания раствора в течение 10 мин.

время до образования первого разрыва образовавшейся пены;

количество выделившихся газов (NO+H₂) по количеству вытесненной воды из заполненного ею градуированного цилиндра. изготовленного из плексигласа, погруженного открытым концом в емкость из плексигласа с радой; выделяющиеся при удалении окалины с образцов труднорастворимые в растворе и в воде NO и H₂ поступают в цилиндр через подведенную в него газоотведенную трубку от емкости, в которой обрабатываются образцы, и собираются в верхней части цилиндра;

степень защиты воздуха Z которая рассчитывалась по формуле:

Z=100(V₀-V):V₀

где V,V₀-объемы газа, выделившиеся без и с добавками.

После удаления окалины образцы промывали в холодной воде, высушивали в электрическом сушильном шкафу при твмпературе 1005^oС, охлаждая в эксикаторе и взвешивали на аналитических весах ВЛА-200-M.

Результаты сравнительных исследований приведены в таблице 2.

В табл.2 приведены усредненные значения из девяти определений.

Как видно из представленных в таблице данных:

1. При обработке образцов по прототипу

2,3,4 При испытании предлагаемого предлагаемого раствора *

5,6 При испытании раствора с запредельными значениями

Результаты испытаний показывают, что предлагаемые составы растворов по сравнению с прототипом ( 1) снижают скорость растворения (окалина + металл) в 2-3 раза, образуют на поверхности раствора пену высотой 12-28 мм, время дo образования первого разрыва которой составляет от 246 до 293 сек, количество выделившихся вредных газов (NO+H₂) в 2,4-4 раза меньше; степень защиты воздуха составляет 59,3-72,9%

Раствор с минимальными запредельными значениями ( 6) по сравнению с прототипом дает очень слабую степень защиты воздуха 31%

Раствор с максимальными запредельными значениями ( 5) дает степень защиты воздуха 73,7% мало отличающуюся от степени защиты предлагаемого ( 2) 72,9% однако в этот состав входит большее количество компонентов по массе, происходит их перерасход.

Предлагаемый раствор для удаления окалины позволяет сократить потери металла при одновременном уменьшении загрязнения окружающей среды. ТТТ1