состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений

Формула изобретения

Состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, включающий триполифосфат натрия и азотсодержащие соединения, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащих соединений он содержит бензотриазол и борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триполифосфат натрия	10,0-20,0
Бензотриазол	30,0-40,0
Борат этаноламина	40,0-60,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для ингибирования коррозии и солеотложений в теплообменном оборудовании систем технического водоснабжения, для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и межоперационной защиты узлов и деталей из черных и цветных металлов.

Известна композиция для ингибирования коррозии металлов в нейтральных водных средах, включающая, мас.%: фосфаты этаноламинов или продуктов аминирования дихлорэтана аммиаков 45,0-75,0 и ортофосфорную кислоту 25,0-55,0 (RU 1327579, кл. C23F 11/08, 11/16, 10.09.1995).

Недостатком известной композиции является то, что входящие в ее состав фосфаты при контакте с жесткой водой выпадают в осадок и образуют отложения на теплопередающих поверхностях оборудования систем водоснабжения.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, содержащий, мас.%: триполифосфат натрия 83,4, хлорид хрома 8,3 и аминокислоты или их соли 8,3 (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968. - С.119).

Недостатком данного состава является его относительно низкая эффективность при защите от коррозии (85-87%) и солеотложений (80-84%) цветных металлов. Кроме того, данный состав малоэффективен при защите теплообменного оборудования от коррозионно-механического разрушения в статических условиях.

Техническим результатом изобретения является создание ингибитора, позволяющего повысить эффективность защиты от коррозии и отложения солей, а также для защиты от коррозионно-механического разрушения теплообменного оборудования из черных и цветных металлов.

Данный результат достигается тем, что состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, включающий триполифосфат натрия и азотсодержащие соединения, в качестве азотсодержащих соединений содержит бензотриазол и борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триполифосфат натрия (ТПФ)	10,0-20,0
Бензотриазол	30,0-40,0
Борат этаноламина	40,0-60,0

Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что при сочетании бората этаноламина, бензотриазола и ТПФ при заявленном соотношении компонентов возникает синергетический эффект усиления моющих, защитных и водовытесняющих свойств состава, позволяющий надежно защитить теплообменное оборудование из черных и цветных металлов от коррозии, солеотложений и коррозионно-механического разрушения.

Введение ТПФ, бензотриазола и бората при других количественных соотношениях, кроме заявленных, не позволяет достигнуть синергетического эффекта усиления защитных свойств.

Триполифосфат натрия формулы Na₅P₃O₁₀ является продуктом переработки термической ортофосфорной кислоты и имеет следующие физико-химические показатели (ГОСТ 13493-86 с изменениями 1, 2, 3):

массовая доля пятиокиси фосфора, % не менее	56,5
массовая доля триполифосфата натрия, % не менее	92,0
массовая доля первой формы триполифосфата натрия, % не более	10,0
массовая доля железа, % не более	0,02
массовая доля нерастворимых в воде веществ, % не более	0,13
рН 1% водного раствора	9,7±0,3

Бензотриазол - 1, 2, 3 формулы С₆H₅N ₃ (ТУ 6-09-1291-87) представляет собой белый кристаллический порошок с розовым, кремовым или желтоватым оттенком, температура плавления 96-99°С, массовая доля летучих веществ не более 0,15%.

Бораты атаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином.

Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:

H₂NCH ₂CH₂OH+Н₃ВО₃ Н₂NCH₂СН₂OB(ОН)₂

Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:

HN(CH₂CH₂OH)₂+Н ₃ВО₃ HN(СН₂СН₂O)₂ВОН

Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:

N(СН₂СН₂OH)₃+Н₃ВО ₃ N(СН₂СН₂O)₃В

Технология получения БЭА заключается в следующем.

В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА (121 г МЭА, 210 г ДЭА или 298 г ТЭА). После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 62 г (1 моль) борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 160-180°С до прекращения выделения воды. После охлаждения до 70-80°С в полученный продукт добавляют 132 г воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с рН 10-11 и аминным числом 185-195 мг HCl/г.

Технология приготовления состава заключается в следующем.

Борат этаноламина (БМЭА, БДЭА или БТЭА), бензотриазол и ТПФ смешивают в заявленном соотношении компонентов до получения однородного состава. Рабочая концентрация полученного ингибитора в воде составляет 1-2 мас.%.

Составы образцов предложенного состава для защиты от коррозии и солеотложений представлены в табл.1.

Коррозионные испытания и испытания на коррозионно-усталостную прочность образцов углеродистой стали марки Ст 10 проводили в искусственной воде на основе оборотной промышленной воды следующего состава, мг/л: CaCl₂- 294,8; NaCl₂-36,0; Na₂SO₄-391,4; NaOH -38,0.

Коррозионные испытания выполняли с помощью потенциостата П-5848 на вращающемся дисковом электроде из стали Ст 10 при скорости движения воды 1 м/с, температуре 20°С и концентрации состава 2,0 мас.% (табл.2).

Испытания на коррозионно-усталостное разрушение производили по ГОСТ 12860-67 при нагрузке 330 МПа, температуре>20°С и концентрации состава 2,0 мас.% (табл.3).

Испытания на способность состава предотвращать отложения солей осуществляли в ультратермостате в стальных тиглях при 60°С и времени выдержки 5 ч. Исследования проводили в природной грунтовой воде с общей жесткостью 14,8 мг-экв/л, содержащей НСО₃ ^- - 5,2 мг-экв/л и Са²⁺ - 9,6 мг-экв/л (табл.4).

Использование предложенного состава позволит надежно защитить теплообменники из черных и цветных металлов систем оборотного технического водоснабжения от коррозии и солеотложений.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов по примерам, мас.%
1	2	3	4	5
ТПФ	10,0	15,0	20,0	9,0	21,0
Бензотриазол	30,0	35,0	40,0	29,0	41,0
БМЭА	60,0			62,0
БДЭА		50,0			38,0
БТЭА			40,0

Таблица 2
Результаты коррозионных испытаний предложенного состава
Показатель	Вода, содержащая предложенный состав по примерам	Вода, содержащая состав по прототипу	Вода
1	2	3	4	5
Скорость коррозии стали Ст 10, мА/см2	0,33	0,30	0,32	0,40	0,42	0,50	3,47
Степень защиты от коррозии стали Ст 10, %	94	96	95	87	88	87	-

Таблица 3
Влияние предложенного состава на коррозионно-усталостное разрушение Ст 10
Показатель	Вода, содержащая предложенный состав по примерам	Вода, содержащая состав по прототипу	Вода
1	2	3	4	5
Число циклов N·105	1,76	1,78	1,77	1,60	1,62	1,38	1,05
Степень защиты от коррозионно-усталостного разрушения, %	93	95	94	79	82	44	-

Таблица 4
Степень защиты Z (%) от солеотложения в природной грунтовой воде при 60°С
Среда, концентрация ингибитора, мас.%	Общая жесткость, мг-экв/л	НСО3 -, мг-экв/л	Са2+, мг-экв/л	Z
Исходная вода	14,8	9,6	5,2	-
Прототип	0,5	10,0	6,4	3,6	80
1,0	11,6	7,9	3,7	83
2,0	12,4	8,0	4,4	84
Предложенный состав	0,5	9,6	5,6	4,0	85
1,0	12,8	8,4	4,4	96
2,0	14,8	9,8	5,0	100