средство для химической очистки с металлических поверхностей коррозионных отложений

Классы МПК:C11D7/08 кислоты 
C11D7/36 содержащие фосфор 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-29
публикация патента:

Изобретение относится к области химической обработки металлов, точнее к средствам для удаления коррозионных отложений на основе оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с металлических поверхностей, в частности таких как углеродистая сталь, и предназначено, преимущественно, для использования в качестве промывочных композиций при эксплуатации теплоэнергетического оборудования. Описано средство, представляющее собой раствор 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) с щавелевой кислотой, содержащий этиленгликоль, а в качестве окислителя хлороводородную кислоту, при следующем соотношении ингредиентов, в г/л: этиленгликоль - 90-150, хлороводородная кислота - 15-25, ОЭДФ - 10-15, щавелевая кислота - 15-25 и вода - остальное. Технический результат - полное и достаточно быстрое удаление коррозионных отложений, сохранение всех физико-химических параметров очищаемой поверхности без растравливания и потери основного конструкционного материала. 4 пр.

Формула изобретения

Средство для химической очистки с металлических поверхностей корррозионных отложений на основе оксидов и гидроксидов железа различного происхождения в виде раствора 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) с щавелевой кислотой, содержащего окислитель, отличающееся тем, что оно содержит также этиленгликоль и в качестве окислителя хлороводородную кислоту при следующем соотношении ингредиентов, г/л:

этиленгликоль90-150
хлороводородная кислота 15-25
ОЭДФ 10-15
щавелевая кислота 15-25
вода остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической обработки металлов, точнее к средствам для удаления коррозионных отложений на основе оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с металлических поверхностей, в частности, таких как углеродистая сталь, и предназначено, преимущественно, для использования в качестве промывочных композиций при эксплуатации теплоэнергетического оборудования.

Известно средство для удаления оксидного слоя с поверхности нержавеющей стали в виде пасты, геля или раствора на основе азотной кислоты, содержащее мочевину, серную и фтористоводородную кислоты и загуститель (RU 2259422, 2005 г.). Недостаток такого средства заключается в высокой концентрации применяемых кислот, что приводит к перетравливанию очищаемой поверхности, влечет за собой износ и потери основного конструкционного материала, отрицательно сказывается на экологичности процесса очистки.

Эти же недостатки присущи и другому известному из описания к заявке WO 2206042316, 2005 г. химическому реагенту для очистки и обезжиривания поверхности на основе 2-этилгексилового эфира с добавками различной органической природы.

Из проанализированного уровня техники можно сделать вывод, что наиболее распространенное применение имеют средства химической очистки металлических поверхностей от коррозионных отложений, содержащие в своей основе наряду с другими составляющими комплексоны ЭДТА и/или ОЭДФ и серную кислоту в более низкой концентрации.

Так известно средство для травления окалины (RU 2386729, 2010 г.) в виде водного раствора представляющего собой протонированный комплекс (Fe(II) с ЭДТА или ОЭДФ) состава FeHY- в концентрации от 0,01 до 0,1 моль/л, содержащего в композиции ЭДТА (ОЭДФ) в пределах концентрации от 0,002 до 0,005 моль/л, и серную кислоту в качестве окислителя в концентрации 1-2 г/л. Это средство, в отличие от предыдущих аналогов, позволяет избежать перетравливания очищаемой поверхности и, при этом, обеспечивает эффективность удаления коррозионных отложений, однако, из-за использования неустойчивого в атмосфере кислорода комплекса FeHY -, применим только для закрытых систем, в которых он сохраняется или требует применения восстановителя, например гидразина или гидроксиламина. К тому же использование серной кислоты несколько снижает экологичность процесса.

Эти недостатки устранены в известном из патента RU 2162487, 2001 г., средстве для одновременного травления и фосфатирования углеродистых сталей в виде водного раствора, главной составляющей которого является хлорное железо и которое содержит фосфатосодержащий компонент и вместо серной - соляную кислоту. Недостаток данной композиции, заключается в создании сильнокислой среды из-за образующихся гидролизных форм хлорного железа, что создает агрессивную среду, отрицательно воздействующую на физико-химические параметры очищаемой поверхности и приводит к перетравливанию и потерям основного конструкционного материала.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является средство для химической очистки с металлических поверхностей коррозионных отложений (RU 2011948, 1994 г) в виде раствора 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) с щавелевой кислотой, содержащего перекись водорода в качестве окислителя.

В прототипе концентрация компонентов устанавливается в зависимости от текущих условий очистки в пересчете на конкретный объем промывки, и к его недостаткам следует отнести использование дорогостоящего реагента перекиси водорода, которая не способствует образованию автокаталитических комплексонатных форм, ускоряющих химический процесс снятия отложений, а окисляет их и снижает эффективность композиции.

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание эффективного и экономически рентабельного средства очистки коррозионных отложений с металлических поверхностей, обеспечивающего высокое качества поверхности с минимальными потерями металла.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в создании щадящих физико-химических параметров заявляемой композиции без снижения его эффективности по удалению отложений, на основе выявленного синергетического ускоряющего эффекта и сохранение в неизменном состоянии очищаемой поверхности, за счет фосфатирования, предупреждающего процессы растворения основного конструкционного материала.

Технический результат достигается тем, что средство для химической очистки с металлических поверхностей корррозионных отложений на основе оксидов и гидроксидов железа различного происхождения в виде раствора 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) с щавелевой кислотой, содержащего окислитель, согласно изобретению содержит также этиленгликоль и в качестве окислителя хлороводородную кислоту, при следующем соотношении компонентов, в г/л

этиленгликоль90-150
хлороводородная кислота 15-25
1-гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ)10-15
щавелевая кислота15-25
Водаостальное

В предлагаемом средстве ОЭДФ и щавелевая кислота играют роль комплексообразующих агентов, продукты растворения оксидов железа способны образовывать с ОЭДФ хелатные комплексы, обладающие восстановительными свойствами и автокаталитическим эффектом при растворении коррозионных отложений. Предлагаемым соотношением ингредиентов обеспечивается синергетический эффект влияния ОЭДФ и щавелевой кислоты на процесс растворения отложений.

Этиленгликоль, присутствующий в составе, действует, во-первых, как ускоряющая добавка-восстановитель, а во-вторых, как ПАВ, уменьшая поверхностное натяжение, следовательно, наличие поверхностно-активных свойств этиленгликоля позволяет повысить эффективность процесса очистки без необходимости дополнительных мер, например, без необходимости принудительного, зачастую интенсивного, перемешивания.

Соляная кислота в отличие от серной обладает дополнительным ускоряющим воздействием за счет хлорид-ионов.

Щавелевая кислота совместно с комплексоном дает больший эффект по сравнению с действием каждого реагента по отдельности. Стабилизация комплексов железа с ОЭДФ в присутствии щавелевой кислоты, за счет восстановления, не дает быстро окисляться ионам железа 3.

Таким образом, скорость растворения достигаемая при использовании предлагаемой композиции выше, чем в аналогах благодаря достигаемому синергетическому эффекту, смысл которого заключается в совместном ускорении процесса растворения комплексонатными формами, а также восстановительным действием щавелевой кислоты.

Полученные результаты проведенных экспериментов позволяют связать максимум скорости растворения с распределением ионов FeHL- в растворе и доказывают, что максимум зависимости W от рН связан с адсорбцией ионов FeHL- и Н+, а не Н+ с H3L-, что позволяет предсказать уменьшение скорости растворения с ростом концентрации H3L- при FeHL-=const.

При использовании предлагаемого средства наряду с удалением оксидных и гидроксидных отложений происходит и фосфатирование поверхности при участии ОЭДФ, которая играет роль ингибитора кислотной коррозии и защищает поверхность изделия от перетравливания.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами (концентрации, г/л)

Пример 1

этиленгликоль240
хлороводородная кислота 24
ОЭДФ12
щавелевая кислота 24
водаостальное

При увеличении концентрации этиленгликоля выше 150 г/л снижается скорость растворения оксидных и гидроксидных отложений.

Пример 2

этиленгликоль140
хлороводородная кислота 50
ОЭДФ12
щавелевая кислота 24
водаостальное

При увеличении концентрации хлороводородной кислоты увеличивается риск растравливания поверности металлических изделий и снижается эффективность действия ОЭДФ.

Пример 3

этиленгликоль140
хлороводородная кислота 24
ОЭДФ24
щавелевая кислота 24
водаостальное

При содержании ОЭДФ выше 15 г/л снижается скорость растворения коррозионных отложений.

Пример 4

этиленгликоль140
хлороводородная кислота 24
ОЭДФ12
щавелевая кислота 24
водаостальное

При данном соотношении компонентов достигается оптимальный эффект, максимальная интенсивность очистки коррозионных отложений без деградации металла

Предлагаемое средство обладает следующими преимуществами:

- полное и достаточно быстрое удаление коррозионных отложений осуществляется эффективно при температуре ниже, чем предлагаемой многими композициями, решающими аналогичные задачи;

- обеспечение защиты поверхности металла от перетравливания при использовании комплексообразователей, обладающих восстановительными свойствами, и фосфорсодержащего комплексона, обладающего фосфатирующим действием на металлическую поверхность;

- содержит недорогие, коммерчески доступные компоненты, производимые не территории РФ, продукты снятия коррозии не несут биологической опасности и риска загрязнения окружающей среды;

- отсутствует вероятность перетравливания очищаемой поверхности, в отличие от аналогов, где используются агрессивные среды в высоких концентрациях, и/или дорогостоящие препараты окислительной природы, которые снижают эффективность поддержания восстановленных форм;

- композиция щадяще действует на очищаемую поверхность, следовательно обеспечивается сохранение всех физико-химических параметров очищаемой поверхности, без растравливания и потери основного конструкционного материала.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2500795

patent-2500795.pdf

Класс C11D7/08 кислоты 

кислотное очищающее средство -  патент 2499084 (20.11.2013)
нехлорированное многофункциональное кислотное моющее средство и способ его применения -  патент 2374313 (27.11.2009)
моющее средство для очистки емкостей и металлических поверхностей -  патент 2272070 (20.03.2006)
перекисные отбеливающие составы, содержащие перекисный отбеливатель и атмф, подходящие для применения в качестве средства для предварительной обработки тканей -  патент 2169806 (27.06.2001)
химическое средство для очистки поверхностей от минеральных отложений различного происхождения -  патент 2160307 (10.12.2000)
моющее средство для отмывки полимерной поверхности и способ отмывки -  патент 2065488 (20.08.1996)
жидкое чистящее средство для мытья посуды -  патент 2038368 (27.06.1995)

Класс C11D7/36 содержащие фосфор 

Наверх