раствор для удаления окалины с изделий из высоколегированных сталей и сплавов
Классы МПК: | C23F1/28 для травления металлов группы железа |
Автор(ы): | Волынская Валерия Наумовна[RU], Манохина Наталия Григорьевна[RU], Поклонов Геннадий Гаврилович[RU], Кричевский Евгений Маркович[RU], Бабченко Алла Михайловна[UA], Шестопалова Александра Андреевна[UA], Николенко Евгения Олеговна[UA], Ступак Елена Борисовна[UA] |
Патентообладатель(и): | Московский трубный завод (RU), Государственный научно-исследовательский и конструкторско- технологический институт трубной промышленности (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-12-11 публикация патента:
10.06.1996 |
Изобретение относится к области химической обработки изделий из высоколегированных сталей и сплавов и может быть использовано в технологии химической обработки поверхностей труб, прутка, ленты, листа. Раствор для удаления окалины с поверхности изделий из высоколегированных сталей и сплавов содержит, г/л: азотную кислоту 60-180, фторид-бифторид аммония 20-60, продукт конденсации хлористого бензила с аммиаком и формальдегидом (ингибитор БА-6) 0,1-0,9 и поверхностно-активное вещество неонол АФ 9-12 марки А 0,1-0,4. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
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 8-18,9Фтористоводородная 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 50oС. Температура застывания неонола АФ9-12 марка А 13-17oС, плотность при 50oС 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 83oC. 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 (20oС); 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 502oС, 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 1005oС, 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
Класс C23F1/28 для травления металлов группы железа