Иванов Е. С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах: Справочник
.RU

Иванов Е. С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах: Справочник



РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(19)

RU

(11)

2121525

(13)

C1




(51)  МПК 6     C23F11/04

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 05.11.2009 - прекратил действие







(21), (22) Заявка: 97114012/02, 13.08.1997

(46) Опубликовано: 10.11.1998

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах: Справочник. - М.: Металлургия, 1986, с.18. SU 169725 A, 19.04.65. GB 1338908 A, 28.11.73. FR 2288159 A, 14.10.74. RU 2064529 C1, 27.07.96. EP 0008211 A1, 20.02.80. US 3762873 A, 02.10.73.

(71) Заявитель(и):
Санкт-Петербургский государственный технический университет

(72) Автор(ы):
Полянчуков В.Г.

(73) Патентообладатель(и):
Санкт-Петербургский государственный технический университет

(54) ^ СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ВНУТРЕННИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ АППАРАТОВ В КИСЛОЙ СРЕДЕ

(57) Реферат:

Изобретение может быть применено для защиты от коррозии внутренних металлических поверхностей аппаратов в кислых средах, используемых в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Способ защиты от коррозии заключается во введении в агрессивную среду пассивирующего ингибитора с предварительным определением в лабораторных условиях зависимости скорости коррозии металла at от концентрации ингибитора в среде С, представления данной зависимости графически в виде двух прямолинейных участков, по точке пересечения которых определяют критические (пороговые) значения концентрации ингибитора Сs и скорости коррозии металла аts , и расчета минимально допустимой концентрации ингибитора Со по формуле где - коэффициент массопередачи ингибитора из среды к поверхности металла, см/с; L - наибольший характеристический параметр элемента застойной зоны (глубина щели, длина трубы и др.), см; de - эквивалентный диаметр элемента застойной зоны, см; k - коэффициент пропорциональности, определяемый по уравнению химического взаимодействия металла со средой; D - коэффициент диффузии ингибитора в данной среде, см2/с. Применение данного способа обеспечивает надежную и экономичную защиту оборудования в различных кислых средах, в первую очередь от локальных форм коррозии, защита от которых ранее была не достаточно эффективна из-за отсутствия должного учета массопереноса ингибитора в застойных зонах среды (щели, каналы, зазоры и др.). 1 ил.

Изобретение относится к области защиты от коррозии внутренних металлических поверхностей аппаратов (трубопроводов и др.), находящихся под воздействием кислых сред (pH 5,5).

Известны способы электрохимической защиты металлов от коррозии в кислых средах: катодная защита (например, подземные и гидротехнические сооружения и реакторы) и анодная защита (химические установки). Однако оба эти способа не могут применяться, если внутри аппаратов имеются застойные зоны (щели, каналы, зазоры и др.), так как их применение приводит к интенсивному развитию в них локальной коррозии [1-4]. Недостатком электрохимических методов защиты от коррозии является также и отсутствие должного учета химического взаимодействия металла со средой, не подчиняющегося традиционным закономерностям электрохимической кинетики, и массопереноса вещества из среды к поверхности металла в процессе коррозии, вследствие чего борьба с локальной коррозией при использовании электрохимических методов существенно затруднена [4].

В качестве прототипа выбран способ защиты от коррозии внутренних металлических поверхностей аппаратов в кислых средах ингибированием - введением в агрессивную среду в небольших количествах химических веществ, что позволяет резко (в десятки и сотни раз) уменьшить скорость коррозии [6]. Ингибирование как эффективное средство защиты от коррозии приобрело большое значение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности и, особенно, в ракетной технике [7, 8].

Из всех известных ингибиторов наибольшей эффективностью обладают так называемые пассивирующие ингибитору коррозии (пассиваторы), химически взаимодействующие с металлами с образованием на их поверхности тонких малорастворимых в среде защитных пленок, препятствующих дальнейшему контакту металла со средой.

В прототипе необходимая концентрация ингибитора предварительно определялась по результатам лабораторных коррозионных испытаний стандартных образцов (плоских или цилиндрических) при различной начальной концентрации ингибитора в среде и построения зависимости скорости коррозии at от концентрации ингибитора C.

При малых концентрациях ингибитора зависимость at=f(C) носит характер, близкий к линейному, скорость коррозии монотонно возрастает по мере уменьшения концентрации до некоторого критического (порогового) значения Cs, при котором характер указанной зависимости резко меняется на параболический или гиперболический (в зависимости от состава среды), и скорость коррозии многократно возрастает.

На практике необходимая концентрация ингибитора C0 выбирается из условия, что C0 > Cs. Другие критерии, позволяющие определять более точное и экономически оправданное ее значение, отсутствуют.

Учитывая особенности методики проведения подобных испытаний (соотношение объем среды - площадь поверхности металла и свободный доступ среды к поверхности образцов) данный подход вполне приемлем для защиты металлов от общей коррозии. Однако он не эффективен для предотвращения локальной коррозии в застойных зонах, в которых из-за недостаточного поступления ингибитора из внешнего объема среды начальная концентрация может быть значительно меньше пороговой.

Сложной является и картина массопереноса вещества в локальном очаге коррозии. В ряде случаев образуются замкнутые зоны, слабо связанные с внешней средой. Как показывает практика, в этих случаях при общем удовлетворительном коррозионном состоянии оборудования часто имеют место локальные формы коррозии: щелевая, питтинговая, язвенная, межкристаллитная и др.

Реальное разнообразие конструкций, имеющих элементы различной конфигурации, в которых образуются застойные зоны, трудности их имитации и наблюдения процессов коррозии затрудняют прямой эксперимент. Ингибиторная защита в этих условиях представляет собой сложную задачу. Локальная коррозия остается главной причиной преждевременного выхода оборудования из строя.

Технической задачей настоящего изобретения является внедрение надежного, эффективного и экономического способа защиты от коррозии внутренних металлических поверхностей аппаратов в кислых средах (pH 5,5), в конструкции которых имеются элементы различной конфигурации (щели, зазоры, каналы и др.), в которых образуются застойные зоны среды.

Сущность изобретения состоит в том, что предварительно по результатам лабораторных коррозионных испытаний стандартных образцов в среде с различной начальной концентрацией ингибитора определяют зависимость скорости коррозии от концентрации ингибитора, далее полученную зависимость представляют графически в виде двух аппроксимированных участков, по точке пересечения которых определяют критические (пороговые) значения концентрации ингибитора (Cs) и скорости коррозии металла (ats), далее рассчитывают минимально допустимую концентрацию ингибиторов в среде (Co), обеспечивающую защиту от коррозии всего аппарата (системы), включая элементы с застойными зонами, по формуле:



где

- коэффициент массопередачи ингибитора из среды к поверхности металла, см/с; L - наибольший характеристический параметр элемента застойной зоны (глубина щели, длина трубы и др.), см; de - эквивалентный диаметр элемента застойной зоны, см; k - коэффициент пропорциональности, определяемый по уравнению химического взаимодействия металла со средой; D - коэффициент диффузии ингибитора в данной среде, см2/с.

Пример

Требовалось обеспечить защиту от коррозии внутренних металлических поверхностей аппарата повышенной надежности, предназначенного для длительного хранения продукта на основе азотной кислоты, ингибированного фтористо-водородной кислотой (HF) низкой концентрации.

Основные конструкционные материалы - алюминий марки АД1 и сплавы на его основе. Особенности конструкции - большое количество разнообразных по геометрии элементов, создающих застойные зоны среды.

Особенности эксплуатации - жесткие требования по сохранению длительной коррозионной стойкости, работоспособности и надежности в пределах заданного срока, а также невозможность осмотра и обнаружения коррозионных поражений после заполнения продуктом.

Для определения необходимой защитной концентрации ингибитора предварительно были проведены лабораторные коррозионные испытания плоских стандартных образцов основных конструкционных материалов при различной начальной концентрации ингибитора в продукте.

По экспериментальным данным построен график скорости коррозии в зависимости от концентрации ингибитора (фиг.1). График был аппроксимирован двумя прямыми отрезками, в точке пересечения были определены значения скорости коррозии ats и пороговой концентрации ингибитора Cs. По вышеприведенной формуле была определена минимально необходимая концентрация ингибитора Co=2.022 г/см3 (0.129 мас.%).

При расчете были использованы следующие исходные данные:

T = 323 K; Cs = 0.05 мас.% = 0.78 10-3 г/см3; ats = 0.258 10-10 г/(см2 с);

= 0,490 10-7 см/с; D = 2,76 10-5 см2/с; L = 2 см; de = 0,01 см; k = 1,48.

Практическое применение расчетного значения концентрации ингибитора обеспечило полную защиту (включая и элементы конструкций, в которых возникали застойные зоны) от коррозии внутренних поверхностей не только данного аппарата, но и его модификаций, при этом продолжительность эксплуатации была увеличена в 7-10 раз.

Литература

1. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия, 1976.

2. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. Пер. с англ. - Л.: Химия, 1989.

3. Иоссель Ю.Я., Кленов Г.Э. Математические методы расчета электрохимической коррозии и защиты металлов. Справочное издание. - М.: Металлургия, 1984.

4. Рачев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии Пер. с болг. - М.: Мир, 1982.

5. Скорчеллетти В.В., Шултин А.И. Химическое разрушение металлов. - Л. - М.: - Свердловск: ОНТИ, 1934.

6. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. Справочник. - М.: Металлургия, 1986.

7. Коррозия и защита химической аппаратуры. Справочное руководство в 9т. Под ред. Сухотина А.М. - Л.: Химия, 1969.

8. Зрелов В.Н., Серегин Е.П. Жидкие ракетные топлива. М.: Мир, 1982.

9. Михеев М.А. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, перераб. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1949.


Формула изобретения

Способ защиты от коррозии внутренних металлических поверхностей аппаратов в кислой среде, состоящей в введении в среду пассивирующего ингибитора с предварительным определением зависимости скорости коррозии металла at от концентрации ингибиторов в среде C, отличающийся тем, что полученную зависимость at = f(C) представляют графически в виде двух прямолинейных участков, по точке пересечения которых определяют пороговые значения концентрации ингибитора Cs и скорости коррозии металла ats, и рассчитывают минимально допустимую концентрацию ингибитора C0 в среде по формуле



где -коэффициент массопередачи ингибитора из среды к поверхности металла, см/с;

L - наибольший характеристический параметр элемента застойной зоны (глубина щели, длина трубы и др.), см;

de - эквивалентный диаметр элемента застойной зоны, см;

K - коэффициент пропорциональности, определяемый по уровню химического взаимодействия металла со средой;

D - коэффициент диффузии ингибитора в данной среде, см2/с.

РИСУНКИ


kniga-pervaya-klad-stranica-5.html
kniga-pervaya-kniga-o-schaste-i-neschastyah-1-nikolaj-amosov-kniga-o-schaste-i-neschastyah.html
kniga-pervaya-leon-nina-dotan-stranica-43.html
kniga-pervaya-more-i-noch-stranica-20.html
kniga-pervaya-more-i-noch-stranica-8.html
kniga-pervaya-poeziya-i-sudbapredislovie-pushkin-izbrannie-raboti-1960-h1990-h-gg-t-i-poeziya-i-sudba.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-nasledstvennoe-pravo.html
  • znanie.bystrickaya.ru/aktivnaya-immunoprofilaktika-i-immunoterapiya-i-immunoterapiya-infekcionnih-zabolevanij.html
  • grade.bystrickaya.ru/obshestvennaya-misl-i-obshestvennoe-dvizhenie-v-rossii-vtoroj-chetverti-xixv.html
  • znanie.bystrickaya.ru/6-kachayushayasya-statistika-misli-nekompetentnogo-cheloveka-po-povodu-privivok.html
  • crib.bystrickaya.ru/ii-iz-tipovogo-polozheniya-ob-obrazovatelnom-uchrezhdenii-stranica-8.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebnoe-posobie-nizhnij-novgorod-2003-udk-bbk-k-dmitriev-m-n-ivanov-a-v-investicii-v-ekologo-ekonomicheskie-proekti-stranica-3.html
  • letter.bystrickaya.ru/o-poslushanii-i-neposlushanii-standartnij.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obrazec-14-metodicheskie-ukazaniya-po-razrabotke-proektov-normativov-obrazovaniya-othodov-i-limitov-na-ih-razmeshenie.html
  • abstract.bystrickaya.ru/13-ekologicheskie-problemi-utilizacii-othodov-vms-soedineniya.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/proekt-generalnogo-plana-derevni-shumyatino-municipalnogo-obrazovaniya-selskogo-poseleniya-derevnya-shumyatino-municipalnogo-rajona-maloyaroslaveckij-rajon-v-kaluzhskoj-oblasti-kaluga.html
  • universitet.bystrickaya.ru/statistika-naseleniya-i-rinka-truda.html
  • reading.bystrickaya.ru/komitet-rossijskoj-federacii-po-standartizacii-metrologii-i-sertifikacii-obsherossijskij-klassifikator-produkcii-ok-005-93-izdanie-oficialnoe-stranica-2.html
  • spur.bystrickaya.ru/kurs-gruppa-kompleksnaya-mehanizaciya-molochno-tovarnoj-fermi-kursovoj-proekt-k-zashite-dopuskayu.html
  • bukva.bystrickaya.ru/shabanov-im-reshenie-kvorum-est.html
  • lesson.bystrickaya.ru/uroven-4-upravlyaemij-uroven-doklad-komu-hvatit-v-konce-kursa-voprosi-po-propushennim-lekciyam.html
  • doklad.bystrickaya.ru/ukaz-prezidenta-rossijskoj-federacii-o-strukture-federalnih-organov-ispolnitelnoj-vlasti.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/z-f-semenova-obshaya-harakteristika-raboti-stranica-4.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zhitie-svyatitelya-petra-mitropolita-moskovskogo-chast-2.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/lozung-vojni-do-pobednogo-konca-v-publicistike-perioda-1-mirovoj-vojni.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tehnicheskoe-zadanie-soglasovano-stranica-4.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tradicionnaya-sistema-zhizneobespecheniya-stranica-27.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/konflikti-v-seme.html
  • thescience.bystrickaya.ru/issledovanie-i-razrabotka-metodologii-sozdaniya-baz-prostranstvennih-metadannih.html
  • essay.bystrickaya.ru/doklad-predsedatelya-molodezhnoj-obshestvennoj-palati-litovka-e-p.html
  • literatura.bystrickaya.ru/rozkrittya-sut-vidv-ta-form-civlno-pravovo-vdpovdalnost.html
  • textbook.bystrickaya.ru/kedrovij-stlanik-tibetskaya-medicina.html
  • control.bystrickaya.ru/doklad-ideya-raskolnikova.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-uroka-l-n-tolstoj-lev-i-sobachka-bil.html
  • crib.bystrickaya.ru/iii-obespechenie-bezopasnosti-uchastnikov-i-zritelej.html
  • lecture.bystrickaya.ru/79-solovev-istoriya-5-23-80-80-georgij-vladimirovich-vernadskij.html
  • literature.bystrickaya.ru/byulleten-novih-postuplenij-knizhnij-magazin-dom-inostrannoj-knigi-maj-2010g.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/22-harakteristika-vneshneekonomicheskoj-deyatelnosti-predpriyatiya-diplom-vzfei.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/koncepciya-beskonechnosti-bitiya-i-nepovtorimosti-zhizni-70-yash-tuluga-bagishlangan-rossiyaklm-fnni-gamli-konferenciya.html
  • letter.bystrickaya.ru/novogodnij-tur-avstraliya-novaya-zelandiya-sidnej-zolotoe-poberezhe-oklend-rotorua-vilet-26-12-08-08-01-09-na-11d10n.html
  • klass.bystrickaya.ru/6-osvobozhdenie-krasnoj-armiej-stran-centralnoj-i-yugo-vostochnoj-evropi-voennaya-istoriya-uchebnik.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.