.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
  • books.bystrickaya.ru/e-otkritie-ostrovov-okeanii-i-avstralii-i-nachalo-ih-kolonizacii-metodicheskij-kompleks-po-etnologii-dlya-dnevnogo.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/pishevaya-cennost-ovoshej-chast-3.html
  • thesis.bystrickaya.ru/poyasnitelnaya-zapiska-nastoyashaya-rabochaya-programma-razrabotana-primenitelno-k-uchebnoj-programme-po-geografii-dlya-obsheobrazovatelnih-uchrezhdenij.html
  • znanie.bystrickaya.ru/44-soprovozhdenie-vich-inficirovannih-detej-sirot-v-usloviyah-internatnogo-uchrezhdeniya.html
  • books.bystrickaya.ru/chast-vizaklyuchitelnie-polozheniya-obshie-polozheniya-statya-1.html
  • institute.bystrickaya.ru/glava-44-upravlencheskie-igri-441-obshie-cherti-r-a-3-d-e-l-4-knigi-kronina-s-i-rezhissura-socialnih-igr.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-38-lyuter-berbank-svyatoj-sred-roz-lyutera-barbanka-amerikanskogo-svyatogo-blagodarnost.html
  • notebook.bystrickaya.ru/ii-rsum-uchebnoe-posobie-po-leksikologii-sovremennogo-francuzskogo-yazika-dlya-samostoyatelnoj-raboti-studentov.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/matryonin-dvor-v-t-shalamov-kolimskie-rasskazi.html
  • institute.bystrickaya.ru/fundamentalnie-problemi-estestvoznaniya-i-tehniki-2010.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/referat-po-discipline-kompyuternaya-grafika-na-temu-kompyuternoe-modelirovanie-v-geologii.html
  • textbook.bystrickaya.ru/istoriya-chelovechestva-sluchajnih-sobitij-nosila-zakonomernij-harakter-v-kotorom-obnaruzhivaetsya-mirovoj-razum-lyudi-presleduya-svoi-celi-osushestvlyayut-istoriches.html
  • school.bystrickaya.ru/istoriya-sela-tabaki.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tairibi-adam-azasina-himiyali-elementterd-ser.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/uroki-publicisticheskogo-masterstva-marietti-shaginyan-chast-7.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/harakteristika-napravleniya-podgotovki-osnovnaya-obrazovatelnaya-programma-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-obshie-polozheniya.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/obrabotka-analogovih-signalov-mikrokontrollerami-vibor-i-zadachi-mikrokontrollerov.html
  • crib.bystrickaya.ru/i-predprinimatelstva.html
  • urok.bystrickaya.ru/predmet-i-zadachi-psihologii-kak-nauki-osnovi-obshej-psihologii.html
  • student.bystrickaya.ru/12-sistema-upravleniya-zatratami-ee-mesto-v-obshej-sisteme-upravleniya-predpriyatiem-upravlencheskij-uchet-i-kontrol.html
  • assessments.bystrickaya.ru/efirnoe-telo-vremya-v-mentale-vashi-tochki-sborki-otveti-na-voprosi-17.html
  • essay.bystrickaya.ru/den-sedmoj-24-dekabrya-1998-stokgolmskaya-shkola-ekonomiki-v-sankt-peterburge.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/organizaciya-pamyati-organizaciya-sistem-adresacii-i-komand.html
  • assessments.bystrickaya.ru/deyatelnost-wwf-po-ohrane-redkih-i-ischezayushih-vidi-zhivotnih-i-rastenij.html
  • reading.bystrickaya.ru/m-b-olenev-stranica-2.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/rossijskij-sport-v-inostrannih-smi-po-materialam-sajtov-inosmi-ru-inopressa-ru-6.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-kursa-logika-dlya-studentov-ochnogo-otdeleniya-po-specialnosti-06-21-00-upravlenie-personalom-yakutsk-2004.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/programma-uchebnoj-disciplini-materialovedenie-2011g.html
  • occupation.bystrickaya.ru/nashej-sessii-na-volne-obnovleniya-transportnie-zakazi-krupnejshij-rinochnij-segment-eta-tema-prosmatrivalas-i-v-predidushih-dvuh-konstruktivnih-sessiyah-mi-sejchas-bolee-konkretno-k-nej-podojdem.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/voronov-ilya-vasilevich-1921--avtor-admin-sajta-heroesofvolg-okis-ru-maslennikova-nadezhda.html
  • predmet.bystrickaya.ru/ris-41-raduga-znanij-i-navikov-21-veka-prolog-12-poisk-innovacionnogo-podhoda-k-obucheniyu-12.html
  • school.bystrickaya.ru/lichnostnoe-razvitie-v-roditelstve.html
  • tasks.bystrickaya.ru/2-pervobitnoe-soznanie-psihologicheskie-voprosi-formirovaniya-lichnosti-rebenka-v-doshkolnom-vozraste-317.html
  • turn.bystrickaya.ru/politicheskaya-sistema-obshestva-politicheskie-partii.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sekciya-3-dvigateli-energeticheskie-ustanovki-i-sistemi-termoregulirovaniya-ka-sibirskij-gosudarstvennij-aerokosmicheskij.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.