.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
  • uchebnik.bystrickaya.ru/v-n-romanenko-rasskazi-o-knigah-i-bibliotekah-stranica-25.html
  • institute.bystrickaya.ru/gosduma-poluchila-ot-putina-byudzhetnoe-poslanie-gosduma-rf-monitoring-smi-31-maya-2006-g.html
  • laboratory.bystrickaya.ru/zadachi-uchebnoe-posobie-chast-2-2006-vasilev-o-l-pravovoe-regulirovanie-hozyajstvennoj-deyatelnosti-v-rossii.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-7-kontrol-za-ispolneniem-oblastnogo-byudzheta-zakon-o-byudzhetnom-processe-v-tomskoj-oblasti.html
  • spur.bystrickaya.ru/konkurs-stengazet-referatovkrossvordov-5-9-16-12-12g-metodist-kl-ruk-5-9-kl-sreda-otkritij-urok-pervij-priznak-ravenstva-treugolnikov.html
  • books.bystrickaya.ru/centralnaya-izbiratelnaya-komissiya-stranica-3.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabochej-programmi-uchebnoj-disciplini-osnovi-specialnoj-pedagogiki-i-psihologii-uroven-osnovnoj-obrazovatelnoj-programmi.html
  • writing.bystrickaya.ru/glava-14-amonashvili-sh-a-amon-pa-legenda-o-kamne.html
  • spur.bystrickaya.ru/lekciya-14-istoricheskaya-nauka-v-sssr-v-1930-e-nachale-1940-h-gg-lekciya-istoriografiya-kak-nauchnaya-disciplina-lekciya.html
  • lesson.bystrickaya.ru/teoriya-nikolaya-kopernika.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/uroka-tema-uroka-kol-vo.html
  • holiday.bystrickaya.ru/nerksp-statistikasi.html
  • gramota.bystrickaya.ru/vvedenie-metodicheskoe-posobie-po-teme-ocenka-programm-s-uchastiem-obshestvennosti.html
  • thesis.bystrickaya.ru/programma-kursa-istoriya-centralnoj-i-yugo-vostochnoj-evropi-do-xix-v-disciplina-po-viboru-studentov-ustanovlennaya-vuzom.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/slavyanskij-forum-podtverdil-effektivnost-prigranichnih-svyazej-novosti-10.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tablica-15-shaposhnikov-b-m-mozg-armii.html
  • control.bystrickaya.ru/dejstvie-esli-bi-predlagaemie-obstoyatelstva-uroki-vdohnoveniya-sistema-k-s-stanislavskogo-v-dejstvii.html
  • bystrickaya.ru/zakoni-hammurapi-konspekt-lekcij-po-discipline-kulturologiya-dlya-studentov-vseh-specialnostej.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razdel-disciplini-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-arhitektura-specialnost.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-disciplini-praktikum-po-rabote-s-nauchnimi-tekstami-razrabotano-v-sootvetstvii-s-gosudarstvennim-obrazovatelnim.html
  • composition.bystrickaya.ru/otkritiya.html
  • predmet.bystrickaya.ru/sibajlas-zhemorliti-ibzushilitar-anitamasi-tipologiyasi-men-leumettk-iti-tabiati.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/lekciya-kontrol-ta-regulyuvannya-koncentrac-rozchinv-densmetrichn-fotometrichn-ta-elektrometrichn-datchiki-koncentrac.html
  • reading.bystrickaya.ru/lavrenova-g-v-lavrenov-v-k-stranica-15.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-16-na-hleb-s-maslom-roman-rasskaz-venoznaya-krov-andrej-vladimirovich-klementev.html
  • teacher.bystrickaya.ru/g-v-ancev-v-a-sarichev-oao-npp-radar-mms-8812-3031966-radarradar-mms-com.html
  • znanie.bystrickaya.ru/a-p-efremov-dokumentaciya-ob-otkritom-aukcione-v-elektronnoj-forme-na-okazanie-uslug-po-organizacii-prozhivaniya-studentov-rudn-napravlenie-gornoe-delo-viezzhayushih-na-proizvodstvennuyu-praktiku-v-g-novomoskovsk.html
  • reading.bystrickaya.ru/kvalimetricheskij-podhod-vobrazovanii-obrazovanie-i-nauka-izvestiya-uralskogo-otdeleniya-rossijskoj.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sociologiya-molodezhi-molodezhnij-ekstremizm-i-molodezhnaya-subkultura.html
  • turn.bystrickaya.ru/osnovnoe-soderzhanie-raboti-stankin.html
  • institute.bystrickaya.ru/goryachee-vodosnabzhenie-konkursnaya-dokumentaciya-po-gosudarstvennim-zakupkam-rabot-po-rekonstrukcii-iskusstvennoj.html
  • predmet.bystrickaya.ru/sankt-peterburg-izdatelstvo-azbuka-klassika-2006-uliss-dzhejms-dzhojs-stranica-98.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/realizuyushie-programmi-nachalnogo-i-srednego-professionalnogo-obrazovaniya-stranica-3.html
  • write.bystrickaya.ru/finansi-v-sisteme-denezhnih-otnoshenij-rinochnogo-hozyajstva.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/pravitelstvo-sverdlovskoj-oblasti-postanovlenie-ot-11-oktyabrya-2010-g-n-1479-pp-ob-utverzhdenii-oblastnoj-celevoj-programmi-stranica-3.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.