Антикоррозионные составы

Состав ингибиторов коррозии

Ингибиторы коррозии широко используются в производственном процессе благодаря их высокой эффективности. В статье будут рассмотрены  составы типичных ингибиторов коррозии.

Вступление

Травление широко используется в различных производственных процессах, таких как удаление ржавчины с металлических труб, плит и проводов, а также с изделий в металлургической и механической промышленности, очистка от накипи теплообменного оборудования и холодильного оборудования.

Снижение концентрации солей в проточной воде поможет предотвратить поломку оборудования. Чтобы избежать коррозии и образования накипи на оборудовании в циркуляционную охлаждающую воду часто необходимо добавлять стабилизатор воды. Проблема коррозии труб и оборудования для добычи нефти является очень серьезной, так при бурении нефтяных скважин часто используются 15–28%-ые растворы соляной кислоты, поэтому металлические изделия подвергаются воздействию различных кислотных сред во время производства, хранения, транспортировки и использования.

Ингибитор коррозии является антикоррозийным химикатом; он может быть добавлен в агрессивную среду, чтобы вызвать физическое и химическое взаимодействие с поверхностью металла, тем самым значительно уменьшить коррозию металлического материала. В то же время использование ингибитора коррозии не требует специального оборудования и не требует изменения свойств металла. По сравнению с другими антикоррозийными методами ингибиторы коррозии просты в использовании, экономичны и широко используются в промышленном производстве и общественной жизни.

В последние годы страны во всем мире уделяют большое внимание исследованиям и применению ингибиторов коррозии, которые можно использовать отдельно или в сочетании с другими антикоррозийными материалами.

 

Ингибиторы для растворов кислот

 

Кислые газы и жидкости являются сильными агрессивными средами. Скорость коррозии металла в кислой среде намного выше, чем в других средах, особенно это касается серной кислоты, соляной кислоты, азотной кислоты, фосфорной кислоты, плавиковой кислоты, лимонной кислоты и сульфаминовой кислоты. Кроме того, высокий уровень H2S (сероводорода) и CO2(углекислого газа) в нефтяных и газовых скважинах также является агрессивной кислотной средой, так как образуется большое количество кислого газа, что неизбежно ухудшает условия труда. Следовательно, во время травления должен быть добавлен подходящий ингибитор коррозии, чтобы предотвратить коррозию металла в кислой среде, уменьшить количество используемой кислоты, улучшить эффект травления и продлить срок службы оборудования. В таблице 1 приведены обычно используемые ингибиторы коррозии в агрессивной кислотной среде.

 

Таблица 1. Условия эксплуатации и свойства некоторых распространенных ингибиторов коррозии.

ИНГИБИТОР	Концентрация/  температура кислоты	Дозировка ингибитора	Эффективность ингибирования	Металл
Усовершенствован-ная пиридиновая щелочь	12% HCl + 5% HF, 40°C	0.2%	<0.1 mm/a	Углеродистая сталь
4-метилпиридин остаточный	10% HCl + 6% HF, 30°C	0.2%	<0.1 mm/a	Углеродистая сталь
нитроанилин	2-3 моль/л HNO3	0.002 моль/л	высокая эффективность	Медь
1-фенил-3-тиоформамид	20-35% HNO3	0.0005%	высокая эффективность	Аллюминий
Реактив амина и алкинола	5-15% HCl, 93°C	0.01-0.25%	99.4%	Углеродистая сталь
Метенамин + CuCl2	2-25% HCl	0.6 + 0.02%	99%	Углеродистая сталь
Метенамин  + SbCl2	10-15% HCl	0.8 + 0.001%	99%	Углеродистая сталь
Фурфурол	0.2-6 моль/л HCl	5-10/230 мл	высокая эффективность	Сплав меди
Метенамин  + KI	20% H2SO4	0.6% (8:1)	99%	Углеродистая сталь
Метенамин  + тиомочевина + Cu2+	10% H2SO4	0.14 + 0.097 + 0.003%	99%	Углеродистая сталь
1,3-дибутил-2-тиомочевина + ОР	10-20% H2SO4, 60-80°C	0.5 + 0.25%	высокая эффективность	Углеродистая сталь

Ингибитор в серной кислоте

Для раствора серной кислоты органическими ингибиторами являются в основном органический амин, соль четвертичного аммония амида имидазолина, канифоламин, щелочь, производные тиомочевины и ацетиленовые соединения, алкалоиды и так далее.

В растворе серной кислоты добавление Cl-, Br- или I- к ингибиторам ацетиленового спирта и пиридинсульфата может значительно улучшить их эффективность ингибирования коррозии. Соединения, содержащие галогениды, такие как алкилбензилпиридинхлорид, цетилпиридиния хлорид, уротропин и йодид калия и этилхинолин йодид, также являются новыми ингибиторами коррозии. Кроме того, неорганические ингибиторы коррозии, такие как мышьяковая кислота и ее соли, трихлорид сурьмы, дихлорид олова и трифторид бора, также являются предпочтительными ингибиторами травления серной кислотой. Животный белок (KC) и хинолиновая основа (CHM) также являются ингибиторами травления серной кислотой. 1,2,3-бензотриазол может ингибировать нержавеющую сталь в растворе серной кислоты до 97%

 

Ингибиторы для нейтрального раствора

 

Нейтральная среда включает в себя оборотную охлаждающую воду, котельную воду, отопительную воду, промывную воду, воду для закачки нефти и газа, а также нейтральную соленую воду и т. д. И ингибитор коррозии применяется главным образом в системе оборотной охлаждающей воды. Во время работы охлаждающей воды в системе оборотного водоснабжения концентрация вредного иона, растворенного в воде, увеличивается при непрерывном испарении воды, что приводит к ухудшению качества воды цикла, а также к загрязнению и коррозии теплообменника. В системе с открытой циркуляцией охлаждающей воды биологическая слизь, вызванная ростом микробов, может также ускорить локальную коррозию металла.

 

Ингибитор охлаждающей воды

Соли цинк-фосфоната в качестве агентов для обработки воды могут быть выбраны для серьезной эрозии в системе циркуляции охлаждающей воды, в то время как полиакриловая кислота, гидролизованный полималеиновый ангидрид или фосфонат могут использоваться при большом количестве отложений. Комплексные ингибиторы коррозии, используемые в нейтральной среде, включают хромат, фосфат, щелочной цинк / органический, молибдат, силикат и органические программы. Составы и химические программы некоторых примеров обсуждаются в этом разделе.

 

Ингибиторы для щелочного раствора

 

Ингибиторы проточной  воды

Проточная вода должна быть предварительно химически обработана, чтобы снизить вероятность коррозии и образования накипи и увеличить эффект теплопередачи. Пар часто необходим для выработки электроэнергии, поэтому осаждение SiO2 на лопатках турбины неизбежно, если в дополнительной воде содержится достаточное количество кремниевого компонента. Необходимо контролировать образование накипи путем избавления ионов кальция Ca2 + и магния Mg2 + с помощью различных методов, таких как ионообменная смола и подходящие осадители.

 

Добавление щелочи

Добавление щелочи в котловую воду является обычной операцией под высоким давлением. Проточная вода под высоким давлением ограничивается минимальным значением рН 8,5, чтобы уменьшить коррозию железа при комнатной температуре, и приемлемое значение рН должно быть в диапазоне 9,2-9,5. Для сплавов меди оптимальное значение рН составляет от 8,5 до 9,2. Поскольку в водных системах обычно используются как железо, так и медные сплавы, предлагается сбалансированный диапазон значений рН от 8,8 до 9,2. Добавление буферных ионов, таких как фосфат, ограничит рост значения pH. Когда значение pH воды в котле составляет 9,5-10,0, фосфат с концентрацией 5-10 ч / млн был более эффективным, чем гидроксид натрия или аммиак, для замедления скорости коррозии в условиях высокого давления.

 

Добавление ингибиторов

Целесообразно выбрать подходящие ингибиторы для ингибирования двух типов типичной коррозии в водных системах, причем первые могут быть ограничены добавлением фосфата. Коррозия, вызванная растворением CO2 в паровом конденсате, может быть ограничена путем подачи летучих аминов для проточной воды. Два типа характерных летучих аминов выбраны для нейтрализации аминов и образования пленки. Первый вид группы содержит бензиламин, циклогексиламин. Когда его подают в проточную воду с достаточным количеством, он может нейтрализовать CO2 и подщелачивать конденсат пара, тем самым снижая скорость коррозии конденсата.

 

O₂ поглотитель

Поглотители О₂ - это реагенты, которые часто используются для удаления растворенного О₂ из воды посредством реакций восстановления, что предотвращает коррозию, приписываемую О₂ в воде. Для этой цели желаемыми характеристиками поглотителей O₂ должны быть: (1) отличная способность к восстановлению по отношению к O₂, (2) отсутствие сильных воздействий продуктов термического разложения и конечных продуктов реакции с противодействием O₂ оборудованию.

Названия видов и реагентов поглотителей O₂ приведены в таблице 2. Оптимальным реагентом является гидразин, но он ограничен своими высокотоксичными свойствами. Таким образом, замена гидразина была неизбежна.

 

Таблица 2. Некоторые виды поглотителей О₂.

Вид	Наименование
Поглотители O2 на основе N2H4	N2H4-H2O N2H4-H2SO4 Гидразин фосфат
Поглотители O2 на основе SO32-	Na2SO3 NaHSO3 Na2S2O5
Прочие поглотители О2	гидразид L-аскорбиновая кислота гидрохинон алканоламины сахариды

Ингибиторы, используемые под низким давлением

Под низким давлением основными агрессивными веществами в трубопроводах являются O₂ и CO₂. Наличие небольшого количества CO₂ в продукте конденсации приведет к снижению pH, что ускорит коррозию металла. Таким образом, летучие амины для нейтрализации и амины для образования пленки предоставляются в качестве подходящих ингибиторов коррозии. Использование летучих аминов для нейтрализации демонстрирует замечательный эффект ингибирования, но эффективность не учитывается в присутствии O₂. Амины для формирования пленки могут адсорбироваться на поверхности металла и затем создавать гидрофобную защитную пленку даже при низкой концентрации. Однако, как только продукты коррозии будут покрыты на поверхности металла, формирование защитной пленки займет много времени. Следовательно, следует учитывать синергетический эффект от использования обоих этих двух аминов.

 

Нейтрализующие амины

Циклогексиламин (C₆H₁₃N), моноизопропаноламин (NH₂CH₂CH (CH₃) OH), морфолин (C₄H₉NO) и гидроксид аммония (NH_yH₂O) обычно используются для реакции нейтрализации в водных системах. Они также дозируются для конденсатных линий. Амин добавляется к дополнительной воде, а затем смешивается с водяным паром, образующимся в водной системе. Когда водяной пар остывает в линии конденсата, амин растворяется в продукте конденсации и нейтрализует CO₂ (H₂CO₃). Следовательно, значение рН раствора в водной магистрали будет повышено, а кризис коррозии металла будет ослаблен.  Таблица 3 отображает необходимые концентрации аминов для реакции нейтрализации, когда концентрация CO₂ составляет 1 мг/л. NH_yH₂O эффективен для реакции нейтрализации для CO₂, показанной в таблице 3; однако, это не подходит для медных изделий в водных системах, потому что это может ускорить коррозию меди.

 

Таблица 3. Виды и количество аминов для нейтрализации СО₂.

Нейтрализующий реагент	Необходимые концентрации аминов для реакции нейтрализации на 1 мг / л CO2 (мг / л)
NH3-H2O	0.4
C6H13N	2.3
NH2CH2CH(CH3)OH	1.8
C4H9NO	2.0

Амины для формирования пленки

Алкиламины (R-NH2), где R представляет собой алкильную группу, которая содержит 10-20 атомов углерода в алкильной цепи, считаются пленкообразующими ингибиторами коррозии. Октадециламин (ODA) имеет 18 атомов углерода в алкильной цепи и является типичным амином для образования пленки. Поскольку ODA не растворяется в воде, для диспергирования обычно необходимы эмульгаторы. -NH2 в ODA может адсорбироваться на поверхности металла и затем создавать однослойное или несколько слоев молекулярного адсорбционного покрытия, которое является гидрофобным и может блокировать агрессивную среду. Кроме того, сообщалось также, что ODA демонстрирует превосходный эффект ингибирования коррозии ниже 45 ° C. Большое количество нейтрализующего амина необходимо для эффективного предотвращения коррозионных свойств, если M-щелочность дополнительной воды высока; амины для формирования пленки требуют относительно длительного периода для изготовления гидрофобной осажденной пленки для предотвращения коррозии металла. Следовательно, объединение этих двух видов аминов должно значительно улучшить ингибирование коррозии. Нейтрализующие амины выбираются в качестве ингибиторов коррозии, поскольку они пригодны для контроля значения pH и стабильны при высокой температуре при умеренном или высоком давлении.

 

 

Результаты и обсуждение

 

Ингибиторы коррозии подразделяются на неорганические и органические в зависимости от их состава. Неорганические ингибиторы коррозии пассивируют металл на поверхности анода своим неорганическим анионом или предотвращают попадание ионов из анодной части поверхности металла в раствор, тем самым ингибируя коррозию. Органический ингибитор коррозии в основном образует осадочную пленку в результате реакции между реакционноспособной группой на органической молекуле и ионом металла, образующимися в процессе травления, и подавляет электрохимические процессы на аноде и катоде. Он имеет хорошую адсорбцию на поверхности металла в агрессивной среде. Многие ингибиторы коррозии, содержащие гетероатомы, полагаются на функциональные группы для адсорбции на поверхности металла. Атомы азота в ингибиторе коррозии после кватернизации становятся катионами и легко адсорбируются отрицательно заряженной металлической поверхностью, образуя мономолекулярную защитную пленку. Распределение заряда и межфазные свойства поверхности металла имеют тенденцию стабилизировать энергетическое состояние поверхности металла. Процесс может увеличить энергию активации реакции коррозии, замедлить скорость коррозии и значительно ингибировать разряд ионов водорода, ингибировать катодную реакцию и эффективно улучшить эффективность ингибирования коррозии ингибитора коррозии.

 

Краткое заключение

 

Ингибиторы коррозии играют важную роль в области защиты металлов. Судя по существующей антикоррозионной защите оборудования и по опыту других отраслей промышленности использование ингибиторов коррозии является эффективным и экономичным методом антикоррозионной защиты. Исследования в области теории, технологии испытаний и метода расчета ингибитора достигли определенного прогресса, что способствовало разработке и применению новых ингибиторов коррозии.

 

Средства защиты от коррозии PETROFER ISOTECT проверены и испытаны в промышленных предприятиях, особенно в судоходстве и аэрокосмической промышленности. Подходят  для любого применения, мы предлагаем масла, обезвоживающие жидкости и специальные продукты в качестве устойчивого решения с индивидуальными свойствами.

 

ГРУППЫ ПРОДУКТОВ

Антикоррозионные масла подходят для промежуточного хранения изделий  в производстве. В дополнение к высокой производительности и надежной защите от коррозии, они предлагают дополнительные преимущества:

• не содержат бария

• не содержат VOC

• легко удаляется с помощью чистящих средств из серии PETROFER FEROCLEAN.

Средства для защиты от коррозии на основе растворителя образует тонкие антикоррозионные пленки различной консистенции. В результате испарения жидкости-носителя пленка обычно выглядит более сухой, чем антикоррозионные масла. Скорость испарения основана на точке вспышки. Преимущества:

• надежная защита от коррозии

• быстрая сушка,

• не содержат VOC

• легко удаляются с помощью чистящих средств из серии PETROFER FEROCLEAN.

В состав некоторых продуктов входят обезвоживающие компоненты, которые обеспечивают надежную защиту от коррозии. Обезвоживающая жидкость может быть адаптирована к рабочим условиям путем выбора температуры вспышки.

 

Водосмешиваемые антикоррозионные защитные концентраты обладают преимуществами с точки зрения эксплуатационной безопасности, особенно огнезащиты, по сравнению с минеральными маслами и антикоррозионными продуктами на основе растворителей благодаря их содержанию воды.

Из-за содержания воды здесь важно, чтобы компоненты высыхали достаточно быстро. Это может быть сделано либо теплым нанесением и связанной с этим сушкой посредством присущей тепло компонентов, либо с помощью вентилятора теплого воздуха. Поскольку растворенные соли способствуют коррозии, мы рекомендуем использовать деминерализованную воду или воду с низкой жесткостью. Дополнительные преимущества:

• экономичность,

• индивидуальная адаптация к технологическим требованиям,

• отсутствие тяжелых металлов.