Ингрибиторы коррозии

moy_diplom_eptA.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. М.Т. КАЛАШНИКОВА»
ФАКУЛЬТЕТ «МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ»
КАФЕДРА «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА И ТЕОРИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ»
Зав. кафедрой ТМ и ТММ
Разработка сушильной камеры пилотной установки для производства ингибиторов коррозии.
(расчетно-пояснительная записка по выпускной квалификационной работе)
д.т.н. профессор Н. П. Кузнецов
студент группы Б08-732-1А. А. Смышляев
Введение 1. КОРРОЗИЯ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕЮ.
1. Определение и причины коррозии.
1.2. Факторы влияющие на скорость коррозии.
1.3. Классификация коррозионных процессов
2. Методы борьбы с коррозией.
3. Ингибиторы коррозии
3.1. Состав и способы применения ингибиторов коррозии
3.2. Обзор существующих патентов по ингибиторам коррозии черных и цветных металлов
4. Технологический процесс производства ингибиторов
5 Выводы и результаты использования ингибиторов коррозии.
ТЕПЛО – МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ.
2. Конструктивно – компоновочные схемы сушильных агрегатов.
3. Технологические процессы выпаривания
4. Конструктивно – компоновочная схема системы сушки ингибиторов коррозии пилотной установки
ПРОКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СУШКИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ.
1. Выбор геометрических параметров системы и ее энергетических
2. Конструктивно – компоновочная схема установки
2.1. Расчет расположения нагревательных элементов и алгоритмов управления их работой
2.2. Расчет тепловой защиты установки
3. Конструктивное наполнение системы сушки ингибиторов коррозии
4. Расчет системы подачи ингибиторов – растворов в сушильную камеру
СТРУКТУРА И ОБЩИЙ ВИД СИСТЕМЫ СУШКИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ.
РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЗАТРАТ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В промышленно – развитых странах ущерб от коррозионных разрушений металла достигает достаточно высоких показателей и влечет за собой множество последствий. Особенно проблема с коррозией выделяется в нефтегазодобывающей промышленности. Из – за разрушений металлических сооружений в том числе и нефтяных магистральных трубопроводов происходят аварии разного характера:
Внезапные разливы нефтепродуктов что приводит к колоссальным загрязнениям окружающей среды.
Вывод из эксплуатации нескольких рабочих зон нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих предприятий что приводит к экономическим убыткам предприятия и простою транспорта.
Взрывы и разливы нефтепродуктов что приводит к огромным затратам на ремонт трубопроводов и оборудования а так же на ликвидацию последствий.
Потеря мощности оборудования и агрегатов различного назначения.
Из этого можно сделать вывод что к созданию и применению ингибиторов коррозии нужно серьезно относиться. Анализ патентной и научно – технической литературы показал что имеются десятки компаний специализирующихся по разработке и технологиям применения ингибиторов коррозии для нефтяной промышленности но в основном зарубежных.
Ингибиторы коррозии используются для создания стойких покрытий и химических соединений связывающих кислород или другие ионы служат в качестве добавок в композициях для создания покрытий в циркулирующих водных системах в сетях водоснабжения нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях в любых энергетических установках для защиты микроэлектроники и современной военной техники их вводят в топлива масла смазки строительные материалы.
На сегодняшний день для Российской Федерации введено несколько санкций по поставки ингибиторов. Актуальностью выпускной квалификационной работы является производство собственных (Российских) ингибиторов коррозии для нефтегазовой промышленности что приведет к значительной дешевизне продукции и в стране создастся импортозамещение в данной сфере.
Объект исследования – процессы выпаривания и сушки ингибиторов коррозии.
Предмет исследования – конструктивно – компоновочные схемы сушильных устройств.
Цель исследования – разработка сушильной камеры пилотной установки для производства ингибиторов коррозии.
Задачи исследования:
Изучение сущности коррозии.
Изучение ингибиторов как метод защиты от коррозии.
Анализ технологий производства ингибиторов коррозии.
Разработка сушильной камеры пилотной установки для производства ингибиторов коррозии.
Анализ физических процессов в сушильной камере пилотной установки и оптимизация ее параметров.
КОРРОЗИЯ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НЕЙ
1.Определение и причины коррозии.
Коррозия – процесс разрушения металлов при химическом или электрохимическом воздействии окружающей среды. Это самопроизвольный процесс связанный с переходом системы металл – среда в более термодинамически устойчивое состояние поэтому его протекание можно контролировать по изменению поверхностной энергии Гиббса. Особенность коррозии – ее гетерогенный характер. Она вызывается воздействием на металл жидких или газообразных продуктов и как любой гетерогенный процесс начинается с поверхности раздела фаз. Наиболее распространены и уязвимы в коррозионном отношении черные металлы однако большое внимание приходится уделять защите цветных и даже редких металлов. [ ]
Основной причиной коррозии металла нефтегазовых и водных трубопроводов а также резервуаров для хранения нефтепродуктов является термодинамическая неустойчивость металлов. Именно поэтому подавляющее большинство металлов в земной коре находится в связном состоянии в виде окислов солей и других соединений. Согласно второму закону термодинамики любая система стремится перейти из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. Энергия которой обладают вещества называется химической энергией. [ ]
Применительно к веществам второй закон термодинамики звучит так: самопроизвольно совершается только такие химические превращения в результате которых образуются вещества с меньшей химической энергией. Окисление металлов то есть коррозия в естественных условиях процесс неизбежный.
Металлы и сплавы могут разрушаться под действием химического (химическая коррозия) электрохимического (электрохимическая коррозия) и механического (эрозия) воздействий внешней среды.
Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды называют коррозионной стойкостью.
Коррозия металла или сплава происходит как правило на границе раздела фаз то есть на границе соприкосновения твердого вещества с газом или жидкостью.
Коррозионные процессы подразделяются на следующие виды: по механизму взаимодействия металла со средой; по виду коррозионной среды; по виду коррозионных разрушений поверхности; по объему разрушенного металла; по характеру дополнительных воздействий которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.
По механизму взаимодействия металла со средой различают химическую и электрохимическую коррозию.
Коррозию протекающую под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов относят к биологической коррозии а протекающую под действием радиоактивного излучения - к радиационной коррозии.
По виду коррозионной среды участвующей в коррозионном разрушении металла или сплава различают коррозию в жидкостях-неэлектролитах коррозию в растворах и расплавах электролитов газовую атмосферную подземную (почвенную) коррозию коррозию блуждающим током и др.
По характеру изменения поверхности металла или сплава или по степени изменения их физико-механических свойств в процессе коррозии независимо от свойств среды коррозионные разрушения бывают нескольких видов.
Если коррозия охватывает всю поверхность металла то такой вид разрушения называется - сплошной коррозией. К сплошной коррозии относится разрушение металлов и сплавов под действием кислот щелочей атмосферы. Сплошная коррозия может быть равномерной т. е. разрушение металла происходит с одинаковой скоростью по всей поверхности и неравномерной когда скорость коррозии на отдельных участках поверхности неодинакова. Примером равномерной коррозии может служить коррозия при взаимодействии меди с азотной железа - с соляной цинка - с серной кислотами алюминия - с растворами щелочей. В этих случаях продукты коррозии не остаются на поверхности металла. Аналогично коррозируют железные трубы на открытом воздухе. Это легко увидеть если удалить слой ржавчины; под ним обнаруживается шероховатая поверхность металла равномерно распределенная по всей трубе.
Сплавы некоторых металлов подвержены - избирательной коррозии когда один из элементов или одна из структур сплава разрушается а остальные практически остаются без изменений. При соприкосновении латуни с серной кислотой происходит компонентно-избирательная коррозия - коррозия цинка а сплав обогащается медью. Такое разрушение легко заметить так как происходит покраснение поверхности изделия за счет увеличения концентрации меди в сплаве. При структурно-избирательной коррозии происходит преимущественно разрушение какой-либо одной структуры сплава так например при соприкосновении стали с кислотами феррит разрушается а карбид железа остается без изменений. Этому виду коррозии особенно подвержены чугуны.
При местной коррозии на поверхности металла обнаруживаются поражения в виде отдельных пятен язв точек. В зависимости от характера поражений местная коррозия бывает в виде пятен т. е. поражений не сильно углубленных в толщу металла; язв - поражений сильно углубленных в толщу металла; точек иногда еле заметных глазу но глубоко проникающих в металл. Коррозия в виде язв и точек очень опасна для таких конструкций где важно поддерживать условия герметичности и непроницаемости (емкости аппараты трубопроводы применяемые в химической промышленности).
Подповерхностная коррозия начинается с поверхности металла в тех случаях когда защитное покрытие (пленки оксиды и т. п.) разрушено на отдельных участках. В этом случае разрушение идет преимущественно под покрытием и продукты коррозии сосредотачиваются внутри металла. Подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание и расслоение металла. Определить ее возможно только под микроскопом.
Щелевая коррозия - разрушение металла под прокладками в зазорах резьбовых креплениях в клепаных соединениях и т. п. Она чаще развивается на участке конструкции находящейся в зазоре (щели).
Межкристаллитная коррозия - разрушение металла по границам кристаллитов (зерен) с потерей его механической прочности внешний вид металла при этом не меняется но он легко разрушается на отдельные кристаллики под механическим воздействием. Объясняется это образованием между зернами металла или сплава рыхлых малопрочных продуктов коррозии. Этому виду коррозии подвержены хромистые и хромоникелевые стали никелевые и алюминиевые сплавы. Чтобы избежать межкристаллитной коррозии в последние годы широко используют нержавеющие стали с пониженным содержанием углерода или в их состав вводят карбидообразователи - титан тантал ниобий (в 5-8 - кратном количестве от содержания углерода).
При одновременном воздействии на металл или сплав сильно агрессивных сред и механических растягивающих напряжений возможно коррозионное растрескивание или транскристаллитная коррозия. В этом случае разрушение происходит не только по границам кристаллитов но разделяется на части сам кристаллит металла. Это очень опасный вид коррозии особенно для конструкций несущих механические нагрузки (мосты оси тросы рессоры автоклавы паровые котлы двигатели внутреннего сгорания водяные и паровые турбины и др.).
Коррозионное растрескивание зависит от конструкции аппаратуры характера агрессивной среды строения и структуры металла или сплава температуры и т. д. Например коррозионное растрескивание углеродистых сталей очень часто происходит в щелочных средах при высоких температурах; нержавеющих сталей - в растворах хлоридов медного купороса ортофосфорной кислоты; алюминиевых и магниевых сплавов - под действием морской воды; титана и его сплавов - под действием концентрированной азотной кислоты и растворов йода в метаноле.
Следует отметить что в зависимости от природы металла или сплава и свойств агрессивной среды существует критическое напряжение выше которого коррозионное растрескивание наблюдается часто.
По характеру дополнительных воздействий которым подвергается металл одновременно с воздействием агрессивной среды можно выделить коррозию под напряжением коррозию при трении и кавитационную.
Коррозия под напряжением - это коррозия при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или временных напряжений. Одновременное воздействие циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды вызывает коррозионную усталость т. е. Происходит преждевременное разрушение металла. Этот процесс можно представить следующим образом: сначала на поверхности изделия возникает местная коррозия в виде язв которые начинают действовать в качестве концентратора напряжений максимальное значение напряжения будет на дне язв которое имеет более отрицательный потенциал чем стенки в результате чего разрушение металла будет идти вглубь а язва будет переходить в трещину. Этому виду коррозии подвержены валы гребных винтов. Рессоры автомобилей канаты охлаждаемые валки прокатных станов и др.
Коррозия при трении - разрушение металла вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения. При колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды происходит коррозия истиранием или фреттинг-коррозия. Устранить коррозию при трении или вибрации возможно правильным выбором конструкционного материала снижением коэффициента трения применением покрытий и т.д.
Газовая коррозия - это химическая коррозия металлов в газовой среде при минимальном содержании влаги (как правило не более 01%) или при высоких температурах. В химической и нефтехимической промышленности такой вид коррозии встречается часто. Например при получении серной кислоты на стадии окисления диоксида серы при синтезе аммиака получении азотной кислоты и хлористого водорода в процессах синтеза органических спиртов крекинга нефти и т.д.
Атмосферная коррозия - это коррозия металлов в атмосфере воздуха или любого влажного газа.
Подземная коррозия - это коррозия металлов в почвах и грунтах.
Контактная коррозия - это вид коррозии вызванный контактом металлов имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.[]
1.2.Факторы влияющие на скорость коррозии.
Скорость коррозии зависит от большого количества факторов:
температурных колебаний;
образования продуктов коррозии;
фазовой и адсорбционной влаги на поверхности;
коррозийных веществ и отложений в атмосфере.
Для того чтобы измерить показатель скорости коррозии ведут наблюдение за изменениями определенной величины отражающей изменения характеристик металлических конструкций. Скорость коррозии измеряется при помощи формулы:
y — это величина изменяющаяся под действием коррозии
t — временной промежуток коррозии.
Чтобы количественно определить скорость коррозии используют средние показатели коррозии.[ ]
1.3.Классификация коррозионных процессов.
) По виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла.
Коррозию захватившая всю поверхность металла называется сплошной. Её делят на равномерную и неравномерную в зависимости от того одинакова ли глубина коррозионного разрушения на разных участках. При местной коррозии поражения локальны и оставляют практически незатронутой значительную (иногда подавляющую) часть поверхности. В зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна язвы и точки (питтинг). Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии. распространяющейся в стороны под очень тонким (например наклёпанным) слоем металла который затем вздувается пузырями или шелушится. Наиболее опасные виды местной коррозии — межкристаллитная (интеркристаллитная) которая не разрушая зёрен металла продвигается вглубь по их менее стойким границам и транскристаллитная рассекающая металл трещиной прямо через зёрна. Почти не оставляя видимых следов на поверхности эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции. Близка к ним по характеру ножевая коррозия словно ножом разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации некоторых сплавов в особо агрессивных растворах. Иногда специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию развивающуюся например под неметаллическими покрытиями и послойную коррозию идущую преимущественно в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия при которой в сплаве могут избирательно растворяться даже отдельные компоненты твёрдых растворов (например обесцинкование латуней).
) По механизму реакций взаимодействия металла со средой (химическая и электрохимическая коррозия).
Коррозия является химической если после разрыва металлической связи атомы металла непосредственно соединяются химической связью с теми атомами или группами атомов которые входят в состав окислителей отнимающих валентные электроны металла. Химическая коррозия возможна в любой коррозионной среде однако чаще всего она наблюдается в тех случаях когда коррозионная среда не является электролитом (газовая коррозия коррозия в неэлектропроводных органических жидкостях). Скорость её чаще всего определяется диффузией частиц металла и окислителя через поверхностную плёнку продуктов коррозии (высокотемпературное окисление большинства металлов газами) иногда — растворением или испарением этой плёнки (высокотемпературное окисление W или Mo) её растрескиванием (окисление Nb при высоких температурах) и изредка — конвективной доставкой окислителя из внешней среды (при очень малых его концентрациях).
Коррозия является электрохимической если при выходе из металлической решётки образующийся катион вступает в связь не с окислителем а с другими компонентами коррозионной среды; окислителю же передаются электроны освобождающиеся при образовании катиона. Такой процесс возможен в тех случаях когда в окружающей среде существуют два типа реагентов из которых одни (сольватирующие или комплексообразующие) способны соединяться устойчивыми связями с катионом металла без участия его валентных электронов а другие (окислители) могут присоединять валентные электроны металла не удерживая около себя катионы. Подобными свойствами обладают растворы или расплавы электролитов где сольватированные катионы сохраняют значительную подвижность. Таким образом при электрохимической коррозии удаление атома из металлической решётки (что составляет суть любого коррозионного процесса) осуществляется в результате двух независимых но сопряжённых связанных между собой электрическим балансом электрохимических процессов: анодного — переход сольватируемых катионов металла в раствор и катодного — связывание окислителем освобождающихся электронов. Отсюда следует что процесс электрохимической коррозии можно замедлить не только путём непосредственного торможения анодного процесса но также воздействуя на скорость катодного. Наиболее распространены два катодных процесса: разряд водородных ионов (2е + 2H+ = H2) и восстановление растворённого кислорода (4e +O2 +4H+ = 2H2 O или 4e +O2 +2H2 O = 4ОН- ) которые часто называют соответственно водородной и кислородной деполяризацией.
Анодный и катодный процессы с той или иной вероятностью и в той или иной последовательности протекают в любых точках металлической поверхности где катионы и электроны могут взаимодействовать с компонентами коррозионной среды. Если поверхность однородна то катодные и анодные процессы равновероятны по всей её площади; в таком идеальном случае коррозию называют гомогенно-электрохимической (отмечая таким образом отсутствие какой-либо неоднородности в распределении вероятности электрохимических процессов в любой точке поверхности что конечно не исключает термодинамической гетерогенности взаимодействующих фаз). В действительности на металлических поверхностях существуют участки с различными условиями доставки реагирующих компонентов с разным энергетическим состоянием атомов или с различными примесями. На таких участках возможно более энергичное протекание либо анодного либо катодного процессов и коррозия становится гетерогенно-электрохимической.
) По типу коррозионной среды.
Некоторые коррозионные среды и вызываемые ими разрушения столь характерны что по названию этих сред классифицируются и протекающие в них коррозионные процессы.
Как правило металлические изделия и конструкции подвергаются действию многих видов коррозии - в этих случаях говорят о действии так называемой смешанной коррозии.
Газовая коррозия – коррозия в газовой среде при высоких температурах.
Атмосферная коррозия – коррозия металла в условиях атмосферы при влажности достаточной для образования на поверхности металла пленки электролита (особенно в присутствии агрессивных газов или аэрозолей кислот солей и т.д.). Особенностью атмосферной коррозии является сильная зависимость ее скорости и механизма от толщины слоя влаги на поверхности металла или степени увлажнения образовавшихся продуктов коррозии.
Жидкостная коррозия – коррозия в жидких средах. По условиям воздействия жидкой среды на металл этот тип коррозии также характеризуется как коррозия при полном погружении при неполном погружении при переменном погружении имеющие свои характерные особенности.
Подземная коррозия – коррозия металла в грунтах и почвах. Характерной особенностью подземной коррозии является большое различие в скорости доставки кислорода (основной деполяризатор) к поверхности подземных конструкций в разных почвах (в десятки тысяч раз).
) По характеру дополнительных воздействий.
Коррозия под напряжением развивается в зоне действия растягивающих или изгибающих механических нагрузок а также остаточных деформаций или термических напряжений и как правило ведёт к транскристаллитному коррозионному растрескиванию которому подвержены например стальные тросы и пружины в атмосферных условиях углеродистые и нержавеющие стали в паросиловых установках высокопрочные титановые сплавы в морской воде и т. д. При знакопеременных нагрузках может проявляться коррозионная усталость выражающаяся в более или менее резком понижении предела усталости металла в присутствии коррозионной среды. Коррозионная эрозия (или коррозия при трении) представляет собой ускоренный износ металла при одновременном воздействии взаимно усиливающих друг друга коррозионных и абразивных факторов (трение скольжения поток абразивных частиц и т. п.). Родственная ей кавитационная коррозия возникает при кавитационных режимах обтекания металла агрессивной средой когда непрерывное возникновение и «захлопывание» мелких вакуумных пузырьков создаёт поток разрушающих микрогидравлических ударов воздействующих на поверхность металла. Близкой разновидностью можно считать и фреттинг -коррозию наблюдаемую в местах контакта плотно сжатых или катящихся одна по другой деталей если в результате вибраций между их поверхностями возникают микроскопические смещения сдвига.
Утечка электрического тока через границу металла с агрессивной средой вызывает в зависимости от характера и направления утечки дополнительные анодные и катодные реакции могущие прямо или косвенно вести к ускоренному местному или общему разрушению металла ( коррозия блуждающим током ). Сходные разрушения локализуемые вблизи контакта может вызвать соприкосновение в электролите двух разнородных металлов образующих замкнутый гальванический элемент — контактная коррозия. В узких зазорах между деталями а также под отставшим покрытием или наростом куда проникает электролит но затруднён доступ кислорода необходимого для пассивации металла может развиваться щелевая коррозия при которой растворение металла в основном происходит в щели а катодные реакции частично или полностью протекают рядом с ней на открытой поверхности.
Принято выделять также биологическую коррозию идущую под влиянием продуктов жизнедеятельности бактерий и др. организмов и радиационную коррозию — при воздействии радиоактивного излучения.
2.Методы борьбы с коррозией.
Современная защита металлов от коррозии базируется на следующих методах:
повышение химического сопротивления конструкционных материалов
изоляция поверхности металла от агрессивной среды
понижение агрессивности производственной среды
снижение коррозии наложением внешнего тока (электрохимическая защита).
Эти методы можно разделить на две группы. Первые два метода обычно реализуются до начала производственной эксплуатации металлоизделия (выбор конструкционных материалов и их сочетаний еще на стадии проектирования и изготовления изделия нанесение на него защитных покрытий). Последние два метода напротив могут быть осуществлены только в ходе эксплуатации металлоизделия (пропускание тока для достижения защитного потенциала введение в технологическую среду специальных добавок-ингибиторов) и не связаны с какой-либо предварительной обработкой до начала использования.
При применении первых двух методов не могут быть изменены состав сталей и природа защитных покрытий данного металлоизделия при непрерывной его работе в условиях меняющейся агрессивности среды. Вторая группа методов позволяет при необходимости создавать новые режимы защиты обеспечивающие наименьшую коррозию изделия при изменении условий их эксплуатации. Например на разных участках трубопровода в зависимости от агрессивности почвы можно поддерживать различные плотности катодного тока или для разных сортов нефти прокачиваемой через трубы данного состава использовать разные ингибиторы.
Однако в каждом случае приходится решать каким из средств или в каком их сочетании можно получить наибольший экономический эффект.
Широко применяются следующие основные решения защиты металлических конструкций от коррозии:
Металлические покрытия.
По принципу защитного действия различают анодные и катодные покрытия. Анодные покрытия имеют в водном растворе электролитов более отрицательный электрохимический потенциал чем защищенный металл а катодные – более положительный. Вследствие смещения потенциала анодные покрытия уменьшают или полностью устраняют коррозию основного металла в порах покрытия т.е. оказывают электрохимическую защиту в то время как катодные покрытия могут усиливать коррозию основного металла в порах однако ими пользуются т.к. они повышают физико-механические свойства металла например износостойкость твердость. Но при этом требуются значительно большие толщины покрытий а в ряде случаев дополнительная защита.
Металлические покрытия разделяются также по способу их получения (электролитическое осаждение химическое осаждение горячее и холодное нанесение термодиффузионная обработка металлизация напылением плакирование).
Неметаллические покрытия
Данные покрытия получают нанесением на поверхность различных неметаллических материалов – лакокрасочных каучуковых пластмассовых керамических и др.
Наиболее широко используются лакокрасочные покрытия которые можно разделить по назначению (атмосферостойкие ограниченно атмосферостойкие водостойкие специальные маслобензостойкие химически стойкие термостойкие электроизоляционные консервационные) и по со составу пленкообразователя (битумные эпоксидные кремнийорганические полиуретановые пентафталевые и др.) (см. Приложение № 2)
Покрытия получаемые химической и электрохимической обработкой поверхности
Эти покрытия представляют собой пленки нерастворимых продуктов образовавшихся в результате химического взаимодействия металлов с внешней средой. Посколько многие из н их пористы они применяются преимущественно в качестве подслоев под смазки и лакокрасочные покрытия увеличивая защитную способность покрытия на металле и обеспечивая надежное сцепление. Методы нанесения – оксидирование фосфатирование пассивирование анодирование.
Обработка коррозионной среды с целью снижения коррозионной активности.
Примерами такой обработки могут служить: нейтрализация или обескислороживание коррозионных сред а также применение различного рода ингибиторов коррозии которые в небольших количествах вводятся в агрессивную среду и создают на поверхности металла адсорбционную пленку тормозящую электродные процессы и изменяющую электрохимические параметры металлов.
Электрохимическая защита металлов.
Путем катодной или анодной поляризации от постороннего источника тока или присоединением к защищаемой конструкции протекторов потенциал металла смещается до значений при которых сильно замедляется или полностью прекращается коррозия.
Разработка и производство новых металлических конструкционных материалов повышенной коррозионной устойчивости путем устранения из металла или сплава примесей ускоряющих коррозионный процесс (устранение железа из магниевых или алюминиевых сплавов серы из железных сплавов и т.д.) или введения в сплав новых компонентов сильно повышающих коррозионную устойчивость (например хрома в железо марганца в магниевые сплавы никеля в железные сплавы меди в никелевые сплавы и т.д.).
Переход в ряде конструкций от металлических к химически стойким материалам (пластические высокополимерныме материалы стекло керамика и др.).
Рациональное конструирование и эксплуатация металлических сооружений и деталей (исключение неблагоприятных металлических контактов или их изоляция устранение щелей и зазоров в конструкции устранение зон застоя влаги ударного действия струй и резких изменений скоростей потока в конструкции и др.).
Вопросам проектирования антикоррозионной защиты строительных конструкций уделяют серьезное внимание как у нас в стране так и за рубежом. Западные фирмы при выборе проектных решений тщательно изучают характер агрессивных воздействий условия эксплуатации конструкций моральный срок службы зданий сооружений и оборудования. При этом широко используются рекомендации фирм производящих материалы для антикоррозионной защиты и располагающих лабораториями для исследования и обработки защитных систем из выпускаемых ими материалов.[ ]
3.Ингибиторы коррозии.
3.1.Состав и способы применения ингибиторов коррозии.
Классификация ингибиторов:
Пассиваторы. Не адсорбируясь на поверхности такого рода ингибиторы (уротропин гексамин хроматы и другие) вступают в реакцию с металлом создавая нерастворимые пленочные соединения. Металлическая поверхность подвергнутая пассивации почти невосприимчива к коррозии. Однако следует отметить что при несоответствии кислотности среды неправильно подобранной концентрации или при наличии ионов хлора пассиваторы могут усилить коррозийные процессы вызвав точечную коррозию.
Адсорбционные ингибиторы – образуют устойчивую адсорбционную или фазовую пленку на поверхности металла которая в свою очередь замедляет электрохимические реакции.
Химические различия:
Летучие ингибиторы (бензонаты фосфаты нитриты и др.) – эффективное средство защиты при атмосферной коррозии. Принцип действия довольно прост: химическое соединение образует пары которые проникают через слой воздуха к обрабатываемой поверхности и адсорбируясь защищают ее.
Органические вещества – адсорбция происходит только на металлических поверхностях. Применяются в основном для кислотного травления металла и для его очистки от окалины ржавчины накипи. Чаще всего органические ингибиторы — это ароматические амины или алифатические соединения в составе которых имеется сера азот и кислород. Как правило к этой группе относятся ингибиторы кислотной коррозии которые при относительно малых концентрациях (~5 гл) способны задержать процесс распада в кислотной среде.
Неорганические – многие неорганические вещества обладают способностью замедлять коррозионные процессы в агрессивных средах ингибирующее воздействие таких соединений вызвано наличием в них анионов или катионов. К данной группе относятся: фосфаты силикаты нитрит и нитрат натрия.
Разделение по механизму действия:
Анодные – вещества воздействие которых обусловлено их способностью поглощать электроны. При их действии практически прекращается коррозия металла так как он переходит в пассивное стабильное состояние. Химические добавки относящиеся к данной категории наиболее эффективны при высоких концентрациях реагента.
Катодные – защитное действие таких веществ менее эффективно чем у анодных. Тем не менее они имеют свои преимущества главное из которых — абсолютная безопасность так как даже при недостаточной концентрации они не провоцируют усиление коррозии. К данному типу относятся вещества способные поглотить (связать) катодные деполяризаторы например сульфит натрия (сернисто-кислый натрий) или гидразин.
Смешанные или анодно-катодные – значительно сдерживают катодную и анодную реакцию. Поэтому они считаются наиболее эффективными. Большинство этих соединений действуют как окислители и яркий пример тому — хроматы.
Различия по типу среды:
для нейтральных щелочных и кислотных сред;
против атмосферной и сероводородной коррозии.
Такое разнообразие указывает на различный механизм действия ингибиторов и свидетельствует о возможности применения преимуществ разных сфер химической отрасли для предохранения металла от коррозии. Однако стоит отметить что один и тот же ингибитор коррозии может проявить себя по-разному в различных коррозионных средах.
Производители предлагают огромный выбор средств антикоррозийной защиты цена на которые может значительно различаться в зависимости от объема назначения и специальных свойств покупаемой продукции.
В настоящее время разработано несколько способов применения ингибиторов коррозии для защиты изделий из металлов:
) Нанесение ингибитора на поверхность предмета из водных растворов или органических растворителей.
) Сублимация ингибиторов на поверхность изделия из воздуха насыщенного парами ингибитора.
) Нанесение на поверхность предмета полимерной пленки содержащей ингибитор коррозии.
) Упаковка изделия в ингнбированную бумагу.
) Внесение в замкнутое пространство пористого носителя ("линасиль" "линопон") с ингибитором. Помещение таких ингибитированных адсорбентов в замкнутое пространство вместе с изделиями из металлов позволяет длительно сохранять их внешний вид предупреждать появление коррозии и "бронзовой болезни" в витринах и в фондах музеев а также обеспечивать сохранность предметов при перемещении из одних условий в другие.
Консервацию ингибиторами лучше проводить при влажности ниже критической и в чистой атмосфере чтобы в воздухе помещения где проводится обработка не было кислых паров выделяющихся например при химической очистке экспонатов из металлов. Процесс адсорбции ингибитора требует для создания прочного защитного слоя определенного времени продолжительность которого зависит от природы не только ингибитора но и металла. Металлические предметы перед нанесением ингибитора должны быть тщательно очищены от загрязнений обезжирены и высушены. Подготовленные к консервации предметы нельзя брать голыми руками. Все последующие операции необходимо выполнять в перчатках. [ ]
3.2.Обзор существующих патентов по ингибиторам коррозии черных и цветных металлов.
Патент RU 2411306 от 10.02.2011 (г.Самара)
Медведев Александр Дмитриевич (RU)Герасименко Виктор Иванович (RU)Кузьмин Виталий Анатольевич (RU) Маринин Иван Александрович (RU)Сабитов Салих Сагитович (RU) Садивский Сергей Ярославович (RU).
Патентообладатель(и):
Медведев Александр Дмитриевич (RU)
Название: ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ [20]
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения коррозии оборудования и трубопроводов эксплуатируемых в агрессивных средах содержащих углекислый газ и сероводород. Ингибитор включает активную часть на основе карбоновых кислот метанол неиногенное поверхностно-активное вещество НПАВ при этом он дополнительно содержит спиртовую фракцию производства капролактама СФПК и масло ПОД активная часть получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов мас.%: активная часть 100-300 СФПК 100-400 метанол 100-400 смесь неонолов 10-40 масло ПОД - остальное. Технический результат: изобретение позволяет расширить арсенал эффективных технологичных и экономически доступных средств борьбы с коррозией черных металлов в системах добычи и транспорта нефти и газа.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью
ингибиторов и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения коррозии оборудования и трубопроводов эксплуатируемых в агрессивных средах содержащих углекислый газ и сероводород.
Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала эффективных технологичных и экономически доступных средств борьбы с коррозией черных металлов в системах добычи и транспорта нефти и газа.
Поставленная задача решается за счет того что в состав ингибитора коррозии нефтепромыслового оборудования и нефтегазопроводов включающий активную часть на основе карбоновых кислот метанол НПАВ в отличие от прототипа дополнительно введены СФПК и масло ПОД. Активная часть ингибитора получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином (ТЭТА) а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов мас.%:
активная часть 100-300
смесь неонолов 10-40
масло ПОД остальное.
Предложенную композицию получают путем непрерывного нагревания при постоянном перемешивании активной части и добавления к ней масла ПОД СФПК метанола и неонолов.
Патент RU 1840495от 27.03.2007 (г.Москва)
Фокин Михаил Николаевич (RU)Балашков Виталий Семенович (RU)Брусникина Вера Михайловна (RU)Ломакина Светлана Владимировна (RU)Трубецкая Лилия Федоровна (RU)Крылова Нина Алексеевна (RU) Шурупов Евгений Васильевич (RU)Островский Николай Алексеевич (RU) Баранов Игорь Игоревич (RU)Ивансон Борис Павлович (RU)Колобова Элла Никифоровна (RU).
Название: ИНГИБИТОР ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ В ВОДЕ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК [21]
Изобретение относится к области защиты конструкций в воде содержащей агрессивные ионы. Применение технической фракции а-разветвленных натриевых солей монокарбоновых кислот состава С5-С9 в качестве ингибитора коррозии перлитных сталей в присутствии алюминиевых сплавов в природных водах при повышенных температурах 20-140°С и воздействии нейтронного потока (до 107 нейтронсм2). Технический результат заключается в повышении защитных свойств и расширении температурного предела применения ингибитора коррозии.
Настоящее изобретение относится к технике защиты конструкций из перлитных сталей в воде содержащей агрессивные ионы( хлор-ион) при температуре 20-1400 С и в условиях воздействия нейтронного потока и может быть использовано например в атомной промышленности.
Добавки ингибитора не оказывает отрицательного влияния на конструкции из нержавеющей стали и медных сплавов. Добавки жидкого стекла в этих условиях вызывают язвенную коррозию алюминиевых сплавов.
Использование предлагаемого ингибитора в атомной промышленности позволит увеличить ресурс работы конструкций из перлитных сталей с одновременным присутствием алюминиевых сплавов.
Применение технической фракции а-разветвленных натриевых солей монокарбоновых кислот состава С5 –С9 в качестве ингибитора коррозии перлитных сталей в присутствии алюминиевых сплавов в природных водах при повышенных температурах 20-1400С и воздействии нейтронного потока (до 107 нейтронсм2)
3.3.Результаты использования ингибиторов коррозии
На сегодняшний день результаты использования ингибиторов коррозии можно выделить достаточно просто.
Во – первых использование ингибиторов коррозии – это эффективные мероприятия по защите металлических сооружений и конструкций как в нефтяной так и в другой отраслях.
Во – вторых экономически выгодно использовать ингибиторы коррозии чем после коррозионных разрушений выделять большие денежные средства для ремонта сооружений и устранения последствий.
В – третьих использовать ингибиторы коррозии очень просто как и производить их. Для этого не нужно дорогостоящего оборудования
4.Технологический процесс производства ингибиторов
Технология производства (синтеза) ингибиторов коррозии достаточно проста. У каждой конкретной марки есть рецептура то есть процентное содержание каждого компонента в смеси. По технологии все компоненты смешиваются вместе с растворителем в реакторе с мешалкой. Затем выходят в сушильную камеру или бочки. Основные сложности возникают с разработкой более эффективных и более экономичных ингибиторов коррозии.
На сегодняшний день выводы и результаты использования ингибиторов коррозии можно объединить воедино и выделить следующие формулировки:
В – третьих использовать ингибиторы коррозии очень просто как и производить их. Для этого не нужно дорогостоящего оборудования.