летучий ингибитор атмосферной коррозии

Формула изобретения

1. Летучий ингибитор коррозии на основе амина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гетероциклическое азотсодержащее соединение и кетон при следующем соотношении компонентов, мас.%:

амин	25-70
гетероциклическое азотсодержащее соединение	25-70
кетон	1-25

2. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве амина он содержит бензиламин или его производные - трибензиламин и диметилбензиламин.

3. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве гетероциклического азотсодержащего соединения он содержит аминотриазол, толилтриазол или бензотриазол.

4. Летучий ингибитор по п.1, отличающийся тем, что в качестве кетона он содержит циклогексанон или бутанон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов коррозии (ЛИК).

Аналогами предлагаемого ингибитора являются амины, например бензиламин - ингибитор атмосферной коррозии черных металлов, никеля; однако этот ингибитор не защищает медь, алюминий, цинк, латунь и малоэффективен при конденсации влаги [А.Алцыбеева, С.Левин. Ингибиторы коррозии металлов. Химия. 1968].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору является ЛИК ИФХАН-1, 1-диэтиламино-2-метилбутанон-3 - универсальный летучий ингибитор атмосферной коррозии черных и цветных металлов [ГОСТ 9.014-78 - Временная противокоррозионная защита изделий]. Несмотря на все достоинства, прототип не обеспечивает эффективную защиту черных и цветных металлов в условиях периодической конденсации влаги.

Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного летучего ингибитора атмосферной коррозии для защиты черных и цветных металлов, обеспечивающего длительную защиту при различных условиях эксплуатации защищаемого оборудования, в том числе и в условиях периодической конденсации влаги.

Поставленная задача достигается тем, что ингибитор, содержащий амин, дополнительно содержит гетероциклическое азотсодержащее соединение (ГАС) и кетон, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

амин	25-70
гетероциклическое азотсодержащее соединение	25-70
кетон	1-25

Ниже приводится подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность, а также примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора.

Амины известны как ингибиторы коррозии черных металлов и лишь некоторые представители аминов оказывают незначительный ингибирующий эффект на коррозию цветных металлов.

В то же время ряд гетероциклических азотсодержащих соединений известны как ингибиторы коррозии цветных металлов, таких как медь, алюминий и его сплавы, цинк и др. Но не ингибируют коррозию черных металлов, что и было показано лабораторными испытаниями.

Кетоны, в частности циклогексанон, в свою очередь, известен как ингибитор коррозии меди в растворах щелочей и в растворах персульфата калия. Предполагается, что циклогексанон адсорбируется на поверхности меди.

При совместном введении в коррозионную среду амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения нами впервые было обнаружено не аддитивное, а значительное повышение эффективности защиты, свидетельствующее о существенном взаимном усилении действия всех компонентов.

Объяснить природу обнаруженного неаддитивного возрастания эффективности ингибирования при совместном введении в коррозионную среду указанных выше веществ в настоящее время не представляется возможным, поскольку для этого необходимо дальнейшее проведение фундаментальных общенаучных исследований.

Антикоррозионное действие ЛИК оценивали в условиях периодической интенсивной конденсации влаги.

Исследования проводили в отношении образцов стали Ст3; чугуна СЧ-18-20; меди М-1; цинка Ц0 и сплава алюминия Д16. Ячейка для испытаний представляла собой вакуумный эксикатор со встроенным теплообменником [Андреев Н.Н., Кузнецов Ю.И. // Коррозия: материалы, защита. - 2006. - № 8. - С.28-35]. Перед испытаниями плоские образцы металлов зачищали наждачной бумагой различной зернистости, обезжиривали ацетоном и помещали на теплообменник в эксикатор. На дно ячейки устанавливали стеклянный бюкс с 1 г ингибитора, в парах которого образцы экспонировали трое суток. Далее в ячейку помещали чашку Петри с 10 мл дистиллированной воды и ежедневно в течение 3 ч по шлангам, выведенным из крышки ячейки, пропускали через теплообменник холодную воду. Продолжительность опытов составляла 21 сутки. Об эффективности защиты судили по скорости коррозии, которые рассчитывали по формуле:

К= Р/(S·t), где

Р - массопотеря образца;

S - площадь образца;

t - продолжительность испытаний.

Ингибитор готовили посредством смешения амина, кетона и гетероциклического азотсодержащего соединения в весовых соотношениях, указанных в табл.1.

Таблица 1
Скорость коррозии К для Ст3
Соотношение компонентов (% вес.)	Скорость коррозии К (г/м2cyтки)
0:0:0	50:25:25	69:30:1	60:25:15	30:45:25	25:70:5	20:80:0	80:20:0	70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора	30,3	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----
БА:БТА:БН	-----	3,2	0,3	2,07	5,18	5,81	6,4	0,29	1,01
БА:БТА:ЦГН	-----	4,78	0,09	3,09	5,34	5,92	6,41	0,2	1,12
БА:ТТА:ЦГН	-----	5,15	0,24	2,84	5,8	5,34	6,77	0,25	0,83
ТБА:АТА:ЦГН	-----	6,01	0,27	2,99	5,43	5,81	5,98	0,31	0,94
ТБА:БТА:БН	-----	3,28	0,44	3,01	5,03	5,14	6,34	0,24	0,88
ТБА:ТТА:ЦГН	-----	6,11	0,11	3,55	5,7	6,03	6,81	0,18	0,92
ДМБА:АТА:БН	-----	4,28	0,36	2,96	5,49	5,64	6,13	0,28	1,09
ДМБА:БТА:ЦГН	-----	4,8	0,01	2,8	5,57	5,6	6,0	0,23	0,91
ДМБА:ТТА:ЦГН	-----	5,16	0,29	3,0	5,46	5,59	6,4	0,26	0,95
Скорость коррозии К для СЧ-18-20
Соотношение компонентов (% вес.)	Скорость коррозии К (г/м2cyтки)
0:0:0	50:25:25	69:30:1	60:25:15	30:45:25	25:70:5	20:80:0	80:20:0	70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора	31,9	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----
БА:БТА:БН	-----	6,2	0,01	3,27	5,13	7,15	7,95	1,1	2,77
БА:БТА:ЦГН	-----	6,16	0,02	2,91	5,98	6,74	8,01	1,66	2,93
БА:ТТА:ЦГН	-----	6,0	0,22	2,87	6,0	6,77	7,72	1,62	2,42
ТБА:АТА:ЦГН	-----	6,88	0,07	3,18	6,18	6,9	7,8	1,74	2,36
ТБА:БТА:БН	-----	5,9	0,08	3,14	5,92	7,44	7,94	1,83	2,75
ТБА:ТТА:ЦГН	-----	6,1	0,03	3,05	5,74	7,39	7,89	1,46	2,54
ДМБА:АТА:БН	-----	5,56	0,05	3,28	5,98	7,24	8,0	1,52	2,68
ДМБА:БТА:ЦГН	-----	6,4	0,03	3,3	5,96	7,1	7,85	1,4	2,8
ДМБА:ТТА:ЦГН	-----	6,57	0,09	3,31	5,86	7,11	7,88	1,49	2,89
Скорость коррозии К для M-1
Соотношение компонентов (% вес.)	Скорость коррозии К (г/м2cyтки)
0:0:0	50:25:25	69:30:1	60:25:15	30:45:25	25:70:5	20:80:0	80:20:0	70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора	4,6	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----
БА:БТА:БН	-----	0,58	0,01	0,35	0,08	0,00	0,00	5,1	1,97
БА:БТА:ЦГН	-----	0,49	0,00	0,25	0,01	0,00	0,00	4,66	1,93
БА:ТТА:ЦГН	-----	0,51	0,02	0,29	0,06	0,00	0,00	4,62	1,42
ТБА:АТА:ЦГН	-----	0,04	0,00	0,17	0,09	0,00	0,00	3,74	0,36
ТБА:БТА:БН	-----	0,07	0,01	0,03	0,03	0,00	0,00	3,83	0,95
ТБА:ТТА:ЦГН	-----	0,09	0,00	0,032	0,07	0,00	0,00	3,46	0,54
ДМБА:АТА:БН	-----	0,33	0,01	0,041	0,14	0,00	0,00	4,52	1,28
ДМБА:БТА:ЦГН	-----	0,05	0,00	0,03	0,11	0,00	0,00	4,64	0,91
ДМБА:ТТА:ЦГН	-----	0,054	0,00	0,033	0,12	0,00	0,00	4,49	0,99

Скорость коррозии К для Ц0
Соотношение компонентов (% вес.)	Скорость коррозии К (г/м2cyтки)
0:0:0	50:25:25	69:30:1	60:25:15	30:45:25	25:70:5	20:80:0	80:20:0	70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора	27,4	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----
БА:БТА:БН	-----	9,57	0,24	6,35	7,19	7,64	6,86	5,01	11,07
БА:БТА:ЦГН	-----	9,49	0,2	6,55	8,01	7,95	6,91	4,25	10,93
БА:ТТА:ЦГН	-----	9,5	0,26	6,49	8,16	8,45	7,15	4,32	11,42
ТБА:АТА:ЦГН	-----	8,44	0,3	5,87	7,09	8,01	6,28	4,76	10,66
ТБА:БТА:БН	-----	9,47	0,18	6,73	7,13	7,85	7,01	4,73	10,95
ТБА:ТТА:ЦГН	-----	8,59	0,1	6,62	6,87	7,49	6,84	4,52	10,74
ДМБА:АТА:БН	-----	9,63	0,17	6,41	6,14	7,1	6,64	4,62	11,98
ДМБА:БТА:ЦГН	-----	9,17	0,12	6,4	5,28	6,94	6,14	3,21	11,9
ДМБА:ТТА:ЦГН	-----	9,54	0,13	6,54	6,32	7,13	6,59	4,08	10,79

Скорость коррозии К для Д16
Соотношение компонентов (% вес.)	Скорость коррозии К (г/м2cyтки)
0:0:0	50:25:25	69:30:1	60:25:15	30:45:25	25:70:5	20:80:0	80:20:0	70:0:30
Ингибитор
в отсутствие ингибитора	4,65	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----	-----
БА:БТА:БН	-----	2,67	0,14	3,55	3,09	2,61	2,73	3,21	5,77
БА:БТА:ЦГН	-----	2,49	0,12	3,51	3,01	2,58	2,91	3,75	5,63
БА:ТТА:ЦГН	-----	2,45	0,17	3,39	3,13	2,69	2,82	3,32	5,12
ТБА:АТА:ЦГН	-----	1,54	0,03	2,47	2,09	1,88	2,28	1,6	2,36
ТБА:БТА:БН	-----	1,47	0,01	2,71	2,03	1,87	2,01	1,23	2,35
ТБА:ТТА:ЦГН	-----	1,69	0,01	2,62	2,17	1,9	1,84	1,52	2,74
ДМБА:АТА:БН	-----	2,43	0,07	3,21	2,19	2,09	1,94	3,62	4,78
ДМБА:БТА:ЦГН	-----	2,1	0,00	3,0	2,2	1,9	1,81	3,2	4,0
ДМБА:ТТА:ЦГН	-----	2,34	0,11	3,34	2,22	2,13	1,89	3,8	4,59

Список сокращений в таблице 1:
БА	бензиламин
ТБА	трибензиламин
ДМБА	диметилбензиламин
АТА	аминотриазол
ТТА	толилтриазол
БТА	бензотриазол
ЦГН	циклогексанон
БН	бутанон

В табл.1 приведены результаты испытаний по сравнительной эффективности ингибиторов по отношению к черным (сталь Ст3 и чугун СЧ-18-20) и цветным (медь, цинк и сплав Д16) металлам и иллюстрирующие обнаруженный синергетический эффект.

Данные испытания показали, что оптимальным % весовым соотношением компонентов ингибитора является амин:ГАС:кетон (60:25:15), а наиболее эффективным по отношению как к черным, так и к цветным металлам является смесь амин:ГАС:кетон при следующем соотношении компонентов (%вес.) 69:30:1. Как видно из таблицы 1 при отклонении от вышепредложенного соотношения компонентов не происходит одновременной защиты как черных, так и цветных металлов.

Дальнейшие испытания предлагаемого ингибитора, аналога и прототипа проводились по уже описанной выше методике. Степень защиты, величины которых приводятся в таблице 2, рассчитывались по следующей формуле:

Z=(1-К₁/К₂)·100%, где

K₁ - скорость коррозии в присутствии ингибитора;

К₂ - скорость коррозии в отсутствие его.

Значения K₁ и К₂ вычислялись аналогично предыдущему примеру.

Таблица 2
	Степень защиты Z, %
Металл	Ст3	СЧ-18-20	М-1	Ц0	Д16
Предлагаемый состав	99,96	99,9	100	99,56	100
Аналог	65,7	58,6	0	0	44,27
Прототип	67,68	74,3	69,6	78,87	77,3

Таким образом, как следует из результатов коррозионных испытаний, приведенных в табл.2, предлагаемый ингибитор превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам по отношению к черным и цветным металлам в условиях периодической конденсации влаги.

Все входящие в состав предлагаемого ингибитора вещества производятся промышленно и не являются дефицитными.

Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы металлического оборудования.