RU2848794C1 - Композиция для ингибирования коррозии металлов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности защиты стали от коррозии в минерализованных водных средах, содержащих кислород, и может быть использовано при защите от коррозии оборудования и трубопроводов в нефтяной отрасли. Композиция для ингибирования коррозии металлов содержит компоненты при соотношении, мас.%: ортофосфорная кислота 26,0-61,0, параформ 7,0-14,8, продукт конденсации формальдегида с моноэтаноламином 6,2-29,2, растворитель 2,8-53,0. Изобретение обеспечивает высокую степень защиты от коррозии – 78,6-96,2 % и снижение скорости коррозии стали при эффективной дозировке заявленного ингибитора 50-200 мг/л. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности защиты стали от коррозии в минерализованных водных средах, содержащих кислород, и может быть использовано при защите от коррозии оборудования и трубопроводов в нефтяной отрасли.

Известны способы защиты стали от коррозии в кислородсодержащих средах с помощью ингибиторов на основе производных фосфорной кислоты и различных аминов: ингибитор ВФИКС-82, состоящий из продукта взаимодействия ортофосфорной кислоты с карбамидом (ТУ 38-4-0262-86. Введ. 15.02.1986. 12 с.); ингибитор коррозии Амфикор, состоящий из аммонийной соли алкилфосфористой кислоты (ТУ 39-12966038-004-95. Введ. 12.03.1995. 12 с.); ингибитор Альпан, представляющий собой аммонийную соль алкилфосфористой и фосфорной кислот (ТУ 39-12966038-006-97. Введ. 17.02.1997. 14 с.); ингибитор коррозии-бактерицид СНПХ-1004, представляющий собой 70 % раствор О-метилфосфит N-алкилметиламмония в изопропаноле (ТУ 39 - 12966038-005-94. Введ. 13.04.1994, 13 с.); ингибитор С-2Н, представляющий собой сточную воду коксохимического завода с добавками полифосфата натрия (10%) и желтой кровяной соли (ТУ 14-253-8-79. Введ. 18.02.1980. 12 с.).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в кислородсодержащих средах.

Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор ИКБ-4АФМ, представляющий собой продукт взаимодействия ортофосфорной кислоты с аминофенолом (ТУ 38.401-66-58-90. Введ. 15.03.90).

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в кислородсодержащих средах.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении эффективности защиты стали в кислородсодержащих минерализованных водных средах.

В заявленном техническом решении предложена композиция для защиты стали от кислородной коррозии, содержащая ортофосфорную кислоту, параформ и аминный компонент, который является продуктом конденсации формальдегида с моноэтаноламином, полученный в присутствии катализатора - ацетилацетоната никеля, %.

Ортофосфорная кислота	26.0-61.0
Параформ	7.0-14.8
Продукт конденсации формальдегида
с моноэтаноламином	6.2-29.2
Растворитель (вода + спирт)	2.8-53.0

Композицию заданной концентрации получали растворением концентрированной ортофосфорной кислоты в растворителе и последовательным добавлением расчетных количеств параформа и продуктов конденсации моноэтаноламина с формалином. Продукты конденсации моноэтаноламина с формальдегидом получали при комнатной температуре в присутствии катализатора (0.1 масс. % ацетилацетоната никеля).

где n равно 5-6.

Растворитель состоял из смеси воды и одного из спиртов (этиловый или изопропиловый или этиленгликоль) в объемном соотношении 1:1.

Испытания защитного действия композиций 1-5 и прототипа в качестве ингибитора коррозии стали в кислородсодержащих средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 39-099-79 «Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах», ВНИИСПТнефть, 1980 г. В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды (МСВ) состава, г/л: NaCl - 111.5; CaCl₂⋅6Н₂О - 10.8; CaSO₄⋅2Н₂О - 0.3; MgCl₂⋅6Н₂О - 17.00. Содержание кислорода составляло 10 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из стали марки Ст-3 (ГОСТ 380-2005).

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Получение композиции №1

26.0 г конц. фосфорной кислоты разбавляли 53.0 г растворителя (смесь воды и этилового спирта) и последовательно добавляли 14.8 г параформа и 2.2 г продукта конденсации моноэтаноламина с формалином. Полученную смесь перемешивали до полного растворения при комнатной температуре. Образуется композиция №1 с плотностью 1.1 г/см³.

Примеры приготовления других композиций приведены в таблице 1.

Таблица 1. Примеры приготовления композиций ингибитора коррозии

№ композиции	Ортофосфорная кислота, масс. %	Параформ, масс. %	Продукты конденсации моноэтаноламина с формалином, масс. %	Растворитель*, масс. %
1	26.0	14.8	6.2	53.0
2	35.0	14.0	11.9	39.1
3	44.5	11.4	17.9	26.2
4	53.0	9.7	23.5	13.8
5	61.0	7.0	29.2	2.8
* в композициях 1, 2 использован этиловый спирт, в 3, 4 - изопропиловый спирт, в 5 - этиленгликоль

Пример 2. Испытания эффективности защитного действия композиции №1

Обезжиренные и высушенные до постоянной массы образцы стали помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°С с добавлением композиции №1 в концентрации 200 мг/л и без нее. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, вновь промывали проточной водой и сушили до постоянной массы. Далее образцы взвешивали с точностью до 0.0002 г.

Скорость коррозии (ρ), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2).

где m₁ - масса исходного образца, г;

m₂ - масса образца после опыта, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

где ρ₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м² ч;

ρ₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м² ч.

Скорость коррозии составила 0.033 г/м²ч, степень защиты от коррозии - 96.2%.

Результаты других испытаний приведены в таблице 2

Таблица 2. Результаты испытаний композиций №№ 1-5 в качестве ингибитора кислородной коррозии стали

№ композиции	Дозировка, мг/л	Скорость коррозии, г/м2ч	Степень защиты, %
Контроль	-	0.87	-
Прототип	200	0.46	47.1
	100	0.465	46.5
	50	0.469	46.1
1	300	0.032	96.3
	200	0.033	96.2
	100	0.0365	95.8
	50	0.04	95.4
	30	0.085	90.2
2	300	0.053	93.9
	200	0.055	93.7
	100	0.060	93.1
	50	0.064	92.6
	30	0.092	89.4
3	300	0.072	91.7
	200	0.073	91.6
	100	0.077	91.1
	50	0.080	90.8
	30	0106	87.8
4	300	0.086	90.0
	200	0.087	90.0
	100	0.092	88.4
	50	0.096	89.0
	30	0.120	86.2
5	300	0.184	78.9
	200	0.186	78.6
	100	0.215	75.3
	50	0.230	73.6
	30	0.300	65.5

Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в кислородсодержащих средах. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора 50-200 мг/л. При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 50 мг/л наблюдается значительное снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0.46 г/м² ч, а степень защиты равна 47.1%.

Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем:

1. Высокая степень защиты от коррозии композиций №1-5 (78.6-96.2%) по сравнению с прототипом (47.1 %).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии композиций №1-5 в 9.77-25.76 раза, а в присутствии прототипа - 1.85 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 50-200 мг/л (степень защиты 78.6-96.2%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 47.1%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемой композиции для защиты стали от коррозии в кислородсодержащих средах, который может найти применение в нефтяной отрасли.

Claims (3)

1. Композиция для ингибирования коррозии металлов, содержащая ортофосфорную кислоту и растворитель, отличающаяся тем, что она содержит параформ и аминный компонент, являющийся продуктом конденсации формальдегида с моноэтаноламином, при соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота 26,0-61,0 параформ 7,0-14,8 продукт конденсации формальдегида с моноэтаноламином 6,2-29,2 растворитель 2,8-53,0

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве растворителя она содержит водно-спиртовой раствор.