книги из ГПНТБ / Ингибиторы коррозии металлов сборник трудов

Скорость воздуха в трубопроводе, имеющем внутренний диа­ метр 5 мм н толщину стенок 0,8 мм, составляла 20 м/сек. 1емпература воздуха в сублиматоре устанавливалась 45 и 70°С, температу­ ра воздуха в помещении (/окр ) 2 и 18°С.

Данные исследования, представленные на рис. 5, показывают,

/= 18°С. Это объясняется десублимацией ингибитора вначале

на холодных стенках трубопровода, а затем, после образования

Рис. 5. Влияние понижения температуры окружающе­

слоя определенной толщины и выделения теплоты десублпмацшц. происходит дальнейшее выделение ингибитора на более удаленных,, еще лишенных слоя ингибитора участках трубопровода.

Вы в о д ы

1.Снижение температуры окружающего воздуха приводит к уменьшению толщины слоя ингибитора‘в средней и конечной частях трубопровода примерно в 2 раза (при работе установки в одинако­ вых режимах). При этом, значительная часть ингибитора высаж-

дается на стенках сублиматора у выходного патрубка.

2. На распределение ингибитора по поверхности трубопровода большое влияние оказывают тепловые процессы, имеющие место при десублимацни ингибитора, и теплопроводность слоя кристалли­ ческого ингибитора.

191

5. Влияние времени продувки трубопровода ингибированным воздухом на характер распределения ингибитора

Длина трубопровода составляла 25 м, температура в сублима­ торе поддерживалась около 45°С, скорость воздуха — 37 м/сек.

Результаты исследования, представленные на рис. 6, показы­ вают, что с течением времени количество ингибитора на внутрен­ ней поверхности трубопровода и протяженность трубопровода, по­ крытого слоем ингибитора, увеличиваются. При этом на начальных участках (до 15 м) с увеличением времени продувки наблюдается

Рис. б. Изменение количества ингибитора на внутренней поверхности трубопровода в зависимости от времени про­

особенно эффективный рост слоя ингибитора. В конце трубопрово­ да образуется настолько тонкий слой ингибитора, что определить его вес становится практически невозможно.

Вы в о д ы

1.Оптимальное время продувки трубопровода ингибированным

воздухом (с одного конца) не должно превышать 1 часа.

2.Если трубопровод или система имеют длину 40—50 м, а так­ же в случае невозможности получения в них необходимой скорости воздуха, они продуваются с противоположных сторон.

3.‘Консервацию систем, имеющих большую протяженность, це­ лесообразно проводить по отдельным разобщенным участкам (по

40—50 м).

192

ft. Исследование процесса удаления ингибитора с внутренней поверхности трубопровода (расконсервация)

Учитывая, что в ряде случаев может потребоваться удаление ингибитора из водяных систем (например, в случае консервации этим способом систем питьевой воды), необходимо изучить способы удаления ингибитора из систем.

Были исследованы 3 способа:

а) удаление ингибитора методом продувки воздухом при тем­ пературе 25°С, и скорости 37 м/сек в течение различных промежут­ ков .времени.

Процесс удаления ингибитора (расконсервация), является об­ ратным процессу нанесения ингибитора (консервации). Однако уда­ ление ингибитора происходит с большей затратой времени, т. к. пол­ ное удаление ингибитора может щропзойти за 12 —13 часов — в 2—3 раза дольше времени консервации.

б) Удаление ингибитора воздухом с температурой 80—90°С. Исследования показали, что при продувке ие теплоизолирован­

ного трубопровода горячим воздухом температура последнего в ре­ зультате теплоотдачи снижается до окружающей па расстоянии не­ скольких метров от начала трубопровода. Следовательно, удаление ингибитора горячим воздухом целесообразно применять для сис­ тем, имеющих малую протяженность (баллона и т. п.), которые мо­ жно прогреть горячим воздухом.

Исследование было повторено на системе, составленной из бу­ тылей объемом 20 л, соединенных стеклянными трубками. Предва­ рительно система была продута ингибированным воздухом до •полу­ чения на внутренних поверхностях видимого слоя ингибитора.

Установлено, что наиболее быстрое удаление ингибитора про­ исходит при нагревании поверхностей системы до 60°С и выше. Время удаления ингибитора 15 мин.

в) Удаление ингибитора промывкой водой.

Система, внутренняя поверхность которой (предварительно была покрыта слоем ингибитора, заполнялась водопроводной водой. Пос­ ле выдержки в течение минуты вода из системы была спущена, си­ стема оказалась свободной от ингибитора. Столь быстрое удаление ингибитора из системы объясняется большой (растворимостью инги­ битора в воде.

Вы в о д ы

1.Расконсервацию трубопроводов и систем, имеющих большую протяженность, целесообразно проводить способом прокачки их во­ дой.

2.Системы, полости механизмов, баллонов п т. гъ, которые но условиям эксплуатации недопустимо заполнять водой, целесообраз­ но для расконсервации продувать горячим воздухом.

Л1. я. РУТТЕН, И. Г. КЛЮЧНИКОВ

ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРОВ НАФТАЛИНА С ОКИСНЫМИ ПЛЕНКАМИ, ПОРОШКООБРАЗНЫМИ ОКИСЛАМИ И ЖЕЛЕЗОМ

В связи с применением нафталина при термохимической очистке поверхности стальных изделий от продуктов коррозии [1] инте­ рес представляет изучение взаимодействия паров .нафталина с окнеными пленками и железом. Литературных данных по этому вопросу не обнаружено. ~

Методом изучения тонких окисных пленок на металлах по'изме­ нению цветов побежалости пользовались Тамман [21 и другие. Подробное описание этой методики дали Мазпнг [31 и Эванс [41. Зная порядок расположения цветов побежалости и примерную толщину пленки определенного цвета [51 можно ориентировочно определить стадию роста пли разрушения окисной пленки на металле.

Рис. 1. Изменение цвета и толщины окисной пленки на стали 3 в> зависимо­ сти от температуры, времени эксперимента и количества нафталина в реак-

194

м Для экспериментов, применялись предварительно-зачищенные

.пластинки стали 3 размером 15 X 20 X 2 мм. Их помещали в при­ сутствии нафталина и при его отсутствии в трубки-реакторы из 'стекла «ппрекс». Закрытые реакторы выдерживали заданное время

так и в отсутствии нафталина наблюдается сильное утолщение окисной пленки, особенно при 350°С. Нафталин.пе замедляет, а ускоряет -рост пленки, затем под влиянием паров нафталина происходит из­ менение цвета образцов и, вероятно, снижение толщины окпсной

рость изменения цвета окпсной пленки сказывается при более низ­ ких температурах: 250 и 300°С. При 350°С изменение концентрации

Изменение толщины окпсной пленки в зависимости от условий её образования изучалось так же прщпомощи микроинтерферомет­ ра Линника МИ-40. Из данных табл. 1 следует, что толщина пленки через 60 мин., обработки образцов в парах нафталина меньше,\чем Iпленки, образовавшейся^ эдчтвремя.без нафталина.

Состав окпсной пленки устанавливался электронпографпческпм методом. Оказалось, что ,в отсутствии паров нафталина в состав

фиолетовый цвет. В парах нафталина образуется золотистая плен­ ка из б F'eOOH. Иногда в пей имеются примеси вышеуказанных окислов. Образование этого частично гидратированного окисла мож­ но объяснить следующим. При 300°С нафталин частично окисляется кислородом воздуха, особенно три наличии в качестве катализатора железа и его окислов. При этом наравне с другими продуктами окис­ ления нафталина образуется углекислый газ и вода. Можно предпо­ ложить, что, вначале образовавшиеся па стали окислы железа, могут гидратироваться и разрыхляться [8]. Выяснилось, что пленка, обра­ зовавшаяся в парах нафталина при 300О|С, удаляется в 10% раство­ ре серной кислоты с 2% уротропина за 3—4 сек., в то время как окисная пленка, образовавшаяся в тех же условиях, но в отсутствии па.ров нафталина растворилась за 70 сек. Это указывает на образо­ вание под влиянием паров нафталина более тонкой и рыхлой плен­ ки продуктов коррозии стали.

Для изучения взаимодействия железа с парами нафталина при помощи инфракрасной спектроскопии, металл напыляли на стеклян­ ные пластинки в вакууме. Одни пластинки с напыленным железом помещали в стеклянные реакторы, где выдерживали в парах нафта­ лина при 300°С в течение 5-ти минут.

Другие оставляли для контроля. 'В парах нафталина па напы­ ленном железе наблюдалось появление цветов побежалости от золо­ тистого до фиолетового и синего. Это свидетельствует об образова­ нии на поверхности железа тонкой пленки его окислов. Затем на­ пыленное железо соскабливали. Из него приготовляли суспензию на вазелиновом масле для инфракрасной спектроскопии на аппарате UR-20 (ФРГ) в областях 400—4000 см~х. На ИК спектре железа бы­ ли обнаружены изменения в области 400—550 см~\ отнесенные к

группа имеется у ряда продуктов окисления нафталина, образова­ ние которых возможно в условиях эксперимента [14]. «В одной из работ эта область ПК.спектра отнесена к валентным колебаниям карбонильных групп хинонов [9]. Широкая полоса, появившаяся в области 950—1200 см~{ (Рис. 2) с максимумом при 1100 см'х характерна для колебаний СО в труппе СОН ПО, 11, 12]. Эта груп­ па тоже есть у некоторых продуктов окисления нафталина.

Расширение полос в измененных областях ПК спектра (Рис. 2) может свидетельствовать о взаимодействии железа с парами наф­ талина с образованием комплексных соединений. По данным

196

Л. Н. Несмеянова [13] область 1100 см~1характерна для железосо­ держащих комплексов ароматического ряда.

частота , сп

Рис. 2. Инфракрасные спектры железа до и после взаимодействия

спарами нафталина

а—ИК спектр железа; б—ИК спектр железа после взаимодействия с нафта­ лином при 300°С. + -гобозначение областей взаимодействия железа с нафта­

лином

В другой серии опытов .порошкообразные окислы железа нагре­ вали с парами нафталина при 300°С. При этом происходили иден­ тичные изменения в ИК спектрах окислов (рис. 3). Это свидетель1 ствует об едином механизме взаимодействия железа и его окислов с нафталином в паровой фазе при повышенной температуре. При комнатной температуре смешивание нафталина с окислами железа не дало никаких изменений на ПК спектре [15].

Железосодержащий комплекс был отмыт ацетоном. После уда­ ления растворителя и нафталина нагреванием при 140—180°С было выделено небольшое количество бурого вещества, у которого электрониографическим методом найдены следующие межплоскостные расстояния (табл. 2).

Вещество, отвечающее полученной электроннограмме, найти не удалось. По-видимому, это новое органическое соединение железа, которое отсутствует в объединенной наиболее полной картотеке

AS ТМ.

197

i 1

•после взаимодействия с парами нафталина

а—ИК спектр Fe2Os; б—ИК спектр Fe2Cb после взаимодейст­

Таблица 2

1

Результаты электроннографического исследования комплексного соединения железа

19S

В ы в о д ы

... 1. Визуально, электроннографическим методом и по ИК спект­ рам обнаружено взаимодействие железа и его окислов с парами нафталина при 250—350°С.

2. Из продуктов взаимодействия Fe20 3 с нафталином при 300°С выделен железосодержащий комплекс, который пока не идентифи­

3.G. Masing. Korrosion metallischer Werkstoff. hrsgg. von 0._Bauer, O. Krohnke,

G.Mesing, Bd. J. S, 97, Leipzig. 1936.

4.U. R. Evans. Kail Z. 69, 129 (1934).

5.С. А. Балсзип. Отчего и как разрушаются металлы. М.. 1965 г.

6.И. П. Жук. Курс коррозии и защиты металлов., Изд. «Металлургия»., М., 1968 г.

7.О. Кубашевский, Б. Гопкинс. Окисление металлов и сплавов. Изд. «Металлур­

stretching frequencies of severke Semiquinons. „Bull Acad, polon sci Seri Sci chim“, 1968, 16, 11—12, 623—626.

10.H. А. Клаузен, С. А. Семенова. Атлас инфракрасных спектров каучуков, и не­ которых ингредиентов резиновых смесей. Изд. «Химия», М.-Л., 1965 г.

11.Р. Збиндер. ИК спектроскопия выеокополимерюв., Изд. «Мир», М., 1966 г.

12.М. Раилкес. Об основах применения инфракрасной спектроскопни в органиче­ ской химии. Изд. АН Узб. ССР. Ташкент, 1963 г.

13.А. И. Несмеянов. Элементоорганичеакая химия (избранные труды). Изд. «Нау­ ка», М., 1970 г.

14.Л. Физерf М. Физер. Органическая химия, Т. Д, 2. Изд. «Химия», М., 1970 г. ^

15.М. Я. Руттен, И. Н. Демидова. Экспресс-информация ВНИИГАЗПРОМ № 6,

1971 г.

С. А. БАЛЕЗИН, Е. Д. КАТИНА, Е. 3. ЗЕМСКОВА

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ НЕСЪЕМНЫЕ ПОКРЫТИЯ

т~ ,

В ряде отраслей промышленности требуются электроизолирую­ щие покрытия, обладающие защитными свойствами.

Эффективным средством защиты металла отжоррозионного раз­ рушения являются лакокрасочные .покрытия.

О’ 'Как известно из литературы, основой для такого рода покрытий могут служить эпоксидные [1—2], полиуретановые [3], алкиДные

199

[4], кремнийорганические [5] смолы. Эти смолы обладают ценными механическими, физическими н химическими свойствами (высокая адгезия, химическая стойкость, атмосферостойкость, хорошие ди­ электрические свойства, быстрое высыхание при невысоких темпе­ ратурах), которые позволяют с большим успехом использовать их в самых различных отраслях промышленности, н в первую очередь в электронике.

Нами были исследованы защитные свойства покрытий на основе эпоксидных марки ЭД-5, эпокснполнуретаповых УР-231 и акрило­ вых АК 546 смол и лаков с целью разработки электроизолирующеre несъемного прозрачного покрытия, отверждающегося при ком­ натной температуре п обладающего хорошими антикоррозионными свойствами.

Покрытия для лабораторных испытаний наносились окунанием, а для натурных — кистью (.2 слоя в случае высокого содержания сухого остатка и 3—4 слоя с небольшим содержанием сухого остат­ ка, считая на основу).

В лабораторных условиях полимерные покрытия испытывались на образцах стали 10 и латуни Л 69.

Образцы с 'полимерными покрытиями испытывались во .влажной камере по следующему режиму: относительная влажность — 100!%, температура 60±2°С — 2 часа, остальное время суток — естествен­ ное охлаждение. Оценка состояния поверхности металла во всех случаях производилась визуально по десятибалльной шкале.

С целью увеличения коррозионной стойкости покрытия в иссле­ дуемые лаки и смолы вводили ингибиторы коррозии металлов. Бы­ ло исследовано большое количество ингибиторов коррозии: при­ садка ИНГА-1, МНИ-3, МНИ-5, МНИ-7, БМЛ, СПЗК, маслорас­ творимый ингибитор коррозии МСДА-1, МСДА-18, ингибиторы МС-1, бензотриазол — БТА, а также опытные образцы «ингибитор 56»* и М-1 **, Лучшие результаты по коррозионной стойкости по­ лучены с ингибиторами: МСДА-1, М-1, БТА и ИНГА-1.

В некоторых случаях перед нанесением покрытия про-зодилась предварительная обработка поверхности образцов пассивирующими растворами (БА-6, силиката натрия и нитрита дициклогексиламм- на-НДА).

Результаты коррозионных испытаний покрытий с оптимальными концентрациями ингибиторов на образцах стали и латуни приведе­ ны в табл. 1.

*В работе ’Принимали участие Ю. Г1. Бакленов, В. М. Феклнстов.

*Образец «ингибитора 56» синтезирован на кафедре профессора В. М. Вла­

сова в Ярославском педагогическом институте.

** Образец ннгибитор.а М-1 разработан в лаборатории ВНИИНЕФТЕХИМа под руководством профессора С. 3. Левина.

200