Патент на изобретение №2353709

(54) ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области защиты стали от коррозии и может быть использовано для защиты путепроводов, железнодорожных и автомобильных мостов и других металлических конструкций и сооружений. Ингибитор содержит, мас.%: полиоксиэтилен 0,001-0,1; бентонитовую глину 0,5-4,0; кальцинированную соду 0,1-1,0 и воду – остальное. Способ включает введение в водный раствор полиоксиэтилена с концентрацией 0,9-1,0 мас.% раствора кальцинированной соды с концентрацией 0,9-10 мас.% и доведение рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас.%. Затем добавляют воду для получения требуемой концентрации ингибитора. Процесс ведут при постоянном перемешивании при 18-22°С. В состав входят общедоступные компоненты, а способ получения прост и малозатратен. Конечный продукт относится к малоопасным веществам. 2 н.п. ф-лы.

Область техники, к которой относится группа изобретений

Группа изобретений относится к области защиты стали от коррозии и может быть использована для защиты путепроводов (железнодорожных и автомобильных мостов) и других металлических конструкций или сооружений.

Уровень техники

Известен состав защиты металлов от коррозии на основе хроматов и фосфатов с введением в него солей аминов и органических кислот с добавкой поверхностно-активных веществ (авт. свид. СССР 280163, C23F 11/08, 1972).

К недостаткам известного состава следует отнести сложность состава и сложность его приготовления, а также большие расходы солей, что приводит к высокой стоимости этого метода защиты металла от коррозии.

Кроме этого, используемые компоненты являются химически активными веществами и требуют для их использования специальных мер защиты, а также специального дорогостоящего оборудования.

Известен также состав ингибитора коррозии металлов на основе водорастворимых полимеров, включая водорастворимый полиэлектролит, который получают при полимеризации четвертичной аммониевой соли 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата в водной среде в присутствии окислительно-восстановительного инициатора -оксипропилтретбутилпероксида (патент RU 2202653, C23F 11/173, 20.04.2003 г., Бюл. 11). Ингибирующее действие известного ингибитора заключается в том, что, адсорбируясь на поверхности металла, он образует тонкую защитную пленку, которая препятствует протеканию окислительно-восстановительных процессов.

Применяемое вещество является малодоступным и дорогостоящим, а способ его «превращения» (получения) в ингибитор коррозии металлов – трудозатратным, поскольку требует организации специального производства и специального оборудования, что следует отнести к причинам, препятствующим его широкому использованию. К тому же продукт токсичен. Имеется потребность в новых эффективных средствах и способах, которые могут обеспечить высокую степень защиты металлов от коррозии при использовании недорогих общедоступных ингредиентов, в том числе выпускаемых отечественной промышленностью, и одновременно значительно снизить трудозатраты на его производство и упростить технологию его получения (приготовления), позволяющую организовать его производство (получение) непосредственно на месте (обработка, например, железнодорожного моста).

Предлагаемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом, т.е. единая задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, заключается в использовании общедоступного водорастворимого полимера, такого как полиоксиэтилен, и других компонентов, причем в небольшом количестве (не более четырех, включая воду), и упрощение технологии (способа) получения конечного продукта, не требующего специального оборудования. Процесс получения ингибитора может быть организован непосредственно на объекте, например при обработке железнодорожного моста, или с помощью передвижной установки.

Технический результат:

– использование общедоступных недорогих водорасворимых полимеров и других дешевых нетоксичных компонентов;

– упрощение технологии (способа) получения конечного продукта, не требующего специального оборудования;

– возможности организации производства ингибитора на рабочей площади обрабатываемого объекта.

Сущность группы изобретений

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту – вещество достигается тем, что известный ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера дополнительно содержит бентонитовую глину и кальцинированную соду, а в качестве водорастворимого полимера использован полиоксиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту – способ достигается тем, что в известном способе получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера в водной среде в емкость, снабженную мешалкой и рН-метром, загружают концентрированный водный раствор полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен, с концентрацией 0,9-1,0 мас.%, далее процесс ведут при работающей мешалке и при 18-22°С, затем вводят концентрированный раствор кальцинированной соды с концентрацией 0,9-10 мас.% в количестве, необходимом для доведения рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас.%, затем полученный концентрат разбавляют расчетным количеством воды до получения указанной концентрации и полученную массу перемешивают в течение 10-15 мин.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения: ингибитор коррозии стали

Общий пример.

Ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера дополнительно содержит бентонитовую глину и кальцинированную соду, а в качестве водорастворимого полимера используют полиоксиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Введенные в раствор полимера – полиоксиэтилена бентонитовая глина и кальцинированная сода выступают соответственно в качестве ингредиентов, обеспечивающих агрегативную устойчивость полученного состава (седиментационно устойчивая коллоидная система) с необходимыми реологическими свойствами (псевдопластичность в покое и небольшие скорости сдвига до 1 с^-1, дилатантность – в области скоростей сдвига от 1 с^-1 до 100 с^-1). Заявленная совокупность существенных признаков, а именно качественный и количественный состав ингибитора коррозии стали, во-первых, позволяет получить недорогое средство благодаря общедоступности недорогих компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью, причем их количественный состав сведен до минимума; во-вторых, исходные компоненты нетоксичны, что очень важно с экологической точки зрения. Полученный ингибитор обеспечивает степень защиты 95-99% и снижает скорость коррозии стали до 0,0001 г/м²·ч.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения – способ получения ингибитора коррозии стали

Общий пример.

В емкость, снабженную мешалкой и рН-метром, загружают концентрированный водный раствор полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен с концентрацией 1,0 мас.%, далее процесс ведут при работающей мешалке и при 18-22°С, затем вводят концентрированный раствор кальцинированной соды с концентрацией 10 мас.% и доводят рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас.%, затем добавляют расчетное количество воды до получения требуемой концентрации и полученную массу перемешивают в течение 10-15 мин.

Способ получения ингибитора простой, безотходный и может быть организован в любых условиях, в т.ч. непосредственно на рабочей площадке обрабатываемого объекта.

Пример конкретного способа получения ингибитора

Для обработки, например, одного пролета железнодорожного моста заявленный ингибитор готовят следующим образом.

В емкость, вместимостью, например, 1000 литров жидкого состава, первоначально загружают концентрированный раствор полимера – полиоксиэтилена с содержанием 1,0 мас.% в количестве 100 кг. Включают мешалку. При работающей мешалке вводим концентрированный водный раствор кальцинированной соды с содержанием 10 мас.% в количестве, необходимом для получения рН раствора 8,5 (примерно 10 кг). Продолжаем перемешивание. Затем со скоростью 1 л/мин вводим тонкой струей водную суспензию бентонитовой глины с концентрацией 7 мас.% в количестве 100 кг в течение примерно 100 минут. Продолжаем перемешивание. При работающей мешалке добавляем воду в количестве 790 кг и ведем перемешивание 15 мин. Состав готов. Температуру во время всего процесса поддерживаем 18-22°С. Соотношение компонентов в готовом составе следующее, мас.%:

Таким образом, как видим, полученный состав находится в пределах заявленных концентраций.

Применение ингибитора коррозии стали, полученного описанным способом, осуществляется следующим образом.

Жидкий ингибитор на стальные конструкции наносят струей с помощью наноса высокого давления (давление 10-20 МПа). В результате динамического взаимодействия жидкой струи ингибитора со стальной твердой поверхностью образуется полимерно-минеральная пленка с высокими механическими, адгезионными и ингибирующими свойствами.

Предварительные лабораторные испытания заявленного ингибитора коррозии стали при температуре от – 40 до +45°С показали, что он обеспечивает степень защиты 95-99% и снижает скорость коррозии до 0,0001 г/м²·ч.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании каждого из объектов заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:

для заявленного каждого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в соответствующей формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

заявленные технические решения способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию «промышленная применимость».

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта – вещество, так и для объекта – способ, позволяют утверждать, что заявляемые решения соответствуют требованию «новизна» и «изобретательский уровень».

Следует заметить, что преимущества предлагаемой группы изобретений обеспечиваются представленной совокупностью существенных признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, а вместе, во взаимосвязи, они решают задачу создания эффективного ингибитора из недорогих компонентов и простой технологии его получения, причем практически в любом месте.

Формула изобретения

1. Ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бентонитовую глину и кальцинированную соду, а в качестве водорастворимого полимера использован полиоксиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Способ получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, отличающийся тем, что в емкость, снабженную мешалкой и рН-метром, загружают концентрированный водный раствор полимера, в качестве которого используют полиоксиэтилен с концентрацией 0,9-1,0 мас.%, далее процесс ведут при работающей мешалке и при 18-22°С, затем вводят концентрированный водный раствор кальцинированной соды с концентрацией 0,9-10 мас.% и доводят рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас.%, затем добавляют расчетное количество воды до получения ингибитора по п.1 и полученную массу перемешивают в течение 10-15 мин.