CA1155285A

CA1155285A - Procede pour inhiber la corrosion d'appareils en titane

Info

Publication number: CA1155285A
Application number: CA000370285A
Authority: CA
Inventors: Lucien Clerbois; Lucien Plumet
Original assignee: Interox SA
Current assignee: Solvay Chimie SA
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1983-10-18
Also published as: PT72527B; PT72527A; EP0034856B1; EP0034856A1; JPH0118153B2; IN155377B; FR2476684A1; KR830005326A; AU538075B2; US4372813A; KR850000983B1; FI67585B; JPS56130480A; NO157182C; NO810587L; ZA81716B; NO157182B; FR2476684B1; AU6698781A; ES499619A0

Abstract

A B E R G E Procédé pour inhiber la corrosion d'appareils en titane Procédé pour inhiber la corrosion d'appareils en titane ou en alliages contenant du titane par des solutions contenant un composé peroxydé tel que le peroxyde d'hydrogène selon lequel on met en oeuvre des solutions contenant des ions de calcium, de strontium ou de baryum. Pas de figure.

Description

1 1~5285 , ~rocédé pour inhiber la corrosion d'appareils en titane Cas INT.80/2 I~TEROX (Société Anonyme) La presente invention concerne un procede pour inhiber la corrosion d'appareils en titane ou en alliages contenant du titane par des solutions aqueuses contenant un compose pero~yde et plus particulièrement par des solutions aqueuses alcalines contenant un compose peroxyde tel que le peroxyde d'hydrog~ne.
Le titane et ses alliages sont des materiaux frequemment utilises dans la realisation d'équipements pour des installations industrielles de blanchiment de ~atières cel~ulosiques. Souvent ces installations comportent des appareils polyvalents dans lesquels on peut mettre en oeuvre divers types de réactifs fort différents. Il en est ainsi par exemple dans les installations de blanchiment de matières textiles, dans les installations de blanchiment dynamique de pates à papier, ainsi que dans certaines installations classiques de blanchiment de pâtes kraft qui compor-tent un stade ~inal à tous usages. L'appareillage de pareilles installations est realise au moins en partie en titane ou en un de ses alliages.
Le titane et ses alliages pouvant etre corrodes par certaines solutions aqueuses utilisees couramment en blanchiment, telles que les solutions aqueuses alcalines de composes peroxydes, on est limite dans le choix des reactifs ou de leur concentration à

1 1SS28~

mettre en oeuvre dans les installations comportant des surfaces qu; sont en contact avec de telles solutions et qui sont en titane ou en un de ses alliages.
Pour inhiber la corrosion du titane dans ces conditions, on a propose (T.M.Sigalo~Jskaya, M.P.Kalyanova, V.I.Kazarin, L.V.Aleshina et N.D.Tomashov, Zashchita Metallov, 1976, vol.l2 (4), p.363-367) d'a~outer à la solution corrodante de l'hexametaphosphate de sodium ou du silicate de sodium. La reduction de la corrosion observee est cependant insuffisante pour que le procede puisse être applique industriellement.
La presente invention a pour but de rendre possible l'utili-sation de solutions aqueuses contenant un compose peroxyde dans des appareils en titane ou en alliages contenant du ~itane par exemple dans des installations de blanchiment. De plus, le procede selon l'invention presente l'avantage, lorsqu'il est applique dans des installations utilisees pour le blanchiment de matières cellulosiques, d'améliorer sensiblement l'effet de blanchiment.
Il permet en outre, dans le cas de la production de pâtes a papier, d'obtenir de tres bons rendements.
L'inventlon concerne a cet effet un procede pour inhiber la corrosion d'appareils en titane ou en alliages contenant du titane par des solutions aqueuses contenant un compose peroxyde selon lequel on met en oeu~re une solution contenant des ions de calcium, de strontium ou de baryum.
Les ions des metau~ alcalino-terreu~ peuvent être apportes a la solution sous la forme de divers types de composes. En general, on met en oeuvre des composes solubles dans la solution aux concentrations utilisees; on peut employer des composes solubles organiques ou inorganiques. De pre~erence, o~ utilise les acetates, les nitra~es, les hydroxydes, les sulfates, les chlorates, les hypochlorites ou les halogenures tels que les chlorures. Les meilleurs resultats ont ete obtenus avec les acetates, les carbo-nates et les bicarbonates, les nitrates, les suliates et les chlorures. ~n peut egalement utiliser des melanges de ces composes ainsi que des melanges d'ions. Dans le cas de l'emplo~

d'ions de calcium, on peut avantageusement utiliser pour constituer la solution de l'eau dure en ajustant eventuellement la teneur en ions à la valeur souhaitee par addition d'ions.
La quantite d'ions mise en oeuvre dans la solution est en general comprise entre 0,0001 et 0,5 atome gram~e par litre de solution. De preference, on utilise une solution contenant des ions en quantite comprise entre 0,001 et 0,1 atome gramme par litre.
Le procede selon l'invention peut être utilise pour inhiber la corrosion du titane ou des alliages contenant du titane au contact de solutions de compositions diverses. Il est en general utilise pour inhiber la corrosion par des solutions aqueuses contenant un ou plusieurs composes peroxydes de nature organique ou inorganique. L'invention peut ainsi s'appliquer à l'inhibition de la corrosion par des solutions contenant des peroxydes organiques tels que les peroxyacides et leurs sels ainsi que les peroxydes d'acyle correspondan*s. Elle s'applique notamment ~ ltinhibition de la corrosion par des solutions de peroxyacides aliphatiques, tels que l'acide peracetique, l'acide perpropionique et l'acide perbutyrique, et de leurs sels.
L'in~entlon e5t avantageusement appliquee à l'inhibition de la corrosion par des solutions contenant des composes peroxydes inorganiques tels que le peroxyde d'hydrogène et les peroxydes et persels de métaux alcalins. Le procede selon l'invention convient particulierement bien pour inhiber la corrosion par des solutions contenant du peroxyde d'hydrogene ou des peroxydes de metaux alcalins, et plus particulierement les peroxydes de sodium et de potassium.
~a concentration en composes peroxydes de la solution est variable et depend de l'usage auquel cette derniere est destinee.
En general, cette concentration est comprise entre 0,1 et 100 g/l.
Le procede selon l'invention convient particulierement bien pour inhiber la corrosion par des solutions alcalines. ~'alcalinite de ces solutions peut leur être conferee directement par le compose peroxyde lorsqu'il a lui-m~eme un caractere basique ou par ~ 15S28~

la présence d'un ou de plusieurs composés à caractère basique.
Le pH de ces solutions alcalines est en général supérieur a 8 et le plus souvent compris entre 8,5 et 13.
Les composés responsables de l'alcalinité des solutions corrodantes peuvent être de natures diverses. Le plus souvent, ce sont des silicates, des phosphates, des carbonates, des borates ou des hydroxydes d'ammonium et de métaux alcalins, plus particu-lièrement de sodium et de potassium. D'autres composés à caractère basique peuvent bien entendu etre egalement presents. Le procedé
selon l'inventio~ convient particulièrement bien pour inhiber la corrosion par des solutions contenant un hydroxyde de métal alcalin, plus particulièrement de sodium et de potassium.
La concentration en composés à caractère basique est variable et dépend de l'usage auquel la solution est destinée. En géneral, elle est comprise entre 0 et 100 g/l, et le plu8 souvent entre 1 et 100 g/l.
D'excellents resultats ont ete obtenus en appliquant le procede selon l'invention à l'inhibition de la corroslon par des solutions contenant un peroxyde de sodium ou de potassium ou des solutions contenant du peroxyde d'hydrogene et un hydroxyde de sodium ou de potassium.
Les solutions de composes peroxydes peuvent egalement contenir d~autres substances choisies en fonction du domaine spéclal d'application de ces solutions. Elles peuvent ains~ conterir des stabilisa~ts des composes peroxydes, des activateurs des composes peroxydés, des agents servant à régler le pH, etc.
Les températures auxquelles le titane ou ses alliages sont soumis à l'action des solutions corrodantes sont variables. En général elles sont comprises entre 0 et 230C.
Le procédé selon l'invention convient pour l'inhibition de la corrosion d'appareils constitues totale~ent ou partiellement en titane ou en alliages con~enant du titane de natures très diverses. En general, les surfaces en contac, avec les solutions sont constituees de 80 à 100 ~ de titane et de 0 à 20 % d'elements tels que l'aluminium, le chrome, le fer, le tantale, le molybdène, 115~2~5 l'étain, le vanadium, le niobium, le palladium, le carbone, l'azote, ou l'hydrogène Le procédé selon l'invention peut ainsi être applique a diverses qualités commerciales de titane "pur" telles que les qualités Ti35A, Ti50A, Ti65A et Ti75A et à divers alliages tels que les alliages Ti-140A, Ti-155A, Ti-0,20Pd, Ti-5Al-295Sn, Ti-6Al-4V, Ti-7Al-2~b-lTa~ Ti-8Al-lMo-lV, Ti-6Al-4V-lSn, Ti-6Al-6V-

2,5Snj Ti-6Al-2Mo, Ti-7Al-3Mo, Ti-4Al-3Mo-lV, Ti-0,15Pd et Ti-0,3Mo-0,8Ni.
Le procede selon l'invention convient pour diverses operations ou l'on met en oeuvre des solutions aqueuses de composes peroxydés, Il peut ainsi avantageusement être utilisé dans le blanchiment de matières cellulosiques et en particulier dans le blanchiment des matieres textiles, des fibres et des pâtes à papier vierges ou obtenues au cours d'un procédé de régéneration de vieux papiers.
Le procédé selon l'invention est ains~ avantageusement utilisé
dans le blanchiment des pâtes à papier mécaniques, chimiques et semi-chimiques, chimicomécaniques ou thermomécaniques. De bons resultats ont ete obtenus en appliquant le procedé selon l'inven-tion aux techniques de blanchiment dynamique.
Pour cet usage particulier, la solution peut contenir, outrele composé peroxydé qui est de préférence le peroxyde d'hydrogène ou le peroxyde de sodium et l'eau, une base, lorsque le composé
peroxydé est ~e peroxyde d'hydrogène, choisie parmi l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de sodium, ce dernier étant préfére, ainsi que certains additifs tels que les sequestrants et les stabilisants des composes peroxydes.
Les temperatures auxquelles on realise le blanchiment dynamique deq pâtes à papier sont variables. Elles sont en general comprises entre 20 et 130C et de preference entre 25 et 100C. La duree du blanchiment peut varier dans de la~ges limites : elle est en genéral comprise entre 0,5 et 100 minutes. Les consistances des pâtes sont en général comprises entre 0,1 et 25 ~.
Les réactifs sont habituellement presents dans les solutions à raison respectivement de 0,1 à Z0 ~ en poids de compose peroxydé, 1 15528~

de O à 20 % en poids de composé -à caractère basique (lorsque le composé peroxydé n'a pas de caractère basique, cette teneur est habituellement comprise entre 0,1 et 20 %) et de O à 5 %, plus particulièrement de 0,01 à 5 %, d'additifs divers par rapport au poids de pâte sèche. Comme addltifs convenant pour la stabilisation de composés peroxydes, on peut utiliser les polymères derivés d'un acide alpha-hydroxyacrylique decrits dans le brevet fran,cais 2 342 365 depose le 21.2.1977 au nom de SOLVAY & Cie, leurs sels et leurs dérives ou des acides alkylidène-polyphosphoniques et leurs derives tels que les acides aminotri(methylènephosphonlque), l-hydroxyethylidène-l,l-diphosphonique, ethylènediaminotétra (methylènephosphonique), hexaméthylènediamlnotétra(methylène-phosphonique) et diethylènetriaminopenta(methylènephosphonique) ainsi que leurs sels.
Afin d'illustrer l'invention sans pour autant en limiter la portee, on donne ci-après des exemples mettant en évidence l'effi-cacité du procédé selon l'invention (exemples 1 à 23) et montrant la compatibillte des ions avec les milieux de blanchiment de pâtes à papier (exemples 24 à 38).
Exemples 1 à 23 Dans un recipient thermostatise, de 200 cm3 environ, muni d'un dispositif de trop-plein, on dispose verticalement trois electrodes cylindriques en tltane CONTIMET*30 de 9 mm de diamètre et de 53 mm de hauteur ainsi que deux eprouvettes dans le même 25 materiau de 50 mm de hauteur, 20 mm de largeur et 2 mm d'epaisseur.
Les electrodes et eprouvettes ont ete au préalable décapées au moyen d'une solution aqueuse contenant par litre 122 cm3 d'acide nitrique concentre et 46 g de fluorure de sodium et ensuite passivees par de l'acide nitrique à 10 %.
Le récipient est alimenté en continu au moyen d'une solution aqueuse à 30 % de peroxyde d'hydrogène avec un débit de 50 cm3/
heure et au moyen d'une solution aqueuse alcaline dont la composi-tion est donnée au Tableau I avec un débit de 3,6 l/heure. Pour l'exemple 22, la solution alcallne a éte réallsee avec de l'eau de vil~e ayant une durete de 29,5 degrés fran~ais. Les deux * Marque de commerce solutions sont mélangees au contact des eprouvettes et des electro-des. Le trop-plein est recueilli dans un reservoir thermostatise.
La température du recipient et du reservoir est de 80C.
Les solutions mises en oeuvre contiennent, comme sequestrant, soit du poly-alpha-hydroxyacrylate de sodium, vendu sous la marque CLARENE par SOLVAY ~ Cie, de qualite S, soit du diethylene-triamine-penta(methylènephosphonate de sodium~ vendu sous la marque DEQUEST par MONSANTO, de qualite 2066.
Le p~ de la solution est contrôle au moyen d'un p~ mètre dispose dans le recipient. La teneur en peroxyde d'hydrogène est dosee en debut et en fin d'experience dans le reservoir.
La resistance de polarisation est mesuree en continu au moyen des electrodes. La perte de poids correspondante est calculee selon la methode decrite dans l'article de L.Clerbois, Centre Belge de l'Etude de la Corrosion, Rapport Technique, 1973, 122, 209,1.
Le poids des éprouvettes est contrôle avant et après chaque essai et la perte de poids par mesure directe a ete e~primee en mm/an (l mm/an correspond à 12,5 g par ~our et par m2 de surface).
Les conditions operatoires et les resultats obtenus sont rassembles au Tableau I ci-apr~s. Les essais 1 à 6 ont ete ~ealises à titre de comparaison.

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æ x ~ ~ ~ o _ ~ 155285 L'examen des résultats consignes au Tableau I montre que l'emploi d~ions selon l'invention permet de reduire très sensible-ment, voire supprimer la corrosion, alors que des inhibiteurs connus (silicate de sodium et he~a~etaphosphate de sodium) sont beaucoup moins efficaces. De même, on voit que les ions magnesium, lorsqu'ils sont utilises seuls, ne permettent pas d'lnhiber suffisamment la corrosion.
Exemples 24 à 38 Des essais de blanchiment ont eté réalisés dans un appareil de laboratoire convenant pour le blanchiment dynamique sur deux pâtes krafts semi-blanchies prealablement par une séquence CED
conventionnelle. La consistance des pâtes est dans tous 1es cas de 10 ~. La temperature est maintenue à 70C et la durée de l'operation est de 10 minutes. ~a vitesse d'elution de la solution de blanchiment est de 50 cm3/min.
Apres le blanchiment on procede ~ une acidification de la pâte et on prelève un echantillon pour la determination de la mesure de blancheur selon la nonme IS0 2470.
Deux séries d'essals ont été realisees. La premiere serie d'essals a été réalisée sur une pate dont la blancheur de depart était de 71IS0.
Les condltions opératoires et les résultats obtenus sont rassemblés au Tableau II ci-après. Les essais 24 et 28 ont été
réal~sés en présence d'une grille de titane. Les essais 24 et 25 ont été realises à titre de comparaison.

~ 155285 TABL~AU II

_ _ _ _ .
Réactlfs H202, g/lOOg m.s. 2 2 2 2 2 2 2 2 ~aOH, g/lOOg m.s. 1,51,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 MgS04 ~ 7~2 g/lOOg m.s. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 "Clarène S", g/lOOg m.s. 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 caC12, g/1 _ _ _ _ _ _ _ 1 SrC12, g/l _ _ _ 1 0,5 0,5 0,1 _ Bacl2, g/l _ _ 1 _ _ _ _ ~ _ _ Acidification de la pâte par x x x H2S04 x x x x x . _ Blancheur finale, ISO 78,9 78,0 81,6 81,5 81,5 81,6 79,6 77,6 - m.s. : matieres cellulosiques seches La seconde serie d'essais a ete realisee sur une pâte dont la blancheur de depart etait de 69ISO, la viscosite de 12,5 mPa.s. et le degre de polymerisation moyen de 990.
Apres acidification de la pâte au moyen d'acide sulfurique on prélève un echantillon pour la detenmination de la ~esure de blancheur et la mesure de viscosite selon la norme TAPPI-T-230.
Le degre de polymerisation est calcule a partir des mesures de viscosité selon les relations données dans la norme SCAN-C-15 (1962).
Les conditions operatoires et les résultats obtenus sont rassembles au Tableau III ci-après. Les essais 32 et 33 ont eté
realises à titre de comparaison.

115528~

TABLEAU III

555A N ~ 32 ~ 33 ~ 34 35 ~ 36 37 ~ 38 H202, g/lOOg m.s. 2 2 2 2 2 2 2 ~aOH, g/lOOg ~.s. 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 MgS04, 7H20 g/lOOg m.s. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 "Dequest 2066", g/lOOg m.s. _ 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 CaC12, g/l _ _ 0,25 0,50 1,0 _ _ SrC12, g/l _ _ _ _ _ 0,5 _ Bacl2~ 8/1 _ _ _ _ _ _ 0,5 Résultats Viscosité, mPa.s. 10,8 11,6 11,6 11,6 11,6 11,7 11,7 Degré de polyméri-sation moyen 915 955 955 955 955 960 960 Chute du degré de poly-mérisation moyen, ~ 7,6 3,5 3~5 3,5 3,5 3,0 3,0 Blancheur finale, ISO 77,7 77,6 79,4 80,5 81,6 79,7 79,6 m.s. : matières cellulosiques sèches La quantité de produit DEQUEST 2066 m~ se en oeuvre est exprimee en "matière active".

Claims

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé pour inhiber la corrosion d'appareils en titane ou en alliages contenant du titane par des solutions aqueuses contenant un composé peroxydé caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une solution contenant des ions de calcium, de strontium ou de baryum.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les ions sont apportés à la solution sous la forme d'un composé choisi parmi les acétates, les carbonates et les bicarbonates, les nitrates, les sulfates, les hydroxydes, les chlorates, les hypochlorites et les halogénures.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé
en ce que l'on met en oeuvre une quantité d'ions comprise entre 0,001 et 0,1 atome gramme par litre.

4. Procédé selon la revendication 2 caractérisé
en ce que l'on met en oeuvre une quantité d'ions comprise entre 0,001 et 0,1 atome gramme par litre.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise une solution contenant du peroxyde d'hydrogène ou du peroxyde de sodium.

6. Procédé selon la revendication 4 caractérisé
en ce que l'on utilise une solution contenant du peroxyde d'hydrogène ou du peroxyde de sodium.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise une solution contenant en outre un composé à caractère basique.

8. Procédé selon la revendication 6 caractérisé
en ce que l'on utilise une solution contenant en outre un composé à caractère basique.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise une solution contenant en outre un composé à caractère basique, le composé
à caractère basique étant un hydroxyde de sodium ou de potassium.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé
en ce que l'on utilise une solution contenant en outre un composé à caractère basique, le composé à caractère basique étant un hydroxyde de sodium ou de potassium.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment de matière cellulosiques.

12. Procédé selon la revendication 10 caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment de matière cellu-losiques.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment dynamique des pâtes à papier.

14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment dynamique des pâtes à papier.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué dans le blanchi-ment de matières cellulosiques et en ce que l'on utilise une solution contenant de 0,1 à 20% de composé peroxydé, de 0 à 20% de composé à caractère basique et de 0 à 5% d'additifs par rapport au poids de matières cellulosiques sèches.

16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment de matières cellulosiques et en ce que l'on utilise une solution conte-nant de 0,1 à 20% de composé peroxydé, de 0 à 20% de composé
à caractère basique et de 0 à 5% d'additifs par rapport au poids de matières cellulosiques sèches.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment de matières cellulosiques , en ce que l'on utilise une solution contenant de 0,1 à 20% de composé
peroxydé, de 0 à 20% de composé à caractère basique et de 0 à
5% d'additifs par rapport au poids de matières cellulosiques sèches , et en ce que l'on utilise une solution contenant des additifs convenant pour la stabilisation des composés peroxydés.

18. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment de matières cel-lulosiques , en ce que l'on utilise une solution contenant de 0 à 20% de composé peroxydé, de 0 à 20% de composé à carac-tère basique et de 0 à 5% d'additifs par rapport au poids de matières cellulosiques sèches, et en ce que l'on utilise une solution contenant des additifs convenant pour la sta-bilisation des composés peroxydés.

19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment dynamique des pâtes à papier.

20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé
en ce qu'il est appliqué dans le blanchiment dynamique des pâtes à papier.