CS272104B1

CS272104B1 - Method of corrosion inertisation of steel

Info

Publication number: CS272104B1
Application number: CS877000A
Authority: CS
Inventors: Milan Smrz; Jan Doc Ing Csc Vosta; Jan Ing Macak; Josef Prof Ing Csc Pelikan; Jaroslav Ing Kudlicka
Original assignee: Milan Smrz; Vosta Jan; Macak Jan; Pelikan Josef; Jaroslav Ing Kudlicka
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1991-01-15
Also published as: CS700087A1

Abstract

)Seší se problém korozní inertisace uhlíkaté ocele exponované v různých prostředích s obsahem uhličitanů nebo hydrógenuhličitanů alkalických kovů nebo zemin· Prostředí, přicházející do styku s ocelí, se obohatí ionty trojmocného železa v množství 150 až 1500 mg/1 .prostředí.The problem of corrosion inertization of carbon steel exposed to various environments containing carbonates or hydrogen carbonates of alkali metals or earths is solved. The environment coming into contact with the steel is enriched with ferric ions in an amount of 150 to 1500 mg/1 of the environment.

Description

Vynález se týká korozní inertisace ocele v prostředí obsahujícím uhličitany.The invention relates to the corrosion inertization of steel in a carbonate-containing medium.

V korozní praxi existuje značná řada konkrétních případů, kdy je uhlíkatá ocel exponována v různých, prostředích, obsahujících uhličitany neby hydrogenuhliČitany alkalických kovů nebo alkalických zemin. Dlouhodobá exposice v těchto prostředích vede ve většině případů ke vzniku plošného korozního napadení, které sice nerepresentuje takové nebezpečí jako lokální korozní procesy, představuje ale díky svojí intenzitě a ve spojení s častou iniciací korozního praskání značný konstrukční, technologický a provozní problém. Zejména se jedná ó konkrétní případy korozních procesů ve vypírkách plynů s obsahem oxidu uhličitého, korozi zásobníků nebo procesních zařízení technologických, celků, pracujících, s vodnými roztoky uhličitanů, ale i o případy korozí uhlíkaté oceli ve vlhkém prostředí porésního charakteru s obsahem uhličitanů a/nebo hydrogenuhličitanů alkalických kovů a/nebo zemin, jako například beton nebo speciální půdní prostředí. Protikorozní ochrana uhlíkaté oceli bývá v těchto případech realisována rozličným způsobem založeným na aplikaci ochranných nátěrů, v případech uvedených porésních prostředí nebo inhibitorů koroze v mnoha případech prostředí kapalných. Často se ocel, exponovaná v prostředí obsahujícím uhličitany, ponechává bez aktivní ochrany. Používání ochranných nátěrů pro protikorozní ošetření uhlíkaté ocele exponované v porésním prostředí s obsahem uhličitanů představuje značně nákladný postup, zejména s ohledem na velikost chráněné plochy. Účinnost tohoto způsobu je zásadně závislá na kvalitě provedení a charakteru použitého materiálu. Při nevhodných parametrech dochází velmi často k mechanicko-chemickému poškozování nátěrového systému, což vede následně k lokálním korozím obnaženého povrchu nebo specifickým formám koroze pod nátěrem.In corrosion practice, there are a number of specific cases where carbon steel is exposed in various environments containing carbonates or alkali metal or alkaline earth metal bicarbonates. Long-term exposure in these environments leads in most cases to the emergence of surface corrosion, which does not represent such a danger as local corrosion processes, but due to its intensity and in conjunction with frequent initiation of corrosion cracking poses a significant design, technological and operational problem. In particular, these are specific cases of corrosion processes in carbon dioxide-containing gas scrubbers, corrosion of storage tanks or technological process equipment, units operating with aqueous carbonate solutions, but also cases of corrosion of carbon steel in a humid porous environment containing carbonates and / or bicarbonates. alkali metals and / or soils, such as concrete or special soil environments. In these cases, the corrosion protection of carbon steel is realized in various ways based on the application of protective coatings, in the case of said porous media or corrosion inhibitors, in many cases in liquid media. Often, steel exposed to carbonate-containing environments is left without active protection. The use of protective coatings for the anti-corrosion treatment of carbon steel exposed in a porous environment containing carbonates is a very expensive process, especially with regard to the size of the protected area. The efficiency of this method depends fundamentally on the quality of the design and the nature of the material used. With unsuitable parameters, mechanical-chemical damage to the coating system often occurs, which subsequently leads to local corrosion of the exposed surface or specific forms of corrosion under the coating.

Aplikace inhibitorů koroze do prostředí, které obsahuje uhličitany, je z obecného hlediska možná pouze tam, kde se jedná o omezené objemy korozního prostředí a současně kde nedochází k rychlé degradaci použitého inhibitoru koroze, zejména za vyšších teplot, až již rozkladem původně dávkované látky jako v případech užití chemisorpčně působících inhibitorů koroze na' bázi sirných a dusíkatých heterocyklických sloučenin ve vypírkách oxidu uhličitého v potaši, nebo změnou oxidačního stavu pasívačního inhibitoru koroze. Častým nedostatkem aplikace inhibitorů koroze je jejich primární toxicita, zejména tam, kde hrozí kontaminace okolního prostředí, jsou-li inhibitory koroze použity ve vyšších koncentracích.The application of corrosion inhibitors to carbonate-containing environments is generally only possible where there are limited volumes of corrosion environment and at the same time where there is no rapid degradation of the corrosion inhibitor used, especially at higher temperatures, even by decomposition of the originally dosed substance as in in cases of use of chemisorption corrosion inhibitors based on sulfur and nitrogen heterocyclic compounds in carbon dioxide washings in potash, or by changing the oxidation state of the passive corrosion inhibitor. A common disadvantage of the application of corrosion inhibitors is their primary toxicity, especially where there is a risk of environmental contamination when corrosion inhibitors are used in higher concentrations.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob korozní inertisace ocele v prostředí obsahujícím uhličitany podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se prostředí, přicházející do styku s ocelí, obohatí ionty trojmocného železa v množství 150 až 1 500 mg/1 prostředí. Podle výhodného provedení se obohacení ionty trojmocného železa provádí elektrochemickou generací iontů za použití proudové hustoty 0,5 až 10 A/m po dobu 0,5 až 10 minut.The method of corrosion inertization of steel in a carbonate-containing medium according to the invention eliminates these drawbacks. Its essence lies in the fact that the medium coming into contact with steel is enriched with ferric ions in an amount of 150 to 1,500 mg / l of medium. According to a preferred embodiment, the ferric ion enrichment is carried out by electrochemical ion generation using a current density of 0.5 to 10 A / m for 0.5 to 10 minutes.

Základní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, Že vede k vývinu dlouhodobého imunního stavu, který je representován vymizením anodické rozpouštěcí reakce, původně detekovatelné a vznikem ochranné bariery imunního charakteru mající velmi dobré protikorozní vlastnosti. Uvedený způeob korozní inertisace podle vynálezu je velmi výhodný, protože je eliminován přídavek často nestálých nebo toxických, inhibitorů koroze do prostředí a ochranný proces je realisován vlastními ionty chráněného materiálu. Obohacení korozního prostředí ionty trojmocného železa nepředstavuje nebezpečí zThe main advantage of the method according to the invention is that it leads to the development of a long-term immune state, which is represented by the disappearance of the anodic dissolution reaction initially detectable and the formation of a protective immune barrier having very good anti-corrosion properties. Said method of corrosion inertization according to the invention is very advantageous, because the addition of often unstable or toxic corrosion inhibitors to the environment is eliminated and the protective process is realized by the ions of the protected material itself. Enrichment of the corrosive environment with ferric ions does not pose a danger from

CS 272 104 Bl důvodů zvýšení toxicity nebo obecného ekologického ohrožení. Povrch uhlíkaté oceli upravený v uhličitanovém roztoku se zvýšeným obsahem trojmocného železa je korozně imunní i v jiných, řádově neagresivnějších prostředích, jako například ve zředěných vodných roztocích solí nebo ve styku s atmosférou.EN 272 104 B1 reasons for increased toxicity or general ecological hazard. The surface of carbon steel treated in a carbonate solution with an increased content of ferric iron is corrosively immune in other, non-aggressive environments, such as in dilute aqueous salt solutions or in contact with the atmosphere.

Podstata vynálezu je dále objasněna na třech příkladných provedeních.The essence of the invention is further elucidated on three exemplary embodiments.

Příklad 1Example 1

Laboratorně simulovaný proces vypírky oxidu uhličitého ze syntézního plynu v roztoku 30 % uhličitanu draselného s přídavkem 2 % hmot, diethanolaminu byl dlouhodobě provozován za podmínek desorpce, to jest za varu systému a při parciálním tlaku oxidu uhličitého rovnajícím se 0,1 MPa. Korozní kupony z konstrukční uhlíkaté oceli, umístěné do korozního prostředí nebyly napadeny plošnou ani lokální korozí, nebyl určen žádný korozní úbytek a po ukončení experimentu na nich byla detekována povrchovou analysou ochranná vrstva, převážně cxidického charakteru. Korozní imunisace v tomto případě byla zaručena přídavkem komplexu sacharozy a trojmocného železa tak, že výsledná koncentrace byla 300 mg trojmocného železa na litr roztoku.The laboratory-simulated process of washing carbon dioxide from synthesis gas in a solution of 30% potassium carbonate with the addition of 2% by weight of diethanolamine was operated for a long time under desorption conditions, i.e. at system boiling and at a carbon dioxide partial pressure of 0.1 MPa. Corrosion coupons made of structural carbon steel, placed in the corrosive environment, were not attacked by surface or local corrosion, no corrosion loss was determined and after the end of the experiment a protective layer, mostly of oxidic character, was detected on them by surface analysis. Corrosion immunization in this case was guaranteed by the addition of a complex of sucrose and ferric iron so that the final concentration was 300 mg of ferric iron per liter of solution.

Příklad 2Example 2

Anodickou polarisací při -870 mV, vzhledem k nasycené kalomelové elektrodě, oři pro— 2 * těkajícím proudu 3 A/m po dobu 5 minut bylo dosaženo na uhlíkaté konstrukční oceli, umístěné ve vlhkém betonu imunního stavu, vyznačujícího se řádově nižší korozní rychlostí oproti systému bez úpravy a vymizením anodické rozpouštěcí reakce.By anodic polarization at -870 mV, with respect to a saturated calomel electrode, the flow for a flow current of 3 A / m for 5 minutes was achieved on carbon structural steels placed in wet concrete immune state, characterized by an order of magnitude lower corrosion rate compared to the system without modification and disappearance of the anodic dissolution reaction.

Příklad 3Example 3

Uhlíkatá ocel byla pasivcvána v prostředí obsahujícím 500 mg trojmocného železa, přidaného ve formě komplexu kyseliny etylendiaminotetraoctové do jednoho litru vodného roztoku o složení 20 % uhličitanu draselného a 10 % hydrogenuhličitanu draselného při teplotě 65 °C po dobu 20 minut. Bylo dosaženo dokonalé pasivace s vyšším ochranným účinkem, než v případě použití obdobného postupu s chromeném draselným.The carbon steel was passivated in a medium containing 500 mg of ferric iron added as ethylenediaminetetraacetic acid complex to one liter of an aqueous solution of 20% potassium carbonate and 10% potassium bicarbonate at 65 ° C for 20 minutes. Perfect passivation was achieved with a higher protective effect than when using a similar procedure with potassium chromium.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A process for the corrosion inertization of steel in a carbonate-containing medium, characterized in that the medium in contact with the steel is enriched with ferric ions in an amount of 150 to 1500 mg / l of medium.

2. A composition according to claim 1, characterized in that the enrichment of ferric ions 2 is carried out by electrochemical generation of ions using a current density of 0.5 to 10 A / m 2 pc for 0.5 to 10 minutes. ’