CS274319B1

CS274319B1 - Method of steel's corrosive inertization

Info

Publication number: CS274319B1
Application number: CS236989A
Authority: CS
Inventors: Milan Smrz; Jan Doc Ing Csc Vosta
Original assignee: Milan Smrz; Vosta Jan
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS236989A1

Abstract

The corrosion inertisation of carbon steel, exposed in various environments with contents of carbonates or hydrocarbonates of alkaline metals or earths based on origination of corrosion-resistant layer generated by increased concentration of trivalent ions of iron in the surface of the corroding metal. It represents a protection against corrosive processes also in other environments.

Description

Vynález ee týká způsobu korozní inertizace oceli v prostředí obsahujícím uhličitany.The invention relates to a process for the corrosive inertization of steel in a carbonate-containing environment.

V korozní praxi existuje značná řada konkrétních případů, kdy je uhlíkatá ocel exponována v různých prostředích obsahujících uhličitany nebo hydrogenuhličitany alkalických kovů nebo alkalických zemin. Dlouhodobá expozice v těchto prostředcích vede ve většině případů ke vzniku plošného korozního napadení, které sice nereprezentuje takové nebezpečí jako lokální korozní procesy, představuje ale díky svojí inzenzitě a ve spojení s častou iniciací korozního praskání značný konstrukční, technologický a provozní problém.In corrosion practice, there are a number of specific cases where carbon steel is exposed in various environments containing alkali metal or alkaline earth carbonates or bicarbonates. Long-term exposure to these agents leads in most cases to the emergence of a general corrosion attack, which, while not representing such a danger as local corrosion processes, presents a considerable structural, technological and operational problem due to its insensitivity and the frequent initiation of corrosion cracking.

Zejména se jedná o 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 porézního charakteru s obsahem uhličitanů a/nebo hydrogenuhličitanů alkalických kovů a/nebo zemin, jako například beton nebo speciální půdní prostředí.In particular, there are particular cases of corrosion processes in carbon dioxide gas scrubbers, corrosion of storage tanks or process equipment of process plants working with aqueous carbonate solutions, but also of corrosion of carbon steel in a porous humid environment containing alkali metal carbonates and / or bicarbonates; / or soil, such as concrete or special soil environment.

Protikorozní ochrana uhlíkaté oceli bývá v těchto případech realizována rozličným způsobem, založeným na aplikaci ochranných nátěrů, v případech uvedených porézních 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 porézním prostředí s obsahem uhličitanů představuje značně nákladný postup, zejména a 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 these cases, the corrosion protection of carbon steel is realized in various ways, based on the application of protective coatings, in the cases of said porous environments or corrosion inhibitors in many cases liquid environments. Often, steel exposed to carbonate-containing environments is left without active protection. The use of protective coatings for anticorrosive treatment of carbon steels exposed in a porous environment containing carbonates is a very costly procedure, especially with regard to the size of the protected area. The efficiency of this method is fundamentally dependent on the quality of construction and the nature of the material used. Inadequate parameters very often lead to mechanical-chemical damage to the coating system, resulting in 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, aí již rozkladem původně dávkované látky jako v případech užití chemlsorpčně působících inhibitorů koroze na bázi sirných a dusíkatých heterocyklických sloučenin ve vypírkách oxidu uhličitého v potaši, nebo změnou oxidačního stavu pasivačního 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 koncetracích.Application of corrosion inhibitors to the carbonate-containing environment is generally only possible where there are limited volumes of corrosive environment and at the same time where the corrosion inhibitor used is not rapidly degraded, especially at higher temperatures, by decomposition of the initially dosed substance as in cases of the use of chemosorption-acting corrosion inhibitors based on sulfur and nitrogen heterocyclic compounds in potash carbon dioxide scrubbers, or by changing the oxidation state of a passivation corrosion inhibitor. A frequent drawback of the application of corrosion inhibitors is their primary toxicity, especially where there is a risk of environmental contamination when corrosion inhibitors are used at higher concentrations.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob korozní inertizace oceli v prostředí obsahujícím uhličitany podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se prostředí, přicházející do styku s ocelí obohacuje ionty trojmocného železa v konoetraci 50 až 500 mg/1 přímým přídavkem a/nebo anodickou oxidační reakcí.These drawbacks are overcome by the process of corrosion inerting steel in the carbonate-containing environment of the invention. It is based on the fact that the medium in contact with the steel is enriched with trivalent iron ions in a concentration of 50 to 500 mg / l by direct addition and / or an anodic oxidation reaction.

Oba způsoby obohacení korozního prostředí ionty trojmocného železa vedou v uvažovaném prostředí k vývinu dlouhodobého imunního stavu, který je reprezentován vymizením anodické rozpouštěcí reakce, původně detekovatelné, a vznikem ochranné bariery imunního charakteru mající velmi dobré protikorozní vlastnoati.Both methods of enriching the corrosive environment with trivalent iron ions lead to the development of a long-term immune state in the environment under consideration, which is represented by the disappearance of the anodic dissolution reaction initially detectable, and the emergence of a protective immune barrier having very good anticorrosive property.

Uvedený způsob korozní inertizace podle vynálezu je velmi výhodný, protože je eliminován přídavek často nestálých nebo toxických inhibitorů koroze do prostředí a ochranný proces Je realizován vlastními ionty chráněného materiálu. Obohacení korozního prostředí ionty trojmocného železa nepředstavuje nebezpečí z důvodů zvýšení toxicity nebo obecného ekologického ohrožení.The process 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 protection process is carried out by the ion-protected material itself. Enriching the corrosive environment with iron (III) ions does not present a hazard due to increased toxicity or a general environmental hazard.

Povrch uhlíkaté oceli upravený v uhličitanovém roztoku se zvýšeným obsahem trojmocného železa je korozně imunní i v jiných, řádově neagresivnějších prostředích,The surface of carbon steel treated in a carbonate solution with an increased content of iron (III) is corrosion-immune even in other non-aggressive environments,

CS 274319 Bl jako například ve zředěných vodných roztocích aolí nebo ve styku a atmosférou. Vynález je dále blíže objasněn v příkladných provedeních.CS 274319 B1, such as in dilute aqueous solutions of aols or in contact with the atmosphere. The invention is further illustrated in the following examples.

Příklad 1Example 1

Laboratorně simulovaný proces vypírky oxidu uhličitého ze syntézního plynu v roz toku 30% uhličitanu draselného s přídavkem 2 % hmot. diethanolaminu byl dlouhodobě provozován za podmínek desorpce, to jest za varu systému a při perciálním tlaku oxidu uhličitého rovnajícím se 0,1 MPa. Korozní kupony z konstrukční uhlíkaté oceli, umiste né do korozního prostředí nebyly napadeny plošnou ani lokální korozí, nebyl určen žádný korozní úbytek a po ukončení experimentu na nich byla detekována povrchovou analýzou ochranná vrstva, převážně oxidického charakteru. Korozní imunizace v tomto případě byla zaručena přídavkem komplexu sacharozy a trojmocného železa tak, že výsledná koncentrace byla 300 mg trojmocného železa na litr roztoku.Laboratory simulated process of carbon dioxide scrubbing from synthesis gas in 30% potassium carbonate solution with addition of 2 wt. The diethanolamine has been operated for a long time under desorption conditions, i.e. at boiling of the system and at a carbon dioxide pressure equal to 0.1 MPa. Corrosion coupons made of structural carbon steel, placed in a 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 an oxidic character, was detected by surface analysis. Corrosion immunization in this case was guaranteed by the addition of sucrose-trivalent iron complex such that the final concentration was 300 mg of trivalent iron per liter of solution.

Příklad 2Example 2

Anodickou polarizací při -870 mV, vzhledem k nasycené kalomelové elektrodě, při o protékajícím 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.Anodic polarization at -870 mV, due to a saturated calomel electrode, at a flow rate of 3 A / m for 5 minutes achieved on carbon structural steels located in wet concrete of an immune state characterized by a significantly lower corrosion rate compared to the untreated system; by the disappearance of the anodic dissolution reaction.

Příklad 3Example 3

Uhlíkatá ocel byla pasivována v prostředí obsahujícím 500 mg trojmocného železa, přidaného va formě komplexu kyseliny etylendiaminotetraoctové do jednoho litru vodného roztoku o složení 20 % uhličitanu draselného 8 10 % hydrogenuhličitanu draselného při teplotě 65 °C po dobu 20 minut. Bylo dosaženo dokonalé pasivace a vyšším ochranným účinkem, než v případě použití obdobného poetupu s chromanem draselným.The carbon steel was passivated in an environment containing 500 mg of trivalent iron added as ethylenediaminotetraacetic acid complex to one liter of an aqueous solution of 20% potassium carbonate 8 10% potassium bicarbonate at 65 ° C for 20 minutes. Perfect passivation was achieved with a higher protective effect than a similar poetup with potassium chromate.

Claims

Process for the corrosive inertization of steel in a carbonate-containing medium, characterized in that the medium in contact with the steel is enriched with trivalent iron ions in a concentration of 50 to 500 mg / l by direct addition and / or an anodic oxidation reaction.