JP2019073764A - 腐食防止方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、炭素鋼製の熱交換器、反応釜や配管の腐食を抑制するために、オルトリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ヒドロキシエチリデンホスホン酸塩、ホスホノブタントリカルボン酸塩等のリン化合物が冷却水系に添加されている。亜鉛塩や重クロム酸塩のような重金属塩を単独で又は併用して添加する場合もある。
しかし、このようなリン化合物や亜鉛塩などを添加する防食処理では、水質を汚染し、環境に重篤な影響を与える可能性がある。
特許文献2には、ランゲリア指数が1.5以上で、かつシリカ濃度とカルシウム硬度の積が2000以上となるように調整された水系に、マレイン酸系重合体Aと、マレイン酸系単量体と非イオン性モノエチレン系不飽和単量体との共重合体Bとを特定の割合で添加する金属の腐食抑制方法が開示されている。
特許文献3には、リン酸塩と亜鉛塩とMアルカリ度成分とが添加され、全リン酸濃度及び全亜鉛濃度をそれぞれ1mg/L以下、かつ30℃におけるランゲリア指数を1.2以上とする水系の金属腐食抑制方法が開示されている。
本発明に従った皮膜性アミンによる防食皮膜の形成による腐食防止方法では、所定以上のMアルカリ度と皮膜性アミン濃度があれば防食皮膜を形成して防食効果を得ることができるため、環境負荷を低減し、安価な防食処理が可能となる。特に、冷却水系では、補給水由来のMアルカリ度が濃縮されるため、防食皮膜形成のためのMアルカリ度の調整のためには、濃縮が上がる前の初期段階だけ不足するMアルカリ度成分を投入すれば良い。よって、その後は、薬剤としては通常皮膜性アミンの添加のみで済む。
該Mアルカリ度成分として中和性アミンを用い、該防食皮膜を形成する初期処理時の該冷却水系のMアルカリ度を90mg/L as CaCO3以上に調整することを特徴とする腐食防止方法。
該Mアルカリ度成分として無機アルカリを用い、該防食皮膜を形成する初期処理時の該冷却水系のMアルカリ度を120mg/L as CaCO3以上、pHを9.5以上に調整することを特徴とする腐食防止方法。
このようなことから、本発明によれば、環境負荷を低減すると共に薬剤コストを抑えた経済的な処理で、高い防食効果を長期間安定に得ることができる。
本発明において、初期処理とは、皮膜性アミンにより、処理対象となる冷却水系内の該冷却水系と接する金属部材の表面全体に防食皮膜を形成させる処理をさす。
ここで、金属部材の表面全体とは、配管、熱交換器、反応釜などをいう。
また、初期処理とは、中和性アミンや無機アルカリを用いて十分にMアルカリ度を上げ、高濃度の皮膜性アミンを添加することで金属部材の表面全体に防食皮膜が形成される処理のことである。
本発明においては、初期処理時に冷却水系の水質調整を行うことにより、冷却水系に接する金属部材の表面に安定な防食皮膜を効率的に形成する。
一方、Mアルカリ度成分として後述の無機アルカリを使用する場合には、冷却水系のMアルカリ度が120mg/L as CaCO3以上、pHが9.5以上となるように水質調整する。この場合、後述の炭酸塩、重炭酸塩によりMアルカリ度成分120mg/L as CaCO3以上に調整し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物によりpHを9.5以上に調整することが好ましい。
この保持処理時においては、冷却水系の濃縮でMアルカリ度が上昇する傾向があるため、通常、Mアルカリ度成分の追加添加は不要である。また、皮膜性アミンについても、追加添加することなく通常1mg/L以上の濃度を維持し得るが、皮膜性アミン濃度が低下する傾向がある場合は適宜必要量の皮膜性アミンを追加添加する。
本発明において、処理対象とする冷却水系は、密閉循環冷却水系でも良いし、開放循環冷却水系でも良い。また、冷却水系の水は純水、軟水、工業用水など特に限定されない。いずれの冷却水系でもブローや飛散水などで抜けた分、破壊された皮膜の再形成などで消耗した分を補うため、上記の水質となるように薬剤の追加添加を行う。
本発明において、防食対象とする金属部材には特に制限はなく、炭素鋼等の鉄系金属部材であっても良く、銅系金属部材であっても良いが、皮膜性アミンにより腐食抑制に有効な防食皮膜を形成し易いことから、本発明は炭素鋼等の鉄系金属部材の腐食抑制に有効である。
皮膜性アミンとは、金属表面に防食性の皮膜を形成し得るアミンである。本発明で用いる皮膜性アミンとしては特に制限はなく、通常、ボイラ水系の防食処理等に用いられている皮膜性アミンをいずれも好適に用いることができる。一般的な皮膜性アミンは、長鎖脂肪族アミン類(脂肪族アミンやジアミン類)等の1種又は2種以上が用いられる。
本発明で用いるMアルカリ度成分としては、無機アルカリでも、有機アルカリである中和性アミン(酸成分を中和し得るアミン)でもよい。
以下の実施例及び比較例では、試験水中に試験片を浸漬して回転させることにより、試験片を腐食させる回転腐食試験装置を用いて、以下の手順で腐食試験を行った。腐食速度の単位はmdd(mg/dm2/day)とし、10mdd以下を防食効果十分として判断した。
(1) 1Lビーカーに純水1.0Lを入れた。
(2) (1)のビーカーに塩化ナトリウム水溶液(塩化物イオン濃度0.1重量%)5ml、硫酸ナトリウム水溶液(硫酸イオン0.1重量%)5mlを添加した。またMアルカリ度成分として重炭酸ナトリウム(NaHCO3)水溶液(Mアルカリ度として5%)、ジメチルアミノエタノール(DMEA)溶液(Mアルカリ度として5%)、又はモノイソプロパノールアミン(MIPA)溶液(Mアルカリ度として5%)を所定量添加した(ただし、比較例9,10では添加せず。)。また皮膜性アミンとしてN−オレイル−1,3−ジアミノプロパンを10mg/L添加した(ただし、比較例7,8,10では添加せず。)。ビーカー内の水は常に撹拌子で混ぜながら各成分を添加した。
同じMアルカリ度溶液でpHを変える場合は、重炭酸ナトリウム(NaHCO3)溶液で設定したMアルカリ度となるよう調整し、水酸化ナトリウム溶液の添加でpHを調整した。
(3) (2)で作成したビーカーを50℃の恒温水槽に入れた。
(4) 支持棒に軟鋼試験片(50mm×30mm×1mm)を取り付け、(3)のビーカー内の試験水に浸るようにした。
(5) (4)の支持棒を145rpmの回転速度で回転させて試験を開始した。
(6) 7日間の試験後、試験片を取り出して腐食減量から腐食速度を算出した。
実施例1〜7及び比較例1〜10では、上記腐食試験手順のうち、(3)の工程において、表1に示すMアルカリ度成分を表1に示すMアルカリ度となるように添加し、必要に応じて水酸化ナトリウム溶液を添加して表1に示す初期pHに調整した。
各例で求められた腐食速度を表1に示す。
なお、上記実施例では、いずれもビーカー内での腐食試験を行っているため、(3)の工程後、7日間のビーカー内の試験水のMアルカリ度には殆ど変化はなかったが、7日間の試験後のN−オレイル−1,3−ジアミノプロパンの濃度は1mg/L程度にまで低下していた。
また、初期処理後、試験水を入れ替えて保持処理も含めた試験を実施した。試験水のMアルカリ度を30〜150mg/L as CaCO3、pHを8〜9で更に5日間同様の試験を継続したが、腐食速度は、いずれの実施例でも10mdd以下であり、防食効果の持続効果を確認することができた。
Claims (5)
- 冷却水系に皮膜性アミンとMアルカリ度成分を共存させて該冷却水系に接する金属部材の表面に防食皮膜を形成して該金属部材の腐食を抑制する腐食防止方法であって、
該Mアルカリ度成分として中和性アミンを用い、
該防食皮膜を形成する初期処理時の該冷却水系のMアルカリ度を90mg/L as CaCO3以上に調整することを特徴とする腐食防止方法。 - 請求項1において、前記初期処理時の前記冷却水系のpHを9.5以上とすることを特徴とする腐食防止方法。
- 冷却水系に皮膜性アミンとMアルカリ度成分を共存させて該冷却水系に接する金属部材の表面に防食皮膜を形成して該金属部材の腐食を抑制する腐食防止方法であって、
該Mアルカリ度成分として無機アルカリを用い、
該防食皮膜を形成する初期処理時の該冷却水系のMアルカリ度を120mg/L as CaCO3以上、pHを9.5以上に調整することを特徴とする腐食防止方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記初期処理時に前記冷却水系に前記皮膜性アミンを10mg/L以上添加し、その後、該初期処理時の該冷却水系の皮膜性アミン濃度を0.1mg/Lを超える濃度に維持することを特徴とする腐食防止方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記初期処理後、形成された防食皮膜を保持する保持処理時において、前記冷却水系のMアルカリ度を30mg/L as CaCO3以上、皮膜性アミン濃度を0.1mg/L以上に維持することを特徴とする腐食防止方法。
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