NO157182B - Fremgangsmaate til aa inhibere korrosjon paa utstyr av titan eller titanholdige legeringer, og anvendelse av fremgangsmaaten ved blekning av cellulosematerialer eller papirmasser - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til å inhibere korrosjon på utstyr av titan, eller av legeringer inneholdende titan,ved innvirkning av vandige oppløsninger inneholdende en peroksy-forbindelse, spesielt innvirkning av alkaliske vandige oppløsninger inneholdende natriumperoksyd og/eller hydrogenperoksyd.

Titan og legeringer derav er materialer som ofte anvendes ved fabrikasjon av utstyr for industrielle installasjoner for blekning av cellulosematerialer. Disse installasjoner innbefatter ofte apparatur som tjener flere formal, og i hvilken forskjellige typer av sterkt varierende reagenser kan anvendes. Dette er eksempelvis tilfellet når det gjelder tekstilbleknings-installasjoner, installasjoner for dynamisk papirmasseblekning og visse konvensjonelle kraftmassebleknings-installasjoner, hvilke innbefatter et universal-sluttrinn. Utstyr i slike installasjoner fremstilles i det minste delvis av titan eller en legering derav.

Da titan og dettes legeringer kan korroderes av visse vandige oppløsninger som vanligvis anvendes ved blekning, for eksempel alkaliske vandige oppløsninger av peroksy-forbindelser, vil valget av reagenser eller den konsentrasjon ved hvilken de bør anvendes i installasjoner hvis overflater er i kontakt med nevnte oppløsninger, og som er fremstilt av titan eller en titanlegering, være begrenset.

Med sikte på å inhibere korrosjon av titan under disse betin-gelser er det blitt foreslått (T.M. Sigalovskaya et al.

Zashchita Metallov, 1976 Vol. 12 (4), s. 363-367) tilsetning av natriumheksametafosfat eller natriumsilikat til den korrosive oppløsning. Den observerte korrosjonsnedsettelse er imidlertid utilstrekkelig for industriell anvendelse av prosessen.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å gjøre det

mulig å anvende vandige oppløsninger inneholdende en peroksydforbindelse i utstyr av titan eller av legeringer inneholdende titan, for eksempel i blekningsinstallasjoner. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har videre den fordel, når den bringes til utførelse i installasjoner som anvendes for blekning av cellulosematerialer, at den i betydelig grad forbedrer bleknings-virkningen. I tilfellet av papirmassefremstilling gjør den det også mulig å oppnå meget godt utbytte.

Den foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte til å inhibere korrosjon på utstyr av titan, eller av legeringer inneholdende titan, ved innvirkning av vandige oppløsninger som inneholder en peroksy-forbindelse, karakterisert ved at det anvendes en oppløsning inneholdende kalsium-, strontium- eller barium-ioner i en mengde mellom 0,001 og 0,1 gramatomer pr. liter.

Jordalkalimetall-ionene kan tilføres oppløsningen i form av forskjellige typer av forbindelser. I alminnelighet anvendes forbindelser som er oppløselige i oppløsningen ved de konsen-trasjoner som anvendes; oppløselige organiske eller uorganiske forbindelser kan anvendes. Fortrinnsvis anvendes acetater, karbonater, bikarbonater, nitrater, hydroksyder, sulfater, klorater, hypokloritter eller halogenider, så som klorider. De beste resultater er blitt oppnådd med acetater, karbonater og bikarbonater, nitrater, sulfater og klorider. Blandinger av disse forbindelser såvel som blandinger av ioner kan også anvendes. Når kalsium-ioner anvendes, kan hårdt vann med fordel brukes for fremstilling av oppløsningen ved at man om nødvendig innstiller konsentrasjonen av ioner til den ønskede verdi ved tilsetning av ioner.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes til å inhibere korrosjon på titan, eller legeringer inneholdende titan,

i kontakt med oppløsninger av forskjellige sammensetninger. Den anvendes vanligvis til å inhibere korrosjon som skyldes vandige oppløsninger inneholdende en eller flere peroksy-forbindelser av organisk eller uorganisk natur. Oppfinnelsen kan derfor komme til anvendelse når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av oppløsninger inneholdende organiske peroksyder, så som persyrer og deres salter såvel som de tilsvarende acylperoksyder. Den kommer særlig til anvendelse når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av oppløsninger av alifatiske persyrer, så som pereddiksyre, perpropionsyre og persmørsyre, og deres salter.

Oppfinnelsen kommer med fordel til anvendelse når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av oppløsninger inneholdende uorganiske peroksyforbindelser, så som hydrogenperoksyd og peroksyder og persalter av alkalimetaller. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig godt egnet når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av oppløsninger inneholdende hydrogenperoksyd eller alkalimetallperoksyder, spesielt natrium- og kaliumperoksyder.

Konsentrasjonen av peroksyforbindelser i oppløsningen er variable og avhenger av oppløsningens tilsiktede anvendelse.

I alminnelighet er denne konsentrasjon mellom 0,1 og 100 g/l.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig godt egnet

når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av alkaliske oppløsninger. Disse kan gjøres alkaliske direkte ved hjelp av peroksyforbindelsen når denne i seg selv er av basisk natur, eller ved nærvær av en eller flere forbindelser av basisk natur. Disse alkaliske oppløsningers pH er i alminnelighet høyere enn 8 og oftest mellom 8,5 og 13.

De forbindelser som gjør de korrosive oppløsninger alkaliske, kan være av forskjellige typer." Oftest er de silikater, fosfater, karbonater, borater eller hydroksyder av ammonium og av alkalimetaller, særlig natrium og kalium. Det vil være klart at andre forbindelser av basisk natur også kan være til stede. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig godt egnet når det gjelder å inhibere korrosjon som forårsakes av oppløsninger inneholdende et hydroksyd av alkalimetall, særlig av natrium og av kalium.

Konsentrasjonen av forbindelser av basisk natur er variabel og avhenger av oppløsningens tilsiktede anvendelse. I alminnelighet er sien mellom 0 og 100 g/l, oftest mellom 1 og 100 g/l.

Meget gode resultater er blitt oppnådd ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for inhibering av korrosjon som forårsakes av oppløsninger inneholdende et natrium- eller kaliumperoksyd eller oppløsninger inneholdende hydrogenperoksyd og et natrium- eller kaliumhydroksyd.

Oppløsningene av peroksy-forbindelser kan også inneholde andre stoffer valgt som en funksjon av det spesielle anvendel-sesområde for disse oppløsninger. De kan derfor inneholde stabilisatorer for peroksy-forbindelser, aktivatorer for peroksy-forbindelser, pH-regulerende midler etc.

De temperaturer ved hvilke titan eller titanlegeringer utsettes for virkningen av korrosive oppløsninger, varierer.

I alminnelighet er de mellom 0 og 230°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er egnet for inhibering av korrosjon på utstyr bestående helt eller delvis av titan eller legeringer inneholdende titan av vidt forskjellige typer. I alminnelighet består de overflater som er i kontakt med oppløsnin-gene, av 80-100% titan og 0-20% av elementer så som aluminium, krom, jern, tantal, molybden, tinn, vanadium, niob, palladium, karbon, nitrogen eller hydrogen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan således anvendes i forbindelse med forskjellige kommersielle kvaliteter av "rent" titan, så som kvalitetene Ti 35A, Ti50A, Ti65A og Ti75A og forskjellige legeringer så som Ti-140A, Ti-155A, Ti-0,20Pd, Ti-5Al-2,5Sn, Ti-6A1-4V, Ti-7Al-2Nb-lTa, Ti-8Al-lMo-lV, Ti-6Al-4V-lSn, Ti-6Al-6V-2,5Sn, Ti-6Al-2Mo, Ti-7Al-3Mo, Ti-4Al-3Mo-lV,

Ti-0,15Pd og Ti-0,3Mo-0,8Ni.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med forskjellige operasjoner ved hvilke vandige oppløsninger av peroksy-forbindelser anvendes. Den kan derfor med fordel komme til anvendelse ved blekning av cellulosematerialer og særlig ved blekning av tekstiler, fibre og papirmasser, herunder også masser som erholdes i prosesser for resirkulering av avfallspapir. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes således med fordel ved blekning av mekanisk, kjemisk og halvkjemisk, kjemisk-mekanisk og termomekanisk papirmasse. Gode resultater er blitt oppnådd ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forbindelse med dynamiske blekemetoder.

For denne spesielle anvendelse kan oppløsningen, foruten vann og peroksy-forbindelsen, som fortrinnsvis er hydrogenperoksyd eller natirumperoksyd, inneholde en base, når den valgte peroksy-forbindelse er hydrogenperoksyd, valgt blant kaliumhydroksyd og natriumhydroksyd, hvorav sistnevnte foretrekkes, såvel som visse additiver, så som sekvesteringsmidler og stabilisatorer for peroksy-forbindelser.

De temperaturer ved hvilke den dynamiske blekning av papirmasser utføres, kan variere. De ligger i alminnelighet mellom

20 og 130° C, fortrinnsvis mellom 25 og 100°C. Bleketiden kan variere innenfor vide grenser. I alminnelighet er den mellom 0,5 og 100 minutter. Massekonsistensen er i alminnelighet mellom

0,1 og 25%.

Reagensene er vanligvis til stede i oppløsningene i konsen-trasjoner på henholdsvis 0,1-20 vekt% peroksy-forbindelse, fra 0 til 20 vekt% av en forbindelse av basisk natur (når peroksy-forbindelsen ikke er av basisk natur, er denne konsentrasjon vanligvis mellom 0,1 og 20%) og fra 0 til 5%, spesielt fra 0,01 til 5%, av forskjellige additiver, beregnet på vekten av den tørre masse. De følgende kan anvendes som additiver som er egnet for stabilisering av peroksy-forbindelser: polymerer av-ledet fra en ct-hydroksyakrylsyre beskrevet i fransk patent nr. 2 342 365 (Solvay & Cie.), deres salter og deres derivater, eller alkyliden-polyfosfonsyrer og deres derivater, så som aminotri(metylenfosfon)-syre, l-hydroksy-etyliden-l,l-difosfon-syre, etylendiaminotetra(metylenfosfon)-syre, heksametylen-diaminotetra(metylenfosfon)-syre og dietylentriaminopenta(metylen-fosfon)-syre såvel som deres salter.

Til ytterligere belysning av oppfinnelsen skal det nedenfor gis noen eksempler som viser effektiviteten av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (eksempler 1-2 3) og viser forlikeligheten av ionene med papirmasse-blekemedia (eksempler 24-38) .

Eksempler 1- 2 3.

Tre sylindriske elektroder fremstilt av "CONTIMET" 30 (titan), med en diameter på 9 mm og en høyde på 53 mm, og to prøver av det samme materiale, 50 mm høye, 20 mm brede og 2 mm tykke, ble plassert horisontalt i en termostatregulert beholder på ca.

200 ml forsynt med en overløpsanordning. Elektrodene og prøvene var blitt beiset på forhånd ved hjelp av en vandig oppløsning inneholdende 122 ml konsentrert salpetersyre pr. liter og 46 g natriumflucrid pr. liter og deretter passivert med 10% salpetersyre.

Beholderen ble kontinuerlig tilført en 30% vandig oppløsning av hydrogenperoksyd med en tilførselshastighet på 50 ml pr. time og en alkalisk vandig oppløsning, hvis sammensetning er gitt i tabell I, med en tilførselshastighet på 3,6 l/time. For eksempel 22 var den alkaliske oppløsning kommunalt vann med en hårdhet på 29,5 franske grader. De to oppløsninger ble blandet i kontakt med prøvene og elektrodene. Overløpet ble oppsamlet i en termostatregulert tank. Temperaturen i beholderen og i tanken var 80°C.

De anvendte oppløsninger inneholdt, som sekvesterings-middel, enten natrium-poly-a-hydroksyakrylat med handels-

navnet "CLARENE" (Solvay & Cie.), eller dietylentriamin-penta(natrium-metylen-fosfonat) med handelsnavnet "DEQUEST"

(Mansanto) av kvalitet 2066.

Oppløsningens pH ble overvåket ved hjelp av et pH-meter, plassert i beholderen. Innholdet av hydrogenperoksyd i tanken ble bestemt i begynnelsen og på slutten av eksperimentet.

Polarisasjonsmotstanden ble målt kontinuerlig ved hjelp

av elektrodene. Det tilsvarende vekttap ble beregnet i henhold til den metocfe som er beskrevet i en artikkel av L. Clerbois, Centre Belge de l'Etude de la Corrosion, Rapport Technique, 1973, 122, 209.1.

Vekten av prøvene ble overvåket før og etter hvert forsøk, og vekttapet ved direkte måling ble uttrykt i mm pr. år (1 mm pr. år tilsvarer 12,5 g pr. dag og pr. m overflateareal). Forsøksbetingelsene og de erholdte resultater er vist i tabell I nedenfor. Forsøk 1-6 ble utført for sammenligningsformål.

Resultatene i tabell I viser at anvendelse av ioner

i henhold til oppfinnelsen gjør det mulig å redusere meget betydelig - eller endog praktisk talt eliminere - korrosjon, mens kjente inhibitorer (natriumsilikat og natriumheksametafosfat) er langt mindre effektive. Videre kan det sees at magnesiumioner anvendt alene ikke gir tilstrekkelig inhibering av korrosjonen.

Eksempler 24- 38.

Blekeforsøk ble utført i en laboratorieapparatur egnet

for dynamisk blekning, under anvendelse av kraftmasser som tidligere var blitt halvbleket ved en konvensjonell CED-sekvens. Massekonsistensen var 10% i alle forsøk. Temperaturen ble

holdt ved 70°C, og operasjonen varte i 10 minutter. Blekeoppløs-ningens elueringshastighet var 50 ml pr. minutt.

Etter blekningen ble massen surgjort, og en prøve ble

tatt for bestemmelse av hvitheten i henhold til standard ISO 2470.

To forsøksserier blé utført. Den første forsøksserie

ble utført med en masse hvis opprinnelige hvithet var 71° ISO.

Forsøksbetingelsene og de oppnådde resultater er gitt i tabell II nedenfor. Forsøk 24 og 28 ble utført i nærvær av en trådduk av titan. Forsøk 24 og 25 ble utført for sammenligningsformål.

Den andre forsøksserie ble utført med masse hvis opprinnelige hvithet var 69° ISO, viskositet 12,5 mPa.s. og midlere grad av polymerisering 990.

Etter surgjøring av massen med svovelsyre ble en prøve tatt for bestemmelse av hvithetsgraden oq viskositeten i henhold til standard TAPPI-T-230. Polymerisasjonsgraden ble beregnet på basis av viskositeten i henhold til de forhold som er gitt i standard SCAN-C-15 (1962).

Forsøksbetingelsene og de oppnådde resultater er vist i tabell III nedenfor. Forsøk 32 og 33 ble utført for sammen-lignings formål.

Den anvendte mengde "DEOUEST" er uttrykt som aktive materialer.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til å inhibere korrosjon på utstyr av titan eller av legeringer inneholdende titan ved innvirkning av vandige oppløsninger inneholdende en peroksydforbindelse, karakterisert ved at det anvendes en opp-løsning inneholdende kalsium-, strontium- eller barium-ioner i en mengde mellom 0,001 og 0,1 gramatomer pr. liter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ionene tilføres oppløsningen i form av en forbindelse valgt blant acetater, karbonater og bikarbonater, nitrater, sulfater, hydroksyder, klorater, hypokloritter og halogenider.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en oppløsning inneholdende hydrogenperoksyd eller natriumperoksyd.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en oppløsning som også inneholder en forbindelse av basisk natur.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at forbindelsen av basisk natur er et hydroksyd av natrium eller kalium.

6. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-5 ved blekning av cellulosematerialer.

7. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-5 ved dynamisk blekning av papirmasser.