NO750215L - - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte til preparering av metalloverflater

for påføring av beskyttelsesbelegg".

Det finnes tallrike litteratursteder og patenter som beskriver fjerning av j,erhoksyd-glødeskall og andre fremmedmaterialer fra metalloverflater. Flere av disse prosesser angår spesielle anvendelser av metallrensningen. Således beskriver Alfano i US.pat. nr. 3 072 502 og Bell i US.pat. nr. 3 248 269

en to-trinns prosess for fjerning av glødeskall av jernoksyd fra kjeljer ~]ved å bruke en ammoniakalsk sitronsyreoppløsning. Ingen av disse prosesser angår eller er egnet for preparering av store overflater, f.eks. skipsrom, for maling. En slik anvendelse krever forurensningsfrie overflater som er passivert så de ikke vil ruste på opp til flere dager.

Ehren og Ellis beskriver i US.pat. nr. 3 166 444 en sur løsning inneholdende et overflateaktivt middel som er bestemt for rensning av metalloverflater før en etterfølgende behandling, såsom fosfatering, anodisering, blåglødning, beising, osv. Denne fremgangsmåte angår ikke, og egner seg ikke for preparering av store overflater, såsom skipsrom, for maling.

Groom og Bromley beskriver i US.pat. nr. 3 025 190

en fremgangsmåte for fjerning av oljeaktige materialer fra overflaten av tanker, kammere, rørledninger, varmevekslere og inn-vendige skipsoverflater. Denne fremgangsmåte angår ikke og er ikke egnet for samtidig fjerning av jernoksyd-glødeskall fra disse overflater eller for å bringe disse overflater i en tilfredsstillende tilstand for påføring av et beskyttelsesbelegg.

US.pat. nr. 2 326 837, nr. 2 428 364, nr. 2 944 664 og nr. 3 162 547 hører til de patenter som angår prosesser for rensning av metalloverflater. Disse og lignende prosesser har den alvorlige ulempe at de ikke fjerner fullstendig fett og oljeaktige materialer dersom disse er tilstede, og at de ikke til-veiebringer den passivering som er nødvendig for den etterfølgende • overflatebehandling. Dette er et kritisk problem i de tilfeller hvor man trenger helt rene, oljefrie, passive overflater for påføring av beskyttelsesmalinger eller epoksy-finisher.

Jernbane-tankvogner, tankbiler og tankskip som fører mineralolje, vegetabilsk olje, petroleum og petroleumprodukter, og lagringstanker for disse materialer byr på store og kompliserte problemer når det gjelder rensning og frjustf jerning. Rensning og rustfjerning i oljetankere er et problem av internasjonal betydning.

For oljetankere foreligger et langtidsproblem ved rustdannelsen, da disse tankere bare fører olje en vei og "dødlast" på returreisen, idet de da ofte er delvis eller helt fyllt med sjøvann...Man får. således ikke bare de normale korros jonsproblemer, men også en akselerert korrosjon ved innvirkning av sjøvann.

Fjerning av rust og løsnet maling fra kjøl og maskin-rom, tanker osv. på skip og rom i oljetankere skjer idag ved sandblåsing eller ved bruk av lut. Sandblåsing ødelegger grunnmetallet og maskindeler og er temmelig kostbar på grunn av den lange tid skipet må forbli i havn. Farer forbundet med håndteringen av sterke alkaliske glukonatløsninger er velkjente.

Problemene med oppbyggingen av jernoksyd-skall i oljetankere kan lettes og levetiden av disse tankere forlenges ved at tankene males. Det finnes imidlertid idag ingen passende og økonomisk prosess som jf "jj er ner rust og tilstrekkelig renser ol je-belagte metalloverflater til at de kan males.

Oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en ny fremgangsmåte til avrusting, rensning og passivering av metall-overf later, særlig av rom i oljetankere, for å preparere dem for påføring av beskyttelsesbelegg.

Oppfinnelsen angår generelt en fremgangsmåte til preparering av metalloverflater for. påføring, av \beskyttelsesbelegg,karakterisert ved(a) å bringe metalloverflaten i kontakt med en vandig løsning inneholdende minst ca. 1 % av en organisk syre (fortrinnsvis sitrorisyre) innstilt til en pH av 2,5-6,0

med en nitrogenbase (fortrinnsvis ammoniakk) og et emulgeringsmiddel inneholdende et organisk løsningsmiddel og et overflateaktivt middel inntil overflaten er vesentlig fri for jernoksyd-glødeskall og annet fremmedmateriale, og(b) å innstille løsningens pH til 5,5-7,5, å tilsette et oksydasjonsmiddel (fortrinnsvis i

natriumnitritt) og å lufte inntil metalloverflaten er vesentlig, fri <^§6r magnetitt og er brakt til en passiv, rustbestandig tilstand som egner seg for belegging.

Rensingen av metalloverflater, særlig i oljetankere, før beskyttelsesbelegget påføres, er forbundet med en rekke problemer..Prepareringen av en helt (renl metalloverflate krever fjerning av alt jernoksyd-skall og oljeaktige materialer og andre fremmedmaterialer. På grunn av den betydelige tidsfaktor inn-volvert i den etterfølgende påføring av malingen, må metall-overf laten være i en slik passiv tilstand at det ikke skjer noen

ny rustdannelse. Passivitet er en inert tilstand som metallene oppviser under betingelser ved hvilke man venter kjemisk aktivitet.

Et problem som kan oppstå under avrustingen er dannelsen av et tynt lag av magnetitt (FeO.Fe202) på de rensede metalloverflater. Dette tynne magnetittlag forstyrrer en effektiv binding av det påførte beskyttelsesbelegg og må derfor ^fjernes før belegget påføres.

Jernoksyd-skall fjernes effektivt fra metalloverflater ved kontakt med en vandig løsning av en organisk syre som kan velgesfra, men er ikke begrenset til, gruppen bestående av sitronsyre, glukonsyre, maursyre, oksalsyre, glykolsyre, glukoheptonsyre, maleinsyre, vinsyre, eddiksyre, étylendiamin-tetraeddiksyre og blandinger derav..Den foretrukne syre er sitronsyre. Den,.syre løsning innstilles til en pH mellom 2,5 og 6, fortrinnsvis. 3,0

til 4,5 med en nitrogenbase. Nitrogenbasen kan være ammoniakk, etanolamin, dietanolamin eller.trietanolamin. ,Et primært, sekundært eller tertiært alifatisk hydrokarbonamin kan også brukes forutsatt at det er vannløselig. Slike aminer omfatter trimetylamin, dietylamin, forskjellige primære butylrog amylaminer,; etylamin, propylamin, dimetylamin, trietylamin og lignende. Den foretrukne nitrogenbase er ammoniakk på grunn av dens lave pris og høy effektivitet.

Ammoniakalsk sitronsyre, det foretrukne avrustings-middel ved fremgangsmåten, reagerer med jernoksyd-skall på den overflate som skal renses og danner løselige ammoniumsitrat-kbmplekser og angriper samtidig grunnmetallet bare i ubetydelig grad.

For høy ytelse og hurtig rensning bruker man en syrekonsen tras jon på minst 1%. Man kari bruke konsentrasjoner over 1%, m|eh konsentrasjoner over 10% gir ingen ytterligere i fordel og er unødvendig. Konsentrasjoner mellom 1,0 og 5,0% er vanligvis foretrukket. Syren kan være oppløst eller fortynt i ferskvann eller saltvann. Sjøvann kan hensiktsmessig brukes.

En korrosjonsinhibitor blir fortrinnsvis tilsatt til løsninngen i en mengde på ca..0,5 til 5,0%, fortrinnsvis 0,5 til 1,0% basert på vekten av syren. Hvilken som helst i handelen tilgjengelig korrosjonsinhibitor anbefalt til bruk med disse syre-løsninger kan brukes, såsom "Rodine" 115, 31A og 95 (Amchem Products, Ambler, Pa.) eller "Armohib" 31 og 31S (Armak Chemical Co., Chicago Illinois). "Rodine" 68-286 egner seg særlig godt som korrosjonsinhibitor .

Når man møter oljeaktige avleiringer under skallfjerings-prosessen, f.eks. i oljetankere, må man tilsette et emulgeringssystem til avrustingsløsningen. Dette systeminneholder fortrinnsvis et vannløselig organisk løsningsmiddel, ikke-ioniske og/eller anioniske overflateaktive midler. Avhengig av arten av det oljeaktige materiale som er tilstede, kan sammensetningen variere ved at en eller flere av disse ingredienser sløyfes eller at mengden og konsentrasjonen av hvert ingrediens varieres. Blandingen vil imidlertid vanligvis, inneholde et vannløselig organisk løsnings-

middel og minst ett overflateaktivt middel. Den totale konsentrasjon av emulgeringssystemet, 0,01-6,0% (basert på volumet av løsningen)

er uavhengig av de komponenter som er tilstede, og den anvendte konsentrasjon ér avhengig av mengden av det oljeaktige materiale som skal fjernes fra metalloverflaten.

Det organiske løsningsmiddel kan velges fra den store gruppe av vannløselige en- og toverdige alkoholfer, ketoner og alkylglykoletylestre. Et særlig effektivt oljeemulgerende middel inneholdende organiske løsningsmidler og overflateaktive midler er "Rapid Kleen"

(Maritec Corp., Edgewater, N.J.) . Hvis ønsket,' kan en spesiell sammensetning av et emulgeringssystem bestemmes for hvert slikt oljeholdig materiale som bunkerolje, dieselolje, fyringsolje,

råolje, mineralolje, soyabønneolje, olivenolje, bomullsfrøolje, \o.s.v., basert på hydrofil-lipofil-likevekt (HLB), ("The Atlas

HLB System" 4e utgave, Atlas Chemical Industries, Inc., Wilmington Delaware).

I tillegg til fjerningen av jernoksyd-skall og fremmedmaterialer fra metalloverflaten før beskyttelsesbelegget påføres, må metalloverflaten være fri for magnetitt og være i en i passiv, rustmotstandsdyktig tilstand. Dette er et viktig trekk ved oppfinnelsen og oppnås ved et arbeidstrinn som etterfølger gjerningen av rust og fremmedmateriale ved kontakt med en vandig ammoniakalsk syreløsning. Løsningen innstilles in_ situ til en pH mellom 5,5 og 7,5 ved ytterligere tilsetning av nitrogenbase.

Et oksydasjonsmiddel, såsom kaliumpermanganat, kromsyre og dens salter, natriumsalte^H av nitrofenylsulfonsyre, natrium-, kalium-

og airnnoniumsaltier av persulfater, perklorater og bromater, eller natrium-, kalium- og ammoniumnitritt tilsettes i en mengde på

0,1 til 5%, etterfulgt av en lufting av løsningen inntil magnetittfjerningen er avsluttet (omtrent 4 timer). Det foretrukne oksydasjonsmiddel er natriumnitritt.

Ved rensningen av lasttanker eller lagringstanker inn-føres tilstrekkelig ammoniakkalsk syreløsning til hovedsakelig å fylle systemet og sikre kontakt med alle rustede overflater. Løsningen blir deretter langsomt sirkulert med pumper eller omrørt

ved hjelp av luft. Moderate temperaturer egner seg for dette rensetrinn. Hvis rustbelegget er lett eller nylig avsatt, er det tilstrekkelig med romtemperatur. Med tyngre eller eldre jernoksyd-skall, foretrekker man vanligvis å opphete løsningen for hurtig rensning. I dette tilfelle er temperaturer fra 60°C til løsningens koketemperatur mest effektive. Rensningsforløpet kontrolleres hensiktsmessig ved å utta periodisk prøver av væsken og bestemme jern i samsvar med standard-metoder. Når jerninnholdet i løsningen i det vesentlige er blitt konstant, kan skallfjernings prosessen betraktes som avsluttet. Temperaturen av løsningen senkes (til ikke mere enn 65°C), løsningens pH innstilles og oksydasjons-

midlet tilsettes for å utføre magnetittfjernings- og passiverings-trinnet i fremgangsmåten.

For rensning og avrusting i stor målestokk av rom i oljetankere blir tankene først vasket med en i handelen tilgjengelig rensemiddel/løsningsmiddel-løsning ved hjelp av skipets tankvaske-system. Avrustingsløsningen og emulgeringsmidlet kan tilberedes ombord i skipet. Ferskvann eller sjøvann kan brukes..Da fremgangsmåten fortrinnsvis utføres ved forhøyede temperaturer,

er det fordelaktig først å opphete løsningen mens den innføres i tankene ved å lede den gjennom skipets varmevekslere. Man kan bruke enten skipsdamp eller damp fra landingstallasjoner for å

bringe renseløsningen til den ønskede høye temperatur..Omrøringen

i

kan opprettholdes ved å bruke spredere forbundet med en trykk-luftkilde. Alternativt kan fremgangsmåten gjennomføres ved å

sprøyte renseløsningen på metalloverflaten inntil man oppnår de ønskede resultater.

Etter at skallfjerningen er avsluttet, utføres magnetittfjernings-passiverings-trinnet. Med en gang etter at væsken er fjernet, kan man bruke blåsere med høyt volum for å

tørke overflatene og senke omgivelsesfuktigheten..Overflatene er nå i en tilstand i hvilken man kan påføre et lag av maling eller annet beskyjttelsesmateriale.

De følgende eksempler skal bare illustrere oppfinnelsen uten å begrense den på noen måte.

Eksempel I.

En /5cm x lOcm lett rustet stålprøve (I) og en lOcm

x lOcm sterkt rustet stålprøve (2) bringes sammen i en glass-

beholder som inneholder en 5%ig sitronsyreløsning innstilt til pH 3,5 med vandig ammoniakk og "Rodine" 68-286 (0,05% av sitronsyre). Løsningen opphetes til ca. 82°C, omrøres med luft,

og prøvene kontrolleres regelmessig for å følge glødeskallfjernelses-prosessen. Etter ca. 3 timer er prøven (1) fullstendig avrustet og overflaten i utmerket tilstand for maling. Prøven spyles med vann, tørkes i luft og observeres. Overflaten begynner å avruste mindre enn 1 time etter tørking.

.Etter 24 timer er prøven (2) fullstendig avrustet,

men har en sort hinne av magnetitt på sin overflate..Løsningen innstilles derpå til pH 6 ved tilsetning av vandig ammoniakk, temperaturen senkes til 65°C, og l%ig natriumnitritt tilsettes. Luftomrøringen fortsettes. Etter 4 timer er magnetitthinnen fullstendig fjernet og overflaten er i utmerket tilstand for maling. Prøven blir spylt med vann, tørket i luft og observert.

Man konstaterte ingen fornyet rustdannelse på overflaten etter

at prøven var utsatt for atmosfæren i 7 dager.

Eksempel II.

En lOcm x lOcm sterk rustet stålprøve impregnert

med rå petroleumolje blir anbrakt i en glassbeholder inneholdende en l%ig sitronsyreløsning innstilt til pH 2,5 med vandig ammoniakk, 0,06% "Rapid Kleen" og "Rodine" 68-286 (0,05% av sitronsyre) . Lføsningen opphetes til ca. 82°C og omrøres med luft i omtrent 24 timer. Prøven er fullstendig fri for rustskall

i

og olje, mensen sort hinne, av magnetitt kan konstateres.

/Susningen innstilles til pH 5,5-7,5 med vandig

ammoniakk, temp e rafter en senkes til 65°C, og dét tilsettes 10% natriumnitritt. Luftomrøring fortsettes i 4 timer, hvoretter magnetitthinnen er fullstendig fjernet. Prøven spyles med vann og tørkes i luft. Prøven er i utmerket tilstand for maling.

Ingen ny rustdannelse konstateres etter at prøven var utsatt for atmosfæren i 7 dåger.

Eksempel III.

En lOcm x lOcm sterkt rustiet stålprøve impregnert med dieselolje blir anbrakt i en glassbeholder inneholdende en 3%ig løsning av etylendiamin-tetraeddiksyre innstilt til pH 6, 0 med vandig ammoniakk og holdt ved 82°C i ca. 3 timer. Løsningen kpøles til 65°C, og det tilsettes 0,01% "Rapid Kleen" og 0,1% ammoniumnitritt. Etter omrøring med luft i 4 timer, fjernes prøven,

spyles med vann og tørkes i' luft. Prøven er fullstendig rustfri, oljefri og magnetittfri. -Den er i utmerket tilstand for påføring

av et beskyttelsésbelegg.

; Eksempel IV.

Fremgangsmåten av eksempel II gjentas med sammenlignbare resultater, idet sitronsyren erstattes med en organisk syre valgt

fra gruppen bestående av vinsyre, oksalsyre, glykolsyre, glukoheptonsyre, maleinsyre, maursyre, eddiksyre, glukonsyre og blandinger derav.

Eksempel V.

Fremgangsmåten av eksempel II gjentas med sammenlignbare resultater, idet natriumnitritt erstattes med et oksydasjonsmiddel valgt fra gruppen bestående av kaliumpermanganat, kromsyre, kaliu[rrrpersulfat, natriumperklorat, ammoniumbrornat og kaliumnitritt. Eksempel VI.

Fremgangsmåten av eksempel II gjentas med sammenlignbare resultater, idet ammoniakk erstattes med en nitrogenbase valgt fra gruppen bestående av etanolamin, dietanolamin, trietanol-amin, trimetylamin., dietylamin, butylamin, etylamin og trietylamin.

Claims (4)

1..Fremgangsmåte til preparering av metalloverflater for påføring av beskyttelsesbelegg, karakterisert ved (a) å bringeflnetalloverflaten i kontakt med en vandig løsning inneholdende minst ca. 1,0% av en organisk syre valgt fra gruppen bestående av sitronsyre, glukonsyre, vinsyre, oksalsyre, glykolsyre, glukoheptonsyre, maleinsyre, maursyre, eddiksyre, etylendiamin-tetraeddiksyre og blandinger derav, idet den organiske syre i vandig løsning innstilles med tilstrekkelig nitrogenbase for å tilveiebringe en. pH mellom 2,5 og 6, og et emulgeringsmiddel inneholdende et vannløselig organisk løsningsmiddel og et overflateaktivt middel, inntil metalloverflaten er i det vesentlige fri for jernoksyd-glødeskall og annet fremmedmateriale, og b) å innstille løsningens pH til 5,5-7,5, tilsette et oksydasjonsmiddel og lufte inntil metalloverflaten i det vesentlige er firi_/ for magnetitt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den organiske syre er sitronsyre.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nitrogenbasen er ammoniakk.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at oksydasjonsmidlet er natriumnitritt.