PL123590B1 - Method of anticorrosive protection of carbon steel and protection against accumulation of deposits in cooling water circulation systems - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpie¬ czania przed korozja i odkladaniem sie osadów na elementach przemyslowych, cyrkulacyjnych wodnych obiegów chlodzacych wykonanych ze stali weglowej.Opisany sposób zmniejsza w duzym stopniu procesy korozyjne stali weglowej i utrudnia wy¬ tracanie sie osadów na powierzchniach róznych elementów ukladu wodnego a takze na powierz¬ chniach wymiany ciepla.W przemyslowych, wodnych ukladach chlodza¬ cych wystepuja rózne czynniki, które utrudniaja eksploatacje obiegów chlodzacych i sa przyczy¬ na znacznych kosztów bezposrednich i posrednich.Do nich naleza procesy korozyjne rozkladu wo¬ doroweglanów wapnia i magnezu oraz rozwoju drobnoustrojów. Powoduja one niszczenie stalo¬ wych elementów instalacji, dostarczaja zawiesiny i osady weglanów wytracajace sie na powierz¬ chniach urzadzen ukladu a szczególnie na gora¬ cych powierzchniach wymiany ceipla oraz tworza zlogi i odkladziny, które utrudniaja przeplyw, wymiane ciepla i stymuluja procesy korozyjne.Zmniejszenie intensywnosci wystepowania tych niekorzystnych czynników mozna uzyskac przez 25 obróbke wody obiegowej wymienionymi nizej in¬ hibitorami. Znane jest korygowanie wody obiego¬ wej mieszanina polifosforanów z siarczanem cyn¬ kowym i chromianami.Ze wzgledu na toksycznosc unika sie stosowania 3° 10 15 20 chromianów a uzycie soli cynkowych ogranicza sie do malych stezen.Jak wykazaly przeprowadzone badania labora¬ toryjne (tablica 1) korygowanie wody tylko sa¬ mymi polifosforanami i samym siarczanem cyn¬ kowym nie daje wysokiej ochrony antykorozyjnej (szczególnie siarczanem cynkowym — tablica 1, Ip. 2 i 3). Natomiast przy stosowaniu mieszanin tych substancji uzyskuje sie synergetyczny wzrost wla¬ snosci antykorozyjnych. Mieszaniny te zmniej¬ szaja co prawda parokrotnie szybkosc korozji stali weglowej w wodzie, ale równoczesnie w prak¬ tyce powoduja wytracanie sie znacznych ilosci trudno rozpuszczalnych osajdów fosforanów wapnia i weglanu cynkowego, które utrudniaja eksploa¬ tacje obiegów przemyslowych.Doswiadczalnie stwierdzono, ze niewielki doda¬ tek do polifosforanów ewentualnie zmieszanych z siarczanem cynkowym substancji organicznych po¬ chodnych tlenku etylenu, nie tylko zmniejsza szyb¬ kosc i ilosc wytracajacych sie osadów w normal¬ nej i podwyzszonej temperaturze (do 80°C) ale takze dziala synergetycznie znacznie obnizajac szybkosc korozji stali w wodzie.Jak stwierdzono w przeprowadzonych badaniach substancje te same, podobnie jak i polifosforany luib siarczan cynkowy, nie wykazuja wyfcokich wlasnosci antykorozyjnych (tabl. 1, lp. 4 i 5). Do¬ piero po zmieszaniu w nizej podanym stosunku z polifosforanami z dodatkiem lub bez dodatku 123 5903 123 590 4, soli cynkowej wystepuja ich wlasnosci synerge- tyczne, nadajace mieszaninie wysokie antykoro¬ zyjne i przeciwosadowe wlasnosci (tabl. 1, lp. 7—8).Sposób wedlug wynalazku polega na dodawaniu 5 do zakwaszonej do pH 6—7 wody obiegowej 20— 900 g/ms polifosforanu, 0—250 g/m3 siarczanu cyn¬ kowego, 2—100 g/m3 substancji organicznej po¬ chodnej tlenku etylenu, która stanowi produkt przylaczenia tlenku etylenu do alkilofenoli albo 10 sole kwasów tluszczowych otrzymywanych z olei- ny lub kwasów roslinnych, glównie pochodnych rozkladu oleju rzepakowego i oksyetylowanych *airiin tluszczowych^ zawierajacych srednio 11 cza¬ steczek tlenku etylenu. 15 \ Sposób obróbki wody obiegowej wedlug wyna¬ lazku mieszanina 'polifosforanów, soli cynkowych v i; substancji, organicznych pochodnych tlenku ety¬ lenu, które stanowia: produkt przylaczenia tlenku etylenu do alkilofenoli (np. Rokafenol 022) wy- 20 kazuje w ostrych warunkach przemyslowych sto¬ pien ochrony antykorozyjnej 66—72% przy szczat¬ kowej szybkosci korozji ponizej 4,13 mm/r (ozna¬ czona metoda wagowa) oraz stopien zmniejszenia szybkosci wytracania osadów 67—75%. W przy- 25 padku stosowania substancji organicznych w po¬ staci soli kwasów tluszczowych otrzymywanych z oleiny lub z kwasów roslinnych, glównie pochod¬ nych z rozkladu oleju rzepakowego i oksyetylo- wanej aminy tluszczowej zawierajacej srednio 11 *° czasteczek tlenku etylenu (np. Kamisol 0110 lub Kamisol RUR) sposób wedlug wynalazku wykazu¬ je w ostrych warunkach przemyslowych stopien ochrony antykorozyjnej 82—851% przy szczatkowej szybkosci korozji 0,07 mm/r (oznaczone metoda 35 wagowa oraiz 'stopien 'zmniejszenia szybkosci odkla¬ dania osadów wynoszacy 92—&4%i.Natomiast spotykane w 'praktyce imiesizaniny polifosforanów i soli cynkowych obnizaja w wa¬ runkach przemyslowych szybkosc korozji stali 40 weglowej w wodzie obiegowej ukladu chlodzacego 6 ok. 60% przy szczatkowej szybkosci korozji wy¬ noszacej powyzej 0,13 mm/rok (oznaczona metoda wagowa), ale równoczesnie wytracaja, nawet przy odczynie lekko kwasnym,, trudno r-ozpuiszezadne 45 osady fosforanu wapniowego i weglanu cynko¬ wego.Stopien zahamowania odkladania osadów' nie przekracza 50%. Sposób wedlug wynalazku mozna stosowac nawet do wód o bardzo duzej twardo- 50 sci wapniowej (np. 20 mvali/dm3 Ca2+). Jednak najlepsze efekty ochronne uzyskuje sie jeszcze przy wodach tak zwanych twardych (ponizej 10 mval/ /dm3 Ca2+) i o niewysokiej zasadowosci (0,5—1 mval/dm3). Dawka wprowadzanego inhibi- 55 tora moze wahac sie w granicach 30—900 g/m3 wody. Optymalna, normalna dawka waha sie w granicach 30—100 g/m3, a dawka wstepna 260— 900 g/m8.Wysokie dawki stosowane przez stosunkowo W krótki czas w fazie wstepnej (3—7 dni) powoduja wytworzenie na czystej powierzchni metalu bar¬ dzo szczelnej, membranowej warstewki ochronnej, niedopuszczajacej do rozwoju ogniw korozyjnych i zalegania osadów. Pod ta warstewka ochronna 65 powierzchnia stali pozostaje nieuszkodzona, zale¬ dwie lekko zmatowiala. Wytworzona w fazie wste¬ pnej warstewka ochronna jest trwala, a na jej odnowienie wystarczy wielokrotnie nizsza dawka, tak zwana normalna, która utrzymuje ochronna membrane w stanie niezmienionym. Dzieki zdol¬ nosciom wytwarzania szczelnej i trwalej moleku¬ larnej warstewki ochronnej, sposób wedlug wy¬ nalazku zabezpiecza w warunkach przemyslowych urzadzenia ze stali weglowej przed korozja i od¬ kladaniem sie osadów w bardzo wysokim stop¬ niu.Przyklad I. W przykladzie tym podano wy¬ niki z latwo dajacych sie wykonac badan labo¬ ratoryjnych przeprowadzonych w wyidealizowa¬ nych, jednolitych warunkach dostarczajacych war¬ tosci o mniejszym znaczeniu praktycznym ale po¬ zwalajacych na porównywanie ze soba danych li¬ czbowych. Badania te wykonano metoda poten- cjodynamiczna w warunkach dynamicznych w temperaturze pokojowej oznaczajac szybkosc koro¬ zji stali weglowej St3S w wodzie sztucznej ozna¬ kowanej w tablicy 1 symbolem „WSz" o ustalonym skladzie bez inhibitora oraz osobno z dodatkiem jego poszczególnych skladników i z dodatkiem ich mieszanin. Czais trwania pojedynczego pomia¬ ru wynosil okolo 2 godziny.Jako skladniki inhibitora stosowano: polifosfo¬ rany (poliszesciometafosforan sodowy — Polifos) w ilosci 40 mg/dm3 w przeliczeniu na P205 (ozna¬ czony w tablicy 1 litera „P"), siarczan cynkowy, sredniowodny w ilosci 3,42 mg/dm3 w przeliczeniu na Zn2+ (oznaczony przez „Zn"), produkt przyla¬ czenia tlenku etylenu do alkilofenoli (Rokafenol 022) w ilosci 3 mg/dm3 (oznaczony przez „R"), sole kwasów tluszczowych otrzymywanych z olei¬ ny lub kwasów roslinnych glównie pochodnych z rozkladu oleju rzepakowego i oksyetylowanych amin tluszczowych zawierajacych srednio 11 czaste¬ czek tlenku etylenu (Kamisol 0110 lub Kamisol RUR) w ilosci 5 mg/dm3 (oznakowany przez „KK" lub „KR"). Wyniki badan przedstawiono w tablicy 1.Tablica 1 Wyniki badan antykorozyjnych pojedynczych in¬ hibitorów i ich mieszanin wykonanych w warun¬ kach laboratoryjnych metoda potencjodynamiczina. • 1 Lp. * 1. 2. 3. 4. 5. 6.Srodowisko korozyj¬ ne — rodzaj sub- starucji i .ich dafwfci 2 Woda sztuczna (WSz) WSz+Zn (3,42 mg/dm3) WSz+P (40 mg/dm3) WSz+ KR (5 mg/dm8) WSz+R (5 mg/dm3) WSz+P (40 mg/dm3) + Zn (3,42 mg/dm8) Szybkosc korozji mm/rok 3 0,35 0,28 0,058 • 0,093 0,087 0,028 Stopien ochrony % ~~ 4 ~ 20 83 73 76 9 5 6 c.id. tablicy 1 1 ,r 7. 8. 2 WSz+P(40mg/dm3) +Zn (3,42 mg/dm8) +R (3 mg/dm8) WSz+P (40 mg/dm3) +Zn (3,42 mg/dm8) +KK (5 mg/dm8) 3 0,020 0,010 4 94 97 Przyklad II. W przykladzie tym podano wy¬ niki z trudno dajacych sie wykonac badan pól- technicznych przeprowadzonych w instalacji mo¬ delowej imitujacej ostre warunki przemyslowe pod wzgledem przeplywu, a przede wszystkim temperatury, dostarczajacych wartosci o duzym znaczeniu praktycznym, a ponadto pozwalajacych na ich porównywanie pomiedzy soba.Przeprowadzone póltechniczne badania modelo¬ we polegaly na cyrkulacji przez trzy tygodnie naturalnej wody wodociagowej (oznaczonej w ta¬ blicy 2 przez „WW") w ilosci ok. 500 1/godz. bez Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zabezpieczania przed korozja stali we¬ glowej i odkladaniem osadów w chlodzacych, wod¬ nych obiegach cyrkulacyjnych, znamienny tym, ze wode obiegowa doprowadza sie do pH 6—7 przy dodatku lub z dodatkiem inhibitora w tempera¬ turze 54°C nad próbkami prostokatnymi — kupo¬ nami bez przewodzenia ciepla i nad próbkami rurkowymi-wymiennikami z przewodzeniem ciepla o temperaturze scianki 85—90°C z szybkoscia prze¬ plywu 0,6—0,7 m/sek.W warunkach wyzej opisanych przeprowadza¬ no pomiary szybkosci korozji stali weglowej St3S metoda opornosciowa oraz wagowa na próbkach bez wymiany ciepla i z wymiana ciepla oraz po¬ miary szybkosci odkladania osadów metoda wa¬ gowa. Jako inhibitor stosowano mieszaniny i ich dawki jak w przykladzie I. Wode obiegowa za¬ kwaszano do pH 6,4—6,8. Wyniki przedstawiono w tablicy 2.Przyklad I wykazuje istnienie synergetycznyeh wlasnosci antykorozyjnych, których najwieksze efekty uzyskuje sie przy stosowaniu mieszanin polifosforanowo-cynkowych z dodatkiem substan¬ cji organicznych pochodnych tlenku etylenu. Na¬ tomiast przyklad II wykazuje, ze w ostrych wa¬ runkach przemyslowych otrzymuje sie przy zasto¬ sowaniu wymienionych mieszanin nie tylko bar¬ dzo wysoki stopien ochrony antykorozyjnej (82— 91w/a), ale takze i przeciwosadowej (85—94%) i to nawet na próbkach wymiennikowych z przewodze¬ niem ciepla. uzyciu kwasu siarkowego lub solnego, po czym dodaje sie 20—900 g/m3 polifosforanu, 0—250 g/m8 siarczanu cynkowego oraz 2—100 g/m3 produktu przylaczenia tlenku etylenu do alkilofenolu. 2. Sposób zabezpieczania przed korozja stali we¬ glowej i odkladaniem osadów w chlodzacych, wod- 10 15 20 25 abli idowe Lstalac fjnyct h ?pien irony —72 —85 w pr 65 Tablica 2 Wyniki badan antykorozyjnego i przeciwoisadowego dzialania inhibitorów w modelowej 1/2 tech¬ nicznej instalacji obiegowej.Lp. 1. 2. 3.Srodo¬ wisko koro¬ zyjne Woda wodo¬ ciagowa WW Woda WW+P +Zn+ +R Woda WW+P +Zn+ +KK Wyniki badan korozyjnych metoda opornosciowa szybk. korozji mm/rok 0,58—0,95 0,24 0,07 stopien ochrony °/ol — 59—75 88—93 wagowa na kuponach szybk. * korozji mm/rok - 0,38—0,46 0,12 0,07 stopien ochrony ^ — 66—72 82—85 wymiennikach szybk. korozji mm/rok 1,0—1,33 0,40 0,12 stopien ochrony ?/• -~ 60—70 88—91 - Wyniki badan odkladania osadów metoda wagowa na kuponach szyb. g/m2- •dolb. 20,32 4,5 3,1 sto¬ pien ochr. fk — 78 85 wymiennikach szybk. g/m2- •fdab. 30,1—39,6 10,0 2,3 stopien ochrony ?/• — 67—75 92—94 U^aga! Oznakowanie skladników inhibitorów jak w przykladzie I.7 123 590 8 nych obiegach cyrkulacyjnych, znamienny tym, soli kwasów tluszczowych otrzymanych z oleiny ze wode obiegowa doprowadza sie do pH 6—7 lub kwasów roslinnych glównie pochodnych z przy uzyciu kwalsu siarkowego lub solnego, po rozkladu oleju rzepakowego i oksyetylowanych czym dodaje sie 20—900 g/m3 polifosforanu, amin tluszczowych zawierajacych srednio 11 cza- 0—250 g/m3 siarczanu cynkowego oraz 2—100 g/m8 & steczek tlenku etylenu.Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 123/84 - c Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zabezpieczania przed korozja stali we¬ glowej i odkladaniem osadów w chlodzacych, wod¬ nych obiegach cyrkulacyjnych, znamienny tym, ze wode obiegowa doprowadza sie do pH 6—7 przy dodatku lub z dodatkiem inhibitora w tempera¬ turze 54°C nad próbkami prostokatnymi — kupo¬ nami bez przewodzenia ciepla i nad próbkami rurkowymi-wymiennikami z przewodzeniem ciepla o temperaturze scianki 85—90°C z szybkoscia prze¬ plywu 0,6—0,7 m/sek. W warunkach wyzej opisanych przeprowadza¬ no pomiary szybkosci korozji stali weglowej St3S metoda opornosciowa oraz wagowa na próbkach bez wymiany ciepla i z wymiana ciepla oraz po¬ miary szybkosci odkladania osadów metoda wa¬ gowa. Jako inhibitor stosowano mieszaniny i ich dawki jak w przykladzie I. Wode obiegowa za¬ kwaszano do pH 6,4—6,8. Wyniki przedstawiono w tablicy 2. Przyklad I wykazuje istnienie synergetycznyeh wlasnosci antykorozyjnych, których najwieksze efekty uzyskuje sie przy stosowaniu mieszanin polifosforanowo-cynkowych z dodatkiem substan¬ cji organicznych pochodnych tlenku etylenu. Na¬ tomiast przyklad II wykazuje, ze w ostrych wa¬ runkach przemyslowych otrzymuje sie przy zasto¬ sowaniu wymienionych mieszanin nie tylko bar¬ dzo wysoki stopien ochrony antykorozyjnej (82— 91w/a), ale takze i przeciwosadowej (85—94%) i to nawet na próbkach wymiennikowych z przewodze¬ niem ciepla. uzyciu kwasu siarkowego lub solnego, po czym dodaje sie 20—900 g/m3 polifosforanu, 0—250 g/m8 siarczanu cynkowego oraz 2—100 g/m3 produktu przylaczenia tlenku etylenu do alkilofenolu. 2. Sposób zabezpieczania przed korozja stali we¬ glowej i odkladaniem osadów w chlodzacych, wod- 10 15 20 25 abli idowe Lstalac fjnyct h ?pien irony —72 —85 w pr 65 Tablica 2 Wyniki badan antykorozyjnego i przeciwoisadowego dzialania inhibitorów w modelowej 1/2 tech¬ nicznej instalacji obiegowej. Lp. 1.
2. 2.
3. 3. Srodo¬ wisko koro¬ zyjne Woda wodo¬ ciagowa WW Woda WW+P +Zn+ +R Woda WW+P +Zn+ +KK Wyniki badan korozyjnych metoda opornosciowa szybk. korozji mm/rok 0,58—0,95 0,24 0,07 stopien ochrony °/ol — 59—75 88—93 wagowa na kuponach szybk. * korozji mm/rok - 0,38—0,46 0,12 0,07 stopien ochrony ^ — 66—72 82—85 wymiennikach szybk. korozji mm/rok 1,0—1,33 0,40 0,12 stopien ochrony ?/• -~ 60—70 88—91 - Wyniki badan odkladania osadów metoda wagowa na kuponach szyb. g/m2- •dolb. 20,32 4,5 3,1 sto¬ pien ochr. fk — 78 85 wymiennikach szybk. g/m2- •fdab. 30,1—39,6 10,0 2,3 stopien ochrony ?/• — 67—75 92—94 U^aga! Oznakowanie skladników inhibitorów jak w przykladzie I.7 123 590 8 nych obiegach cyrkulacyjnych, znamienny tym, soli kwasów tluszczowych otrzymanych z oleiny ze wode obiegowa doprowadza sie do pH 6—7 lub kwasów roslinnych glównie pochodnych z przy uzyciu kwalsu siarkowego lub solnego, po rozkladu oleju rzepakowego i oksyetylowanych czym dodaje sie 20—900 g/m3 polifosforanu, amin tluszczowych zawierajacych srednio 11 cza- 0—250 g/m3 siarczanu cynkowego oraz 2—100 g/m8 & steczek tlenku etylenu. Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 123/84 - c Cena 100 zl PL