RU2430996C2 - Protective coating - Google Patents
Protective coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430996C2 RU2430996C2 RU2009137046/02A RU2009137046A RU2430996C2 RU 2430996 C2 RU2430996 C2 RU 2430996C2 RU 2009137046/02 A RU2009137046/02 A RU 2009137046/02A RU 2009137046 A RU2009137046 A RU 2009137046A RU 2430996 C2 RU2430996 C2 RU 2430996C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- layer
- coating
- protective
- inhibitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к области защиты от коррозии в минерализованных водных средах, содержащих растворенный кислород и углекислый газ, а именно к защите конструкционных материалов трубопроводов, металлоконструкций промышленного назначения, оборудования, сооружений транспортной инфраструктуры, изготовленных из низколегированных и низкоуглеродистых сталей.The invention relates to the field of protection of metals from corrosion, in particular to the field of protection against corrosion in mineralized aqueous media containing dissolved oxygen and carbon dioxide, in particular to the protection of structural materials of pipelines, industrial metal structures, equipment, and transport infrastructure facilities made of low-alloyed and low carbon steels.
Во всех промышленно развитых странах потери от коррозионного разрушения металлов весьма велики. Косвенные убытки, возникающие при авариях по коррозионным причинам, превышают прямые убытки.In all industrialized countries, the losses from the corrosion of metals are very high. Indirect losses arising from accidents due to corrosive causes exceed direct losses.
Согласно эксплуатационным данным средний срок службы промышленных металлоконструкций вместо 10 лет по нормативным срокам в условиях, когда они подвержены коррозии, сокращается до 2-3 лет. Для продления срока службы металлоконструкций и труб в условиях, способствующих возникновению коррозии, широко используются защитные покрытия.According to operational data, the average service life of industrial metal structures instead of 10 years according to standard terms in the conditions when they are subject to corrosion, is reduced to 2-3 years. Protective coatings are widely used to extend the life of metal structures and pipes under conditions conducive to the occurrence of corrosion.
В настоящее время широко известно применение защитных покрытий различных структур и составов.Currently, the use of protective coatings of various structures and compositions is widely known.
Известен [патент РФ 2334158, МПК F16L 58/00, опубл. 20.09.2008 г.] состав для защитного покрытия, включающий тиокол, технический углерод, термореактивную смолу, пластификатор и дифенилгуанидин, отличающийся тем, что в качестве термореактивной смолы он содержит модифицированную эпоксидную диановую смолу, в качестве пластификатора - бензилбутилфталат и дополнительно содержит диоксид марганца и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:Known [RF patent 2334158, IPC F16L 58/00, publ. September 20, 2008] a composition for a protective coating, including thiocol, carbon black, thermosetting resin, plasticizer and diphenylguanidine, characterized in that it contains a modified epoxy diane resin as a thermosetting resin, benzylbutylphthalate as a plasticizer and additionally contains manganese dioxide and organic solvent in the following ratio, wt.h .:
Тиокол 55-75Thiokol 55-75
Технический углерод 20-42Carbon black 20-42
Модифицированная эпоксидная диановая смола 3-5Modified Epoxy Dian Resin 3-5
Бензилбутилфталат 35-50Benzyl Butyl Phthalate 35-50
Дифенилгуанидин 1-9Diphenylguanidine 1-9
Диоксид марганца 45-64Manganese Dioxide 45-64
Органический растворитель 25-40.Organic solvent 25-40.
Недостатком такого состава является необходимость использования большого количества компонентов. Кроме того, в данном патенте не приводятся данные об эффективности покрытия в условиях локальной коррозии.The disadvantage of this composition is the need to use a large number of components. In addition, this patent does not provide data on the effectiveness of the coating under conditions of local corrosion.
Для защиты металлических изделий от коррозии предложен способ [Патент США №3249447, МПК B05D 7/14, опубл. 03.05.1966], который заключается в нанесении на металлическое изделие пленки композиции, состоящей из высыхающего органического покрывного материала - краски, лака эмали (75,0-99,9%) и диароматического фосфината многовалентного металла - кальция, хрома, железа (0,1-25,0%). Ароматическим радикалом в диароматическом фосфинате может быть фенил-, алкилзамещенный фенил-радикал (C1-C6) и др. Защитные свойства композиционного материала обусловлены улучшением адгезии пленки к металлу и уменьшением ее проницаемости для воды и кислорода.To protect metal products from corrosion, a method is proposed [US Patent No. 3249447, IPC B05D 7/14, publ. 05/03/1966], which consists in applying a film of a composition to a metal product, consisting of a drying organic coating material - paint, enamel varnish (75.0-99.9%) and diaromatic phosphinate of a multivalent metal - calcium, chromium, iron (0, 1-25.0%). The aromatic radical in the diaromatic phosphinate can be phenyl, alkyl substituted phenyl radical (C 1 -C 6 ), etc. The protective properties of the composite material are due to improved adhesion of the film to the metal and a decrease in its permeability to water and oxygen.
Однако эта композиция применяется для защиты металлов только от общей коррозии и эффективность такой защиты невысока (50-60%).However, this composition is used to protect metals only from general corrosion and the effectiveness of such protection is low (50-60%).
Известен [патент РФ 2355821, МПК C23F 11/14, опубл. 20.05.2009] состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, включающий триполифосфат натрия и азотсодержащие соединения, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащих соединений он содержит бензотриазол и борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known [RF patent 2355821, IPC C23F 11/14, publ. 05/20/2009] composition for protecting metals from corrosion and scaling, including sodium tripolyphosphate and nitrogen-containing compounds, characterized in that it contains benzotriazole and ethanolamine borate as nitrogen-containing compounds in the following ratio, wt.%:
Триполифосфат натрия - 10,0-20,0Sodium tripolyphosphate - 10.0-20.0
Бензотриазол - 30,0-40,0Benzotriazole - 30.0-40.0
Борат этаноламина - 40,0-60.Ethanolamine borate - 40.0-60.
Однако такие защитные составы используются в основном для борьбы с образованием солеотложений, и в меньшей степени для борьбы с коррозией.However, such protective compositions are mainly used to combat scaling, and to a lesser extent to combat corrosion.
Известна система защитного покрытия для защиты металлического объекта [патент РФ 2341376, МПК В32В 3/02, опубл. 03.06.2003], когда система наложена на объект. Система представляет собой покрытие, включающее первый слой, имеющий первую и вторую лицевую стороны и содержащий материал, поглощающий влагу, и второй слой, непроницаемый для жидкости, и источник ингибитора коррозии.A known protective coating system for protecting a metal object [RF patent 2341376, IPC B32B 3/02, publ. 06/03/2003] when the system is superimposed on the object. The system is a coating comprising a first layer having a first and second front side and containing moisture absorbing material, and a second liquid impermeable layer, and a corrosion inhibitor source.
Данное защитное покрытие представляет собой двойное покрытие на основе синтетических тканей с добавкой ингибитора, что существенно ограничивает область его применения и практически невозможно использовать его для защиты трубопроводов.This protective coating is a double coating based on synthetic fabrics with the addition of an inhibitor, which significantly limits its scope and it is almost impossible to use it to protect pipelines.
Следует отметить, что во всех представленных выше патентах защитные покрытия используются исключительно для защиты от общей коррозии.It should be noted that in all of the above patents, protective coatings are used solely to protect against general corrosion.
Прототипом предлагаемого изобретения является покрытие [патент РФ 2348741, МПК С23С 30/00, опубл. 26.01.2007], которое относится к наноструктурированным покрытиям для нержавеющей стали и может быть использовано при эксплуатации нержавеющей стали в качестве материалов конструкционного и технологического назначения нефтехимической промышленности. Покрытие содержит слой из нитрида титана и промежуточный слой из карбида кремния толщиной от 5 до 10 нм. Слой из нитрида титана имеет толщину от 25 до 50 нм, а слой из карбида кремния - от 5 до 10 нм. Покрытие имеет общую толщину 30-60 нм и суммарный состав, мас.%: SiC 16,6 и TiN 83,4. Технический результат - увеличение коррозионной стойкости материалов при работе в кислых средах и при повышенных температурах.The prototype of the invention is a coating [RF patent 2348741, IPC C23C 30/00, publ. January 26, 2007], which relates to nanostructured coatings for stainless steel and can be used in the operation of stainless steel as materials for the structural and technological purposes of the petrochemical industry. The coating contains a layer of titanium nitride and an intermediate layer of silicon carbide with a thickness of 5 to 10 nm. The titanium nitride layer has a thickness of 25 to 50 nm, and the silicon carbide layer has a thickness of 5 to 10 nm. The coating has a total thickness of 30-60 nm and the total composition, wt.%: SiC 16.6 and TiN 83.4. The technical result is an increase in the corrosion resistance of materials when working in acidic environments and at elevated temperatures.
Недостатком этого покрытия является сложный многокомпонентный состав и сложная технология нанесения неорганических наноматериалов, особенно на поверхность неправильной формы. Это приводит к значительному удорожанию предлагаемых защитных покрытий, особенно для магистральных трубопроводов. Кроме того, не подтверждена эффективность защитного действия этих покрытий в условиях локальной коррозии.The disadvantage of this coating is the complex multicomponent composition and the complex technology of applying inorganic nanomaterials, especially on an irregularly shaped surface. This leads to a significant increase in the cost of the proposed protective coatings, especially for trunk pipelines. In addition, the effectiveness of the protective effect of these coatings under conditions of local corrosion has not been confirmed.
Перед авторами стояла задача разработки покрытия, которое отличается эффективностью защиты поверхности металлов от всех видов коррозии, прочностью сцепления с поверхностью металлов и долговечностью.The authors were faced with the task of developing a coating that is distinguished by the effectiveness of protecting the surface of metals from all types of corrosion, the strength of adhesion to the surface of metals and durability.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что предложено защитное покрытие, состоящее из наноструктурированного слоя ингибитора коррозии, нанесенного на поверхность металла, толщина которого 10-100 нм, и второго слоя толщиной 200-400 мкм, состоящего из эпоксидного полимера, причем в состав этого второго слоя в качестве ингибирующей добавки входит один из указанных ингибиторов коррозии.The essence of the invention lies in the fact that the proposed protective coating, consisting of a nanostructured layer of a corrosion inhibitor deposited on a metal surface, the thickness of which is 10-100 nm, and a second layer 200-400 μm thick, consisting of an epoxy polymer, and this second layer as an inhibitory additive includes one of these corrosion inhibitors.
Для нанесения наноструктурированного слоя ингибитора коррозии используют ингибиторы, представляющие собой циклические производные фосфоновой кислоты формулы:For applying a nanostructured layer of a corrosion inhibitor, inhibitors are used, which are cyclic derivatives of phosphonic acid of the formula:
HtC(R1R2)P(O)(OH)2,HtC (R 1 R 2 ) P (O) (OH) 2 ,
где Ht - гетероциклический фрагмент с атомом азота в кольце - пирролидин или морфолин;where Ht is a heterocyclic fragment with a nitrogen atom in the ring — pyrrolidine or morpholine;
R1 и R2 - атом водорода, либо алкильные радикалы C1-Cn, предпочтительно C1-C2.R 1 and R 2 are a hydrogen atom or C 1 -C n alkyl radicals, preferably C 1 -C 2 .
Это могут быть, например:It can be, for example:
(Пирролидин-1-илметил)фосфоновая кислота,(Pyrrolidin-1-ylmethyl) phosphonic acid,
(1 -Метил-1 -пирролидин-1-илэтил)фосфоновая кислота,(1-Methyl-1-pyrrolidin-1-yl-ethyl) phosphonic acid,
(1-Метил-1-пирролидин-1-илпропил)фосфоновая кислота,(1-Methyl-1-pyrrolidin-1-ylpropyl) phosphonic acid,
(Морфолин-4-илметил)фосфоновая кислота,(Morpholin-4-ylmethyl) phosphonic acid,
(1-Метил-1-морфолин-4-илэтил)фосфоновая кислота,(1-Methyl-1-morpholin-4-yl-ethyl) phosphonic acid,
(1-Метил-1-морфолин-4-илпропил)фосфоновая кислота,(1-Methyl-1-morpholin-4-ylpropyl) phosphonic acid,
и линейные алкилфосфоновые кислоты, в которых алкильный радикал может быть без функциональных групп или содержать одну или несколько функциональных групп, таких как гидрокси- и амино-группы.and linear alkylphosphonic acids, in which the alkyl radical may be without functional groups or contain one or more functional groups, such as hydroxy and amino groups.
Это могут быть, например:It can be, for example:
Изопропенилфосфоновая кислотаIsopropenylphosphonic acid
СН2=С(СН3)Р(O)(ОН)2 CH 2 = C (CH 3 ) P (O) (OH) 2
Гидроксиметилфосфоновая кислотаHydroxymethylphosphonic acid
НОСН2Р(O)(ОН)2 NOSN 2 P (O) (OH) 2
N,N/-(полиэтиленполиамин)-бис(метилфосфоновая) кислотаN, N / - (polyethylene polyamine) bis (methylphosphonic) acid
(OH)2(O)PCH2[NH(CH2)2]nCH2P(O)(OH)2, где n=1-10.(OH) 2 (O) PCH 2 [NH (CH 2 ) 2 ] n CH 2 P (O) (OH) 2 , where n = 1-10.
Поверх этого первого слоя наносят второй защитный слой, который представляет собой твердую полимерную пленку. В состав, образующий эту пленку, входят компонеты, мас.%:A second protective layer, which is a solid polymer film, is applied over this first layer. The composition forming this film includes components, wt.%:
мономер эпоксидной смолы Э-40 - 68,0÷72,0;epoxy monomer E-40 - 68.0 ÷ 72.0;
толуол - 18,0÷20,0;toluene - 18.0 ÷ 20.0;
пластификатор - дибутилфталат (ДБФ) - 2,0÷4,0;plasticizer - dibutyl phthalate (DBP) - 2.0 ÷ 4.0;
N-гетероциклическая алкилфосфоновая кислота - 2,0÷4,0;N-heterocyclic alkylphosphonic acid - 2.0 ÷ 4.0;
полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 4,0÷6,0.polyethylene polyamine (PEPA) - 4.0 ÷ 6.0.
Этот состав наносят на слой наноразмерного ингибирующего покрытия, на котором после высыхания образуется наружная вторая защитная пленка.This composition is applied to a layer of a nanoscale inhibitory coating, on which, after drying, an outer second protective film is formed.
Для получения первого слоя наноразмерного защитного покрытия на изделия наносят водные растворы, содержащие 30-60 мг/дм3 ингибиторов или их смесей. Эти растворы оставляют на поверхности изделий на время от 15 до 180 мин, в результате получают первый слой покрытия. Далее изделия вынимают из растворов, промывают водой и сушат на воздухе.To obtain the first layer of nanoscale protective coating on the product is applied aqueous solutions containing 30-60 mg / DM 3 inhibitors or mixtures thereof. These solutions are left on the surface of the products for a period of 15 to 180 minutes, resulting in a first coating layer. Next, the product is removed from solutions, washed with water and dried in air.
Указанные выше ингибиторы (первого слоя) обладают способностью образовывать на поверхности металла наноразмерный самоорганизующийся поверхностный слой за счет наличия в молекуле кислотного остатка -Р(O)(ОН)2. Молекула ингибитора, адсорбируясь со стороны кислотной группы, взаимодействует с металлом. Другой конец молекулы - алкильная группа, направленная в сторону водной системы, относительно гидрофобен, поэтому прочность связи его с раствором невысока. В результате образуется практически однородная наноразмерная пленка из фосфоновых групп, прочно адсорбированных на металле. Экспериментальными исследованиями установлены концентрационные пределы для ингибиторов заявляемого класса. При обработке металлических поверхностей концентрация ингибитора в растворе должна составлять от 30 до 60 мг/дм3. В указанном интервале концентраций исследуемых ингибиторов в растворе происходит непосредственное взаимодействие их молекул с металлом с образованием прочных адсорбционных комплексов металл - молекула основы.The above inhibitors (of the first layer) have the ability to form on the metal surface a nanoscale self-organizing surface layer due to the presence in the molecule of the acid residue -P (O) (OH) 2 . The inhibitor molecule, adsorbed from the side of the acid group, interacts with the metal. The other end of the molecule - the alkyl group, directed towards the water system, is relatively hydrophobic, therefore, its bond strength with the solution is low. As a result, an almost uniform nanoscale film is formed from phosphonic groups strongly adsorbed on the metal. Experimental studies have established concentration limits for inhibitors of the claimed class. When processing metal surfaces, the concentration of inhibitor in the solution should be from 30 to 60 mg / DM 3 . In the indicated range of concentrations of the studied inhibitors in the solution, their molecules directly interact with the metal to form strong metal-base adsorption complexes.
В результате получают первый слой покрытия, на который наносят второй защитный слой распылением или покрытием кистью. После высушивания образуется двухслойное покрытие с высокими адгезионными и антикоррозионными свойствами.The result is a first coating layer onto which a second protective layer is applied by spraying or brush coating. After drying, a two-layer coating is formed with high adhesive and anti-corrosion properties.
Поверх этого первого слоя наносят второй защитный слой, который представляет собой твердую полимерную пленку. Для нанесения этого слоя отдельно готовится состав, мас.%:A second protective layer, which is a solid polymer film, is applied over this first layer. For applying this layer, a composition is prepared separately, wt.%:
Основа - мономер эпоксидной смолы Э-40 - 68,0÷72,0;Base - epoxy resin monomer E-40 - 68.0 ÷ 72.0;
Растворитель - толуол - 18,0÷20,0;The solvent is toluene - 18.0 ÷ 20.0;
Пластификатор - дибутилфталат (ДБФ) - 2,0÷4,0;Plasticizer - dibutyl phthalate (DBP) - 2.0 ÷ 4.0;
Ингибирующая добавка - N-гетероциклическаяInhibitory Supplement - N-heterocyclic
алкилфосфоновая кислота - 2,0÷4,0;alkylphosphonic acid - 2.0 ÷ 4.0;
Отвердитель - полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 4,0÷6,0.Hardener - polyethylene polyamine (PEPA) - 4.0 ÷ 6.0.
Экспериментальными исследованиями установлены пределы концентрации ингибирующей добавки, которые составляют от 2 до 4 мас.% от массы состава. Ниже указанной концентрации снижается защитный эффект второго слоя, а выше 4% не наблюдается улучшения свойств защитного покрытия.Experimental studies established the concentration limits of the inhibitory additive, which are from 2 to 4 wt.% By weight of the composition. Below this concentration, the protective effect of the second layer decreases, and above 4% there is no improvement in the properties of the protective coating.
Состав сразу после приготовления наносится методом распыления поверх первого слоя в два приема с интервалом 3 часа, необходимым для затвердевания каждого слоя. Общее время полимеризации (затвердевания) составляет 6-8 часов.The composition immediately after preparation is applied by spraying on top of the first layer in two steps with an interval of 3 hours, necessary for the hardening of each layer. The total polymerization (solidification) time is 6-8 hours.
Защитная способность такого двухслойного покрытия, первый слой которого наноразмерен, а второй представляет собой эпоксидную смолу с ингибирующей добавкой, обладает высоким защитным действием как для углеродистых, так и для низколегированных сталей. Наноразмерная защитная подложка обеспечивает улучшение адгезии поверхности полимерной пленки к поверхности металла, помимо этого в случае углеродистых сталей она обладает собственным защитным действием, и при нарушении непрерывности (сплошности) внешнего слоя будет обеспечивать защиту металла.The protective ability of such a two-layer coating, the first layer of which is nanosized, and the second is an epoxy resin with an inhibitory additive, has a high protective effect for both carbon and low alloy steels. A nano-sized protective substrate provides improved adhesion of the surface of the polymer film to the metal surface, in addition, in the case of carbon steels, it has its own protective effect, and if the continuity (continuity) of the outer layer is violated, it will protect the metal.
Испытания на эффективность защитного действия разработанного покрытия проводились следующим образом: испытания проводились на образцах углеродистой стали марки Ст.20.Tests for the effectiveness of the protective effect of the developed coating were carried out as follows: tests were carried out on samples of carbon steel grade 20.
Перед проведением испытаний на прочность нанесения ингибирующего покрытия поверхность образцов стали шлифуют на абразивной бумаге SiC с последовательно уменьшающимися размерами зерна. Заключительную шлифовку проводят на бумаге с размерами зерна 10-50 мкм. После шлифовки поверхность металла моют, сушат и обезжиривают этиловым спиртом. Подготовленные для испытаний образцы стали Ст.20 для нанесения наноразмерных защитных покрытий погружают в водные растворы, содержащие 30-60 мг/дм3 полученных ингибиторов или их смесей на время от 15 до 180 мин, в результате получают первый слой покрытия. Далее образцы вынимают из растворов, промывают водой и сушат на воздухе.Before conducting tests on the strength of applying an inhibitory coating, the surface of the steel samples is ground on SiC abrasive paper with successively decreasing grain sizes. The final grinding is carried out on paper with grain sizes of 10-50 microns. After grinding, the metal surface is washed, dried and degreased with ethyl alcohol. Prepared for testing, steel samples of Art. 20 for applying nanosized protective coatings are immersed in aqueous solutions containing 30-60 mg / dm 3 of the obtained inhibitors or their mixtures for a period of 15 to 180 minutes, as a result, the first coating layer is obtained. Next, the samples are removed from the solutions, washed with water and dried in air.
Тестирование нанесенных двухслойных защитных покрытий проводилось методом коррозионных испытаний. Скорость коррозии образцов стали определяли: гравиметрическим методом - скорость общей коррозии и глубинометрическим (оптическим) методом - скорость локальной коррозии.Testing of the applied two-layer protective coatings was carried out by the method of corrosion tests. The corrosion rate of steel samples was determined: by the gravimetric method — the rate of general corrosion and by the depth-measuring (optical) method — the rate of local corrosion.
Образцы стали Ст 20 с нанесенными покрытиями, предварительно взвешенные с точностью до 10-4 г, подвешивали в сосудах, заполненных испытательной средой - 0,2М водным раствором NaCl. Сосуды погружали в термостат, в котором поддерживалась температура 35°С. Согласно ISO 12944-6 длительность испытаний составляла 3000 часов. По окончании испытаний образцы вынимали из испытательной среды, промывали, сушили. Для определения скорости коррозии образцов с них механическим путем удаляли композиционное покрытие (2-й слой) и взвешивали с точностью до 10-4 г. По разнице массы образцов до и после испытаний определяли потери их массы Δm=m0-m1, где mо - масса образца до испытаний, г; m1 - масса образца после испытаний, г. Скорость общей коррозии вычисляли по формулеSamples of coated steel St 20, previously weighed to an accuracy of 10 -4 g, were suspended in vessels filled with test medium — 0.2 M aqueous NaCl solution. The vessels were immersed in a thermostat, in which a temperature of 35 ° C was maintained. According to ISO 12944-6, the test duration was 3000 hours. At the end of the tests, the samples were removed from the test medium, washed, dried. To determine the corrosion rate of the samples, the composite coating (2nd layer) was mechanically removed from them and weighed to an accuracy of 10 -4 g. The mass loss Δm = m 0 -m 1 , where m about - the mass of the sample before testing, g; m 1 is the mass of the sample after testing, g. The rate of general corrosion was calculated by the formula
Ко=Δm/S·t,To about = Δm / S · t,
где S - площадь поверхности образца; t=3000 часов - время испытаний. Затем скорость общей коррозии пересчитывали на мм/ч. Для определения скорости локальной коррозии образцов их исследовали с применением компьютеризованного оптического микроскопа NEOPHOT-32. С помощью двойной фокусировки луча света последовательно на край и дно очага коррозии измеряли его глубину. Погрешность измерения не превышала ±0,5 мкм. Исходя из наибольшей глубины очага локальной коррозии и времени пребывания образцов в агрессивной среде, вычисляли скорость локальной коррозии в мм/год по формулеwhere S is the surface area of the sample; t = 3000 hours - test time. Then, the rate of general corrosion was converted to mm / h. To determine the local corrosion rate of the samples, they were studied using a NEOPHOT-32 computerized optical microscope. By double focusing the light beam, its depth was measured successively on the edge and bottom of the corrosion center. The measurement error did not exceed ± 0.5 μm. Based on the greatest depth of the local corrosion focus and the residence time of the samples in an aggressive environment, the local corrosion rate in mm / year was calculated by the formula
Кл=2.92·hmax·10-3/t,K l = 2.92 · h max · 10 -3 / t,
где hmax - наибольшая глубина очагов локальной коррозии, обнаруженных на поверхности образцов экспонировавшихся в растворе, мкм;where h max is the greatest depth of the local corrosion foci found on the surface of the samples exposed in the solution, microns;
t=3000 часов - время пребывания образцов в испытательной среде.t = 3000 hours is the residence time of the samples in the test medium.
Параллельно с испытаниями образцов с нанесенными композиционными покрытиями проводилось испытание образцов Ст 20 без покрытия, для которых также определяли скорости общей Ко 0 и локальной Кл 0 коррозии.In parallel with testing samples with applied composite coatings, tests were carried out on samples of St 20 without coating, for which the rates of total K o 0 and local K l 0 corrosion were also determined.
Коэффициент эффективности действия ингибиторов коррозии и композиционных покрытий в % (в случае общей и локальной коррозии) рассчитывается по формулеThe coefficient of effectiveness of corrosion inhibitors and composite coatings in% (in the case of general and local corrosion) is calculated by the formula
Эо=(Ко 0-Ко)·100/Ко 0;E o = (K o 0 -K o ) · 100 / K o 0 ;
Эл=(Кл 0-Кл)·100/Кл 0.E l = (K l 0 -K l ) · 100 / K l 0 .
Пример 1Example 1
Подготовленный для испытания образец стали Ст 20, не имеющий защитного покрытия, предварительно взвешивали с точностью до 10-4 г и помещали в термостатированную ячейку при температуре 35°С, заполненную испытательной средой: 0,2М водным раствором хлористого натрия (NaCl). Время испытаний составляло 3000 часов. По окончании испытаний образец вынимали из среды, промывали водой, сушили и взвешивали с точностью до 10-4 г. По разности массы до и после испытаний рассчитывали скорость общей коррозии образца Ко 0. После чего с помощью оптического микроскопа NEOPHOT-32 определяли глубину очагов локальной коррозии образца и рассчитывали скорость локальной коррозии, Ко 0. A steel sample prepared for testing, St 20, without a protective coating, was preliminarily weighed to an accuracy of 10 -4 g and placed in a temperature-controlled cell at a temperature of 35 ° C, filled with test medium: 0.2 M aqueous solution of sodium chloride (NaCl). The test time was 3000 hours. At the end of the test, the sample was removed from the medium, washed with water, dried and weighed to an accuracy of 10 -4 g. The total corrosion rate of the sample K о 0 was calculated from the mass difference before and after the tests. Then, with the help of an optical microscope NEOPHOT-32, the depth of the centers of local corrosion of the sample was determined and the rate of local corrosion, K o 0 , was calculated .
В результате были получены следующие данные: скорость общей коррозии составила 0,5 мм/год, скорость локальной коррозии - 3 мм/год.As a result, the following data were obtained: the rate of general corrosion was 0.5 mm / year, the rate of local corrosion was 3 mm / year.
Пример 2Example 2
Подготовленный для испытания образец стали Ст 20 погружали в водный раствор, содержащий 60 мг/дм3 ингибитора - гидроксиметилфосфоновой кислоты на 180 минут. Далее образец вынимали из раствора, промывали водой, сушили, взвешивали с точностью до 10-4 г и без нанесения второго защитного полимерного слоя помещали в термостатированную ячейку при температуре 35°С, заполненную испытательной средой: 0,2М водным раствором хлористого натрия (NaCl). Время испытаний составляло 3000 часов. По окончании испытаний образец вынимали из среды, промывали водой, сушили и взвешивали с точностью до 10-4 г. По разности массы до и после испытаний рассчитывали скорость общей коррозии образца Ко инг. После чего с помощью оптического микроскопа NEOPHOT-32 определяли глубину очагов локальной коррозии образца и рассчитывали скорость локальной коррозии, Ко инг.Prepared for testing, a sample of steel St 20 was immersed in an aqueous solution containing 60 mg / dm 3 of an inhibitor, hydroxymethylphosphonic acid, for 180 minutes. Next, the sample was removed from the solution, washed with water, dried, weighed to the accuracy of 10 -4 g and without applying a second protective polymer layer was placed in a temperature-controlled cell at a temperature of 35 ° C, filled with test medium: 0.2 M aqueous solution of sodium chloride (NaCl) . The test time was 3000 hours. At the end of the test, the sample was removed from the medium, washed with water, dried and weighed to an accuracy of 10 -4 g. The total corrosion rate of the sample K о ing was calculated from the mass difference before and after the tests. Then, with the help of an optical microscope NEOPHOT-32, the depth of the centers of local corrosion of the sample was determined and the rate of local corrosion, K about ing .
В результате были получены следующие данные: скорость общей коррозии Кл инг составила 0,02 мм/год, скорость локальной коррозии Кл инг - 0,05 мм/год. Коэффициент эффективности действия ингибитора для общей коррозии Эо=96%, для локальной коррозии Эл=98,33%.As a result, the following data were obtained: the general corrosion rate K l ing was 0.02 mm / year, the local corrosion rate K l ing was 0.05 mm / year. The coefficient of effectiveness of the inhibitor for total corrosion E o = 96%, for local corrosion E l = 98.33%.
Пример 3Example 3
Подготовленный для испытания образец стали Ст 20 погружали в водный раствор, содержащий 50 мг/дм3 ингибитора - (пирролидин-1-илметил)фосфоновой кислоты на 120 минут. Далее образец вынимали из раствора, промывали водой, сушили, взвешивали с точностью до 10-4 г и наносили на него распылением за два приема, с промежуточной сушкой между приемами в течение трех часов при температуре 20°С, композиционную смесь состава, %:A steel sample of St 20 prepared for testing was immersed in an aqueous solution containing 50 mg / dm 3 of the inhibitor - (pyrrolidin-1-ylmethyl) phosphonic acid for 120 minutes. Next, the sample was removed from the solution, washed with water, dried, weighed to an accuracy of 10 -4 g and applied to it by spraying in two doses, with intermediate drying between doses for three hours at a temperature of 20 ° C, composition mixture,%:
Эпоксидная смола Э-40 - 70,0Epoxy resin E-40 - 70.0
Толуол - 18,0Toluene - 18.0
ДБФ - 4,0DBF - 4.0
(Пирролидин-1-илметил)фосфоновая кислота - 2,0(Pyrrolidin-1-ylmethyl) phosphonic acid - 2.0
ПЭПА - 6,0.PEPA - 6.0.
После нанесения последнего слоя образец высушивали в течение пяти часов при температуре 20°С и помещали его для проведения коррозионных испытаний в термостатированную ячейку при температуре 35°С, заполненную испытательной средой: 0,2М водным раствором хлористого натрия (NaCl). Время испытаний составляло 3000 часов. По окончании испытаний образец извлекали из ячейки и сушили. Затем механически удаляли с образца защитное покрытие и его взвешивали с точностью до 10-4 г. По разности массы до и после испытаний рассчитывали скорость общей коррозии образца Ко покр. После чего с помощью оптического микроскопа NEOPHOT-32 определяли глубину очагов локальной коррозии образца и рассчитывали скорость локальной коррозии, Кл покр.After applying the last layer, the sample was dried for five hours at a temperature of 20 ° C and placed for corrosion tests in a temperature-controlled cell at a temperature of 35 ° C, filled with test medium: 0.2 M aqueous solution of sodium chloride (NaCl). The test time was 3000 hours. At the end of the test, the sample was removed from the cell and dried. Then the protective coating was mechanically removed from the sample and it was weighed with an accuracy of 10 -4 g. The total corrosion rate of the sample K about coating was calculated from the mass difference before and after the tests. Then, with the help of an optical microscope NEOPHOT-32, the depth of the centers of local corrosion of the sample was determined and the local corrosion rate, K l coating, was calculated .
В результате были получены следующие данные: скорость общей коррозии Ко покр составила 0,002 мм/год, скорость локальной коррозии Кл покр - 0,006 мм/год. Коэффициент эффективности действия ингибитора для общей коррозии Эо=99,6%, для локальной коррозии Эл=99,8%.As a result, the following data were obtained: the general corrosion rate K о cover was 0.002 mm / year, the local corrosion rate K l cover - 0.006 mm / year. The coefficient of effectiveness of the inhibitor for total corrosion E o = 99.6%, for local corrosion E l = 99.8%.
Аналогично были проведены другие опыты, примеры и результаты которых представлены в таблице 1.Similarly, other experiments were carried out, examples and results of which are presented in table 1.
Как следует из таблицы 1, результаты коррозионных испытаний, характеризующие устойчивость полученных покрытий на основе двухслойной системы, в которой первым является наноструктурированный слой ингибитора -алкилфосфоновой кислоты, а второй - полимерный слой, содержащий эпоксидную основу и ингибирующую добавку, свидетельствует о том, что все испытанные двухслойные покрытия эффективно защищают поверхность образцов стали Ст 20 от всех видов коррозии, причем наибольший эффект достигается при защите металла от локальной коррозии - уменьшение скорости локальной коррозии в 300-700 раз по сравнению с образцом без покрытия и в 60 раз по сравнению с образцом, имеющим однослойное ингибиторное покрытие. При этом в 100-300 раз снижается скорость общей коррозии по сравнению с образцом без покрытия и в несколько десятков раз по сравнению с образцом, имеющим однослойное покрытие. Кроме того, использование ингибитора коррозии в составе второго - полимерного слоя способствует улучшению адгезионных и антикоррозионных свойств покрытия, на что указывает увеличение скорости локальной коррозии в 4-5 раз, а общей - в 4-8 раз для второго слоя покрытия, в составе которого отсутствует ингибитор (см. таблицу 1, п.12).As follows from table 1, the results of corrosion tests characterizing the stability of the obtained coatings based on a two-layer system, in which the first is a nanostructured layer of an α-alkylphosphonic acid inhibitor and the second is a polymer layer containing an epoxy base and an inhibitory additive, indicates that all tested two-layer coatings effectively protect the surface of steel samples St 20 from all types of corrosion, and the greatest effect is achieved when protecting the metal from local corrosion - reduced the rate of local corrosion is 300–700 times that of a sample without coating and 60 times that of a sample having a single-layer inhibitor coating. In this case, the rate of general corrosion is reduced by a factor of 100-300 compared to an uncoated sample and several dozen times compared to a single-coated sample. In addition, the use of a corrosion inhibitor in the composition of the second polymer layer improves the adhesion and anticorrosion properties of the coating, as indicated by an increase in the rate of local corrosion by 4–5 times, and in general by 4–8 times for the second coating layer, which does not inhibitor (see table 1, p. 12).
Отличиями разработанных двухслойных защитных покрытий является то, что предложено покрытие, состоящее из нанослоя ингибитора и полимерного слоя, включающего ингибитор, которое ранее не было известно в области защиты металлов от всех видов коррозии, в особенности от локальной коррозии.The differences between the developed two-layer protective coatings is that a coating is proposed consisting of an inhibitor nanolayer and a polymer layer including an inhibitor that was not previously known in the field of protection of metals from all types of corrosion, especially from local corrosion.
Таким образом, достигнута задача, стоящая перед авторами - разработано покрытие, которое отличается высокоэффективной защитой поверхности углеродистых и низколегированных сталей от всех видов коррозии, включая локальную коррозию, прочностью сцепления с поверхностью металла и долговечностью.Thus, the task facing the authors has been achieved - a coating has been developed that is highly effective in protecting the surface of carbon and low alloy steels from all types of corrosion, including local corrosion, adhesion to the metal surface and durability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137046/02A RU2430996C2 (en) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | Protective coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137046/02A RU2430996C2 (en) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | Protective coating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009137046A RU2009137046A (en) | 2011-04-20 |
RU2430996C2 true RU2430996C2 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44050835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009137046/02A RU2430996C2 (en) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | Protective coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2430996C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724746C1 (en) * | 2019-12-26 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | Protective composite coating with high corrosion resistance and icing resistance |
RU2752488C1 (en) * | 2020-07-16 | 2021-07-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Protective coating and method of its application |
-
2009
- 2009-10-08 RU RU2009137046/02A patent/RU2430996C2/en active IP Right Revival
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724746C1 (en) * | 2019-12-26 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | Protective composite coating with high corrosion resistance and icing resistance |
RU2752488C1 (en) * | 2020-07-16 | 2021-07-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Protective coating and method of its application |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009137046A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gladkikh et al. | Synergistic effect of silanes and azole for enhanced corrosion protection of carbon steel by polymeric coatings | |
Mahidashti et al. | Screening the effect of chemical treatment of steel substrate by a composite cerium-lanthanum nanofilm on the adhesion and corrosion protection properties of a polyamide-cured epoxy coating; Experimental and molecular dynamic simulations | |
CN101397412A (en) | VCI-containing flake zinc and aluminum protective coating on galvanizing surface and preparation method thereof | |
Oh et al. | Characteristics analysis of the developed surface modification technologies to improve the anti-corrosion performances for offshore equipments | |
Mehta et al. | Environmental studies of smart/self-healing coating system for steel | |
RU2430996C2 (en) | Protective coating | |
Morocco | Sodium tripolyphosphate (STPP) as a novel corrosion inhibitor for mild steel in 1 M HCl | |
Ralkhal et al. | Studying dual active/barrier and self-healing reinforcing effects of the Neodymium (III)-Benzimidazole hybrid complex in the epoxy coating/mild steel system | |
JP2011500877A (en) | Corrosion-inhibiting coatings for active corrosion protection of metal surfaces containing sandwich-like inhibitor composites | |
Mirzaee et al. | Investigation of corrosion properties of modified epoxy and polyurethane organic coating on steel substrate | |
Zade et al. | Advances in corrosion‐resistant coatings: Types, formulating principles, properties, and applications | |
Malik et al. | Corrosion and mechanical behavior of fusion bonded epoxy (FBE) in aqueous media | |
Jain et al. | Development of epoxy based surface tolerant coating improvised with Zn Dust and MIO on steel surfaces | |
Quale et al. | Cathodic protection by distributed sacrificial anodes–A new cost-effective solution to prevent corrosion of subsea structures | |
Maleeva et al. | Modification of bituminous coatings to prevent stress corrosion cracking of carbon steel | |
CN103502510B (en) | Polymerization corrosion inhibitor for metal surface is prepared with it | |
Chen et al. | Construction of DOPA-SAM multilayers with corrosion resistance via controlled molecular self-assembly | |
WO2006126916A2 (en) | Composition for a heat-resistant anticorrosion coating | |
KR20240122457A (en) | Superhydrophobic coatings, compositions and methods | |
Kvarekvål et al. | Effect of acetic acid on sour corrosion of carbon steel | |
Melancon et al. | The effect of four commercially available steel decontamination processes on the performance of external coatings | |
Axelsen et al. | The effect of water-soluble salt contamination on coating performance | |
Patra et al. | Effectiveness of Thymol Blue and Phenolphthalein in Sol–Gel Coatings for Sensing and Inhibiting Corrosion on Mild Steel | |
Nasr-Esfahani et al. | Corrosion performance of rosemary-extract-doped TEOS: TMSM sol-gel coatings on 304L stainless steel | |
Vuong et al. | Different behaviors of zinc rich paint against corrosion in atmospheric zone and tidal zone of industrial port environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141009 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151227 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20220425 |