CS260597B1

CS260597B1 - Mixed metal corrosion inhibitor for closed aqueous circulation systems with sequestration effect

Info

Publication number: CS260597B1
Application number: CS872317A
Authority: CS
Inventors: Robert Bartonicek; Ivan Lukes; Jitka Nemcova; Pavel Zelenka
Original assignee: Robert Bartonicek; Ivan Lukes; Jitka Nemcova; Pavel Zelenka
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS231787A1

Abstract

Je řeěeno složeni inhibitoru koroze kovů se sekvestračním účinkem, pracujícího v rozmezí teplot od 5 do 250 °C. Inhibitor obsahuje od 10 do 60 4 hmot. fosforečnanových iontů ve formě terciární soli kyseliny fosforečné s alkalickým kovem, alkylaminem s 2 až 8 atomy uhlíku v řetězci nebo alkanolaminem s 2 až 6 atomy uhlíku v řetězci, například trlnatriumfosfátu, trilzopropylaminfosfátu nebo triefcanolaminfosfátu, od 1 do 40 « hmot. hydrogenfosforečnanových iontů ve formě sekundární soli kyseliny fosforečné s alkalickým kovem případně alkylaminem s 2 až 8 atomy uhlíku v řetězci, například dinatriumhydrogenfosfátu, od 1 do 30 % hmot. boritanových iontů, například ve formě tetraboritanu sodného, od 1 do 25 « hmot. křemičitanových iontů ve formě soli kyseliny křemičité s alkalickým kovem, například metakřemičitanu sodného, a od 0,1 do 15 t hmot. derivátu kyseliny organofosfonové, například sodné soli kyseliny nitrilotri-methylfosfonové.A composition of a metal corrosion inhibitor with a sequestering effect is disclosed, operating in the temperature range from 5 to 250 °C. The inhibitor contains from 10 to 60 % by weight of phosphate ions in the form of a tertiary salt of phosphoric acid with an alkali metal, an alkylamine with 2 to 8 carbon atoms in the chain or an alkanolamine with 2 to 6 carbon atoms in the chain, for example trisodium phosphate, triisopropylamine phosphate or triethanolamine phosphate, from 1 to 40 % by weight of hydrogen phosphate ions in the form of a secondary salt of phosphoric acid with an alkali metal or an alkylamine with 2 to 8 carbon atoms in the chain, for example disodium hydrogen phosphate, from 1 to 30 % by weight of borate ions, for example in the form of sodium tetraborate, from 1 to 25 % by weight of silicate ions in the form of a salt of silicic acid with an alkali metal, for example sodium metasilicate, and from 0.1 to 15 wt. t of an organophosphonic acid derivative, for example the sodium salt of nitrilotrimethylphosphonic acid.

Description

Vynález se týká směsného inhibitoru koroze kovů pro uzavřené vodní oběhové systémy se sekvestračním účinkem s přístupem i bez přístupu vzduchu, pracujícího v rozmezí teplot od 5 do 250 °C, určeného pro potlačování koroze kovů, ze kterých jsou konstruovány vodní temperační systémy a k omezení tvorby vrstev nerozpustných solí. Jde zejména o snížení koroze oceli, litiny, mědi, hliníku, zinku a jejich slitin, které podléhají v prostředí temperačniho vodného média korozi, jejíž forma a intenzita je závislá zejména na složení vodního prostředí, jeho proudění, provzduánění, teplotě, jakož i na povaze kovu, jeho konstrukčním spojení s jiným materiálem a konstrukčním řešení systému. Koroze způsobuje netěsnost systému, snižuje pevnost součástí a tím zkracuje jejich životnost a provozní spolehlivost. Vznikající korozní produkty zhoršují součinitele prostupu tepla teplosměnnou plochou a zvyšují hydraulické odpory. U vod neupravených změkčováním, ale i u vod upravených, u vod s přirozeným obsahem vápenatých a hořečnatých iontů a u vod se sníženými obsahy těchto iontů se spolu s korozními produkty vylučují nerozpustné soli, převážně uhličitan vápenatý, které zvyšují tlouštku úsad a dále zhoršují přestup tepla a proudění.·BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a mixed metal corrosion inhibitor for closed and circulating water sequestration systems with and without access to air, operating at temperatures ranging from 5 ° C to 250 ° C, designed to suppress corrosion of metals insoluble salts. In particular, the reduction of corrosion of steel, cast iron, copper, aluminum, zinc and their alloys is subject to corrosion in the tempering aqueous medium, the form and intensity of which depend in particular on the composition of the aquatic environment, its flow, aeration, temperature and nature metal, its structural connection with other material and the structural design of the system. Corrosion causes the system to leak, reducing the strength of components, thereby reducing their service life and operational reliability. The resulting corrosion products worsen the heat transfer coefficients of the heat exchange surface and increase the hydraulic resistance. In non-softened waters, but also in treated waters, in waters with a natural content of calcium and magnesium ions and in waters with a reduced content of these ions, insoluble salts, predominantly calcium carbonate, are precipitated along with corrosion products, which increase deposit thickness and further deteriorate heat transfer and flow ·

Pro sníženi korozního působení temperačniho prostředí oběhových systémů - vody, případně změkčené, demineralizovaná, destilované nebo s přísadou nemrznoucích kapalin - jsou známy a používány různé jednoduché i směsné inhibitory koroze. Z jednosložkových' inhibitorů jsou známy například chromany, dusitany, fosforečnany, křemičitany, boritany, benzoany různých, zejména alkalických kovů, dále etanolaminy, benztriazol, merkaptobenztriazol a jiné látky.Various simple and mixed corrosion inhibitors are known and used to reduce the corrosion effect of the tempering environment of circulatory systems - water, possibly softened, demineralized, distilled or with the addition of antifreeze. Among the one-component inhibitors, for example, chromates, nitrites, phosphates, silicates, borates, benzoates of various, especially alkali metals, ethanolamines, benztriazole, mercaptobenztriazole and other substances are known.

Tyto látky se rovněž různě navzájem kombinuji. Tyto známé inhibitory mají některé nedostatky, zejména nejsou ve stejfié míře účinné na všechny kovy u systémů zhotovených z několika kovů, nemají dostatečnou inhibiční účinnost proti štěrbinové korozi, nejsou schopné omezovat korozi v parním prostoru syetému a příznivě ovlivňovat vylučování vrstev uhličitanu vápenatého z vodných roztoků. Tyto nedostatky sice podstatně odstraňuje známý směsný inhibitor koroze podle AO 242 438, který však obsahuje složku - dusitan sodný nebo draselný, které způsobují obtíže při výrobě inhibitoru vzhledem ke své toxicitě.These substances are also combined in different ways. These known inhibitors have some drawbacks, in particular they are not equally effective on all metals in systems made of several metals, do not have sufficient slip corrosion inhibition activity, are unable to reduce corrosion in the vapor space of the system and favorably influence the deposition of calcium carbonate layers from aqueous solutions. These deficiencies are substantially eliminated by the known mixed corrosion inhibitor according to AO 242 438, which however contains a sodium or potassium nitrite component which causes difficulties in the production of the inhibitor due to its toxicity.

Známé inhibitory zdokonaluje směsný inhibitor koroze pro uzavřené vodní oběhové systémy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje od 10 do 60 % hmot. fosforečnanových iontů ve formě terciální soli kyseliny fosforečné s alkalickým kovem, alkylaminem s 2 až 8 atomy uhlíku v řetězci nebo alkanolaminem s 2 až 6 atomy uhlíku v řetězci, například trinatriumfosfátu, triizopropylaminfosfátu nebo trietanolaminfosfátu, od 1 do 40 % hmot. hydrogenfosforečnanových iontů ve formě sekundární soli kyseliny fosforečné s alkalickým kovem, alkylaminem s 2 až 8 atomy uhlíku v řetězci, například dinatriumhydrogenfosfátu, diizobutylaminhydrogenfosfátu nebo dietanolaminhydrogenfosfátu, od 1 do 30 % hmot. boritanových iontů, například ve formě tetraborltanu sodného, od 1 do 25 % hmot. křemičitanových iontů ve formě soli kyseliny křemičité s alkalickým kovem, například metakřemičitanu sodného, a od 0,1 do 15 % hmot. derivátu kyseliny organofosfonové, například sodné soli kyseliny nitrilotri-methylfosfonové. Hodnota pH roztoku inhibitoru se má pohybovat v rozmezí pH 9 až 12.The known inhibitors are improved by the mixed corrosion inhibitor for the closed water circulation systems according to the invention, characterized in that it contains from 10 to 60% by weight. % phosphate ions in the form of a tertiary salt of an alkali metal phosphoric acid, a C 2 -C 8 alkylamine or a C 2 -C 6 alkanolamine, for example trisodium phosphate, triisopropylamine phosphate or triethanolamine phosphate, from 1 to 40 wt. % of hydrogen phosphate ions in the form of a secondary salt of phosphoric acid with an alkali metal, a C 2 -C 8 alkylamine, for example disodium hydrogen phosphate, diisobutylamine hydrogen phosphate or diethanolamine hydrogen phosphate, from 1 to 30 wt. % borate ions, for example in the form of sodium tetraborate, from 1 to 25 wt. % of silicate ions in the form of an alkali metal salt of silicic acid, for example sodium metasilicate, and from 0.1 to 15 wt. an organophosphonic acid derivative, for example sodium nitrilotrimethylphosphonic acid. The pH of the inhibitor solution should be in the range of pH 9-12.

Směsný inhibitor podle vynálezu má vysokou účinnost, zejména ve vodách s nízkým obsahem solí anebo se sníženým, ale určitým obsahem vápenatých a hořečnatých solí. zvláště významný je jeho účinek na potlačování štěrbinové koroze, přičemž ve vodách obsahujících vápenaté ionty zabraňuje tvorbě vrstev nerozpustných solí. Při výrobě a dávkování nevyžaduje zvláštní hygienická opatření. Hlavní oblastí jeho použití jsou vodní temperačnl okruhy v průmyslu kaučuku a plastů, kde v jednotlivých fázích výroby jsou zařízení vodním okruhem nejprve vyhřívána a v následující:fázi chlazena. Dále se uplatní v hutnictví, strojírenství a chemii při odparném chlazení. Je možno jej používat i v jiných oblastech, například v chladicích okruzích motorových vozidel.The mixed inhibitor according to the invention has a high activity, especially in waters with low salt content or with reduced but some calcium and magnesium salts. its effect on the crevice corrosion control is particularly significant, preventing the formation of insoluble salt layers in calcium-containing waters. It does not require special hygiene measures during production and dosing. Its main field of application is the water temperature circuits in the rubber and plastics industry, where in the individual stages of production the devices are first heated by the water circuit and in the following phase cooled. It is also used in metallurgy, engineering and chemistry in evaporative cooling. It can also be used in other areas, for example in the cooling circuits of motor vehicles.

Inhibitor se dávkuje do vody nebo do vodných roztoků v množství 0,5 až 10 g.l * ve formě prášku nebo koncentrovaného vodného roztoku. Hodnota pH upraveného prostředí je 9,0 až 12 a kontroluje se běžným způsobem. Obsah inhibitoru v prostředí se kontroluje podle obsahu fosforečnanových iontů a množství organicky vázaného fosforu.The inhibitor is dosed in water or aqueous solutions in an amount of 0.5 to 10 g.l * as a powder or a concentrated aqueous solution. The pH of the conditioned medium is 9.0 to 12 and is checked in a conventional manner. The inhibitor content in the environment is controlled by the phosphate ion content and the amount of organically bound phosphorus.

Vynález, jeho aplikace a účinky jsou blíže vysvětleny na následujících příkladech jeho možného konkrétního provedení.The invention, its applications and effects are explained in more detail in the following examples of a possible specific embodiment thereof.

Příklad 1Example 1

Do modelového ohřívacího okruhu s teplotami 120 až 150 °C naplněného demineralizovanou vodou o objemu 400 1 byl přidán směsný inhibitor v množství 1 000 g. Inhibitor obsahoval 50 % hmot. trinatriumfosforečnanu, 35 % hmot. dietanolaminhydrogenfosforečnanu, 5 % hmot. metakřemičitanu sodného, 9,9 % hmot. tetraboritanu sodného a 0,1 % hmot. sodné soli kyseliny methyliminodimethylfosfonové. Upravená voda měla pH 11,0. Inhibiční korozní účinnost byla pro ocel 90 %, pro korozivzdornou chromniklovou ocel 100 % a pro měď 98 %.A 1000 g mixed inhibitor was added to a model heating circuit at 120-150 ° C filled with demineralized water of 400 L. The inhibitor contained 50 wt. % trisodium phosphate, 35 wt. % diethanolamine hydrogen phosphate, 5 wt. % sodium metasilicate, 9.9 wt. % sodium tetraborate and 0.1 wt. sodium salts of methyliminodimethylphosphonic acid. The treated water had a pH of 11.0. Inhibitory corrosion efficiency was 90% for steel, 100% for stainless steel and 98% for copper.

Příklad 2Example 2

DO vodního chladicího okruhu s nepřímým chlazením o objemu 1 000 1, naplněného vodou se sníženým obsahem vápenatých a hydrogenuhličitanových iontů s teplotami 30 až 50 °C bylo přidáno 2 000 g směsného inhibitoru, obsahujícího 35 % hmot. triizopropylaminfosforečnanu, % hmot. dinatriumhydrogenfosforečnanu, 5 % hmot. tetraboritanu sodného, 1 % sodné soli kyseliny nitrilotri-methylfosfonové a 19 % hmot. metakřemičitanu sodného. Inhibiční účinnost směsného inhibitoru byla 98 % u oceli, 96 % u litiny, 90 %uhliníku a 95 % u mosazi. V úsadách byly obsaženy jen stopy vápníku.2000 g of a mixed inhibitor containing 35 wt. % triisopropylaminophosphate, wt. % disodium hydrogen phosphate, 5 wt. sodium tetraborate, 1% sodium nitrilotrimethylphosphonic acid salt and 19% wt. sodium metasilicate. The inhibitory potency of the mixed inhibitor was 98% for steel, 96% for cast iron, 90% for carbon and 95% for brass. The deposits contained only traces of calcium.

Příklad 3Example 3

Ve zkušebním okruhu o objemu 50 1 s teplotami 50 až 70 °C naplněném vodou se sníženým obsahem vápníku a a měrnou elektrickou vodivostí 20 pS bylo přidáno 30 g směsného inhibitoru koroze, obsahujícího 50 % hmot. trinatriumfosfátu, 27 % hmot. dinatriumhydrogenfosfátu, 15 % hmot. metakřemičitanu sodného, 5 % hmot. tetraboritanu sodného a 3 % hmot. sodné soli kyseliny nitrilotri-methylfosfonové. Upravená voda měla pH 10,5. Inhibiční účinnost byla u oceli 93 %, u slitiny AlMg₂ 97 %, u mosazi 97 %. V úsadách byly jen stopy uhličitanu vápenatého.In a 50 L test circuit with temperatures of 50-70 ° C filled with water with reduced calcium content and a specific electrical conductivity of 20 pS, 30 g of a mixed corrosion inhibitor containing 50 wt. % trisodium phosphate, 27 wt. disodium hydrogen phosphate, 15 wt. % sodium metasilicate, 5 wt. % sodium tetraborate and 3 wt. sodium salts of nitrilotrimethylphosphonic acid. The treated water had a pH of 10.5. The inhibition efficiency was 93% for steel, 97% for AlMg _{2 and} 97% for brass. There were only traces of calcium carbonate in the deposits.

Vynález je určen pro zajištění protikorozní ochrany a požadované životnosti a provozní spolehlivosti v uzavřených oběhových temperačních okruzích, v chladicích nebo ohřívacích okruzích, jejichž součásti jsou vyrobeny z různých kovových materiálů. Především najde uplatnění pro tempexačni okruhy v chemickém, gumárenském, plastikářském a potravinářském průmyslu, pro chladicí okruhy hutnictví a strojírenství, dále v chladicích okruzích motorových vozidel a všude tam, kde je voda používána jako teplosměnné médium.The invention is intended to provide corrosion protection and the required service life and operational reliability in closed circulating temperature circuits, cooling or heating circuits, the components of which are made of various metallic materials. In particular, it will be used for tempexing circuits in the chemical, rubber, plastics and food industries, for cooling circuits of metallurgy and mechanical engineering, as well as in cooling circuits of motor vehicles and wherever water is used as a heat transfer medium.

Claims

object of the invention

Mixed metal corrosion inhibitor for closed water circulating systems with a sequestering effect, operating at a temperature of from 5 to 250 ° C, characterized in that it contains from 10 to 60% by weight. % of phosphate ions in the form of an alkali metal tertiary salt of phosphoric acid, a C 2 -C 8 alkylamine or a C 2 -C 6 alkanolamine, for example trisodium phosphate, triisopropylamine phosphate or triethanolamine phosphate, from 1 to 40 wt. % of hydrogen phosphate ions in the form of a secondary salt of an alkali metal phosphoric acid or a C 2 -C 8 alkylamine, for example disodium hydrogen phosphate, from 1 to 30 wt. % borate ions, for example in the form of sodium tetraborate, from 1 to 25 wt. % of silicate ions in the form of an alkali metal salt of silicic acid, for example sodium metasilicate, and from 0.1 to 15 wt. an organophosphonic acid derivative, for example sodium nitrilotrimethylphosphonic acid.