ES2282654T3 - Procedimientos para inhibir la corrosion intergranular de superficies metalicas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para inhibir la corrosión intergranular de las superficies metálicas en sistemas de tratamiento industrial, superficies que están en contacto con agua pulverizada, que comprende añadir al agua pulverizada una cantidad inhibidora de la corrosión suficiente del producto de reacción de un alquinodiol y una polialquileno-poliamina.
Description
Procedimientos para inhibir la corrosión
intergranular de superficies metálicas.
La presente invención se refiere al uso del
producto de reacción de compuestos de
polialquileno-poliamina y alquinodioles para inhibir
la corrosión intergranular de superficies metálicas en sistemas de
tratamiento y agua industrial, superficies que están en contacto con
agua pulverizada o condensación.
La microestructura de metales y aleaciones está
compuesta de granos, separados por límites de grano. La corrosión
intergranular puede definirse como un ataque localizado a lo largo
de los límites de grano, o inmediatamente adyacente a los límites
de grano. Tal precipitación puede producir zonas de resistencia a la
corrosión reducida en la proximidad inmediata.
Un ejemplo de corrosión intergranular es la
sensibilización de aceros inoxidables o degradación de la soldadura.
Los precipitados de límite de grano ricos en cromo llevan a un
empobrecimiento local de Cr adyacente a estos precipitados, dejando
estas áreas vulnerables al ataque corrosivo.
La corrosión por exfoliación es una forma
particular de corrosión intergranular. La exfoliación o
deslaminación se presenta a sí misma como una pérdida de metal en
capas que parecen seguir los límites de grano a lo largo de la
superficie. La exfoliación en las máquinas de colada, por ejemplo,
se produce sobre las estructuras no humedecidas de los segmentos
inferiores en los que no se produce contacto directo con agua
pulverizada. El acero se expone a un ambiente caliente y húmedo en
el que las superficies se humedecen sólo mediante neblina de agua
pulverizada o condensación. La corrosión se propaga rápidamente a
los largo de las superficies de acero, dando como resultado la
pérdida de integridad estructural de la estructura de soporte
secundaria.
El mecanismo de corrosión por exfoliación está
relacionado con la presencia de cloruros en el agua pulverizada.
Cuando se usa en el sistema de agua pulverizada, la neblina (vapor)
se desplaza a través de la cámara de vapor y se concentra sobre
superficies de acero. El calor y la humedad evaporan el agua de la
superficie de acero, dejando detrás un ión cloruro concentrado.
Este procedimiento continúa, concentrando más y más iones cloruro
hasta el punto en el que se produce la exfoliación.
El análisis de probetas revela que el mecanismo
de corrosión se produce tal como sigue: El ión cloruro que se
deposita sobre la superficie metálica migra a través de la capa
frágil del producto/depósito de corrosión que se genera. Debajo del
depósito, se genera una sal de cloruro de hierro transitoria. La sal
es higroscópica (absorbe humedad) y se somete a hidrólisis, creando
condiciones de cloruro ácido. Los productos de corrosión de óxido
de hierro se dejan detrás ya que el frente de corrosión ácida avanza
más profundamente dentro de la superficie metálica.
En vista de lo anterior, la industria está
buscando técnicas e inhibidores para combatir la corrosión por
exfoliación presente en sistemas de tratamiento industrial.
La presente invención se refiere a
procedimientos para inhibir la corrosión intergranular de
superficies metálicas en sistemas de tratamiento industrial, por
ejemplo, sistemas de vapor y agua de refrigeración, cuyas
superficies están en contacto con agua pulverizada o condensación,
que comprenden añadir al agua pulverizada una cantidad inhibidora de
la corrosión suficiente del producto de reacción de un alquinodiol y
una polialquileno-poliamina.
Las condiciones en las que se forma el producto
de reacción se describen en la patente de los EE.UU. nº 3.211.667,
cuyos contenidos se incorporan completamente en el presente
documento.
Los alquinodioles y alquenodioles que han
demostrado ser eficaces al producir el producto de reacción, son
aquellos que contienen de cuatro a doce átomos de carbono.
Preferiblemente, los alquinodioles contienen cuatro átomos de
carbono. Un alquinodiol a modo de ejemplo es butinodiol.
Los compuestos de
polialquileno-poliamina que han demostrado ser
eficaces al producir el producto de reacción, son aquellos que
contienen de dos a diez grupos amino, y preferiblemente, de tres a
siete grupos amino. Estos grupos amino pueden estar sustituidos o
no sustituidos, y cada uno está separado por un grupo alquileno que
tiene desde uno hasta seis átomos de carbono, prefiriéndose de dos a
cuatro. Poliaminas a modo de ejemplo incluyen etilendiamina,
dietilentriamina, pentaetilenhexamina, pentapropilenhexamina,
triheptilendiamina, y similares.
Las razones en peso de los reactivos son tales
que logran una reacción completa entre los componentes respectivos
con razones en peso de amina con respecto a diol de 4:1 a 1:1,
prefiriéndose 3:1. Un compuesto ionizable de cobre, tal como acetato
de cobre, se emplea en esta reacción en cantidades catalíticas.
El producto de reacción de la presente invención
puede añadirse al agua pulverizada en una cantidad que es
suficiente para inhibir la corrosión de las superficies metálicas.
El producto de reacción puede añadirse a un conducto de
abastecimiento en una cantidad que oscila desde 0,5 partes hasta
aproximadamente 500 partes por millón de partes de agua presente en
el conducto de abastecimiento. Preferiblemente, se añaden
aproximadamente de 1 a 100 partes por millón de partes de agua,
prefiriéndose aproximadamente de 5 a 10 partes por millón de partes
de agua particularmente.
El producto de reacción de la presente invención
se añade al conducto de abastecimiento o bien en un disolvente o
bien en forma pura. Preferiblemente, el producto de reacción se
añade en un disolvente acuoso, del que agua es un ejemplo. El
producto de reacción puede añadirse al agua pulverizada junto con
otros componentes adecuados, tales como antiespumantes, inhibidores
de la corrosión, y similares. El agua pulverizada está normalmente a
una temperatura de aproximadamente 43,3 - 82,2ºC (110 - 180ºF) en
los sistemas que van a tratarse.
Los datos expuestos a continuación demuestran
los resultados inesperados producidos por el uso de esta invención.
Los siguientes ejemplos se incluyen como una ilustración de la
invención, y no deberían interpretarse como limitativos del alcance
de la misma.
Con el fin de inhibir que el mecanismo de
corrosión se produzca sobre superficies metálicas, se postuló la
adición de un material de formación de películas para aislar las
superficies de agua y cloruros. La adición de
2-butino-1,
4-diol-polietilenpoliamina (producto
A) redujo las velocidades de corrosión de acero significativamente
(tal como se muestra en las tablas 1 y 2). En todas las pruebas, se
construyeron árboles de probetas, con el fin de situar una variedad
de probetas de corrosión en el interior de una cámara de
pulverización. Se inyectó la disolución dentro del conducto de
abastecimiento hacia los pulverizados de las máquinas de colada.
Esto distribuyó el material por toda la cámara de pulverización.
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Se redujo enormemente el nivel de hierro en el
depósito.
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Los resultados mostraron que aunque la
concentración de cloruro era similar tanto para el lado sin tratar
(5%) como para el tratado (6%), los otros componentes eran
radicalmente diferentes. El nivel de hierro sobre el lado sin tratar
era del 88%; el nivel de exfoliación era también significativo.
Sobre el lado tratado, el nivel de hierro era sólo del 23% y no se
presentó exfoliación. El lado tratado tenía un 52% de calcio, lo que
indicaba la presencia de inhibición de la corrosión.
En pruebas adicionales, se sumergió una probeta
de corrosión en el producto A y se situó próxima a una probeta sin
tratar tanto en la barra tratada como en la sin tratar. En la barra
sin tratar, la probeta sumergida mostró muy poca corrosión,
mientras que se exfolió la probeta sin tratar. En la barra tratada
hubo una mejora significativa en el control de la corrosión frente
a la probeta no sumergida.
En otras pruebas de la presente invención, se
construyeron estructuras en árbol de probetas alternativas. Las
probetas sometidas a prueba incluyeron: acero dulce, acero
inoxidable, cobre y acero dulce recubierto.
Se eliminó un único conjunto de probetas de
acero dulce después de ocho días como una inspección inicial. Los
resultados de las probetas se muestran en la tabla 3, a
continuación. Las probetas de la barra nº 2 mostraron signos de
exfoliación, mientras que las probetas de la barra nº 1 mostraron
sólo un mecanismo de corrosión general.
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Tal como se muestra adicionalmente en la tabla 4
a continuación, hubo una reducción significativa en la velocidad de
corrosión en la estructura en árbol de probetas de corrosión en la
barra nº 1, en la que se inyectó el producto A. Se alimentó el
producto A en 15 ppm a través del sistema. Se redujeron las
velocidades de corrosión del acero dulce en aproximadamente de un
50 a un 80% en la mayoría de las ubicaciones. Tal como
anteriormente, las probetas de la barra nº 2 mostraron signos de
exfoliación, mientras que las probetas de la barra nº 1 mostraron
sólo un mecanismo de corrosión general (no se presentó
exfoliación).
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Obsérvese que todas las probetas restantes eran
o bien de acero inoxidable o bien probetas recubiertas; no fue
visible una corrosión significativa en ninguna de estas probetas.
Adicionalmente, el tratamiento de la presente invención no afectó
adversamente en el comportamiento de la boquilla en el sistema de
agua pulverizada.
Aunque esta invención se ha descrito con
respecto a realizaciones particulares de la misma, es evidente que
muchas otras formas y modificaciones de esta invención serán obvias
para los expertos en la técnica. Las reivindicaciones adjuntas y
esta invención deberían interpretarse en general para incluir todas
las modificaciones y formas obvias de este tipo que están dentro
del alcance y el espíritu verdadero de la presente invención.
Claims (13)
1. Procedimiento para inhibir la corrosión
intergranular de las superficies metálicas en sistemas de
tratamiento industrial, superficies que están en contacto con agua
pulverizada, que comprende añadir al agua pulverizada una cantidad
inhibidora de la corrosión suficiente del producto de reacción de un
alquinodiol y una polialquileno-poliamina.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha corrosión intergranular es corrosión por
exfoliación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dichas superficies metálicas comprenden superficies de las
máquinas de colada continuas.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dicha corrosión por exfoliación se produce sobre superficies
metálicas humedecidas mediante neblina de agua pulverizada o
condensación.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho alquinodiol contiene un grupo alquino que tiene desde
aproximadamente 4 hasta 12 átomos de carbono.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho alquinodiol es butinodiol.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha polialquileno-poliamina contiene desde
2 hasta 10 grupos amino, cada uno separado del otro por un grupo
alquileno que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha polialquileno-poliamina es
pentaetilenhexamina.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho producto de reacción se añade a dicha agua pulverizada
en una cantidad que oscila desde 0,5 partes hasta aproximadamente
500 partes por millón de partes de agua.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha agua pulverizada está a una temperatura de desde
aproximadamente 43,3ºC (110ºF) hasta aproximadamente 82,2ºC
(180ºF).
11. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho producto de reacción se añade a dicha agua pulverizada
en un disolvente acuoso.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dichas superficies metálicas son superficies metálicas que
contienen hierro.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dichos sistemas de tratamiento industrial comprenden sistemas
de vapor y agua de refrigeración.
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