JPS6149395B2 - - Google Patents

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JPS6149395B2
JPS6149395B2 JP16693779A JP16693779A JPS6149395B2 JP S6149395 B2 JPS6149395 B2 JP S6149395B2 JP 16693779 A JP16693779 A JP 16693779A JP 16693779 A JP16693779 A JP 16693779A JP S6149395 B2 JPS6149395 B2 JP S6149395B2
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JP
Japan
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corrosion
quaternary ammonium
ammonium salt
salt compound
long
Prior art date
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JP16693779A
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English (en)
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JPS5690986A (en
Inventor
Kazuyuki Suzuki
Takashi Kono
Tatsuro Koo
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/14Nitrogen-containing compounds
    • C23F11/141Amines; Quaternary ammonium compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はサワーガス(硫化水素や炭酸ガスを含
むガス)を含む溶液(以下単に「サワー溶液」と
略す)に腐食抑制剤を添加することによつて、サ
ワー溶液による鋼材の腐食を抑制する方法に関す
るものである。 従来、油田地帯などにおける諸装置において、
サワー溶液と接触する鋼材の腐食を抑制するため
にアミン系化合物やイミダゾリン系化合物をサワ
ー溶液に添加する方法が行なわれていた。しか
し、近年のエネルギー資源の逼迫に伴なつて、以
前には行なわれていなかつた高腐食性、すなわち
高濃度の硫化水素、炭酸ガスを含み、PHが低いガ
スが採掘されるようになつたがこのような高腐食
性のガスを含むサワー溶液に対して微量添加によ
つて鋼材の腐食を十分に抑制できる腐食抑制剤が
無いために、さらに大きな抑制効果を持つ腐食抑
制剤が望まれていた。 本発明はサワー溶液に添加すべき腐食抑制剤を
改良し、上記のような高腐食性のサワー溶液に対
しても腐食抑制剤の微量添加によつて鋼材の腐食
を十分に抑制できる方法を提供するものである。 本発明者らは従来公知の方法の欠陥を改善すべ
く研究した結果、次に示す構造式を有し、置換基
R1〜R4の中で少なくともひとつが炭素原子数10
以上の脂肪族、脂環族もしくは芳香族炭化水素基
である第四アンモニウム塩化合物をサワー溶液に
極微量添加すればサワー溶液による鋼材の腐食を
非常に良く抑制できることを発見した。 〔ただし、置換基R1〜R4のうち少なくともひ
とつが炭素原子数10以上の脂肪族、脂環族もしく
は芳香族炭化水素基である。そして、これに該当
しない他の置換基Rはアルキル基、アルケニル基
などである。X-は陰イオンである。〕 以下、炭素数が10以上の炭化水素基を特に長鎖
置換基と呼び、これに該当しない置換基と区別す
る。第四アンモニウム塩化合物が腐食抑制効果を
持つのは分子内の窒素原子が鋼材の表面に強固に
吸着し、疎水性を持つ長鎖置換基が腐食液の中に
長く伸びて鋼材の表面を十分に覆うことによつて
腐食液中の腐食種が鋼材に近づこうとするのを遮
断するためであると考えられるので、長鎖置換基
がある程度以上長くないと鋼材の表面を十分に覆
うことが不可能であり、従つて腐食抑制効果も悪
いと思われる。 本発明はこの観点から腐食種を鋼材から遮断す
る能力の主要因である長鎖置換基の長さについて
種々検討した結果、長鎖置換基中の炭素原子数が
10以上であればNACE溶液(NaCl5%+
CH3OOH0.5%+H2S飽和の水溶液、PH約3)の
ような非常に高腐食性のサワー溶液に対してもこ
の腐食抑制剤を極微量添加することによつて鋼材
の腐食を十分抑制できることを見出したものであ
る。 長鎖置換基中の炭素原子数は10以上で有効であ
るが、実用的には炭素原子数10〜25の炭化水素基
が経済的に有利である。そして、望ましくは炭素
原子数11〜18の炭化水素基が最も良い腐食抑制効
果を示す。また、長鎖置換基として疎水性を失な
わない範囲で水酸基、アセチル基、アミノエチル
基、塩素、硫黄などで変成した炭化水素基を用い
ても同じような腐食抑制効果が得られる。なお、
長鎖置換基中の炭素原子数が9以下の場合は鋼材
にこの腐食抑制剤が吸着したときの腐食種を鋼材
から遮断する能力が弱くなるため極微量添加にお
いては十分な腐食抑制効果が得られない。 また、置換基R1〜R4の中でひとつでも水素が
あると第四アンモニウム塩化合物が不安定である
ので好ましくない。長鎖置換基以外の置換基が炭
素原子数1以上の脂肪族、脂環族もしくは芳香族
炭化水素基であれば第四アンモニウム塩化合物は
安定であり、かつ分子内の窒素原子が鋼材に強固
に吸着できるので良好な腐食抑制効果が得られ
る。また、これら長鎖置換基以外の置換基として
窒素原子の鋼材に対する吸着を妨げない範囲で水
酸基、アセチル基、アミノエチル基、塩素、硫黄
などで変成した炭化水素基を用いても同じような
腐食抑制効果が得られる。第四アンモニウム塩化
合物は三級モノアミンとハロゲン化アルキルとか
ら式〔〕に示すような反応により合成すること
ができるが、その合成にはいかなる方法を用いて
も良い。 なお、本発明の対象である鋼材とは鋼管、条
鋼、鋼板などの鉄鋼製品を示し、その材質は軟
鋼、高張力鋼、低温用鋼など低合金鋼であればど
のような材質のものでもよい。 また、本明細書では腐食液としてNACE溶液を
使用した実験例が多いが、これはNACE溶液が最
も腐食性の強いサワー溶液を想定したものである
ためであつて、本発明の対象になる腐食液は
NACE溶液のみに限定されるものではない。 本発明による第四アンモニウム塩化合物は分子
内にある窒素原子が鋼材と強固に吸着し、かつ、
長い疎水基で鋼材表面を密に覆つて腐食種が鋼材
に接近するのを遮断するので、NACE溶液
(NaCl5%+CH3COOH0.5%+H2S飽和の水溶
液、PH約3)のような非常に強い腐食性を持つサ
ワー溶液に対しても鋼材の腐食を十分に抑制する
ことができる。本発明による第四アンモニウム塩
化合物を極微量添加したNACE溶液に浸漬された
鋼材の表面は長期間にわたつてもとの金属光沢を
失なわない。そして本第四アンモニウム塩化合物
は硫化水素と炭素ガスが混溶しているかもしくは
炭酸ガスのみが溶解しているサワー溶液に対して
も腐食抑制効果はいささかも失なわれない。そし
て本第四アンモニウム塩化合物は熱的に安定であ
るので、高温においても十分な腐食抑制効果が得
られるとともに長期間その効果が失なわれない。
また、本第四アンモニウム塩化合物はその構造式
から明らかなように四級窒素原子を有するため
に、サワー溶液の水相に容易に溶解し、実用時に
多量の可溶化剤を必要としない特徴を持つ。ま
た、親油性の長鎖置換基を持つためにサワー溶液
の油相にもよく溶解するので、サワーガスを含む
水―油混合物に対しても十分な腐食抑制効果を持
つている。そして、NACE溶液のような非常に強
い腐食性を持つサワー溶液に対して腐食抑制率を
96%以上に保つために従来の最も抑制効果の大き
い腐食抑制剤は最低20ppmの濃度の添加が必要
であつたのに対し、本発明による第四アンモニウ
ム塩化合物は20ppm以下の濃度の添加でも腐食
抑制率を十分に96%以上に保つことができる。 そして、特に長鎖置換基中の炭素原子数が望ま
しい範囲にある第四アンモニウム塩化合物は
2ppmの濃度の添加でも十分な腐食抑制率を得る
ことができる。それで、実際に本発明による第四
アンモニウム塩化合物を油田などで使用すれば従
来の腐食抑制剤に較べて添加量を大幅に減らすこ
とが可能であり、実用的な利点は大きい。 また、鋼材の腐食速度と水素透過速度との間に
は明確な相関があることがこれまでの研究でわか
つているので、本発明による第四アンモニウム塩
化合物は鋼材の腐食を十分抑制できるのと同時に
鋼材への水素侵入をも十分抑制できる。従つて、
本発明による第四アンモニウム塩化合物をサワー
溶液に微量添加すれば鋼材の腐食抑制ばかりでな
く鋼材の水素誘起割れやブリスターの発生をも十
分に抑制できる。 本発明は以上述べたごとく種々の特徴を有する
第四アンモニウム塩化合物をきわめて微量サワー
溶液中へ添加することによつて優れた鋼材の腐食
抑制効果を得る方法を提供するものであり、工業
上きわめて有意義なものである。 以下実施例を挙げて本発明の効果を説明する。 〔実施例〕 腐食抑制剤は次に示すものを用いた。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとメチルクロライドを反応さ
せて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとノニルクロライドを反応さ
せて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとデシルクロライドを反応さ
せて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとドデシルクロライドを反応
させて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンと12―オキシドデシルクロラ
イドを反応させて得られる第四アンモニウム塩化
合物。 腐食抑制剤 ドデシルジメチルアミンとモノクロル酢酸ナト
リウム塩を反応させて得られる第四アンモニウム
塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとステアリルクロライドを反
応させて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 トリメチルアミンとオレイルクロライドを反応
させて得られる第四アンモニウム塩化合物。 腐食抑制剤 A 現在、サワー溶液に対する鋼材の腐食抑制剤と
して使用されているものの中で最も大きな抑制効
果を示す腐食抑制剤。 なお、腐食抑制剤,およびAは本発明の効
果を一層明らかにするために腐食抑制試験の比較
に用いた。 これらの腐食抑制剤を所定量添加したNACE溶
液(NaCl5%+CH3COOH0.5%+H2S飽和の水溶
液、PH約3)800c.c.に#320で研磨した軟鋼板
(SPY―3L,4mm厚×15mm巾×30mm長)を浸漬
し、25℃の温度で3日間放置後の腐食減量を測定
し、同時に腐食抑制剤を添加しないNACE溶液に
よる空実験を行なつて次式により抑制率を求め
た。 抑制率=B―A/B×100(%) A:腐食抑制剤を添加したときの腐食減量
(mg) B:腐食抑制剤を添加しない空実験のときの腐
食減量(mg) 腐食抑制試験の結果を第1表に示す。
【表】 この表からわかるように従来の最も抑制効果の
大きい腐食抑制剤に較べて本発明による第四アン
モニウム塩化合物はより小さな濃度でも十分な抑
制効果が得られており、第四アンモニウム塩化合
物は高腐食性のサワー溶液に対して極めて優れた
鋼材の腐食抑制効果を提供できるものである。 なお、第1表から第四アンモニウム塩化合物の
長鎖置換基中の炭素原子数が多くなるほど抑制効
果が大きくなるが、最適の炭素原子数は11〜18の
範囲であることがわかる。そして、長鎖置換基中
の炭素原子数が9以下の第四アンモニウム塩化合
物添加濃度20ppmのときの抑制率が96%以下で
あり抑制効果が弱くなるので、長鎖置換基中の炭
素原子の数は最低10個が必要であることがわか
る。 なお、第1表は25℃、3日間のときのデータを
示したものであるが、本発明による腐食抑制剤の
効果はこの温度、時間に限定されるものでは無
い。また、この実験は置換基R1〜R4の中の1箇
所に長鎖置換基が入つた第四アンモニウム塩化合
物で実験を行なつたが、本発明はこれに限定され
るものでは無く、R1〜R4に2個以上の長鎖置換
基が入つた第四アンモニウム塩化合物を用しても
同様な抑制効果が得られる。 この他に第1表からは次のことがわかる。 (1) 長鎖置換基として疎水性を失なわない範囲で
水酸基、アセチル基、塩素などで変成した炭化
水素基を用いても、その中の炭素原子数が特許
請求範囲に適合しているならば、その腐食抑制
剤は十分な抑制効果を示す。このことは水酸基
で変成した炭化水素基を長鎖置換基として用い
た腐食抑制剤および―CH2COONa基で変成
した炭化水素基を長鎖置換基として用いた腐食
抑制剤の腐食抑制試験の結果を変成の無い炭
化水素基を長鎖置換基として用いた腐食抑制剤
の結果と比較すればよく理解できる。 (2) 長鎖置換基として不飽和炭化水素基を使用し
ても、その中の炭素原子数が特許請求範囲に適
合しているならばその腐食抑制剤は十分な抑制
効果を示す。このことは不飽和炭化水素基を長
鎖置換基として用いた腐食抑制剤の腐食抑制
試験の結果を飽和炭化水素基を長鎖置換基とし
て用いた腐食抑制剤の結果と比較すればよく
理解できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 次に示す構造式を有し、置換基R1〜R4の中
    で少なくともひとつが炭素原子数10以上の脂肪
    族、脂環族もしくは芳香族炭化水素基である第四
    アンモニウム塩化合物をサワーガスを含む溶液に
    添加することを特徴とするサワーガスを含む溶液
    に対する鋼材の腐食抑制法。 〔ただし、置換基R1〜R4のうち少なくともひ
    とつが炭素原子数10以上の脂肪族、脂環族もしく
    は芳香族炭化水素基である。そして、これに該当
    しない他の置換基Rはアルキル基、アルケニル基
    などである。X-は陰イオンである。〕
JP16693779A 1979-12-24 1979-12-24 Corrosion inhibition of steel material by solution containing sour gas Granted JPS5690986A (en)

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JPS5690986A JPS5690986A (en) 1981-07-23
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DE3523088A1 (de) * 1985-06-28 1987-01-08 Hoechst Ag Verfahren zur vermeidung der korrosion metallischer werkstoffe
EP2350346A1 (en) * 2008-10-24 2011-08-03 Lonza Inc. Alkanolamine-based carbon dioxide absorption solutions with reduced corrosivity

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JPS5690986A (en) 1981-07-23

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