Летучий ингибитор коррозии - Volatile corrosion inhibitor

Летучий ингибитор коррозии (VCI) - это материал, защищающий металлы от ржавчины . V.VCI также называется Vacuum VCI. Это означает, что эти материалы обладают особым свойством Вакуума. т.е. V.VCI имеет специальность защиты от ржавчины, а также специальность вакуума. Ингибиторы коррозии - это химические соединения, которые могут снизить скорость коррозии материала, обычно металла или сплава . NACE Международного стандарт TM0208 определяет летучий ингибитор коррозии (VCI) в качестве химического вещества , которое действует для уменьшения коррозии комбинации улетучивания из материала VCI, пары транспорта в атмосфере замкнутой среды и конденсацию на поверхность в пространстве, в том числе поглощения , растворение и гидрофобные эффекты на металлических поверхностях, при этом скорость коррозии металлических поверхностей замедляется. Они также называли парофазные ингибиторы, парофазные ингибиторы коррозии и паровые ингибиторы коррозии.

VCI бывают разных форм , которые зависят от типа системы, в которой они будут использоваться; например, пленки, масла , покрытия , очистители и т. д. Существуют также различные составы, обеспечивающие защиту в областях применения черных , цветных металлов или многих металлов. Другие переменные включают количество паровой фазы по сравнению с ингибиторами контактной фазы (1). Поскольку они являются летучими при температуре окружающей среды , соединения VCI могут достигать недоступных щелей в металлических конструкциях (2).

История

Первое масштабное использование ИКА можно отнести к Shell «ы патенту на дициклогексиламмони нитрит (DICHAN), который был в конечном счете , как коммерциализированная VPI 260. (3) DICHAN широко используется американскими военными , чтобы защитить широкий спектр металлических компонентов от коррозии через различные системы доставки, порошок с VCI, бумагу с VCI, раствор с VCI, смазывающую смесь с VCI и т. д.

Проблемы безопасности и здоровья, а также врожденные ограничения привели к отказу от DICHAN в качестве VCI. (4) В настоящее время коммерческие соединения VCI обычно представляют собой соли умеренно сильных оснований и слабых летучих кислот. Типичными основаниями являются амины, а кислоты - угольная, азотистая и карбоновая. (5)

Механизм защиты от коррозии VCI

Для стали первым шагом будет улетучивание ингибитора в воздушное пространство. Это может повлечь за собой простую эволюцию молекулы или химическое вещество может сначала диссоциировать, а затем улетучиться. (6) Затем молекулы будут диффундировать через замкнутое воздушное пространство, пока некоторые из молекул не достигнут металлической поверхности, которую необходимо защитить. Когда молекулы достигают металлической поверхности, есть два возможных пути. Сначала молекула может адсорбироваться на поверхности металла, тем самым создавая барьер для агрессивных ионов и вытесняя любую конденсированную воду. (6), (7).   

Второй путь включает слой конденсированной воды, который, как было показано, существует на металлической поверхности (8). Молекулы VCI растворяются в слое конденсированной воды, повышая pH . Было показано, что щелочной pH оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость стали. (6)

Механизм для меди начинается так же, как для стали, - выделение ингибитора. Однако, оказавшись на поверхности меди, ингибитор образует комплекс бензотриазола меди, который является защитным. (9)

Давление пара является критическим параметром эффективности VCI. Наиболее благоприятный диапазон давления составляет от 10 -3 до 10 -2 Па при комнатной температуре. Недостаточное давление приводит к медленному установлению защитного слоя; если давление слишком высокое, эффективность VCI ограничивается коротким временем. (10-11)

Продукт использует

VCI применяются в самых разных областях:

Упаковка. Одним из первых широко используемых VCI была бумага с VCI, которая использовалась для упаковки деталей при транспортировке и / или хранении. Затем технология эволюционировала с разработкой пленки VCI, в которой ингибитор был включен в полиэтиленовую пленку. (8). Этодавалопреимущество, заключающееся в том, что детали можно было хранить в пленке с VCI без какого-либомасла для предотвращения ржавчины (RP), которое, как правило, необходимо было удалить перед вводом детали в эксплуатацию. В местах, где пленка VCI находится в непосредственном контакте с металлом, молекулы VCI адсорбируются на металлических поверхностях, создавая невидимый молекулярный барьер против коррозионных элементов, таких как кислород, влага и хлориды. Поскольку молекулы VCI испаряются из пленки и диффундируют по всей упаковке, они также образуют защитный молекулярный слой на металлических поверхностях, не находящихся в прямом контакте с пленкой. Когда упаковка снята, молекулы VCI просто испаряются и уносятся прочь. (12) Пленки VCI защищают металлы как за счет прямого контакта, так и за счет воздействия пара. Крупное оборудование / активы завернуты в термоусадочную пленку с VCI для длительного хранения на открытом воздухе. Использование полимерных пленок для тщательной защиты электронного оборудования во время транспортировки или хранения должно учитывать предотвращение электростатического разряда (ESD), коррозии и утилизацию пленки после использования. Основным свойством, которое делает полимерную пленку жизнеспособным упаковочным материалом для электронного оборудования, является способность пленки устранять электростатический разряд. Последнее свойство пленки с VCI - биоразлагаемость . (12)

Покрытия . Использование VCI в качестве альтернативных технологий ингибиторов коррозии при нанесении покрытий не является новой концепцией. Однако в последние несколько лет, в связи с растущим давлением окружающей среды, направленным на сокращение использования традиционных ингибиторов, содержащих тяжелые металлы , они приобрели популярность. Поскольку частицы VCI имеют полярное притяжение к металлической подложке, это позволяет им работать в покрытии, не оказывая отрицательного воздействия на другие компоненты покрытия, такие как пеногасители, смачивающие агенты, выравнивающие агенты и т. Д. VCI обычно добавляют в состав очень сильно. небольшие количества по весу от общей формулы. Размер частиц VCI очень мал по сравнению с традиционно используемыми ингибиторами. Это позволяет VCI более эффективно перемещаться в более мелкие пустоты. После адсорбции VCI на поверхности металла они создают эффективный гидрофобный барьер, предотвращающий проникновение влаги на поверхность металла. Следовательно, это предотвращает образование ячеек коррозии и делает влагу неэффективной (13).

Излучатель - VCI в форме капсулы, пены, чашки и т. Д. Помещается в электрический шкаф , распределительную коробку и т. Д. Для обеспечения защиты от коррозии различных компонентов внутри коробки.

Оболочки труб - смесь VCI и набухающего геля вводится в кольцевое пространство между кожухом трубы (наружная труба) и несущей трубой (внутренняя труба), чтобы обеспечить защиту несущей трубы от коррозии. Это приложение в последнее время вызывало более широкий интерес, поскольку было одобрено PHMSA как средство устранения закороченного корпуса в трубопроводе, защищенном от CP. (Правила PHMSA требуют, чтобы закороченная обсадная труба на регулируемом трубопроводе PHMSA была отремонтирована или обработана). Подробности также можно найти в NACE SP-200. (14)

Консервация трубопровода (внутренняя) - VCI находят широкое применение для смягчения коррозии внутренних поверхностей новых и / или существующих вышедших из эксплуатации трубопроводов. (9) Коррозия TOL верхнего уровня обычно происходит во влажном газе. трубопроводы со стратифицированным режимом течения и плохой теплоизоляцией . Коррозия TOL является преимущественно проблемой защиты в газовой фазе (15). Испытания показали, что наилучшим потенциалом для обеспечения защиты от коррозии для TOL являются азолы , некоторые ацетиленовые спирты и «зеленый» летучий альдегид . (16)

Для новых трубопроводов период времени между гидроиспытанием и эксплуатацией может быть очень непредсказуемым и может растянуться на месяцы. Исторические данные показали, что в результате остаточной воды для гидроиспытаний могут возникнуть серьезные проблемы с коррозией (14). Для трубопровода со скребком водный раствор VCI проталкивается по трубопроводу между двумя скребками после завершения операции гидроиспытания. Это обеспечивает снижение коррозии до ввода линии в эксплуатацию. (14) Для трубопровода без скребков, нижние секции, где остаточная вода гидроиспытаний может собираться после слива, идентифицируются, и водный раствор VCI добавляется в близлежащих высоких точках, так что раствор ингибитора будет течь в нижние секции, тем самым обрабатывая остаточную воду. вода с ингибитором. (14)

Для секций трубопровода, которые находятся на холостом ходу, идентифицируются низколежащие секции, и раствор ингибитора добавляется в близлежащие высокие точки, чтобы заполнить низколежащую секцию на заданную глубину. (14)

Надземные резервуары для хранения (нижняя часть со стороны почвы) - дно наземных резервуаров для хранения обычно покрывается изнутри (со стороны продукта) для предотвращения коррозии. Другая сторона дна (земля) не имеет покрытия, и незащищенная сталь лежит прямо на фундаменте. Существуют различные стили фундаментов: бетонная кольцевая стена с песчаной подушкой и футеровкой, жесткая подушка, такая как бетон или асфальт, двойное дно и, наконец, простой грунт. (14) VCI применяются различными методами в зависимости от фундамента резервуара.

Для резервуаров с бетонной кольцевой стенкой, песчаным слоем и футеровкой VCI обычно устанавливается в виде водного раствора. Раствор вводится либо при минимальном давлении через отверстия для обнаружения утечек (распределение раствора через песок в основном происходит за счет капиллярного действия), либо через предварительно установленную распределительную систему из перфорированных труб. (17) Резервуар может быть как в рабочем, так и в нерабочем состоянии.

Доступны различные варианты установки бака на жесткой подушке в зависимости от того, находится ли бак в рабочем состоянии или нет. Для резервуара, который находится в эксплуатации, кольцо из перфорированных труб установлено на краю перегородки, герметизированной мембраной, которая создает замкнутое пространство между колоколом резервуара и твердым основанием. VCI поставляется в виде порошка в сетчатых гильзах, которые ввинчиваются в перфорированные трубы. После истощения VCI сетчатые рукава удаляются и устанавливаются новые рукава. (19) Для резервуара, который вышел из строя с удаленным полом, в жесткой подушке прорезаны канавки. На конце канавки вырезается канал, который выходит за пределы колокольчика резервуара. На дно прорезанных пазов укладывается перфорированная труба с сетчатым покрытием. Затем канавка заполняется песком. Затем дно резервуара устанавливается как обычно. VCI поставляется в виде порошка в сетчатых гильзах, которые устанавливаются в перфорированную трубу. Концы перфорированных труб герметично закрыты. После истощения VCI сетчатые рукава удаляются и устанавливаются новые рукава. (18) Для резервуара, который не работает без снятого пола, типичный подход состоит в том, чтобы ввести VCI в виде водного раствора через порты, которые были установлены через пол, которые часто являются портами гелия, которые использовались для проверки резервуара. целостность пола. (19)

Существует две типичных геометрии резервуара с двойным дном. В первом случае пространство между двумя этажами имеет футеровку и песчаную подушку, а на втором - футеровку и бетонную подушку с радиальными прорезями. (Этот стиль двойного дна часто называют двойным дном Эль-Сегундо). Для двойного дна с футеровкой и песчаным слоем VCI подается в виде водного раствора, который вводится через отверстия для обнаружения утечек. Для дна El Segundo, которое находится в эксплуатации, VCI снова подается в виде водного раствора, который вводится через порты обнаружения утечек. Порты герметично закрываются, и раствору дают постоять в течение короткого периода времени. Затем порты открываются, и раствор VCI сливается, оставляя остаточное количество раствора VCI в пространстве. Этот остаточный VCI обеспечивает защиту помещения от коррозии. Для днища El Segundo, которое не работает, перфорированные трубы устанавливаются в канавки в бетоне, которые имеют отверстия для обнаружения утечек. Сетчатые рукава, содержащие порошок ингибитора, вставляются в перфорированные трубы, а отверстия для обнаружения утечек закрываются.

Надземные резервуары для хранения (крыши) - Окружающая среда в свободном пространстве надземного резервуара для хранения может быть очень агрессивной, особенно для резервуаров, хранящих сырую нефть . Окружающая среда агрессивна из-за кислых веществ, которые обычно присутствуют в сырой нефти ( высокосернистая нефть ). Защита от коррозии обеспечивается системой дозаторов , которые были прикреплены к портам, установленным на крыше резервуара. (Порты и запорные клапаны устанавливаются, когда резервуар не работает). Бутылки с VCI помещаются в дозатор и открываются запорные клапаны. VCI имеет высокое давление пара, так что ингибитор насыщает воздушное пространство внутри дозатора, а затем диффундирует через открытый порт в свободное пространство резервуара для хранения. (20,21)

Масла - VCI чаще всего используются в маслах для защиты маслосодержащих систем, таких как двигатель или гидравлика, во время периодического использования или во время длительного хранения (консервация). Масло, обработанное VCI, обычно добавляется к существующему маслу, и установка запускается для полной циркуляции обработанного масла по системе. Затем систему отключают для хранения. Масло, обработанное VCI, также может затуманиваться в пустые пространства внутри системы или замкнутого пространства. (21)

Интерьер больших замкнутых пространств - VCI использовались для защиты внутренней части оборудования, такого как резервуары, сосуды, котлы , трубопроводы, теплообменники и т. Д., Особенно для пустот и / или углублений внутренних полостей во время хранения и / или транспортировки. Типичные средства - это распыление / вдувание порошка VCI во внутреннее пространство или нанесение порошка VCI в виде пакетов. Для меньших объемов пакеты просто распределяются в пространстве. Для больших объемов пакеты прикрепляются к выводам, которые затем подвешиваются по периметру пространства. (22)

Водоподготовка - водные растворы VCI использовались для промывки / промывки трубопроводов, насосов, коллекторов, закрытых колодцев, теплообменников и т. Д. В качестве подготовки к консервации / хранению.

Специальные покрытия - пленки из VCI используются для защиты фланцев , клапанов и т. Д. В суровых условиях, таких как химические заводы, морские платформы и т. Д. (25)

Смотрите также

использованная литература

  1. Ю. И. Кузнецов и др., «Ингибирование действия и абсорбции бета-аминокетонов на металлах» Защита Металлов 32, 5 (1966), стр. 528–533
  2. Miksic, BA, Chandler, C; Cortec Corporation; Экологически чистые VCI, NACE Materials Performance, февраль 2003 г.
  3. Люблиснки, Е, Натале, Т; (2013), Ингибиторы коррозии для долгосрочной защиты корпусов, NACE.
  4. Вахтер, А., Стилман, Н.; Shell, патент США 2449962, нитрит дициклогексиламмония и его препарат
  5. Хендерсон, Дж; (2 ноября 2004 г.) Очистка воздуха вокруг ингибиторов паровой коррозии, материалы сегодня
  6. Отчет рабочей группы по ингибиторам коррозии, (1994), Европейская федерация публикаций коррозии    (стр. 2)
  7. Шастри, V; (1998) Ингибиторы коррозии, принципы и применение, John Wiley and Sons.
  8. Лейграф, К; (2000), Атмосферная коррозия, стр. 10–11, Wiley Interscience, Нью-Йорк.
  9. Работа с медью: бензотриазол: эффективный ингибитор коррозии медных сплавов (2009 г.), Ассоциация разработки меди.
  10. Кох, Г. Х., Бронгерс, MPH, Томпосон, Н. Г., Вирмани, Ю. П., Пайер, Дж. Х., "Расходы на коррозию и превентивные стратегии в Соединенных Штатах" FHWA-RD-01-156 (Маклин, Вирджиния: FHWA), 2002 г.
  11. Миксич, Б.А., Использование ингибиторов паровой фазы для защиты металлических изделий от коррозии, КОРРОЗИЯ / 83, статья № 308, NACE International 1983, Хьюстон, Техас
  12. Кин, Р., Миксич, Б.А., Роган, И.; Упаковка биоразлагаемых ингибиторов коррозии для электронного оборудования, EUROCORR 2016, Paper # 51882, Монпелье, Франция
  13. Бибер, М; Cortec Corporation, Использование VCI в сочетании с традиционными ингибиторами коррозии или их замена, NACE Materials Performance, Дополнение к июню 2019 г.
  14. NACE SP200-2014, Практика строительства стальных трубопроводов, Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Хьюстон, Техас
  15. Певица, М, Несич, С, Гунатлун, Й; Лучшая коррозия в присутствии уксусной кислоты и углекислого газа », Коррозия, 2004 г., документ № 04377, Хьюстон, Техас, 2004 г.
  16. Миксич, Б.А., Шен, М., Фурман, А., Харшан, Р., Уайтед, Т; Коррозия Cortec; Ингибиторы паровой коррозии для первоклассной коррозии, NACE Materials Performance, август 2013 г.
  17. Гендрон, Л., Натале; (15–19 апреля 2018 г.) Применение летучих ингибиторов коррозии для предотвращения внутренней коррозии, NACE
  18. Place, T, Sasaki, G, Cathrea, C, Holm, M; (24–28 сентября 2012 г.) Планирование испытаний под давлением для предотвращения внутренней коррозии остаточными жидкостями; Разместите материалы 9-й Международной конференции по трубопроводам, Калгари, Альберта, Канада
  19. Myers, P; (1997) Надземные резервуары для хранения,  McGraw-Hill, Нью-Йорк
  20. Аделакин, К; (26–30 марта 2017 г.) Внешняя защита от коррозии нижней части надземных резервуаров для хранения с использованием парообразных ингибиторов коррозии, NACE, Новый Орлеан, Луизиана
  21. Люблински, Э, Натале, Т; NTIC, Патент США 9,303,380, Системы для защиты от коррозии днища грунта резервуара для хранения
  22. Люблински, Э, Натале, Т; NTIC, Патент США 9,556,635, Система защиты от коррозии дна резервуара для хранения
  23. Вендрамини, Дж., Натале, Т; (11–15 сентября 2016 г.), Новый опыт применения защиты днища резервуаров для хранения от коррозии,  EuroCorr, Монпелье, Франция
  24. Каман А., Лабин П., Миксич Б. А., Обзоры по науке и технологиям ингибиторов коррозии, NACE, стр. 11–16, Хьюстон, Техас.
  25. Баварский, Б., Райнер, Л., Аванесян, А. Б., Якани, Р., Колледж инженерии и компьютерных наук, Калифорнийский государственный университет, Нортридж, Калифорния, США; Миксич, BA, Cortec Corporation; Применение ингибиторов парофазной коррозии для загрязненных сред, NACE Materials Performance, июнь 2019 г.
  26. Zerust ReCast - R Inhibitor System, награда "Выбор читателей за высокие характеристики материалов в 2012 году".
  27. Разработка инновационных продуктов - Презентация приложений технологии VCI, 21 сентября 2012 г. Форум NCERCAMP Университета Акрона по коррозии
  28. Twigg, RJ; (1989) Руководство по консервации технологических установок, Институт технологии материалов компании Chemical Process Industries Inc., публикация MTI № 34   
  29. Люблиснки, Е, Натале, Т; (9–13 марта 2014 г.), Защита от коррозии консервируемого оборудования  NACE, Сан-Антонио, Техас
  30. Zerust Flange Savers, награда "Выбор читателей за высокие характеристики материалов в 2012 году".