Лако-красочные материалы — производство

Если проанализировать все композиции или соединения, кото­рые применяют в различных странах для защиты черных сплавов от коррозии летучими соединениями, то нетрудно заметить, что все они в своем составе содержат нитрит натрия или нитрит-ион, входящий в состав других соединений. Например, летучие ингиби­торы: 1) нитрит натрия+уротропин; нитрит натрия+карбамид;

3) нитрит натрия+бензоат натрия или аммония; нитрит дицикло­гексиламина (НДА); контактные ингибиторы; 1) водные раство­ры нитрита натрия; вязкие растворы нитрита натрия.

В Советском Союзе наибольшее распространение получили нитрит-уротропиновые смеси (УНИ), которыми пропитывают упа­ковочную бумагу. В США, ФРГ, ЧССР, Канаде, Швеции исполь­зуют главным образом смеси, содержащие нитрит натрия, карб­амид, бензоат натрия или аммония. Американские исследователи предложили в качестве летучего ингибитора использовать нитрит дициклогексиламина (C12H24N2O4), который хорошо защищает чер­ные сплавы от коррозии.

Механизм действия смесей на основе нитрита натрия заключа­ется в следующем: при увлажнении ингибитированной бумаги, в которую упаковывают изделие, происходит гидролиз солей, сопро­вождающийся выделением в атмосферу аммиака, который сам по себе обладает защитными свойствами. Кроме того, он захватывает азотистую кислоту, также образующуюся в результате гидролиза, выступающую в качестве основного пассивирующего агента. Что касается НДА, то, как было показано в наших работах, он испа­ряется в молекулярном виде и процесс гидролиза происходит уже
на поверхности металла по реакции, приводящей к появлению нит­рит-ионов.

Схема гидролиза композиций на основе нитрита натрия:
нитрит натрия—бензоат аммония

CeH5COONH4 + 2NaN02 + Н20 C6HsCOONa — f NH3 + HN02

NH4N02 + NaOH + HN02

нитрит натрия—уротропин

4NH3 + 4HN02

(CH2)6N4 + 4NaN02 + 10HaO «=»: 6CH20 + 4NH4N02 + 4NaOH
нитрит натрия—карбамид

CO(NH2)2 + 2NaN02 + 2H20 ^

нитрит дициклогексиламина (НДА)

_/ ,

^ У—^укн; — он — + h+ + мог

W

Защитная способность летучих ингибиторов сильно зависит от материала внешней упаковки (от способности пропускать пары воды и газа), о чем можно судить по длительности (в мес.) защи­ты стали НДА:

Крафт-бумага………………………………………… 3—15

Картон…………………………………………………… 9—14

Вощеная крафт-бумага…………………………. 24—54

Вощеный картон……………………………………. 24—54

Пластмассовая пленка………………………. 60—120

Металлическая фольга на бумаге. . 90—120

Поэтому в зависимости от требуемого срока защиты надо вы­бирать соответствующий материал для внешней упаковки. Чем вы­ше давление паров ингибитора, тем более высокими барьерными свойствами должна обладать внешняя упаковка. Опыт применения летучих ингибиторов показывает, что оптимальное давление паров лежит в интервале 1,3 (10~2-М0-4) Па [10~4-=-10-6 мм рт. ст.]. Давление паров НДА »1,3-10~3 Па («10-5 мм рт. ст.).

Кроме бумаги в качестве носителей летучих ингибиторов ис­пользуются различные пористые адсорбенты. В частности, нами разработаны защитные средства под названием «линасиль» и
«линопон», представляющие собой неорганические и орга­нические пористые материалы, пропитанные летучими ингиби­торами. Помещение этих инги­бированных адсорбентов непо­средственно в изделия, кото­рые могут быть загерметизи­рованы, или в чехол позволяет длительно хранить изделия в самых неблагоприятных кли­матических зонах.

черных металлов от коррозии применяют также метод омывки водными или спиртовыми растворами ингибиторов. Так, стальные емкости, шар-баллоны высокого давления и другие изделия омы­ваются ингибированными растворами, подсушиваются горячим воздухом (80°С), после чего на внутренней поверхности создаются тончайшие пленки ингибитора в кристаллическом виде, которые могут длительно (более 10 лет) защищать изделия без переконсер — вации. Ввиду летучести соединений нет необходимости в образова­нии на поверхности изделий сплошной пленки.

Другой метод, развитый Нетреба с сотр. [209], заключается в просасывании горячего воздуха через кассеты, содержащие по­рошкообразный ингибитор. Воздух, насыщенный парами ингиби­тора, при соприкосновении с более холодными стенками аппарата или трубопровода осаждает на поверхностях тонкую пленку инги­битора. Схема такого сублиматора, применяемого для консервации аппаратуры ингибированным воздухом, показана на рис. 10,3.

Воздух, засасываемый через патрубок, проходит через электро­нагреватель 1, в котором он нагревается до 60—70 °С при исполь­зовании в качестве ингибитора карбоната циклогексИламина (КЦА) и до 140—170 °С при применении нитрита дициклогексил­амина (НДА). Давление воздуха не менее 0,3 мПа. Скорость дви­жения воздуха (м/с) зависит от протяженности защищаемого объекта и численно должна быть равна длине полости (например, при длине полости, равной 5 м, V=5 м/с). При длине, превышаю­щей 20 м, скорость подачи воздуха не ограничивается. При длине полостей выше 40 м продувка ингибированного воздуха осуществ­ляется с двух сторон или производится разборка объекта на от­дельные части. Окончание процесса консервации определяется по появлению слоя кристаллического порошка на внутренней поверх­ности объекта в месте выброса ингибированного воздуха. Раскон­сервации объектов обычно не требуется. В тех же случаях, когда присутствие ингибитора по каким-либо причинам нежелательно, его можно удалить продувкой горячего воздуха или промывкой водой.

Этим методом защищают от коррозии различного вида энерге­тические установки, паровые котлы, экономайзеры, трубопроводы, воздушные баллоны, теплообменные аппараты, компрессоры, на­сосы и т. д.

Для защиты от атмосферной коррозии черных металлов с ус­пехом применяются также контактные ингибиторы, в частности растворы нитрита натрия, которые заранее наносят на поверхность изделий. Применяют 25%-ные водные растворы нитрита натрия для защиты стальных изделий и 40%-ные — для защиты чугун­ных. Этими растворами (65—85 °С) омывают изделия, после чего их упаковывают в бумагу, пропитанную 10—15%-ным раствором нитрита натрия, и в парафинированную бумагу. Остающиеся на поверхности металла кристаллы нитрита натрия при конденсации влаги в процессе хранения создают на поверхности металла кон­центрированный раствор нитрита натрия, который и пассивирует сталь. Для нейтрализации кислых компонентов атмосферы, кото­рые могут вместе с конденсирующей влагой попасть на поверх­ность, рекомендуется в растворы нитрита натрия вводить 0,3— 0,6% соды.

Применение водных растворов нитрита натрия имеет, однако, один недостаток: в засушливые времена года кристаллы нитрита натрия осыпаются и при последующей конденсации влаги на не­которых участках поверхности концентрация нитрита натрия сни­жается. Ввиду того, что нитрит натрия относится к анодным инги­биторам, уменьшение концентрации ниже критического значения приводит иногда к местной коррозии. В связи с этим нами совме­стно с Гридневым [210] был разработан более надежный способ защиты от коррозии черных металлов с помощью вязких раство­ров пассиваторов. Были созданы композиции, которые при любой относительной влажности воздуха не высыхают и не разжижают­ся. Для этой цели в водные растворы нитрита натрия вводили глицерин и оксиэтилцеллюлозу. Первый компонент обеспечивал равновесие между парами воды в атмосфере и пленкой электро­лита на поверхности металла, сохраняя ее постоянно во влажном состоянии, второй компонент увеличивал вязкость раствора. В дальнейшем было предложено для этих целей использовать кси­лит [СНгОЩСНОНЬСНгОН], натрийкарбоксиметилцеллюлозу (NaKMU) и ПАВ (для хорошего смачивания), что значительно улучшило защитные свойства вязких растворов пассиваторов. При использовании модифицированных растворов пассиваторов не тре­буется столь тщательного обезжиривания. Изменение динамиче­ской вязкости растворов пассиваторов при введении различных загустителей показано на рис. 10,4.

Как видно, достаточно ввести 1% натрийкарбоксиметилцеллю — лозы, чтобы динамическая вязкость 20%-ного водного раствора нитрита натрия приблизилась к вязкости водного раствора нитри­та натрия, содержащего 50% глицерина. Ксилит также сильно по-

Рис. 10,4. Температурные кривые динамической вязкости (Я=50 г/см2) загу-
щенных растворов нитрита натрия (20%-ный раствор NaNC^-1-0,5 К2СО3) в зави-
симости от загустителя:

1 — 2% NaKMU; 2 —10%-ный ксилит; 3 — 10%-ный глицерин+1% NaKMU; 4 — 50%-ный гли-
церин; 5 — 1 % NaKMU.

Рис. 10,5. Относительная влажность воздуха Н над вязкими растворами нитрита
натрия (20 % NaNO2+0,5 К2СО3):

1 — без добавок; 2—1% NaKMU; 3—1% NaKMU+10% глицерина; 4—1% ЫаКМЦ+20% гли-
церина; 5 — 50% ксилита (Ат — изменение массы вязкой пленки.)

вышает вязкость; 40% ксилита изменяет вязкость 20%иного рас­твора нитрита натрия так же, как 50% глицерина [211].

О другой важной характеристике вязких растворов пассивато — ров, определяющей их защитные свойства, — равновесном давле­нии водяных паров над вязкими растворами — можно судить по кривым, представленным на рис. 10,5. Точки пересечения кривых с осью абсцисс характеризуют равновесное давление паров (или относительную влажность воздуха Я) над вязкими растворами. При этих значениях раствор не поглощает паров воды из атмо­сферы и не отдает воду. Как видно, наибольшая относительная влажность воздуха (Я=90%) устанавливается над водными рас­творами нитрита натрия и наименьшая — над растворами, загу­щенными ксилитом (Я=55%). Снизить давление водяных паров можно также с помощью NaKMU (1%) и глицерина (10—20%). Поскольку поглощение влаги из воздуха или испарение воды из раствора зависит от разности давлений водяных пароїв над вязкой пленкой Рг и в окружающем воздухе Pi (AP=Pi—Рг), можно за­ключить, что чем ниже будет давление паров над вязким раство­ром ингибитора, тем в более широком интервале относительных влажностей воздуха на поверхности изделия сохранится невысы­хающая пленка ингибитора.

Составы вязких растворов нитрита натрия, рекомендованных для защиты от атмосферной коррозии стальных и чугунных изде-

Как видно, из 1484 деталей подверглись коррозии всего 13, что составляет всего 0,9%. При хранении в этих же условиях де­талей, законсервированных водными растворами нитрита натрия, через 10—22 месяца из 418 деталей 105 имели коррозионные по­ражения. Отсюда следует, что при длительных сроках хранения вязкие растворы ингибиторных смесей явно предпочтительнее.