Пленкообразующий ингибированный состав на основе растительно-минерального сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Макарова, Юлия Николаевна

• Макарова, Юлия Николаевна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Макарова, Юлия Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. Состояние проблемы защиты техники от коррозии (литературный обзор).

1.1 Средства временной противокоррозионной защиты.

1.2 Климатические факторы, влияющие на условия хранения техники в Социалистической Республике Вьетнам.

Глава II. Объекты и методы исследования коррозии и защитных составов.

2.1. Объекты исследования.

2.2 Методы исследования коррозии и защитных покрытий.

2.2.1 Стандартные методы.

2.2.2 Исследовательские методы.

Глава III. Разработка пленкообразующего ингибированного состава для защиты техники от коррозии в тропических условиях.

3.1. Обоснование выбора компонентов ПИНС.

3.1.1. Исследование и выбор пленкообразующего компонента.

3.1.3 Исследование эффективности ингибиторов коррозии.

3.1.4 Выбор органического растворителя.

3.1.5. Объект сравнения.

3.2. Разработка рецептуры ПИНС.

3.2.1. Исследование физико-химических и защитных свойств ПИНС с различным содержанием основных компонентов.

3.2.2 Исследование механизма межмолекулярных взаимодействий компонентов ПИНС с помощью ИК-спектроскопии.

3.2.3. Исследование влияния присадки К-31 и кокосового масла на защитные свойства ПИНС.

3.2.4. Выбор оптимального состава и исследование его эксплуатационных свойств.

Глава IV. Разработка рекомендаций по технологии производства состава

ПИНС Тропикон-Т. Натурные испытания ПИНС во Вьетнаме.

4.1 Разработка рекомендаций по технологии производства состава Тропикон-Т.

4.2 Результаты натурных климатических испытаний ПИНС в условиях влажного тропического климата Вьетнама.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пленкообразующий ингибированный состав на основе растительно-минерального сырья»

Актуальность проблемы. Мировой металлофонд в настоящее время составляет порядка 10 млрд. т, из которых на долю России приходится около 1,5 млрд. т [1]. Убытки, вызываемые коррозией металлов в процессе их длительного хранения и транспортирования, по данным академика Я.М. Колотыркина составляют до 4-5% совокупного национального продукта промышленно развитых стран (только в США потери составляют до 82 млрд. долларов в год) [2,3]. В Германии, по данным экспертизы, проведенной УЭТ-технологическим центром физических технологий (Дюссельдорф), ежегодные убытки от коррозии оцениваются в 50 млрд. евро, что составляет 4% от общего произведенного социального продукта [4]. Согласно докладу Японского общества противокоррозионных технологий связанные с коррозией прямые расходы в Японии составили в 1997 г. 3938 млрд. иен (37,5 млрд. долл.) [5].

Потери металла от коррозии во всем мире велики - миллионы тонн в год. По разным данным они составляют от 10 до 25% мирового производства стали, при этом не только теряется металл, но и снижаются сроки сохранности и эксплуатации техники. [6].

Коррозионные разрушения металлоизделий и техники при хранении и применении снижают надежность работы и сокращают срок их службы. Продукты коррозии и удаляемые с металлических поверхностей защитные материалы попадают в окружающую среду и загрязняют ее. Поэтому во всех странах проблемы защиты техники от коррозии и предотвращения загрязнения окружающей среды были и остаются актуальными. Во многих странах уделяется большое внимание разработке новых эффективных защитных материалов, среди которых важное место занимают пленкообразующие ингибированные нефтяные составы (ПИНС). ПИНС представляют собой сложную смесь ингибиторов коррозии, пластификаторов и загустителей в органических растворителях. Они наносятся без предварительного подогрева методом окунания, кистью, путем воздушного или безвоздушного распыления. Благодаря наличию в составе растворителя, ПИНС проникают в микрозазоры и дефекты металла, замедляя тем самым процесс коррозии. При длительном хранении металлических изделий в регионах с субтропическим и влажным тропическим климатом, например, на Черноморском побережье России, в Индии, Вьетнаме, в странах Южной Америки интенсивно протекает электрохимическая коррозия металла. Расширяющиеся экономические связи со странами тропического региона, экспорт отечественной техники требуют решения вопросов защиты ее от коррозионного поражения. Поскольку, в этих странах нет эффективных средств временной противокоррозионной защиты, в стране применяются российские продукты, которые в условиях влажного тропического климата зачастую обладают низкими защитными свойствами. Эти обстоятельства определяют актуальность и практическое значение данной работы.

Цели и задачи исследования Цель работы - эффективная защита техники от коррозии при ее хранении в условиях влажного тропического климата путем создания ПИНС на основе растительного и минерального сырья России и Вьетнама.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

• анализ современного состояния проблем в области разработки и в направлении расширения сырьевой базы для пленкообразующих ингибированных нефтяных составов, в том числе с использованием растительного сырья;

• разработка технических требований к ПИНС, предназначенных для защиты техники при ее хранении в условиях влажного тропического климата;

• теоретическое и экспериментальное обоснование выбора компонентов растительного и минерального происхождения для получения эффективного защитного состава;

• разработка оптимальной рецептуры и технологии получения состава, по результатам лабораторных и натурных испытаний;

• изготовление опытной партии защитного состава и проведение его натурных климатических испытаний в условиях влажного тропического климата Вьетнама.

Научная новизна

Установлено, что в результате межмолекулярных взаимодействий поверхностно-активных компонентов пленкообразующего ингибированного состава - сульфонатной присадки и эфиров кокосового масла в оптимальных концентрациях возникает синергетический эффект, резко повышающий водовытесняющую и защитную способность ПИНС.

Выявлено, что остатки прямой перегонки вьетнамских нефтей (>320°С) обладают защитными свойствами, что дает возможность использовать их в качестве пленкообразователя для ПИНС.

Установлено, что кокосовое масло в составе пленкообразующего ингибированного состава повышает уровень его функциональных свойств.

Показано, что присадка К-31 обладает высокой защитной эффективностью в условиях повышенной влажности и температуры воздуха. Поэтому она может быть использована для получения защитных составов, тормозящих как атмосферную, так и биологическую коррозию металла в условиях влажного тропического климата СРВ.

Практическая значимость. Разработан новый пленкообразующий ингибированный состав на основе остатка прямой перегонки вьетнамской нефти, кокосового масла и натурального каучука производства СРВ, и российских продуктов - сульфонатной присадки К-31, церезина. Разработаны рекомендации по технологии получения и рациональному применению ингибированного защитного покрытия и изготовлению опытной партии продукта.

Реализация работы. Получена опытная партия разработанного продукта Тропикон-Т, проведены натурные климатические испытания в

Российско-Вьетнамском тропическом научно-исследовательском и технологическом центре в г.Ханое с положительном результатом (Акт внедрения прилагается).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на:

- 6-й научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России", Москва, 2005 г.;

- II международной научно-технической конференции "Проблемы разработки, производства, оценки соответствия и применения горючесмазочных материалов и технических средств нефтепродуктообеспечения", Москва, 2008 г.

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 статей, 4 тезиса докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов; изложена на 120 страницах; содержит библиографию из 96 наименований и 5 приложений.

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Макарова, Юлия Николаевна

ВЫВОДЫ

1. На основе вьетнамского и российского сырья растительно-минерального происхождения разработан пленкообразующий ингибированный состав "Тропикон-Т" для защиты техники от коррозии, разработана технология его получения и изготовлена опытная партия состава Тропикон-Т, который с положительным результатом прошел испытания при консервации изделий специального назначения во Вьетнаме.

2. Впервые установлено, что остаток прямой перегонки нефти месторождения "Большая медведица" является эффективным пленкообразователем для ПИНС.

3. Методом ИК-спектроскопии установлено, что имеют место межмолекулярные и внутримолекулярные взаимодействия между гидроксильными и карбонильными группами кислот и триглицеридов кокосового масла и сульфонатной присадки К-31, что приводит к синергетическому повышению водовытесняющей и защитной эффективности ПИНС.

4. Разработан оптимальный состав пленкообразующего покрытия Тропикон-Т, включающий 40-45% остатка прямой перегонки вьетнамской нефти "Большая медведица", 30-35% уайт-спирита, 3-5% церезина М-80Н, 5-7% раствора каучука в толуоле, 6-8% присадки, 68% кокосового масла, имеющий одновременно максимальную эффективность защитных и биоцидных свойств в условиях тропического климата.

5. Сравнительные лабораторные и натурные испытания показали, что по защитной эффективности ПИНС Тропикон-Т в 2,5 раза превосходит штатную смазку ПВК. Применение ПИНС Тропикон-Т в условиях Вьетнама взамен штатной смазки ПВК позволит снизить расход защитного материала более чем в 3 раза.

6. По результатам натурных испытаний разработанного ПИНС "Тропикон-Т" в Российско-Вьетнамском тропическом научно-исследовательском и технологическом центре получен акт внедрения данного продукта для консервации изделий специального назначения. Продукт обеспечил защиту изделий от коррозии в тропических условиях в течение более 30 месяцев.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Макарова, Юлия Николаевна, 2010 год

1. Вопросы экологии в курсе "Термодинамика и коррозия металлов и сплавов" Калужина С.А. (Воронежский гос.ун-т). Вопросы региональной экологии: Тезисы докладов 5 региональной научно-технической конференции, Тамбов, май. Изд-во ТГУ. 2002, с.160-161.

2. Колотыркин Я.М. Современные методы противокоррозионной защиты // Защита металлов. 1993, т.29, № 2, с. 119-121.

3. Baboian R.,Chaker V. How Corrosion Impacts Our Daily Livers Oir Safety and Our Economy// ASTM Standartdization News 1998. №10. p. 28-31.

4. Milliarden Schaden duch Korrosion - Werkstoff - Auswahlals Betriebs Kosten - Maragement. Galvanotechnik. 2003, 94, №3, с. 679-680.

5. JSCE's report on the cost of corrosion in Japan. Shibota T. Corros. Manag.2001, №40, c.17-21.

6. Богданова Т.И. и др. Мир нефтепродуктов, 2003, № 1, с. 31-33.

7. Effectiveness of after-market rust protection "Anti-corros. Meth. And Mater.", 1984, 31, № 6,p.3.

8. Михайловский Ю.А. Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты. М.: Металлургия, 1989.-102с.

9. Шехтер Ю.Н., Ребров И.Ю., Тычкин И.Н. Практика противокоррозионной защиты. 1997. - № 1. - с. 28-35.

10. Фомин Г.С. Коррозия и защита от коррозии. Энциклопедия международных стандартов. М.: Издательство стандартов, 1999. 508с.

11. Богданова Т.И., Самгина В.В., Шкаруба Е.В. Мир нефтепродуктов,2002, № 1, с. 2-5.

12. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник под ред. В.М. Школьникова.-М.: Техинформ. 1999. - 596с.

13. Ваганов В.К., Богданова Т.И., Литвинова H.A. Мир нефтепродуктов, 2002, № 2, с. 6-8.

14. Колодочнин М., Крючков В., "За рулем", 1999, № 12, с.7-10.

15. Шель Н.В., Вигдорович В.И. Некоторые аспекты технической политики и сырьевой базы производства ингибиторов коррозии металла // Вестник Тамбовского Университета, 1998, т.З, № 2, с. 114122.

16. Биоразлагаемые смазочные материалы. Nahal Kamie // Goriva maziva, 1996-35, №5, c.343-358.

17. Богданова Т.И., Шехтер Ю.Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии.- М.: Химия, 1984. 248с., ил.

18. Рабоче консервационные смазочные материалы / Шехтер Ю.Н., Школьников В.М., Богданова Т.И., Милованов В.Д., М., Химия, 1979. — 256с.

19. Шехтер Ю.Н. Защита металлов от коррозии (ингибиторы, масла, смазки). -М.: Химия, 1964. 118с.

20. О сопоставимости результатов ускоренных и натурных испытаний защитных смазочных материалов. Карпов В.А., Михайлова O.JI, Руднев В.П. и др.// Климатическая и биологическая стойкость материалов (Сборник статей), Москва-Ханой.: ГЕОС. 2003, с.23-27.

21. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э. Поверхностно-активные вещества из нефтяного сырья. М.: Химия, 1971. - 488с.

22. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э., Калашников В.П. Маслорастворимые сульфонаты. М.: Гостоптехиздат, 1963. - 125с.

23. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э., Тетерина Л.Н. Маслорастворимые поверхностно активные вещества. - М.: Химия, 1978. - 304с.

24. NLGI Spokesman. 2000.V 64.№11.р.7.

25. Пат. РФ 2123031, оп. 10.12.98 г.

26. Пат. РФ 2129144, оп. 20.04.99 г.

27. Пат. РФ 2132365, оп. 27.06.99 г.

28. Пат. РФ № 2136723, оп. 10.09.99 г.

29. Заявка Франции №2767824, оп. 05.03.99 г.

30. Старчак В.Г. , Сизак О.И., Бойко Л.К. / Экология и ресурсосбережения. 1998. - № 5.- с. 60-62.

31. Майко Л.П. Отходы нефтехимических производств, как компоненты консервационных материалов. //Материалы научно-практической конференции " Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии".-г.Гродно, 1998.- С.176-180.

32. Биоповреждения / под ред. В.Д.Ильичева.- М.-Высшая школа,-1987. -С. 221-337.

33. Патент РФ 212944, оп 28.02.98 г.

34. Шель Н.В., Вигдорович В.И., Поздняков А.П. / Изд. ВУЗов. Химия и химическая технология.-1999. Т.42.-№ 1.-е. 3-13.

35. Кузнецов И.Ю. Новые возможности ингибиторной защиты металлов.// Тезисы докл. Международной школы повышения квалификации "Инженерно-химическая наука для технологий". Москва . - НИФХИ.-1999.-Т.2.- 95-113.

36. Патент РФ 2198911, оп 20.02.2003 г. МПК7 С 10 М 163/00

37. Патент РФ № 2114160 оп 26.07.98 г.

38. Фурсов Ю.И., Кравченко А.М. // Практика противокоррозионной защиты.-1998. № 5. - С. 15-16.

39. Овчинников В.П. Еремин В.Н.,Карпов В.А.Результаты испытаний состава вводно-воскового защитного ГЕРОН //Испытания на климатическую стойкость вооруже-ния и военной тех-ники. Сборник статей, Люберцы, 2006., С 74-85.

40. Заявка Франции 2738837, оп 21.03.97 г.

41. Пат. США 5660890, оп 26.08.97 г.

42. Бочаров Б.В., Ле Донг Хай., Чуршуков Е.С. Авторское свидетельство. № 1780317 от.8.08.92.

43. Патент РФ № 2185407 оп 20.07.2002 г. МПК7 С 09 Б 123/34.

44. Заявка № 2000120027/04 Россия, оп 27.05.2002 г. МПК7 С 09 Б 123/34.

45. Патент США № 6312509, оп 06.11.2001 г. МПК7 С 09 Б 5/08.

46. Патент РФ № 2204587 оп 20.05.2003 г. МПК7 С 10 М 173/00.

47. Патент РФ № 2200755 оп 20.03.2003 г. МПК7 С 10 D 173/00.

48. Патент РФ № 2186836 оп 10.08.2002 МПК7 С10М 173/00

49. Патент ЕР № 651044 оп 03.05.95 МПК6 С10М 169/00

50. Патент США № 5641734 оп 24.06.97 МПК6 С10М 161/00

51. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии.-2-e изд. М.: Химия, 1976г.-512с.

52. Розенфельд И.Л., Персианцева В.П. Ингибиторы атмосферной коррозии. М.: Наука. 1985. - 277с.

53. Стрекалов П.В., Михайлов A.A., Панченко Ю.М., Васильева Э.Г. Атмосферная коррозия металлов в зонах с тропическим и субтропическим климатом.// Коррозия: материалы, защита. 2005. -№3. с.2-8.

54. Шпилев K.M., Круглов А.Б. Самолет и природно-климатические условия. М.: Воениздат, 1972.-175с.

55. Стрекалов П.В., Ву Динь Вуй, Михайловский Ю.Н. Кинетика атмосферной коррозии стали и цинка в тропическом климате// Защита металлов, 1983. - т. 19. № 2 - с.220-230.

56. Рихтера М, Вартанова Б. Тропиколизация электрооборудования. М.-Л.: ГосЭнергоиздат, 1962. - 399с.

57. Ву Динь Вуй. Атмосферная коррозия металлов/Автореф. Дис. . уч.степени докт. хим. наук. М.: РАН, 1992. - 49с.

58. Стрекалов П.В.- Защита металлов. 1993, т.29. № 5. с.675-692.

59. Ву Динь Вуй. Атмосферная коррозия металлов в тропиках. М.: Наука, 1994.-276с.

60. Климатические характеристики земного шара. Справочник для синоптиков/ Под ред. Лебедева А.Н. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-318с.

61. Разработка и испытания средств защиты техники и материалов от коррозии, старения и биоповреждений с использованием местного и импортного сырья ("Эколан Т-2.2"): Отчет о НИР/Тропцентр: Руководитель: Карпов В. А. Ханой, 1994.- 146с.

62. Бнатов Е.С., Карпов В.А., Попов Н.В., Михайлова О.Л. О влиянии климатических условий на функциональные свойства смазочных материалов Химия и технология топлив и масел, - 1996, № 6, с.25-26.

63. Vien dau thuc vat De tai nghîen cuu KH&CN: "Khao sat, tuyen chon mot so going cay со dau de san xuat dau sinh hoc".

64. Крылов И.Ф., Емельянов B.E. Присадки к смазочным маслам. Моюще-диспергирующие присадки. Мир нефтепродуктов, - 2007, № 5, с.42-43.

65. Лапин В.П. Исследование некоторых эксплуатационных свойств масел с присадками электрометрическим методом: Диссертация кандидата технических наук, М., 1970, 148с.

66. Копылов Л.И., Зарудный П.П., Гуреев А.А. и др. "Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности", М., ВНИИОЭНГ, 1978, № 3, с.19-22.

67. Гун Р.Б. "Нефтяные битумы", Химия, М., 1973, 429с.

68. Решетников С.М., Ульрих Г.А. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, 1973, № 9. с. 14.

69. Руденская Й.М. "Нефтяные битумы", Росвузиздат, 1963. 42с.

70. Химия нефти. Под ред. Сюняева З.И. Л.: Химия, 1984. - 360с.

71. Поконова Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений нефти. Л.: ЛГУ, 1980, с.39, 85-92.

72. Гуреев А. А., Сабаненков С. А. Методы исследования физико-химической механики нефтяных остатков. — М.: МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1980.-48с.

73. Козловская А.А. "Полимерные и полимеробитумные материалы для защиты трубопроводов от коррозии", Стройиздат. М.: 1971. 120с.

74. Богданов И.Ш. Противокоррозионные покрытия на основе дисперсных битумов. Химия и технология топлив и масел, 1985, № 4, с.42-45.

75. Тимохин И.А., Спиркина Н.П., Зубкова Н.В., Зубанова Л.П. Разработка и исследование защитных покрытий на нефтяной основе. — В сб.тр. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1983, вып.172, с.144-151.

76. Белоконь Н.Ю., Иноземцев К.А., Кошевой Ю.Г., Школьников А.В. Исключение битума из состава композиционных строительных материалов специального применения. // Нефтепереработка и нефтехимия, 2004. - № 2, с. 10-14.

77. Коррозия. Справочник под ред. Шрайера А.А. Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1981.-632с.

78. Битумные материалы. Под ред. Хайберга А.Дж. — М.: Химия 1974. — 247с.

79. Кулиева С.Р. Улучшение антиокислительных и антикоррозионных свойств растительных масел. Химия и технология топлив и масел, 2005, №6, с.41-43.

80. Смазочные материалы на основе растительного масла. — Переработка нефти и нефтехимия. Экспресс-информация, 1991, № 6, с.21-28.

81. Биоразлагаемые пластичные смазки. Там же, 1992, № 17, с.19-27.84.1ndustr. Lubricant and Tribol., 1990, v.42, № 5, p.4-5.

82. Смазочные масла. Техническое использование растительных масел. Каталог. Вашингтон, 1990

83. Бнатов Е.С., Самохин H.JL и др. Использование продуктов переработки растительного сырья в качестве компонентов защитных смазочных материалов./ Сб. статей. Длительное хранение, тропикостойкость, защита ВВС от КСБ. М. ВВС. 1994.

84. Химическая энциклопедия в пяти томах. — М.: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 1995. т.5.с.192.

85. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Багдасаров J1.H. Смазочные материалы на основе растительных и животных жиров. Москва, 1992. 45с.

86. Pham Van Nquyen Nliunq cay со dau Beov Vietnam. Nha xyot ban Khoa hoc va Kytlna/ Ha-noi, 1981.

87. Теоретические основы химмотологии. Под ред. Браткова A.A. — М.: Химия, 1985.-320с.

88. Шель Н.В,, Вигдорович В.И., Цыганкова JI.E. Вопросы технической политики и сырьевой базы производства антикоррозионных материалов// Практика противокоррозионной защиты. — 1998. № 3. -с. 18-39.

89. Демченко П.А. Научные основы составления композиций поверхностно-активных материалов. Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева. Под ред. П.А. Ребиндера. 1966, № 4, с.381-387.

90. Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов.-Л: Химия, 1980. 160с.