预处理水系统中使用的设备的改进的方法技术方案

本发明专利技术公开用于在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法，所述方法包括在所述设备在所述水系统中投入运行之前预处理所述可腐蚀金属表面，所述预处理包括使亚锡腐蚀抑制剂与所述可腐蚀金属表面接触，其中所述亚锡腐蚀抑制剂以足够的量和足够的时间来提供以在所述可腐蚀金属表面的至少一部分上形成保护膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】预处理水系统中使用的设备的改进的方法
本申请涉及用于预处理水系统中使用的设备的方法，所述设备诸如热交换器、管道、锅炉设备、储罐等。更具体地，本申请涉及在设备新投入水系统中运行之前或关机之后预处理这种设备。出于本申请的目的，尚未在水系统中使用并且与水接触的设备或已与水接触使用小于100小时的设备应被视为不在运行中，并且因此可用于本文所述的预处理方法。背景对用于工业水系统中的设备的可腐蚀金属表面的腐蚀是一个重大问题。对水系统中的可腐蚀金属表面的钝化可防止迅速腐蚀。对与水系统接触的设备的初始钝化的重要性已被认可了50多年。在投入运行之前不存在适当钝化的情况下，可能会发生基础结构(像热交换器和管道系统)的快速初始腐蚀。在系统已投入正常操作之后，这种初始腐蚀难以克服，并且因此可能为资源和成本密集型的。钝化工艺不仅延长了设备的寿命，而且还减小了基础结构的结垢或污染趋势，从而引起能源效率提高。钝化使表面具有较少的化学反应性，从而使其不易受腐蚀、结垢和微生物污染。过去，基于铬酸盐的处理由于其形成耐用钝化膜的能力而被用于预钝化设备。然而，在许多情况下，由于环境健康和安全问题，基于铬酸盐的处理被禁止或严格限制。最近，基于正磷酸盐、多磷酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐和锌的处理已被用于预钝化。当以非常高的浓度(诸如＞500ppm磷酸盐和＞50ppm锌，和＞50ppm钼酸盐，和＞1,000ppm亚硝酸盐)使用时，已知这些程序可在钢表面上产生保护膜。唑类被用于预钝化铜冶金。存在多个与使用这些组合物作为预钝化处理相关的问题。例如，它们通常不会形成有效的膜。环境中的小变化(诸如pH下降)可以破坏膜，并且腐蚀产物可以在通过正常处理重新建立膜之前累积。此外，由于当以高水平施加时，锌和磷酸盐趋向于在传热表面上沉淀，这是形成坚固的钝化膜所需要的。另外，化学品(诸如磷酸盐和锌)的排放通常受到环境法规的限制，并且工业在排放含有高水平的这些化学品的钝化溶液方面面临巨大的监管障碍。此外，由于这些环境法规和对整个水系统施加有效的高处理水平的过高成本，预钝化工序通常实际上被限于隔离和钝化单个关键部件，而不是钝化整个水系统(包括管道系统)。在一些情况下，必须改变系统设计以包括用于隔离单个热交换器和关键设备的规定。概述本公开解决了这些问题和其他问题。本公开的目标是提供基于非磷和非锌、非钼酸盐、非亚硝酸盐的环境友好的预钝化程序，其可以通过施加基于亚锡的腐蚀抑制剂而成本有效地施加至工业水系统的基础结构(包括单个部件)。已知亚锡盐是钢、铜和铝表面的腐蚀抑制剂。本专利技术人已发现，亚锡盐即使在经济的处理水平下，也通过在金属表面上形成坚韧的保护层来独特地适用于预钝化。此外，与基于磷酸盐和锌的钝化处理不同，这些亚锡盐制剂可以在没有污染传热表面的风险下以有效的水平施加。这种性质使得在系统投入运行的同时在传热水系统中发生钝化，并且不会延迟启动。此外，与先前用于预钝化的铬酸盐、锌和磷酸盐化学物质相比，亚锡盐钝化制剂造成更小的环境风险。本公开提供了用于建立由相对低水平的亚锡盐形成的坚韧膜的方法，所述方法比使用高浓度的磷酸盐、锌和钼酸盐部分的现有处理方法和组合物更有效。稳定的钝化膜引起初始腐蚀速率出乎意料地显著降低，这有利于环境以及有利于改进处理的成本有效性。与使用现有技术方法形成的常规膜不同，已发现使用亚锡盐制剂形成的所公开的膜即使在不存在任何剂量的腐蚀抑制剂的情况下也能抵抗腐蚀显著的一段时间。此外，与易于形成可抑制传热和流动的沉积物的基于锌或磷酸盐程序的现有技术程序不同，基于亚锡的腐蚀抑制剂能够耐受过度给料。在第一实施方案中，提供了一种在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法。方法可以包括在设备在水系统中投入运行之前预处理可腐蚀金属表面，预处理包括将亚锡腐蚀抑制剂与可腐蚀金属表面接触，其中亚锡腐蚀抑制剂以足够的量和足够的时间来提供以在可腐蚀金属表面的至少一部分上形成稳定的保护膜。在另一个实施方案中，提供了一种在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法。方法可以包括在设备在水系统中投入运行之前预处理可腐蚀金属表面，预处理包括使亚锡腐蚀抑制剂与可腐蚀金属表面接触，其中亚锡腐蚀抑制剂以1至50ppm范围内的浓度在水中提供4小时与72小时之间以在可腐蚀金属表面的至少一部分上形成保护膜，并且其中水系统处于20℃至80℃范围内的温度下。在另一个实施方案中，提供了一种在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法。方法可以包括使设备在线投入水系统中；在设备投入运行之前，通过向水中添加亚锡腐蚀抑制剂使得水接触可腐蚀金属表面第一时间段来预处理可腐蚀金属表面，其间亚锡腐蚀抑制剂以第一浓度存在；并且然后使可腐蚀金属表面与水接触第二时间段，其间亚锡腐蚀抑制剂以比第一浓度低约5至10倍的第二浓度存在。附图简述图1是用基于亚锡的腐蚀抑制剂预处理的扫描的低碳钢试样样品的x射线光电子光谱图；并且图2是示出根据本专利技术的实施方案所公开的方法的电化学开路电位结果的图；并且图3A-3D是说明根据比较技术和根据本专利技术的实施方案的镀铜实验结果的照片。详述综述所公开的在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法的实施方案，可以包括在设备在水系统中投入运行之前预处理可腐蚀金属表面，预处理包括使亚锡腐蚀抑制剂与可腐蚀金属表面接触，其中亚锡腐蚀抑制剂以足够的量和足够的时间来提供以在可腐蚀金属表面的至少一部分上形成保护膜。这种预处理方法可以用来预清洁和预钝化各种金属和合金，诸如碳钢、黑色金属、铝金属、黄铜、含铜合金和镀锌钢等。特别适用于所公开的方法的腐蚀抑制剂是多价的(在至少两种不同的氧化态中发现)，MX+和MY+，其中较低氧化态的金属离子(诸如锡(II))比较高氧化态金属离子(诸如锡(IV))更易溶于水溶液中。对于此类金属，可以通过例如直接引入金属盐或通过将浓缩溶液进料到处理的系统中，将较低氧化态的物质引入到处理的体系中。腐蚀抑制剂以各种方式在处理的系统内消耗。这些消耗途径可以分为系统需求和表面需求。系统需求和表面需求一起构成总抑制剂需求。在许多情况下，系统需求归因于水性系统中的氧气、卤素、其他氧化物质和其他组分的存在，它们可以与抑制剂反应或去除抑制剂，从而使抑制剂失活或消耗抑制剂。例如，对于亚锡盐处理，氧化物质可以将优选的锡(II)亚锡离子转化成很大程度上(至少在工艺水流中)无效的锡(IV)锡酸根离子。系统需求还包括与通过例如来自处理的系统的排料和/或其他排放的大量水损失相关的抑制剂损失。表面需求是归因于抑制剂与反应性金属表面之间的相互作用的抑制剂的消耗。表面需求将随着抑制剂在易受腐蚀的那些金属表面上形成保护膜或保护层而下降。一旦所有的湿润表面都得到充分的保护，表面需求就没有或几乎没有。因为根据实施方案的预处理方法集中于处理金属而不是处理水，所以一旦表面需求降低到接近于零的值，则对另外的腐蚀抑制剂的要求可以在不影响腐蚀抑制的有效性情况下基本上降低或者甚至终止一段时间。亚锡化合物在易受攻击的金属表面或需要腐蚀保护的那些表面处进行氧化，并且形成不溶性的保护膜。这些金属表面也可以与亚锡化合物反应以形成金属-锡络合物，其再次在金属表面上形成保护膜。不意图受理论约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法，所述方法包括：在将所述设备在所述水系统中投入运行之前预处理所述可腐蚀金属表面，所述预处理包括使亚锡腐蚀抑制剂与所述可腐蚀金属表面接触，其中所述亚锡腐蚀抑制剂以足够的量和足够的时间来提供以在所述可腐蚀金属表面的至少一部分上形成稳定的保护膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 US 14/549,2411.一种在水系统中防止具有接触水的可腐蚀金属表面的设备的腐蚀的方法，所述方法包括：在将所述设备在所述水系统中投入运行之前预处理所述可腐蚀金属表面，所述预处理包括使亚锡腐蚀抑制剂与所述可腐蚀金属表面接触，其中所述亚锡腐蚀抑制剂以足够的量和足够的时间来提供以在所述可腐蚀金属表面的至少一部分上形成稳定的保护膜。2.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其还包括：将所述设备在所述水系统中投入运行；然后使所述可腐蚀金属表面与所述水接触第一时间段，其间所述水含有第一浓度的所述亚锡腐蚀抑制剂；并且然后使所述可腐蚀金属表面与所述水接触第二时间段，其间所述水含有比所述第一浓度更低的第二浓度的所述亚锡腐蚀抑制剂。3.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中将所述设备在所述预处理步骤之后4小时至2周投入运行。4.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中将所述设备在所述预处理步骤之后8小时至4天投入运行。5.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中所述第一时间段为2小时至1周。6.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中所述第一时间段为24小时至72小时。7.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中使所述可腐蚀金属表面与所述水接触所述第一时间段的步骤发生在所述预处理步骤之后约2小时至3天。8.根据权利要求2所述的防止腐蚀的方法，其中所述水中的所述第一浓度为1至5ppm。9.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述预处理步骤持续4小时至24小时的时间段。10.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述预处理步骤持续6小时至10小时的时间段。11.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述腐蚀抑制剂作为亚锡盐提供，所述亚锡盐选自由以下组成的组：硫酸亚锡、溴化亚锡、氯化亚锡、氧化亚锡、磷酸亚锡、焦磷酸亚锡和四氟硼酸亚锡。12.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中在所述预处理步骤中接触所述金属表面的所述腐蚀抑制剂的所述浓度为约1至50ppm。13.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中在所述预处理步骤中接触所述金属表面的所述腐蚀抑制剂的所述浓度为约2至20ppm。14.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中在所述预处理步骤中接触所述金属表面的所述腐蚀抑制剂的所述浓度为约5ppm。15.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述可腐蚀金属表面为金属或合金，所述金属和合金选自由以下组成的组：黑色金属、铝金属、黄铜、含铜合金、镀锌钢、碳钢和不锈钢。16.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述设备在所述预处理步骤期间为在线的。17.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述预处理还包括同时使所述金属表面与至少一种氧化剂接触。18.根据权利要求15所述的防止腐蚀的方法，其中所述氧化剂为过氧化氢。19.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述预处理还包括同时使所述金属表面与至少一种还原剂接触。20.根据权利要求17所述的防止腐蚀的方法，其中所述还原剂为异抗坏血酸。21.根据权利要求1所述的防止腐蚀的方法，其中所述预处理还包括同时使所述金属表面与至少一种稳定剂接触。22.根据权利要求19所...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德拉·普拉萨德·卡拉科迪米，约翰·理查森，凯文·埃默里，
申请(专利权)人：化学处理公司，
类型：发明
国别省市：美国,US