Раствор для очистки поверхности стальных труб - SU1652378A1
Код документа: SU1652378A1
Описание
Изобретение относится к очистке металлических поверхностей, в частности к од- новременному обезжириванию и травлению изделий из черных металлов, преимущественно труб, в растворах минеральных кислот при действии ультразвуковых колебаний (УЗК), и может быть использовано в черной металлургии, ма- шино-и приборостроении, в авиационной, автомобильной и судостроительной промышленности при изготовлении прецизионных гидро- и пневмосистем двигателей.
Цель изобретения - повышение эффективности очистки.
Раствор для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука содержит . мас.%:
Серная кислота5-8
Хлористый натрий5-15
Тиомочевина0,20-0,35
Керосин0.5-2,0
Пентэнол 1,0,5-1,5
Лаурилтриметилэм- монийхлорид0,1-0,3
Монолаурат сорбита0,20-0,70
ВодаОстальное
причем соотношение пентанола - 1, лаурилтриметиламмонийхлорида и монолэурата сорбита равно 65:12:23 мас.%.
П р и м е р 1. Образцы стальных труб (ф 10 мм, 1 60 мм) загружают в рабочую ванну, дном которой служит магнитострик- ционный преобразователь ПМС-6-22, или во внутреннюю полость ЦМС-8. Ванну заполняют активным раствором, температуру раствора поддерживают в пределах 40-60°С при помощи термометра, управляющего моментом включения и выключения электронагО
ел кэ со VI
09
ревателя. Образцы закрепляют в специальном приспособлении в строго заданном положении. Включение генератора УЗГ-2-4М(18-20 кГц), питающего магнито- стриктор, проводят периодически, время включения контролируют цифровым секундомером часового типа. Обработку проводят до полного удаления загрязнений с наружной и внутренней поверхностей образцов , после чего образцы промывают и сушат, контроль качества очистки - визуальный осмотр под микроскопом МБС-9, протирка поверхности белой тканью. Повторяемость опыта - троекратная с усреднением ,
Составы опробованных растворов приведены в табл.1.
Результаты сравнительных испытаний известного и предложенного растворов представлены в табл.2.
Визуальный осмотр образцов показывает , что образцы обработанные в известном растворе сильно перетравлены, имеются оледы эрозионного разрушения, образцы, обработанные в предложенном растворе, не содержат остатков загрязнений и имеют гладкую блестящую поверхность.
Состав активного раствора, содержание ингредиентов, температурный режим ультразвуковой обработки стальных труб обусловлены необходимостью обеспечить быстрое и качественное удаление загрязнений с наружных и особенно внутренних поверхностей труб малых диаметров (менее 60 мм).
Наличие в составе загрязнений компонентов различной химической природы ока- лины (неорганические соединения) и различных жировых загрязнений (органические соединения) требует присутствия в составе активного раствора кислоты и органического растворителя, причем обработка в акустическом поле позволяет значительно снизить концентрацию кислоты (как показывает практика ультразвукового травления , до 5-8%). При использовании более разбавленных растворов существенно замедляется скорость химического взаимодействия кислотного раствора с поверхностью металла. Хотя такой раствор и является работоспособным, но дальнейшее его использование без корректировки по кислоте, как правило, нецелесообразно. Повышение концентрации кислоты выше 8% нежелательно, так как в акустическом поле в 2-3 раза возрастает не только скорость удаления окалины, но и скорость под- травливания основного металла, в связи с чем может происходить перетрав поверхности .
Керосин представляет собой смесь жидких углеводородов (С в-С 15), является органическим растворителем низкой полярности и эффективен для удаления жировых загрязнений. Кроме того, ввиду низкой величины поверхностного натяжения он обладает весьма высокой проникающей способностью.
Хлористый натрий выполняет функцию
0 стимулятора травления. Особенно энергично стимулирующее действие ионов хлора начинает сказываться при достижении концентрации 7-8%. Верхний предел концентрации соли равен 15%. при дальнейшем
5 повышении концентрации NaCI понижается растворимость поверхностно-активных веществ , происходит вытеснение ПАВ из водной фазы в органическую вследствие эффекта высаливания, в связи с чем начинает падать
0 эмульгирующая способность ПАВ и ухудшаются их стабилизирующие свойства. Кроме того, наличие в растворе хлористого натрия повышает эффективность действия ингибитора - тиомочевины.
5Тиомочевина - эффективный ингибитор
кислотного травления. При ее совместном действии с ПАВ 100%-ный защитный эффект достигается при концентрации 0,15%, также при этом снижается удельное время
0 травления.
Необходимость использования в активном растворе ПАВ, особенно при одновременном действии с УЗК, объясняется их эффективностью при создании эмульгирую5 щих и диспергирующих свойств, а также влиянием на поверхностное и межфазное натяжение. Однако растворы, содержащие ПАВ, склонны к сильному пенообразованию при их турбулизации, что создает опреде0 ленные трудности при эксплуатации УЗ-установок с системами для циркуляции моющего раствора, что особенно существенно при обработке труб малых диаметров, в каналах которых затруднен обмен
5 отработанного раствора у очищаемой поверхности, среда обеднена зародышами кавитации. Для уменьшения пенообразова- ния при сохранении и даже усилении эмульгирующего и диспергирующего действия в
0 условиях УЗ-очистки используется смесь ПАВ: лаурилтриметиламмонийхлорида, мо- нолаурата сорбита и пентанола - 1 при соотношении 63:12:23 мас.%.
Температура активных растворов в про5 цессах ультразвуковой очистки оказывает сложное влияние на физико-химическое воздействие на загрязнение.
При повышении температуры растут химическая активность и растворяющая способность , но уменьшаются вязкость,
поверхностное натяжение, резко увеличивается давление парогазовоой смеси, что приводит к снижению эрозионного действия , т.е. снижается эффект использования УЗК. Однако при УЗ-очистке деталей, имею- щих отверстия, каналы (например, каналы труб) щели, уменьшение поверхностного напряжения раствора способствует повышению качества очистки за счет лучшего проникновения его в каналы. Диапазон гем- ператур (40-60°С) обеспечивает сочетание химической и эрозионной активности, что способствует эффективному воздействию на загрязнения.
Вид загрязнения также влияет на чыбор рабочей температуры: для химически активных и кавитэцмонне нестойких загрязнений рекомендуется повышать температуру раствора, для химически инертных и тационно стойких загрязнений следует вы- бирать температуру, обеспечивающую максимальное эрозионное воздействие на загрязнение.
В табл. 3 показано влияние температ ры УЗ-очистки на ее эффективность при on- тимальном составе компонентов раствора,
Таким образом, использование предложенного раствора для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука позволяет снизить время удаления яагряз- нений с внешней и внул ранней поверхностей труб, улучшить качество очищенной поверхности , а также использовать в качестве поверхностно-активных веществ биологически разлагаемые компоненты в иелях защиты окружающей среды.
Формула изобретении Раствор для очистки поверхности стальных труб, преимущественное применением ультразвука, содержащий серную кислоту, хлористый натрий, тиомочезину, добавки поверхностно-активных веществ и веду, о т- л и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, он дополнительно содержит керосин, а в качестве добавок пооерхностно-активных веществ - пентанол 1, лаурилтриметиламмонийхлормд -л моно- сорбита при следующем соотношении компонентов, мэс.%:
а
5-6
5-15
0,2-0.35
0,5-2.0
0,5-1.5
0.1-0,3 0,2-0,7 Остальное
причем соотношение пентанола-1 лауоилт- риметилэммонийхлсридя и монолаурата сорбита 65.12:23 мас.%.
Таблица 1
Продолжение табл.1
Реферат
Изобретение относится к области химической обработки металлической поверхности , в частности к растворам для очистки поверхности стальных труб с применением ультразвука. Целью изобретения является повышение эффективности очистки. Раствор для очистки содержит, мас.%: серная кислота 5-8; хлористый натрий 5-15; тиомо- чевина 0,2 -0,35; керосин 0,5-2,0; пентанол-1 0,5-1,5; лаурилтриметиламмоний хлорид 0,1-0,3; монолаурат сорбита 0,2-0,7 и вода - остальное, соотношение пентанола - 1, лаурилтриметиламмонийхлорида и мо- нолаурата сорбита равно 65:12;23 мас.%. Повышение эффективности очистки достигается за счет дополнительного введения в раствор керосина, а также за счет использования в качестве добавок поверхностно-активных веществ - пентанола-1. лаурилтриметиламмонийхлорида и монола- урата сорбита. 3 табл. ё
Формула
