利用烷基氨基磺酸或其鹽控制金屬表面腐蝕的方法
【專利說(shuō)明】利用烷基氨基磺酸或其鹽控制金屬表面腐蝕的方法
[0001] 發(fā)曰月背景
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U. S. C. § 119(e)要求2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) 第61/783, 706號(hào)的權(quán)益，其通過(guò)引用以整體并入本文。
[0003] 本發(fā)明涉及使用一種或多種抗腐蝕劑抑制金屬表面的腐蝕。
[0004] 腐蝕已經(jīng)成為科學(xué)研究的主題超過(guò)150年。腐蝕是一種自然發(fā)生的現(xiàn)象，其涉 及因?yàn)榕c其環(huán)境的反應(yīng)的材料或者其的性質(zhì)的退化。除了減少的壽命，腐蝕還產(chǎn)生能夠 進(jìn)一步通過(guò)侵蝕、堵塞和結(jié)垢而退化體系的氧化物。氧化物可沉積在傳熱表面上，降低效 率，并增加能源成本。腐蝕的常見(jiàn)來(lái)源包括溶解的氧、細(xì)菌、電解（雜散電流）、差異金屬 (differential metal)(電介質(zhì)），和差異電池（differential cell)。流量、溫度和壓力可 影響腐蝕速率。
[0005] 腐蝕抑制劑被應(yīng)用于油氣勘探與生產(chǎn)、石油精煉、化學(xué)制造、重工業(yè)、水處理和產(chǎn) 品添加劑行業(yè)。由于產(chǎn)品和制造工藝已經(jīng)變得更復(fù)雜以及腐蝕的后果變得更昂貴，腐蝕的 控制和預(yù)防得到了更多的關(guān)注。因此，存在確定在更好的毒理特性下最小化經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成 本的更好的更有效的腐蝕抑制劑的持續(xù)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)特征是抑制金屬表面的腐蝕。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供使用具有低毒性和/或高功效的抗腐蝕劑以防止或 者最小化金屬表面腐蝕的方法。
[0008] 本發(fā)明的特點(diǎn)也為抑制在多種不同體系和環(huán)境中的金屬表面腐蝕的方法。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)且根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文具體表達(dá)和廣泛描述的， 本發(fā)明提供了一種抑制金屬表面腐蝕的方法，包括將至少一種烷基氨基磺酸或鹽以有效抑 制金屬表面的腐蝕的量施加到所述金屬表面。將至少一種烷基氨基磺酸或其鹽以任意合適 的方式施加到金屬表面，例如，所述施加可包括以下的一種或多種：流動(dòng)、涂覆、擦拭、涂抹、 噴涂、涂刷、噴淋、和噴霧。該方法可進(jìn)一步包括使經(jīng)處理的金屬表面經(jīng)受腐蝕劑。
[0010] 本發(fā)明額外特征和優(yōu)點(diǎn)部分將在隨后的描述中闡述，且部分將從所述描述中是明 顯的，或者可從本發(fā)明的實(shí)踐中學(xué)會(huì)。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)在書(shū)面說(shuō)明書(shū)和隨 附的權(quán)利要求中特別指出的要素和組合實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0011] 應(yīng)理解，前面的概括說(shuō)明和下述的詳細(xì)說(shuō)明僅是示范性和解釋性的，且僅意圖提 供所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明提供一種抑制金屬表面的腐蝕的方法，包括將至少一種烷基氨基磺酸 (sulfamic acid)或其鹽或含所述烷基氨基磺酸或鹽的溶液以有效抑制金屬表面的腐蝕的 量施加到金屬表面。以原因和/或效果為特征，可抑制任意類型的腐蝕。例如，腐蝕可包括 均勻延伸穿過(guò)表面的均勻腐蝕，不均勻并具有較小的深區(qū)（坑）的點(diǎn)蝕，沿著伸長(zhǎng)的晶粒的 層運(yùn)動(dòng)的片狀剝落腐蝕，和/或沿晶粒邊界生長(zhǎng)的晶間腐蝕。
[0013] 任何合適或期望的氨基磺酸、其鹽、其混合物的烷基化衍生物可用于本發(fā)明。可使 用超過(guò)一種的氨基磺酸或其鹽的烷基化衍生物。氨基磺酸又名氨基磺酸（amidosulfonic acid)、氨基橫酸（amidosulfuric acid)、氨基橫酸（aminosulfonic acid)、以及氨基橫酸 (sulfamidic acid)。氨基磺酸是具有式H3NS03的分子化合物。氨基磺酸鹽可為氨基磺酸 的0取代、N取代、或二/三取代的衍生物，且對(duì)于本發(fā)明的目的也被認(rèn)為是氨基磺酸或其 鹽?；プ儺悩?gòu)體H 3NS0#PH2NS02(0H)落入本發(fā)明中氨基磺酸或其鹽的范圍內(nèi)?？墒褂眠@些 氨基磺酸的烷基化衍生物。
[0014] 因此，氨基磺酸的烷基化衍生物可是烷基氨基磺酸或其鹽。烷基基團(tuán)可包含任意 期望數(shù)量的直鏈、支鏈和/或環(huán)狀構(gòu)造的碳原子。例如，所述烷基基團(tuán)可是甲基、乙基、丙 基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、新 戊基等。至少一種氨基磺酸可具有式RiR 2NS (0) 2 (0H)，和，例如&和R 2獨(dú)立地為氫、C 4-C2。 的烷基或環(huán)烷基，和&和R 2不都是氫，和/或R i、R2、和N形成包括0、NH、和012中的一個(gè) 或多個(gè)的5-8元雜環(huán)。至少一種烷基氨基磺酸可具有式&1? 2吧(0)2(011)，例如，札和1?2可 獨(dú)立地為氫、c4-c 2。的烷基、或環(huán)烷基，和RdP 1?2不都是氫。至少一種烷基氨基磺酸可具有 式RiR2NS (0) 2 (0H)，和，例如，&或R 2 (而不是兩者）為C4-C2。的烷基或者環(huán)烷基。至少一種 烷基氨基磺酸可具有式RiR 2NS (0) 2 (0H)，和，例如，&和R 2兩者為C 4-C2。的烷基或者環(huán)烷基。 至少一種烷基氨基磺酸可具有式(0) 2 (0H)，和，例如，&、私和N形成包括0、NH、和CH 2 中的一個(gè)或多個(gè)的5-8元雜環(huán)。氨基磺酸或其鹽可是氨基磺酸的鹵化衍生物。在本發(fā)明 方法中使用的可被烷基化的（如果還沒(méi)有被烷基化）氨基磺酸及其鹽的實(shí)例包括在美國(guó) 專利 7, 576, 041 ;7, 470, 652 ;7, 345, 202 ;6, 983, 614 ;6, 824, 668 ;6, 380, 182 ;6, 110, 387 ; 6, 103, 131 ;5, 478, 461 ;5, 431，839 ;4, 386, 060 ;4, 327, 034 ;4, 049, 709 ;3, 223, 704 ;和 3, 536, 759中描述的那些，其通過(guò)引用以它們的整體并入本文。鹽包括但不限于堿金屬 和季銨鹽。用于制備各種氨基磺酸或其鹽的方法描述在Nickless, Inorganic Sulphur Chemistry，Elsevie Publishing Company，New York ;611_614(1968)中，其通過(guò)引用以其 整體并入本文。
[0015] 可將烷基氨基磺酸或其鹽通過(guò)其本身施加到金屬表面或者作為可任選地包含一 種或多種的額外組分（例如額外的抗腐蝕劑和/或殺生物劑）的流體的一部分施加。當(dāng)與 一種或多種額外的抗腐蝕劑組合時(shí)，得到的腐蝕抑制可是次添加性的（sub-additive)、添 加性的（additive)、或超添加性的（super-additive)(協(xié)同的）。所述流體可包括液體、蒸 汽（氣體）、或其組合。流體可包括H 20、NH3、和/或醇（乙醇）。所述流體可為水性的、非 水性的或兩者。除烷基氨基磺酸或其鹽之外，所述流體還可包括酸或堿。流體可包括獨(dú)立 于所述烷基氨基磺酸鹽的至少一種鹽的鹽溶液。
[0016] 可將含有烷基氨基磺酸或其鹽的流體冷卻或加熱，或在環(huán)境溫度或高于或低于 20°C的其他溫度下使用。流體的pH可為中性的，或從約0. 0到約14,從約2. 0到約12,從 約4. 0到約10,或從約6. 0到約8. 0。
[0017] 至少一種烷基氨基磺酸或其鹽的濃度可根據(jù)具體的被處理的金屬表面和其中其 被使用的體系的參數(shù)來(lái)調(diào)整。至少一種烷基氨基磺酸或其鹽在流體體系中的濃度可小于 0? OOlppm、大于 0? OOlppm、從約 0? OOlppm 到約 10, OOOppm、從約 0? Olppm 到約 1，OOOppm、從 約0? lppm到約lOOppm、或從約1. Oppm到約50ppm、或從約0? 5ppm到25ppm、或從約lppm至Ij 約15ppm、或從約lppm到約lOppm、或從約lppm到約5ppm。烷基氨基磺酸或其鹽可制成原 料溶液，具有從約〇. 01重量％到約100重量％、從約〇. 1重量％到約95重量％、從約1.