利用烷基氨基磺酸或其盐控制金属表面腐蚀的方法
【专利说明】利用烷基氨基磺酸或其盐控制金属表面腐蚀的方法
[0001] 发曰月背景
[0002] 本申请根据35U. S. C. § 119(e)要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请 第61/783, 706号的权益，其通过引用以整体并入本文。
[0003] 本发明涉及使用一种或多种抗腐蚀剂抑制金属表面的腐蚀。
[0004] 腐蚀已经成为科学研究的主题超过150年。腐蚀是一种自然发生的现象，其涉 及因为与其环境的反应的材料或者其的性质的退化。除了减少的寿命，腐蚀还产生能够 进一步通过侵蚀、堵塞和结垢而退化体系的氧化物。氧化物可沉积在传热表面上，降低效 率，并增加能源成本。腐蚀的常见来源包括溶解的氧、细菌、电解（杂散电流）、差异金属 (differential metal)(电介质），和差异电池（differential cell)。流量、温度和压力可 影响腐蚀速率。
[0005] 腐蚀抑制剂被应用于油气勘探与生产、石油精炼、化学制造、重工业、水处理和产 品添加剂行业。由于产品和制造工艺已经变得更复杂以及腐蚀的后果变得更昂贵，腐蚀的 控制和预防得到了更多的关注。因此，存在确定在更好的毒理特性下最小化经济和环境成 本的更好的更有效的腐蚀抑制剂的持续需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个特征是抑制金属表面的腐蚀。
[0007] 本发明的另一个特征是提供使用具有低毒性和/或高功效的抗腐蚀剂以防止或 者最小化金属表面腐蚀的方法。
[0008] 本发明的特点也为抑制在多种不同体系和环境中的金属表面腐蚀的方法。
[0009] 为了实现这些和其他优点且根据本发明的目的，如本文具体表达和广泛描述的， 本发明提供了一种抑制金属表面腐蚀的方法，包括将至少一种烷基氨基磺酸或盐以有效抑 制金属表面的腐蚀的量施加到所述金属表面。将至少一种烷基氨基磺酸或其盐以任意合适 的方式施加到金属表面，例如，所述施加可包括以下的一种或多种：流动、涂覆、擦拭、涂抹、 喷涂、涂刷、喷淋、和喷雾。该方法可进一步包括使经处理的金属表面经受腐蚀剂。
[0010] 本发明额外特征和优点部分将在随后的描述中阐述，且部分将从所述描述中是明 显的，或者可从本发明的实践中学会。本发明的目的和其他优点将通过在书面说明书和随 附的权利要求中特别指出的要素和组合实现和获得。
[0011] 应理解，前面的概括说明和下述的详细说明仅是示范性和解释性的，且仅意图提 供所要求保护的本发明的进一步解释。
【具体实施方式】
[0012] 本发明提供一种抑制金属表面的腐蚀的方法，包括将至少一种烷基氨基磺酸 (sulfamic acid)或其盐或含所述烷基氨基磺酸或盐的溶液以有效抑制金属表面的腐蚀的 量施加到金属表面。以原因和/或效果为特征，可抑制任意类型的腐蚀。例如，腐蚀可包括 均匀延伸穿过表面的均匀腐蚀，不均匀并具有较小的深区（坑）的点蚀，沿着伸长的晶粒的 层运动的片状剥落腐蚀，和/或沿晶粒边界生长的晶间腐蚀。
[0013] 任何合适或期望的氨基磺酸、其盐、其混合物的烷基化衍生物可用于本发明。可使 用超过一种的氨基磺酸或其盐的烷基化衍生物。氨基磺酸又名氨基磺酸（amidosulfonic acid)、氨基横酸（amidosulfuric acid)、氨基横酸（aminosulfonic acid)、以及氨基横酸 (sulfamidic acid)。氨基磺酸是具有式H3NS03的分子化合物。氨基磺酸盐可为氨基磺酸 的0取代、N取代、或二/三取代的衍生物，且对于本发明的目的也被认为是氨基磺酸或其 盐。互变异构体H 3NS0#PH2NS02(0H)落入本发明中氨基磺酸或其盐的范围内。可使用这些 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盐。烷基基团可包含任意 期望数量的直链、支链和/或环状构造的碳原子。例如，所述烷基基团可是甲基、乙基、丙 基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新 戊基等。至少一种氨基磺酸可具有式RiR 2NS (0) 2 (0H)，和，例如&和R 2独立地为氢、C 4-C2。 的烷基或环烷基，和&和R 2不都是氢，和/或R i、R2、和N形成包括0、NH、和012中的一个 或多个的5-8元杂环。至少一种烷基氨基磺酸可具有式&1? 2吧(0)2(011)，例如，札和1?2可 独立地为氢、c4-c 2。的烷基、或环烷基，和RdP 1?2不都是氢。至少一种烷基氨基磺酸可具有 式RiR2NS (0) 2 (0H)，和，例如，&或R 2 (而不是两者）为C4-C2。的烷基或者环烷基。至少一种 烷基氨基磺酸可具有式RiR 2NS (0) 2 (0H)，和，例如，&和R 2两者为C 4-C2。的烷基或者环烷基。 至少一种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 中的一个或多个的5-8元杂环。氨基磺酸或其盐可是氨基磺酸的卤化衍生物。在本发明 方法中使用的可被烷基化的（如果还没有被烷基化）氨基磺酸及其盐的实例包括在美国 专利 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，其通过引用以它们的整体并入本文。盐包括但不限于碱金属 和季铵盐。用于制备各种氨基磺酸或其盐的方法描述在Nickless, Inorganic Sulphur Chemistry，Elsevie Publishing Company，New York ;611_614(1968)中，其通过引用以其 整体并入本文。
[0015] 可将烷基氨基磺酸或其盐通过其本身施加到金属表面或者作为可任选地包含一 种或多种的额外组分（例如额外的抗腐蚀剂和/或杀生物剂）的流体的一部分施加。当与 一种或多种额外的抗腐蚀剂组合时，得到的腐蚀抑制可是次添加性的（sub-additive)、添 加性的（additive)、或超添加性的（super-additive)(协同的）。所述流体可包括液体、蒸 汽（气体）、或其组合。流体可包括H 20、NH3、和/或醇（乙醇）。所述流体可为水性的、非 水性的或两者。除烷基氨基磺酸或其盐之外，所述流体还可包括酸或碱。流体可包括独立 于所述烷基氨基磺酸盐的至少一种盐的盐溶液。
[0016] 可将含有烷基氨基磺酸或其盐的流体冷却或加热，或在环境温度或高于或低于 20°C的其他温度下使用。流体的pH可为中性的，或从约0. 0到约14,从约2. 0到约12,从 约4. 0到约10,或从约6. 0到约8. 0。
[0017] 至少一种烷基氨基磺酸或其盐的浓度可根据具体的被处理的金属表面和其中其 被使用的体系的参数来调整。至少一种烷基氨基磺酸或其盐在流体体系中的浓度可小于 0? OOlppm、大于 0? OOlppm、从约 0? OOlppm 到约 10, OOOppm、从约 0? Olppm 到约 1，OOOppm、从 约0? lppm到约lOOppm、或从约1. Oppm到约50ppm、或从约0? 5ppm到25ppm、或从约lppm至Ij 约15ppm、或从约lppm到约lOppm、或从约lppm到约5ppm。烷基氨基磺酸或其盐可制成原 料溶液，具有从约〇. 01重量％到约100重量％、从约〇. 1重量％到约95重量％、从约1.