Устройство для защиты металлических конструкций от коррозии

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ , содержащее аноды с каталитичес .ки активным слоем, связанные посредством контактов с защищаемым объектом , отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено прижимным элементом, на котором закреплены аноды, и гидрофильной прослойкой , расположенной между анодами и защищаемой конструкцией. 2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что в качестс S ве гидрофильной прослойки использована ионообменная мембрана. сл 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что в качестве гидрофильной прослойки использован пористьш материал.

COl03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i) 3446148/22-02 (22) 31.05.82 (46) 30.09.85. Бюл. N! 36 (72) М.И.Кадралиев, В.А.Тимонин, H,È.ÌåäBåäåâà, А.H.×åìoäàíoâ, Г.Н.Трусов, Г.Ф.Зотов и А.С.Володин (71) Всесоюзный научно †исследовательский институт по защите металлов от коррозии и Научно-исследовательский физико-химический институт, им.Л.Я.Карпова (53) 620.197.5(088.8) (56) 1. Коррозионностойкие металлические конструкционные материалы и их применение. — М., Знание, 1974, с. 88-89.

2. Журнал "Химическое и нефтяное машиностроение". — М., 1977, K - 12, .с. 17 °

„„Я0„„105 5 9 A (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ К0РРОЗИИ, содержащее аноды с каталитически активным слоем, связанные посредством контактов с защищаемым объектом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено прижимным элементом, на котором закреплены аноды, и гидрофильной прослойкой, расположенной между анодами и защищаемой конструкцией.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве гидрофильной прослойки использована ионообменная мембрана.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве гидрофильной прослойки использован пористый материал.

105 j529 ки по технологическим линиям в этих 15

:-).:- »K ).Р(."и Ш . ) 5 j,елью изобретения является расшиг)»flit(. Tf .Х»(ОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОжНОСтЕЙ

Изобретение относ.ится к зяшите

От кÎPРОэии метсlлличесKОГО ОбОР(y)1;О нания, трубопроводов и других кон"тр к)!(-й, применяемых н химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, В частности, при защите титанового оборудован!(я от коррозии под тонкими пленками

Влек Tрoл)итя !3 ус:ловлях ноздейст(>ия токов утечки.

В настоящее Elpeb(EI большинство процессов электролиза ведется при вели-lHI(c .x тока, д(c Гигающих десяткон и сотен тысяч ампер. Токи ут чУслониЯ Рвкти(с»KII 11! ?СТРЯИ!ль(! (у

ОК с! ЗЬ(.с 01!! ". *:! O. . l!7! l ()(E! r ) 3!r (J i !l I r l

На М(1 l„» r r ..С„ ;. > r!> r, (013;1ПП» ( труб()нр С>НОJ)r ) ПО(n(r j) I 1!1 ря Э ()>/((»ЕН,(»()

ПРС(»(ГУШЕС-)n»ii.!0 Т» У 1;;СTKlt МЕ 1 ЯЛЛЯ, сТО(Ь ";r,, Ir» ir ГС)(Я (30 СГ(ri() jtс3в.)(Tll; ус т,.l .) в д I>1 а»(ит,( ((Е)-С(т .(ИЧГ .!l .. Kr)I!r! i (;У(3»rHI! r) i ОР()О—

ЭИИ СО)(Е()::(ЯГIРР ж»() I »3»1!Ii>f»() ТИТЯI(О»3",I!)

EJCтаВКу, С.:! >i:3.:I II fly i(i 11(>(. рс (С f30 . I K O II— так Г» с 3;:цпi сяе..ши объ(к; ())I „1

ПЕ1>»ЙС . !Jl!i:() уЧ сl»ТI <1 рсз Эр y i!i! !! !i)i С() штУЦ»j)ов >: Р (:(а;, ;"!Iiii:lx ко.)(лс.;.ТОРУ у

:(а ря cтг; j)»n; Г;»)е я i(.т(1?(и — вс T llкll

ИЗ Г!(Т i: . ) Е 1 .".l с Ч ГО Тl!т ="110- ! i!;i. 1:.i: JJI)r f »(ib)J (Я PrlnPylil»il!»(!

И TP(- C>irн)т 3 ?(. Hl ilr! ". !C ЭКСI! ((>rrET;I, !П»

Е3 тс -!»: »(20-- О,»!с i! (!(р(! то)!»ц(!н;: стсr!!(.. >;.::!) . И(f.():J,: анис таких деталей тр.-:оует: атрат труда на сгх изготонлспп», э,»((с)ну H коптро (ь, а таК,,.;Е ("n> Э ", fro r;,r) -;»j>EIbgl ....(Э! Ко() цен»10 );(с т;1)).»а.;.э т!(таll то является !(»до(! э т! Iмьl. i. )2 )стБО„)у(ю(ни ся детали и. стя. (и ря..)уfffpi(>гc>.;.:-ре.3

2-Ь дня .In--:я Вl;с. (>и i! p(ссинiio. Ти

E3JEcI= Н01 (> C. I()i) а i (:I !. rl i)P . С ll iiо l !) )В .7 де и с т ни)е т О 1 О Б v "» с (i к 1 -.

ИЭ!3(.. Гir: Т: .;;. с, rr д (я l!Ii(11 (,j

МЕТ- > —.Л! (ЕС!((>Х 3(r,(У ТВ > K(fИ, r ОТ KОП >(-,—

C(.(С Р-,-ni!i» B а Нос»,i C 1:.!1 Г IJEII (!с.if (КИ,ЭК ) !? ПЫ; (С, ) O! ", С» .Ji 3 el!i »(bI» lt!.) ". ():- Д ством Ko»THKтон с эящищаемьсм объектом (2 1(., .П(ап»(ОЕ, r.ц по .IC ТНО ВНЛяЕТСя II(I!IIC)0 леЕ бл!(эк(г! к и!)ед)lоже иному ПО т "x пическо"f у.(цoñ:и и цостпгасмому реЭУЛЬтсят".- „QafiqKO Рl(о ПМЕ, т СЛЕДУЮЩИЕ недоста :! -(и.

Ч настоя:f>å» llj7!. мя применяют сте-катели тока, предста!эляющие собо 1 ти 1 аи >Н(Н У.) KH 13» 6С)ЛЬ!»(iX Раз! (ЕР ;.) (3 диаметром 50 мм сн (оотн(тс Гнии с

-сиам»тром хлороотнодon или штуцерон

E3BoIIя рассола í крьш!ку электролизера) и длиной 100 мм. Специфика технологии изготонления деталей — сте— катслей тока затрудняет защиту труб больш(>го диан(Т1>а, так как требует с оэдяния н занодских условиях специализированного у астка по изготонлению съемных стекателей-анодов, диаметр которых должен соответствовать лиям(тру за!ци(цаемых трубопроводов.

Практически невозможна защита металлических конструкций путем укреплеHH»t отдельных деталей — анодов небо.пьших раэмерОВ ((>лощадью 4-10 см )

1>иде IIJIncòèí, полос и т. п., когда

llr1 .3Я(ЦИ(Цас>(Ой ПОВЕРХНОСТИ ИМЕЮТСЯ тонкие пленки электролита. Обь(чные

i3 1 )It» I!Tb) КР»с IIJI»НИЯ сli! O;I ОВ В ЭТИХ .) у-!аях непригодны, поскольку не ,:беспечивают их надежного смачивания и к. »такта с основ»ой проводящей пленкой. y С . 1 P Ой С Т!3 сl °

Постянл(»It(as(це:ii- достигается тем, что устройство для защиты металлических конструкций от коррозии, сод(!ржя(цее аноды с кятялитически активным слоем, связанные посредством контактов с за(цищаемым объек.Ом, снабжено прижимным элементом, пя .. Отором закреплены аноды,и гидроф((л!.Иой прослойкой, расположенной меж,!у анодами и защищаемой констj r ? r(Ц! Iй

В качестве гпдрофильной прослойки используется ионообменная мембрана, В качестве гидрофильной прослойки используется пористый гидрофильный материал.

jja фиг. 1 схематически изображено предлагаемое х стройство, поперечilo» сечение; ня фиг.2 — разрез А-A

IIa фиг. 1.

Гидрофил(.ная пористая прослойка

1, »ьшолпенняя из асбеста, прижимается по периметру к защищаемой конструкции 2 с помощью прижимного элемента 3, !(я котором закреплены аноды 4. Электрический контакт прижимного элемента с защищаемым участком конструкции обеспечивается любым известным способом, например болтовым соединением 5. На поверхности конструкции 2 н реальных условиях об1053529

2С1 С12+ 2е, (1)

4Н20 - -02+ 4Н "+ 4е (2)

Поскольку реакции (1) и (2) протекают преимущественно при потенциалах

1 3-2,0 В, а разрушение титана в соответствии с реакцией Т1- Т14 +4е (3) начинается при потенциале выше 6 В, реакция (3) протекать не будет, так как не будет достигаться потенциал разрушения.

При защите стальных конструкций в щелочных средах ток на никелевом ано-50 де расходуется на выделение кислорода по реакции 4ОН -«.О +2H О+4е при по2 2 тенциале на 70 мВ отрицательнее разрушения стали.

Эффективность устройства для защи-55 ты металлических конструкций от коррозии под действием токов утечки проверялась на части титанового образуется тонкая пленка электролита

6, в которую происходит стекание тока.

Плотное прилегание прижимного элемента, например, к концевому участку металлического трубопровода обеспечивается силами упругой деформации или устройством из распорной шпильки с двумя гайками 7.

Крегление анодов к прижимному устройству осуществляется болтовым соединением. В качестве материала прижимного устройства может быть выбран титан или другой коррозионностойкий в данной среде металл.

Количество анодов и их рабочая площадь определяются допустимыми значениями потенциалов, при которых металл защищаемой конструкции не выходит из пассивного состояния.

Устройство работает следующим образом. Ток с защищаемой конструкции 2 перетекает по болтовому соединению 5 на прижимной элемент 3 и, пройдя по нему, попадает на анод 4.

С анода 4 ток стекает в электролит, которым заполнена по всему объему гидрофильная прослойка 1. При этом ток полностью расходуется на каталитически активной поверхности ано— да 4 на процесс выделения вещества из электролита а не на разрушение металла.

При защите титана в хлоридных средах ток на металлокисном аноде расходуется на выделение хлора и кислорода в соответствии с реакциями

30,щего коллектора влажного хлора ф 400 мм и на штуцере группового коллектора ф 60 мм.

Основным критерием устойчивости титана в условиях воздействия анодного тока является величина потенциала питтингообразования и величина тока, при которой этот потенциал достигается. Так, при токе утечки

0,1 мА/см потенциал питтингообразования титана (6,0-6,4В) достигается через 90 ч, при 0,2 мА/см — в течение 3 ч, а при 1 мА/см — в течение

5-10 мин. Для защиты титана от коррозии под действием токов утечки значения потенциалов должны поддерживаться такими, при которых металл защищаемой конструкции не выходит. иэ пассивного состояния, т.е. не достигаются условия питтингообразования.

Пример 1. Защита трубопровода малого диаметра. Базовый объект.

При установке отдельного анода на штуцере группового коллектора беэ обеспечения надежного контакта с пленкой электролита (т.е. без гидрофильной прослойки) на нем фиксируются потенциалы питтингообразования через несколько дней эксплуатации, и имеет место-сквозное разрушение через

20 дней.

Пример 2. Вариант по изобретению.

При установке отдельного анода на аналогичном штуцере группового коллектора, снабженного прижимным элементом с одним анодом в нижней части (площадь анода 4 см ) при токе утечки 11 мА, что соответствует плотности тока 0,6 мА/см, получены следующие значения потенциалов: для гидрофильного материала из асбеста потенциал в точке на границе с анодом 1,48 В, а в точке, максимально удаленной по длине окружности от анода, 1,50 В; для гидрофильного материала из ионообменной мембраны МК 40 значения потенциалов соответственно равны

1,58 и 1,62 В.

Следов разрушений на защищаемых штуцерах за 1600 ч эксплуатации не обнаружено.

Пример 3. Защита трубопровода большого диаметра. Базовый объ- ект.

1053529

ВНИИПИ Заказ 6643/4 «Раж 899 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

На фланцевых соединениях титановых групповых коллекторов влажного хлора со вставками из электроизоляционного материала были установлены 4 анода (площадь анода t0 cM ), расположенных симметрично по диаметру трубы. Электрический контакт и крепление анодов обеспечили титановым болтами. 10

Пример 4. Вариант по изобретению.

На аналогичном участке титанового группового коллектора накладывается слой асбестовой ткани толщиной 1

5 и шириной 30 мм, который прижимается титановым кольцевым держателем анодов с четырьмя анодами, располож"иными, как описано в предыдущем примере. Рабочая поверхность анодов 20 обращена к слою асбеста, пропитанного по всему объему конденсатом, Благодаря контакту рабочей поверхности анода с конденсатом обеспечивается работа анода, и ток утечки расходу- 25 ется на анодный процесс в соответствии с реакциями (1) и (2). Потепппалы титана относительно электролита под слоем асбеста в точках, различпо удаленных от анода не превышает

2,6 В после пяти месяцев эксплуатации, хотя величина тока утечки составляет 400-500 мА. На аналогичном участке, где аноды не имеют гидро— фильной прослойки, а величина тока утечки составляет 200-400 мА, фиксировались потенциалы до 7,4 В и имели место сквозные разрушения титана.

При применении предлагаемого устройства обеспечивается защита участков металлических конструкций корУ родирующих под тонкими проводящими пленками электролита в условиях воздействия токов утечки. 1анное устройство позволяет использовать аноды, изготовляемые по любой технологии; подбирать анодные материалы непосредственно для данных условий их эксплуатации (разбавлен— пые электролиты, повышенные температуры, высокие токи утечки, атмосфера влажного хлора); обеспечивать защиту трубопроводов любого, в том числе большого, диаметра; экономить дорогостоящие и дефицитные материалы на основе металлов платиновой группы.