Способ электрохимической анодной защиты от коррозии

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АНОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ, включающий поддержание потенциала пассивации поверхности защищаемого металла относительно опорного потенциала электрода сравнения, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности.-защиты, электрод сравнения поляризуют постоянным током , причем потенциал электрода сравнения устанавливают равным, сумме равновесного потенциала и перенапряжения реакции. W 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) С 23 F 13/00

-ЛИ

-32Ф ю а

° °

° ° ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3603100/22-02 .(22) 08.04.83 (46) 07.12.84. Бюл. Ф 45 (72) В.А. Макаров, Г. Н. Трусов, Е.П.Гочалиева, Э.Я.Крючкова, И.С.Раскин и А.И.Сапир (53) 620. 197.5(088.8) (56) 1. Макаров В,.А. Анодная электрохимическая защита. Итоги науки и техники. Сер. "Коррозия и защита от коррозии", т. 3, M., 1974.

2. Кузуб В.С.,Богачева Н.A. Промьппленное применение нового электрохимического метода защиты металлов от.коррозии. Киев, УкрНИИНТИ, 1974. (54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ

АНОДНОИ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ, включающий поддержание потенциала пассивации поверхности защищаемого металла относительно опорного потенциала электрода сравнения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности защиты, электрод сравнения поляризуют постоянным током, причем потенциал электрода сравнения устанавливают равным сумме равновесного потенциала и перенапряжения реакции.

1127916

Изобретение относится к технике, связанной с электрохимическими методами защиты от коррозии — анодной защите металлов, и может быть использовано для защиты конструкционных материалов, способных пассивироваться в водных агрессивных средах.

На системы анодной защиты накладывается ряд условий: необходимость работать в автономном режиме, высокая 10 надежность и относительная простота аппаратуры.

Известен способ анодной защиты., включающий поддержание на поверхности металла потенциала, .соответствую- 15 щего пассивному состоянию, с помощью поляризующего усгройства — регулятора потенциала(1 J.

В качестве опорной точки отсчета потенциала используется электрод 20 сравнения, который должен стабильно держать значение опорного потенциала.

Существующие схемы анодной защиты содержат электрометрический усилитель с большим входным сопротивлением, что r5 является необходимым для предотвращения поляризации электрода сравнения. Это накладывает технические труцности, проявляющиеся в необходимости экранизации входа в усили- 50 тель подходящих к электроду сравнения проводов, что,в свою очередь, затрудняет удаление вег лятоаа потенциала от защищаемого объекта.

В устройствах анодной защиты используются равновесные выносные и по35 гружные неравновесные электроды сравнения.

Известен способ электрохимической анодной защиты от коррозии, включающий поддержание потенциала пасси-. вации поверхности защищаемого металла относительно опорного потенциала электрода сравнения(2 ).

Недостатком известного способа яв45 ляется низкая надежность защиты.

В конструкции электрода сравнения необходимо наличие кожухов, защищающих токоподводящие части и ртуть от раствора серной кислоты, что затрудняет размещение электродов сравнения в удаленных местах защищаемого объекта.

Наличие разделительной асбестовой диафрагмы между сульфатом ртути и раствором серной кислоты делает электрод сравнения ограниченным по времени работы из-за разрушения асбеста, осо— бенно в условиях горячей серной кислоты.

Целью изобретения является повышение надежности. защиты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электрохимической анодной защиты от коррозии, включающему поддержание потенциала пассивации поверхности защищаемого металла относительно опорного потенциала электрода сравнения, электрод сравнения поляризуют постоянным током, причем потенциал электрода сравнения устанавливают равным сумме равновесного потенциала и перенапряжения реакции.

Материалом для электрода сравнения может быть металл, или устойчивый в данной среде при наложенной поляризации или растворяющийся этих условиях, но с малой скоростью, обеспечивающей достаточный ресурс работы электрода.

Выбор направления тока поляризации зависит от состава среды и материала, используемого для электрода сравнения. Катодное направление выбирается для сред, где отсутствует в заметном количестве окислитель, и на электроде сравнения во время поляр из ации будет выделяться водород.

Анодное направление пригодно для сред, где будут выделяться кислород или хлор или протекать другие стационарные электродные реакции (выделение брома, иода и др.)..

В условиях анодной поляризации величина анодного потенциала . Ч, подцерживаемая на электроде сравнения, будет складываться из двух величин: P=Vp + g, где (— значение равновесного потенциала данной реакции и — перенапряжение реакции. Временные изменения потенциала поляризованного электрода связаны с возможной нестабильностью величины . Поэтому для условий поляризованного электрода сравнения необходимо использовать материалы, на которых величина 1 меняется во времени и при изменении условий в допустимых пределах, определяемых величиной потенциала пассивной области защищаемого металла.

Для электрода с катодной поляризацией можно рассматривать такой материал, как графит и другие катодностойкие материалы с развитой поверхностью и перенааряжением, мало чувствительным к отравлению.

112791б 4 щищаемого объекта — потенциостат

П-5827, электрод сравнения поляризуют током 1 мА/см. Потенциал электро2 да сравнения имеет при этом значение

1,7 В относительно каломельного электрода, находящегося при комнатной температуре. Относительно сплавов были сняты потенциодинамичесхи кривые на нержавеющей стали в горя10 чем и холодном растворах. Кривые имеют стандартный вид с заметным участком пассивации. Стабильность поляризуемого электрода сравнения оценивают по временном поведению

f$ потенциала при выдержке его под током 1 мА/см в горячей серной кислоте в течение 10 сут. За это время по" тенциал изменяется на 0,02 В. Коррозионные испытания электрода сравнения проводят путем взвешивания его. после анодной поляризации в горячей серной кислоте в течение 2-х суток. Потери составляют 1-2 мг/см сут

z и 0,1-0,2 мг/см2 сут в горячей и хо25 лодной кислоте соответственно. При толщине электрода в 2-3 мм это позволяет рассчитывать на срок службы в 2-3 года.

Пример 2. Коррозионная

30 .среда — 5 г/л НаСТ + 0,1 н. НС1 80 С„: защищаемьй объект — титановая пластина 40х40х! мм. Поляризуемый электрод сравнения — пластинка титан— окиснорутениевого анода промышленного изготовления. Скема анодной защиты аналогична .примеру 1. Потенциал заполяризованного током i мА/см электрода составляет 1,2 В относительно каломельного электрода при

40 комнатной температуре. Ток растворения титана за 1О сут поляризации снижается до 10 А/см. Высокая стабильность перенапряжения и высо кая коррозионная стойкость титанокиснорутениевого электрода известны из литературы и его ресурс оценивается в несколько лет.

Для анодного направления величина меньше .зависит от внешних факто ров. Выбор материала электрода определяется фактором его коррозионной стойкости. Таким материалом является платина для кислых и нейтральных сред, титан-окиснорутениевый электрод для хлорионсодержащих растворов, сила вы, такие, как NbNi, TiNi, пригодные для кислых, не1" гральных и слабощелочных сред.

Для изобретения допустимый ток, отбираемый на катодный усилитель регулятора потенцнала, будет определять ся током поляризации электрода срав-2 нения и при токе 10 А может быть по-3 рядка 10 А, что позволяет использовать регистратор потенциала с низкоомным входом. Это позволяет без экранизации проводов к электроду сравнения удалять регулятор потенциала на значительные расстояния от защищаемого объекта.

Поляризация электрода сравнения осуществляется от источника постоянного тока, запрограммированного на одно выбранное значение тока. Это устройство — слаботочный выпрямитель — включается в клеммы электрода сравнения и вспомогательного электрода.

На чертеже изображена схема устройства анодной защиты от коррозии.

Устройство состоит из источника 1 тока поляризации, соединенного с ним регистратора и усилителя 2 потенциала, источника 3 тока поляризации электрода сравнения, вспомогательного электрода 4, поляризуемого электрода 5 сравнения.

Источник 1 тока поляризации, регистратор и усилитель 2 потенциала и вспомогательный электрод 4 составляют регулятор напряжения.

Чля осуществления анодной защиты объекта 6 на него от источника 1 подается анодный ток, который под-. держивает потенциал, аданный относительно электрода 5, поляризуемого в свою очередь, источником 3 тока.

Пример 1. Коррозионная среда - 3 н. Н БО„ при 80 С. Защищаемый объект — нержавеющая сталь в виде полосы 40 х 40 х 1 мм,,В качестве полярнзуемого электрода срав- пения — cIIRGBbl NbNi и TiNi, приваренные тсчечной сваркой к титановому токоподводу. Источник тока для заТехнико-экономическая эффективность предлагаемого способа определяется расширением объектов, где может бь ть применена анодная защита.

Это касается, главным образом, конструкций, связанных с работой в сильно агрессивных средах, например в горячей серной и соляной кислотах конструкций, работающих под давлением, конструкций сложной конфигурации.