Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ оТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ, , содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды , один из которых изготовлен из титана , а второй - с анодно-активным покрытием, отлича:ющееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от коррозии в условиях воздействия .токой-меняющегося направления, оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним пере- , ключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а длина Е электродов определяется.по формуле )J -|lUV i 1 где , и 2 потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых для материала электродов значений; i() - плотность тока как функция потенциала; 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0% (1!) 3 (51) С 23 F 13/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Фf «" »" )ÿ - ». р д (.

ЩЯ FVI гдето» и г И»,г)—

3ЦР

d (21) 3633361/22-02 (22) 17.08.83 (46) 23.12.84. Бюл, N 47 (72) И.В. Рискин, В.Б. Торшин, Я.Б. Скуратник и С.П. Зеленов (53) 620.197.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 518983, кл. С 23 F 13/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 782416, кл. С -23 F 13/00, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ,,содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых изготовлен из титана, а второй - с анодно-активным покрытием, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от коррозии в условиях в6здействия .токой меняющегося направления, оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а дли. на E электродов определяется,по формуле потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых

I для материала электродов значений; плотность тока как функция потенциала, плотность тока при значении потенциала =1г = », (находятся по данным поля ризационных измерений); поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого

Ф электрода в данной среде, радиус электрода, имеюше .го форму патрубка, или расстояние от центра труг. бы до центра электрода, имеющего форму стержня, электросопротивление рас твора.

1130621 2

Изобретение относится к химической и металлургической промышленности, в частности к устройствам для защиты от коррозии металлических трубопро водов, применяемых в электрохйми ческих производствах ряда отраслей . народного хозяйства.

При эксплуатации металлических тру" бопроводов в электрохимических производствах, где применяются промышлен-i 10 ные токи электролиза большой величины, эти трубопроводы подвергаются воздействию анодных и катодных токов утечки, которые могут приводить к корроэионному разрушению металла 15 трубопроводов. Разрушению подвергаются участки металлических трубопроводов, контактирующие с трубопроводами или другими элементами из электроизоляционного материала, или явля- 20 ющиеся концевыми участками, из которых происходит истечение струй элек тролита., Известно устройство, применяемое для защиты от коррозии под действием, анодных токов утечки на участках их воздействия; в котором применяются аноды из материала с низким перенапряжением окисления компонентов рас-.

30 твора, имеющие электрический контакт с защищаемым металлом 1

В этом устройстве практически весь анодный ток стекает с защищаемого участка конструкции на анод, а с анода — в электролит, расходуясь на про-35 цесс окисления компонентов раствора.

Таким образом, предотвращается коррозионное разрушение конструкции под действием анодного тока, Эффективная защита достигается в данном случае

40 при условии, если на защищаемый участок воздействует только ток анодного направления. Ток катодного направления восстанавливает анодно-активное покрытие, что приводит к его разруше45 нию. Если воздействие катодного тока приводит к разрушению основы анода и участка конструкции, то, в конечном счете, на участке его воздействия конструкция вместе с установленным анодом разрушается.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу иэ коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготовлен из титана, а второй (анод) — с анодно-активным покрытием (2) .

Известное устройство предназначено для защиты от коррозии только при воздействии катодных токов утечки.

При их воздействии внутри зазора, создаваемого гильзой, на участках натекания тока (титановый патрубок и конец трубы) образуются ионы гидроксила, а на участке стекания тока (патру; бок с анодно-активным покрытием) молекулярный хлор, растворяющийся в электролите. При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным хлором образуются кислородные соединения хлора, которые тормозят коррозию титана на защищаемом участке. Эти ин" гибиторы коррозии накапливаются в зазоре, представляющем собой застойную зону. В случае, если в растворе уже содержится растворенный. хлор., устройство упрощается, так как нет необходимости устанавливать титановый патрубок и патрубок с анодно-активным покрытием, на котором генерируется хлор. При изменении на участке трубопровода, где установлено указанное устройство, направления тока с катодного на анодный не обеспечивается защита. этого участка. Анодный ток стекает при этом с концевого участка трубопровода, а не с устройства, которое изолировано от трубопровода с помощью электроизоляционной прокладки. При этом происходит разрушейие не только концевого участка трубопровода, но и самого устройства, так как далее ток натекает на патрубок с анодно-активным покрытием и восстанавливает его. В растворах, содержащих растворенный хлор, при изменении направления тока с катодного на анодный также происходит разрушение концевого участка трубопровода анодным током

Изменение направления тока на участках его воздействия на конструкции часто встречается на практике.

Его причинами, в частности, являются: изменение положения нулевой точки в серии электролизеров вследствие изменения числа работающих электролизеров на концах одной серии s разные.периоды времени, изменение условий эксплуатации различных участков серии электролизеров, приводящее к

3 1130б колебаниям сопротивлений между s Aнами и технологическими трубопроводами и реверсирование тока в элек.трохимических производствах с осаж- дением металла с целью повышения 5 эффективности работы электродов и качества катодного осадка. Возможны также и другие причины изменения величины и направления тока.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты от коррозии в условиях воздействия токов меняющегося направления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионно-стойI кого электроизоляционного материала,, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготов.лен из титана, а второй (анод) - c анодно-активным покрытием,, снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем, расположенным .между электродом и трубопроводом,при-25 чем катод диода подключен к трубопроводу, а длина электродов, имеющих форму патрубков или стержней, определяется по формуле.

21 4

На фиг. 1 изображено устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, вариант выполнения о электродов в виде патрубков, на фиг.

2 — то же, вариант выполнения электродов в виде стержней

Устройство имеет гильзу 1 из элек -, троизоляционного материала, снабженную перфорацией 2 и установленную с зазором х по отношению к электродам 3 и 4, которые могут быть выполнены в виде патрубков,(фиг. 1) или . стержней (фиг. 2). В первом случае зазор создается между внутренней поверхностью патрубков и наружной поверхностью гильзы, а во втором — между наружной поверхностью стержней и внутренней поверхностью гильзы.

Электрод 3 изготовлен из титана, а электрод 4 — из материала, характеризующегося высокой анодной активностью, т.е. имеющего низкое перенапряжение анодного окисления компонентов раствора. Обычно электрод 4 изготавливают из титана с анодноактивным покрытием 5. В хлорсодержащих растворах, в частности, анодноактивными являются покрытия на основе двуокиси рутения, двуокиси марганца и другие, обладающие низким перенапряжением выделения хлора из раствора. е35

5, где(gг йИ) Г» потенциалы на концах электрода, задаваемые в пределах допустимых для мате- риала. электродов значений; 40 плотность тока как функция потенциала," плотность тока при значениях потенциала (= г

45 (находятся по данным поляризационных измерений); поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого элек-50 трода в данной среде; радиус электрода, имеющего форму патрубка или расстояние от центра трубы до центра электрода, имеющего55 форму стержня; электросопротивление рас- твора.

Электроды 3 и 4. электрически и механически соединены между собой.

Это соединение может быть осуществлено с.помощью болтов, сварки или любым другим известным способом. На фиг. 1 соединение электродов в форме патрубков осуществлено с помощью болтов, а на фиг. 2, где электроды выполнены в виде стержней, — пу" тем их свинчивания-между собой. Если основой электрода 4 является титан, то электроды 3 и 4 могут быть выполнены в виде одной цельной детали, на часть поверхности которой нанесено анодно-активное покрытие 5.

Электроды 3 и 4 электрически изолированы от защищенного трубопровода с помощью прокладки из электроизоляционного материала б и На фиг. 1 эта изоляция осуществляется при расположении прокладки между фланцами трубо провода и электрода 4 (анода), а на фиг. 2 — при расположении прокладки между внутренней поверхностью трубопровода и металлическим крепежным кольцом 7, на котором крепятся элек.

1130621 троды 3 и 4 в виде стержней. Возможны и другие варианты крепления электродов 3 и. 4 на защищаемом .участке трубопровода и их изоляция от этого участка. Между электродами 3 и 4 5 и защищаемым участком трубопровода установлен диод 8, катод которого подключен к трубопроводу. Параллельно диоду установлен переключатель

9. На фиг. 2 диод и переключатель 10 присоединены только к одной паре электродов 3 и 4, но все электроды, укрепленные на металлическом кольце 7, имеют между собой электрическчй контакт. 15

Устройство работает следующим образом.

При воздействии катодного тока К на защищаемый участок трубопровода этот ток, проходя через отверстия 2 в гильзе 1, натекает на электрод 3 (катод), генерируя в зазоре ионы гидроксила. При разомкнутом выключателе диод 8 препятствует переходу тока с электродов 3 и 4 на трубопро— вод, поэтому ток стекает с анодноактивного покрытия 5 электрода 4 в раствор, генерируя в хлоридсодержащем растворе молекулярный хлор. Это возможно благодаря низкому перенапряжению анодного выделения хлора на покрытии 5.

При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным в электролите . хлором происходит образование кислородных соединений хлора, которые тормозят коррозию титана на защищаемом участке .трубопровода, на который также воздействует катодный ток.

Таким образом, при воздействии .катодного тока обеспечивается стойкость титанового электрода 3 за счет ингибирования коррозионного процесса кис.лородными соединениями хлора, накап ливающегося в зазоре, 45

Повышение потенциала вдоль электрода 3 по направлению к электроду

4 позволяет достичь при достаточной длине электрода 3 на электроде 4 значений потенциала, при которых не будет происходить разрушение анодно-активного покрытия на электроде 4 катодным током.

При изменении направления тока на обратное, с катодного на анодный, ток, независимо от положения переключателя 9, переходит с защищаемого участка конструкции через диод

8, пропускающий ток в обратном направлении, на электрод 4. На этом электроде ток стекает с покрытия 5 в электролит в зазоре, расходуясь на образование хлора. Благодаря низкому перенапряжению образования хлора на покрытии 5 с электрода 4 стекает в электролит основная часть тока. Длиеа электродов 3 и 4 рассчитывается для условий воздействия анодного тока таким образом, чтобы длина электрода 4 была достаточно большой для стекания с него основной части анодного тока, а длина электрода 3 была достаточно ограниченной для предотвращения смещения вдоль него потенциала металла (титана), из которого изготовлен этот электрод, до значения потенциалов его активации в данной среде.

Предпосылкой для расчета длины электрода 3 в условиях воздействия катодного тока является повышение по. тенциала вдоль этого электрода до значений, безопасных для анодноактивного покрытия на электроде 4.

Расчет длины 1 электродов 3 и 4 производится по формуле: егде и 1- — потенциалы на концах электрода, длина которого рассчитывается в условиях воздействия тока данного напряжения. Эти потенциалы задаются в пределах допустимых значений, что позволяет.определять предельно допустимые (максимальные и минимальные) значения длины электродов 3 и 4, Щ) — плотность тока, являющаяся функцией потенциала;

® ) — плотность тока при значении потенциала(:, Д= — эти величины определяются по данным поляриJ4(() зационной кривой, — поляризационная харак=

3 теристика (катодная или анодная) рассчитываемого электрода в данной среде;

44 Щ Фю/ у5окрцфцд

ДЗЩИЩФФ Уфl трудюрИоФ.

Ф ь. 2

11306

oI — радиус электрода, имеющего форму патрубка (фиг. 1). .Если электроды имеют форму стерж ней и укреплены на конце трубы

:(фиг. 2), то при оценке их длины для расчета используется среднее расстояние от центра трубы до центра электрода (стержня);

P — электросопротивление раствора,1п

В электролите, содержащем растворенный хлор, отпадает необходимость в установке диода 8. В этом случае электрический контакт по металлу между электродами 3 и 4 и защищаемым участком трубопровода обеспечивается при замкнутом переключателе 9. Катодный ток, поступающий на электрод 3, генерирует при этом в зазор ионы гид.роксила и далее через электрод 4 и

21 .8 переключатель 9 попадает на защища,емый трубопровод. При изменении на правления тока на обратное (анодный ток) устройство работает так же, как и в предыдущем случае при наличии диода, пропускающего ток с трубопровода на устройство. Электрический контакт между. электродами и защищаемым трубопроводом может быть в этом случае обеспечен любым известным способом, например через соединительные болты между. электродами в виде патрубков и трубопроводов или за счет присоединения электродов в виде стержней непосредственно к защищаемому участку трубопровода.

I !

Экономический эффект от внедрения

;защиты с помощью предлагаемого устройства составляет 500 тыс.руб. в год

9355QH Заказ 9585/23

Тираж 899 Подпасиоа ядр eg e г. Ужгород, уа. фаВкава, 4

Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, предотвращающим обрастание морскими организмами проточных поверхностей, омываемых забортной водой, используемой в основном для системы охлаждения судовой силовой установки и других общесудовых систем

Изобретение относится к способу ремонта такого электрода, имеющего поврежденный участок оболочки, и предполагает крепление оболочки к сердцевине с каждой стороны поврежденного участка, который затем можно удалить вместе с соответствующим ему накопителем

Изобретение относится к катодной защите объектов от коррозии и электрохимической обработки почв, илов и др

Изобретение относится к оборудованию для защиты от коррозии подземных и подводных металлических конструкций и может быть использовано для защиты от коррозии газопроводов, водопроводов, кабелей связи, нефтепроводов, наружной обшивки кораблей, балластных танков, морских, речных буев, пирсов, опор мостов, шпунтовых стенок и т.п

Изобретение относится к контролю поляризационного потенциала стальных подземных трубопроводов с электрохимической защитой

Изобретение относится к средствам электрохимической защиты металлов от коррозии, вызванной атмосферными осадками или другими агрессивными средами; для удаления с поверхности металла продуктов коррозии, неметаллических образований или покрытий; для нанесения гальванических покрытий и для реализации иных электрохимических воздействий

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть использовано при защите от коррозии стальных подземных протяженных сооружений, например газовых, нефтяных, водяных и других подземных трубопроводов

Изобретение относится к области защиты от коррозии наружной поверхности металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в морской воде

Изобретение относится к области защиты от коррозии наружной поверхности металлоконструкций, постоянно или периодически эксплуатирующихся в природных средах, преимущественно корпусов судов, находящихся в морской воде
Изобретение относится к средствам протекторной защиты металлов от коррозии в водной среде
Наверх