Электрохимический способ защиты сплавов, содержащих хром и никель, от питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах

 

Изобретение относится к электрохимической защите пассивирующихся металлов от питтинговой коррозии и мо чет найти применение, например, в машиностроении, химической промышленности . Цель изобретения - повышение надежности защиты и снижение энергозатрат. Предлагаемый способ включает пропускание переменного тока между защищаемой конструкцией и вспомогательным электродом, фиксирование изменения потенциала конструкции через равные промежутки времени, затем посредством разложения этих величин на гармонические составляющие, определяют ряд значений амплитуд гармонических составляющих согласно зависимости -I Rm где Ати Вт -лкрзсЧ) + в™ т циенты ряда Лурье; Ат 1/ 21 Sr П- ь -п f. cos2n mx-/N, Bm 1/N 21S sin , r -h1N где Sr - значения потенциала конструкции , считываемые чепез равные промежутки времени , ; N - количество считанных значений потенциала; m - номер гармонической составляющей , а 1,2,...,п, причем m N.f-f. где f - частота, г - порядок отсчета , г -п,...,0,1,...,п-1, далее из ряда значений амплитуд гармонических составляющих выбирают минимальное значение, определяют соответствующую ему частоту, и пропускают ток с частотой, равной выбоанному значению, и амплитудой, равной -15-Ю °А-см 2 . Выбор частоты тока по минимальному значению гармонических составляющих согласно ряду Фурье и пропускание точа с указанной амплитудой обеспечивают повышение надекности защиты л сничение энергозатрат. 1 иг., , с я / 4га

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Д1) g С 23 F 13/00

Г 11 9

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ Оса (21) 4633926/02 (22) 09,01.89 (46) 23. 11. 91. Бюл. N 43 (71) Казанский химико-технологический институт им.С.М.Кирова (72) Б,Л.Журавлев, R.Ф.Дресвянников, P.À.ÊàéäðèêîR и С.Г.Смердсва (53) 621,197.3(088.8) (56) Томашов Н.P и Чернова Г.П, Пассивность и защита металлов от коррозии.-M.: Недра, 1965, с.29-35.

Кузуб В.С. Анодная защита л{еталлов. — M,: Химия, 1983, с.20-21. (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ЗАЦИТ61

СПЛАВОВ, СОДЕРЖА!ЦИХ ХРОМ И НИКЕЛ6, ОТ ПИТТИНГОВОЙ КОРРОЗИИ В ХЛОРИДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ (57) Изобретение относится к электрохимической защите пассивирующихся металлов от питтинговой коррозии и может найти применение, например, в машиностроении, химической промышленности. Цель изобретения — повышение надежности защиты и снижение энергозатрат. Предлагаемый способ включает пропускание переменного тока между защищаемой конструкцией и вспомогательным электродом, фиксирование изме ения потенциала конструкции через равные промежутки

Изобретение относится к электooхимическсй защите пассивирующихся металлов от питтинговсй коррозии и может найти применение в машинсстроенил, химической промышленности л других областях, „„SU„„16931a3 д1 времени, затем посредством разложения этих величин на гармонические соста вляющие, определяют ряд значеv и амплитуд гарл{онических сосiàв— ляющих согласно зависимости Е с 2

А + В„„, где А,„и В{и - „коэФФициенты ряда Фурье; А, = 1/K,0 S и-{ =-л

Л туг !

{ cos2!imr/N, 3 „, = 1/N QS„sin

{ =-и где В г — значения потенциала конструкции, считываемые через равные л промежутки времени с; N — количество считанных значений потенциала-,, m — номер гармонической соста вляющей, m = 1 2,...,п, причем m = N f {, где f — частота, г †.порядок отсчета, r = -п,...,0,1,...,n — 1 далее из ряда значений амплитуд гармонических соста вляющих выбирают минимальное значение, определяют соответствующую ему частоту, и пропускают ток с частотой, равной выбранному значению, и амплитудой, равной 5 ° 10 -15 -10 А.см . Выбор частоты тока пс минимальному значению гармонических составляющих согласно ряду Фурье и прспускание тока с указанной амплитудой обеспечлвают повышение надежности защиты и сниженле энергозатрат. 1 ил., 1 -=-.án.

Цель изобретения — позышение надежности защvlTb! и сн. жение энергсзатса т

Под надежностью защиты в,данком случас подразумевается предствращакие pcsâ 1тия ксрссзискнь..х о-!агса

1б93123 в пазах и зазорах защищаемой конструкции любой конфигурации посредством прапускания электрического тока между этой конструкцией и вспомогательным электродом.

На чертеже изображена схема для осуществления предлагаемого способа, Способ осуществляют следующим образом.

Посредствам комбинированного прибора 9, соединенного с электродом 4, имитирующим металл в пазах и зазорах конструкции, и электродом 7 сравнения, фиксируют колебания потенциала электрода 4 во времени. Считывают со шкалы цифрового прибора 9 не менее 100 значений потенциала через равные промежутки времени. Колебания потенциала, зафиксированные в виде ряда значений потенциала, измеренных через одинаковые промежутки времени, раскладывают на гармонические составляющие — синусоиды и косинусоиды, рассчитывая коэффициенты ряда Фурье и-

2imr

Л = — S cos —— - и„ „ где Я вЂ” значения потенциала, считываемые через равные про.межутки времени л

N — количество считанных значений потенциала;

m — номер гармонической составляющей, который связан с частотой f этой составляющей зависимостью . m =

N f с, m = 1,1...,п, r — порядок отсчета, r = -n, ...,0,.1....,г.-1.

Далее рассчитывают значения амплитуд гармонических составляющлх согласно зависимости К = А " H г

Рассчитанные значения помещают в таблице, где каждал гармонической саставля сщей, характеризуемой сволм номером и частотой. соответствует определенное значения амплитуд. По таблице находят минимальное значение амплитуды и выбирают соответствующее ему значение частоты.

Выбранное зна-ение частоты устанавливают реlуляторам на передней панели генератора 1 сигналов специальной формы. С генератора 1 сигналов специальной формы на клеммы ""Внешн.", "lп потенциостата 2 подают ток выбранной частоты. Сигнал тока имеет синусоидальную форму.

Посредством потенциостата 2 устанавливают величину амплитуды синусо10 идального тока в пределах 5 10 15 ° 10 A ° см, и этот ток пропускают между защищаемой конструкцией, имитируемой электродами 3 и 4, включенными последовательно через сопротивление 5, и вспомогательным электродом б. Амплитуду синусоидального тока. выбирают в указанном диапазоне такой величины, чтобы среднее значение потенциала металла плоских участков защищаемой конструкции, имитируемых электродом 3, и металла в зазоре конструкции, имитируемого электродом 4, смещалось на 150 мВ и более s область положительных значений, Потенциал электрода 3 контролируют самопишущим прибором 10, подключенным к клеммам "Регистратор" потенциостата 2. Потенциал электрода 4 фиксируют цифровым приборам 9.

Пример, Электроды 3 и 4 изготовлены из стали 12Х18Н10Т помещают в электролит, содержащий NaC1 с концентрацией О,1 моль/л и FeClg с концентрацией. 0,053. Посредством комбинированного прибора 9, подключенного к электроду 4 и хлорсеребряному электроду 7 сравнения, фиксируют колебания потенциала электрода

4 во времени. Са шкалы прибора 9 считывают 100 значений потенциала с материалом 4 с. Эти значения используют для расчета коэффициентов ряда фурье по приведенным уравнениям.

4 Далее определяют значения амплитуд гармонических составляющих. Полученные данные приведены в таблице.

По таблице находят минимальное значение амплитуды (графа 5, номер гармонической составляющей 8) . Этому значению соответствует величина частоты, равная 0,02 Гц (графа 2) .

Величину 0,02 Гц устанавливают регуляторам на передней панели генератора 1 сигналов специальной фор55 мы. Синусоидальный TGK частотой

0,02 Гц падают à соответствующие клеммы потенциостата 2. С помощью потенциостата устанавливают амплиту1693123

45 ду синусоидального тока, равную

5 10 А см и пропускают ток между электродами 3, 4 и 6. Электроды 3 и 4 соединены последовательно через сопротивление 5 величиной 10 кОм.

Потенциалы электродов 3 и 4 контролируют с помощью самопишущего прибора 10 и цифрового прибора 9. Среднее значение потенциала электрода 3, 10 имитирующего металл плоских участков конструкции, в начале защиты составляет +130 мВ, в процессе защиты +640 мВ. Среднее значение потенциала электрода 4, имитирующего ме- 15 талл в зазоре конструкции, в начале защиты составляет +160 мВ, а в процессе зациты +550 мВ. Питтингов на поверхности электродов не возникает.

Расход электроэнергии в этом случае 20 составляет 0,6. 10 Вт ° ч/см . Кроме того, защиту осуществляют путем пропускания между электродами 3 и 4, имитирующими конструкцию, и вспомо25 гательным электродом 6 синусоидальнога тока с произвольной частотой, не совпадающей по значениям с выбран" ной по минимальной амплитуде гармонической составляющей потенциала.

Предлагаемым способом осуществляют также зашитv сталей 08Х17Т, 08Х22Н6Т, сплавов ХН38ВТ, XH75TlOP, ХН78МБТЮ. Условия и режим защиты

-идентичны описанным в примере.

Для сравнения и выявления преимуществ предлагаемого способа про" водили защиту металла конструкции .по известному способу. Эксперимент проводят в ячейке с электродами

3, 4 и 6-8. Электроды 3 и 4 изгo товлены из стали 12Х18Н10Т. С помощью потенциостата 2 поддерживают .потенциал защищаемой конструкции постоянным и равным +50 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В процессе защиты наблюдают появление и устойчивое развитие питтингов на электроде 4 Потенциал электрода 4, имитирующего зазор защищаемой конструкции, смещается н область более отрицательных значений, На электроде 3, имитируюцем плоские участки конструкции, питтинги не возникают. Расход электроэнергии сосТВ Bë ò 3,9х

55 л 10 Вт ч/см

Использование синусаидальнага тока, характеризуемого значениями частоты, выбранными по минимальным значениям амплитуды гармонических составляющих потенциала для каждого металла, позволяет значительно сместить среднее значение потенциала как электрода 3, имитирующего плоский участок защищаемой конструкции так и электрода 4, имитирующего зазор в защищаемой конструкции, в область положительных значений. Появление питтингов в этих случаях не наблюдается.

При использовании синусоидального тока, частота которого не саответсТВУеТ значению, выбранному по минимальному значению амплитуды гармонической составляющей потенциала, наблюдается небольшое смещение среднего значения потенциала электрода

4, имитирующего металл в пазах и зазорах конструкции. На поверхности электрода 4 наблюдается появление и рост питтингов,.

Таким огразом, использование анализа Фурье колебаний потенциала конструкции во времени позволяет разложить их на гармонические составляющие, определить амплитуды гармонических составляющих и по минимальному значению амплитуды составляющей выбрать значение частоты, причем в случае прапускания между конструкцией и вспомогательным электродом синусаидальнога тока именно такай частоты не происходит развития питтингов на металле в пазах и зазорах защищаемой . конструкции. Пропускание в процессе защиты синусоидального така, характеризуемого произвольно выбранными значениями частотты, не позволяет предотвратить появление и развитие питтингoB на металле в пазах и зазорах конструкции, приводит к бесполезному рассеиванию части подводимой электроэнергии и, следовательно, не обеспечивает достижения поставленной цеги.

В случае использования для защиты из вестнага способа на поверхности электрода -",, имитирующего металл в зазорах конструкции, возникают и активна аазвиваются питтинги. 3To cQ праваждается изменением потенциала металла в зазорах конструкции. При этом расход электроэнергии превасхадит таковой s случае испальза1693123

И- л

2 iimr

А =, S cos и = — Л и-

1 — . 2llml S sin- — -

N — " N р--и

Частота, ц

НомеР

Коэффициенты ряда Фурье

iмплиTó гармонической да К мВ соста вля ющей m

L, 098

-О, «9

-ч, 291

-7, 788-

3, 591

, ч1ь

1,015

0,0029

0,00 0

0,0079

0,0100

2

Ц

8. 889 ч 702 вания предлагаемого способа защиты, Следовательно, применение известного способа не позволяет защитить металл в пазах и зазорах конструкции. Ток, протекающий в процессе защиты между конструкцией и вспомогательным электродом, достаточно велик. Последнее обуславливает повышенный расход электроэнергии. 10

Использование предлагаемого способа защиты позволяет предотвратить питтинговую коррозию металла в пазах и зазорах конструкции при невысоком

15 расходе электроэнергии, т.е. способствует достижению цели изобретения повышению надежности защиты и снижению энергозатрат.

Предлагаемый способ может быть автоматизирован посредством подключения ЭВМ к цифровому регистрирующему прибору 9 и к генератору 1 сигналов специальной формы. ЭВМ фиксирует колебания потенциала металла 25 защищаемой конструкции, записывая значения потенциала через одинаковые промежутки времени, раскладывает колебания на гармонические составляющие с помощью анализа Фурье, 30 определяет ряд значений амплитуд гармонических составляюцих, осуществляет выбор значения частоты по минимальному значению амплитуды.

Далее ЭВИ посредством управляющего 35 сигнала дает команду генератору 1 сигналов на пропускание синусоидального тока с частотой, равной выбранному значению.

Формула изобретения

Электрохимический способ защиты сплавов, содержащих хром и никель, от питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах, включающий пропускание переменного тока между защищаемой конструкцией и вспомогательным электродом, фиксирование изменения потенциала конструкции и корректирование величины тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности защиты и снижения энергозатрат, сначала фиксируют изменение потенциала конструкции через равные промежутки времени, затем госредством разложения зафиксированных величин потенциала на гармонические составляющие определяют ряд значений амплитуд гармонических составляюцих согласно зависимости где А, В, — коэффициенты ряда Фурье, Ф где S г — значения потенциала конструкции, считываемые через равные промежутки времени а

N — количество считанных значений потенциала;

m — номер гармонической составляющей,:н = 1,2,...,n, прил чем n. = N f i, где f — частота, r — порядок отсчета, г = -п,..., О, 1..,п-1, далее из ряда значений амплитуд гармонических составляющих выбирают минимальное значение и определяют соответствующую ему частоту, а ток пропускают с часioòoé, ра вной этому значению, и амплитудой, Равной

5 ° 10 - 15 10 А см

1693123 нродолжение таблицы

Амллитуда R мВ

Частота, Гц

Номер га рмонической соста вляющей т

0,562

1,683

-0,385

0,327

О;347

1,254

-0,099

1,311

0,659

-0,396

1,118

-2,070 .1,457

-0,707

0,105

-0,438

-1,511

-2,383

-1,695

-,О, 599

-О, 020

О, 759

-0,252

-0,692

-1,398

0,858

-О 511

1,575

0,,832

1,150

1,425

0,774

-7,452

1,183

-0,613

1,127

-7,376

1, 254

0,762

-1,991

0,607 — 1,898

О, 123

-0,986

0,412

О, 162

1,420

-2,491

2, 521

-1 ° 32"

1,643

-0,893

0,384

0,734

1,048

-0,120

0,138

-2 500

2,414

-1,443

1,250

5 б

8

11

12 . 13

74

i75

:16

17

18

79

2I

22

23

24

26

27

28

29

31

32

33 34

36

37

38

39

41

42

43

44

47

48

49

0,0125

0,0150

0,0175

0,0200

0,0225

0,0250

0,0275

0,0300

О, 0325

О, 03500,0375

0,0400

0,0425

0,0450

0,0475

0,0500

0,0525

0,0550

0,0575

О:, 0600

О, 0625

0,0650

0,0675

0,0700

0,0725

0,0750

0,0775

0,0800

0,0825

0,0850"

О 0875

0,0900

0,0925

0,0950

0,0975

0,1000

0,1025

0,7050

0,1075

0,1100

0,1125

0,7150

0,1175

0,1200

0,7225

0,1250

КоэФФициенты ряда Фурье

-3,178

-0,450

-0,640

-0,424

0,678

0,412

-1, 512

-1, 023

1, 529

1, 751

- l,653

7,754

2,284

2,368

-2,558

2,729

2,461

-1,889

-3,393

2,826

-1,880

1,368

-2,496

1,295

-.0,854

1,652

1,303

1, 085

-l,984

-0,939 -1,699

3,228

1, 742

0,746

0,535

О, 762

1,319

1,575

1,662

1,665

1,796

1,996

2,773

2,709 . 2,472

2,560

2,764

2,888

3,041

3, 794

2,889

1,880

1, 565

2, 509

1,468

1,638

1,861

1,399

1,913

2, 152

1, 831

1,941

1,086

2,464

1,332

1,994

1,133

7,693

1,319

2,496

2,894

1,595

1,687

2,503

2,632

1,448

7,273

1693123

Составитель Р.Ухлинова

Техред A,Åðàâ÷óê ((0ppB iòор Л.Пили енко

Редактор Н.Яцола

Заказ 1073! иран

Подписное

Я(,, (((, ((,,-, i;1D(у fl ll:iC (0 к, .ltlT » ло 1t оДрCTF H iF X I 0:-,pf.f тl I Itpfl l (,(1, СCC

11301>, .(,; .,Uë, ((35, Рзушскал ваО., ., 4/5

Iò",;...,,, „...,,, и - а,- ., ", -,,-,,-, (1 . е .„", .У .-,,,,— -;- Р-., -,„,, 1П,