Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии (варианты)



Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии (варианты)
Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии (варианты)
Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии (варианты)

 


Владельцы патента RU 2527114:

Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры "Анодъ" (RU)

Изобретение относится к области защиты металлических конструкций от коррозии. Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии содержит разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки. Между электродом и магнитным элементом расположен материал с односторонней проводимостью, направленной от магнитного элемента к электроду, или установлена прокладка из диэлектрика, частично изолирующая контакт между электродом и магнитным элементом, при этом контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора. Технический результат: повышение защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Заявляемая группа изобретений относится к области защиты металлических конструкций от коррозии и может быть использована для защиты от коррозии строительных металлоконструкций.

Известен жертвенный анод по патенту Японии JP 2011026673, B22F 3/11, C23F 13/00, 2011, содержащий разрушаемый электрод, выполненный из анодного материала, и расположенный на его поверхности магнит, за счет которого анод крепится на защищаемой конструкции.

Недостатком известного анода является резкое сокращение зоны защиты металлической конструкции при разрушении электрода до поверхности магнита вследствие переноса защитного действия протектора с защищаемой конструкции на магнит.

Известен протектор для защиты металлоконструкции от коррозионного действия агрессивной среды (патент РФ №1813798, C23F 13/00, F28F 19/00, 1993), содержащий разрушаемый пластинчатый сменный элемент произвольной формы с отверстиями в виде усеченного конуса, магнитный вкладыш, вмонтированный в тело разрушаемого элемента, и изоляционные прокладки, одна из которых расположена на контактной поверхности сменного элемента, а другая - на наружной поверхности магнитного вкладыша. Известный протектор выбран в качестве ближайшего аналога для заявляемой группы изобретений как наиболее сходный по существенным признакам.

В результате разрушения материала протектора до открытой поверхности магнита, защитное действие электрода переносится на магнит, в результате чего резко сокращается поверхность зоны защитного действия на защищаемой металлической конструкции.

Технической задачей заявляемой группы изобретений является повышение защитного действия протектора.

Технический результат заключается в предотвращении сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.

Технический результат по первому варианту изобретения достигается тем, что в протекторе для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащем разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, согласно изобретению, между электродом и магнитным элементом расположен материал с односторонней проводимостью, направленной от магнитного элемента к электроду.

Технический результат достигается также тем, что в протекторе для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащем разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, согласно второму варианту изобретения, между электродом и магнитным элементом установлена прокладка из диэлектрика, частично изолирующая контакт между электродом и магнитным элементом, при этом контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора.

Кроме того, в протекторе, согласно второму варианту, верхняя кромка прокладки из диэлектрика расположена ниже верхней поверхности разрушаемого электрода не более чем на 15% от высоты электрода.

Кроме того, в протекторе, согласно второму варианту, прокладка из диэлектрика выполнена с рядами сквозных отверстий, а на внутренней поверхности разрушаемого электрода выполнены выступы, соответствующие отверстиям прокладки.

Технический результат по первому варианту обеспечивается тем, что между разрушаемым электродом и магнитным элементом изобретения расположен слой материала с односторонней проводимостью, например, германия или кремния, вектор которой направлен от магнитного элемента к разрушаемому электроду. Слой материала с односторонней проводимостью не допускает протекания тока в направлении, при котором будет происходить восстановление материала магнитного элемента, вместо защищаемой металлической конструкции. Использование материала с односторонней проводимостью с вектором, направленным от магнита к электроду, препятствует протеканию ослабляющих защиту металлической конструкции токов от электрода к магниту и уменьшающих зону защитного действия на защищаемой конструкции.

По второму варианту, технический результат обеспечивается тем, что между магнитным элементом и электродом установлена частично изолирующая контакт прокладка из диэлектрического материала. При этом для осуществления работы гальванической пары «электрод-защищаемая конструкция» контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора. При разрушении электрода в протекторе появляются открытые участки магнитного элемента, после чего резко сокращается зона защитного действия на защищаемой металлической конструкции. Открытые участки магнитного элемента под действием агрессивной среды, так же как и защищаемая конструкция, подвергаются коррозии. При наличии прямого контакта металлического элемента с разрушаемым электродом во влажной среде магнитный элемент начинает выступать как катод в гальванической паре, в результате чего защитное действие переносится с защищаемой конструкции на магнитный элемент. Использование частично изолирующей прокладки из диэлектрика ограничивает непосредственный контакт между электродом и магнитным элементом, что позволяет при разрушении электрода предотвратить перенос защитного действия с защищаемой конструкции на магнитный элемент и вследствие этого избежать сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой конструкции. Экспериментально установлено, что частично изолирующая прокладка, обеспечивающая контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом до величины, не превышающей 10% от полного сопротивления протектора, ограничивает взаимодействие электрода с магнитным элементом, не прекращая работу гальванической пары «электрод - защищаемая металлическая конструкция». В наилучшем исполнении изобретения по второму варианту частично изолирующая диэлектрическая прокладка может быть установлена таким образом, что верхняя поверхность электрода расположена выше верхней кромки диэлектрической прокладки не более, чем на 15% от высоты электрода в начальный момент работы протектора. В другом частном случае осуществления изобретения по второму варианту диэлектрическая прокладка выполняется с рядами отверстий, в которые входят соответствующие выступы, расположенные на внутренней поверхности электрода, контактирующие с магнитным элементом. Диэлектрическая прокладка может быть выполнена из токонепроводящих полимерных материалов, полиэфирных смол, например, эпоксидной смолы. Установленная диэлектрическая прокладка, так же как и слой из материала с односторонней проводимостью, не позволяет сокращать зону защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.

На фиг.1 изображен протектор со слоем материала с односторонней проводимостью между электродом и магнитным элементом.

На фиг.2 изображен протектор с частично изолирующей прокладкой из диэлектрического материала, верхняя кромка которой расположена ниже верхней поверхности электрода.

На фиг.3 изображен протектор, с прокладкой из диэлектрического материала, которая закрепляется на выступах внутренней поверхности электрода.

Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии, установленный на поверхности защищаемой конструкции 1 по первому варианту содержит разрушаемый электрод 2, магнитный элемент 3, вмонтированный в тело электрода 2, изоляционную прокладку 4, установленную между защищаемой металлической конструкцией 1 и электродом 2, изоляционную накладку 5, установленную на свободной поверхности магнитного элемента 3, слой материала с односторонней проводимостью 6, расположенный между электродом 2 и магнитным элементом 3.

Электрод 2 выполняют из протекторного сплава на основе магния, или цинка, или алюминия в зависимости от материала, размеров и назначения защищаемой конструкции 1. Изолирующую прокладку 4 и изолирующую накладку 5 изготавливают из диэлектрического материала, например полимерного материала. Слой из материала с односторонней проводимостью 6, вектор которой направлен от магнитного элемента 3 к разрушаемому электроду 2, наносят напылением на внутреннюю поверхность электрода 2 или на магнитный элемент 3. В качестве материала с односторонней проводимостью может быть использован германий или кремний.

Например, для защиты стальных конструкций, устанавливают протектор, содержащий электрод 2 в виде усеченного конуса, из магниевого сплава марки МП-1. На внутреннюю поверхность электрода 2 методом напыления наносят слой германия в качестве материала с односторонней проводимостью. Внутри усеченного конуса электрода 2 устанавливают магнитный элемент 3. Между защищаемой конструкцией 1 и электродом 2 размещают изолирующую прокладку 4. На поверхность магнитного элемента устанавливают изолирующую накладку 5. Прокладку 4 и накладку 5 выполняют из эпоксидной смолы. Слой германия между разрушаемым магниевым электродом 2 и магнитным элементом 3 за счет своих свойств препятствует движению электронов в направлении от электрода 2 к магнитному элементу 3 и предотвращает перенос защитного действия с защищаемой конструкции на магнитный элемент 3.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

Протектор устанавливают на поверхность защищаемой конструкции 1, выполненной из железа или его сплавов. Протектор за счет магнитного элемента 3 удерживается на поверхности защищаемой металлической конструкции 1. Защита осуществляется за счет разности потенциалов материалов защищаемой конструкции 1, например, стали, и электрода 2, например, из магниевого сплава. При взаимодействии металлов с разным потенциалом во влажной среде, действующей как электролит, образуется гальваническая пара, возникает электрический ток. Происходит восстановление менее активного металла защищаемой конструкции 1, являющейся катодом, и растворение более активного металла электрода 2 протектора, являющегося анодом. При разрушении материала электрода 2 слой материала с односторонней проводимостью не допускает протекания тока в направлении, при котором будет происходить восстановление материала магнитного элемента и сокращение зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.

Во втором варианте исполнения протектора для защиты металлических конструкций от коррозии, между электродом 2 и магнитным элементом 3 устанавливают частично изолирующую прокладку 7 из диэлектрика.

В качестве диэлектрика могут быть использованы любые токонепроводящие полимерные материалы, например, полиэфирные смолы.

Например, частично изолирующую прокладку 7 из эпоксидной смолы помещают между электродом 2, выполненным из цинкового сплава марки ЦП1, и магнитным элементом 3 так, что ее верхняя кромка расположена ниже кромки верхней поверхности электрода 2 не более чем на 15% от высоты протектора, что обеспечивает величину контактного сопротивления между электродом 2 и магнитным элементом 3 не более 10% от полного сопротивления протектора. Это ограничивает взаимодействие электрода 2 с магнитным элементом 3, но не прерывает работу гальванической пары электрод 2 - стальная конструкция 1.

В другом частном случае исполнения протектора с частично изолирующей прокладкой 7 цинковый электрод 2 выполняют с двумя рядами выступов на внутренней поверхности, а прокладку 7 из эпоксидной смолы выполняют с двумя рядами ответных сквозных отверстий. Прокладку 7 устанавливают отверстиями на соответствующие выступы, расположенные на внутренней поверхности разрушаемого электрода 2, что способствует получению величины контактного сопротивления не более 10% от полного сопротивления протектора.

Принцип работы устройства по второму варианту тот же, что и в устройстве по первому варианту и основан на восстановление менее активного металла защищаемой конструкции и растворении более активного металла электрода протектора. При этом прокладка 7 частично изолирует контакт разрушаемого электрода 2 с магнитным элементом 3, обеспечивая величину контактного сопротивление между электродом и магнитным элементом, не более 10% от полного сопротивления протектора. Ограничение контакта между электродом 2 и магнитным элементом 3 обеспечивает предотвращение переноса защитного действия с защищаемой конструкции 1 на магнитный элемент 3 и вследствие этого позволяет избежать сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой конструкции.

Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет повысить защитное действие протектора, за счет предотвращения сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.

1. Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащий разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, отличающийся тем, что между электродом и магнитным элементом расположен материал с односторонней проводимостью, направленной от магнитного элемента к электроду.

2. Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащий разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, отличающийся тем, что между электродом и магнитным элементом установлена прокладка из диэлектрика, частично изолирующая контакт между электродом и магнитным элементом, при этом контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора.

3. Протектор по п.2, отличающийся тем, что верхняя кромка прокладки из диэлектрика расположена ниже верхней поверхности разрушаемого электрода не более чем на 15% от высоты электрода.

4. Протектор по п.2, отличающийся тем, что прокладка из диэлектрика выполнена с рядами сквозных отверстий, а на внутренней поверхности разрушаемого электрода выполнены выступы, соответствующие отверстиям прокладки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе.

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов путем анодной и катодной защиты от эрозионного и коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации.
Изобретение относится к способам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, а также от воздействия на них ледовых образований и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации.

Изобретение относится к области предотвращения коррозии гребных винтов и гребных валов морских судов путем катодной защиты. .

Изобретение относится к электрохимзащите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтяной, газовой, энергетических отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления.

Изобретение относится к области электрохимической зашиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при сооружении анодных и рабочих заземлений постоянного тока.

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам защиты металлических конструкций от коррозии, может применяться для защиты корпусов автомобилей, поверхностей трубопроводов, корпусов судов.

Изобретение относится к области защиты металлических оболочек кабелей электроснабжения. .

Изобретение относится к устройствам катодной защиты от коррозии металлоконструкций в химической и нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений, в частности к обеспечению эксплуатационной надежности морских стационарных платформ.

Изобретение относится к области электрохимической защиты трубопроводной арматуры от внутренней коррозии. Непосредственно на запорном элементе трубопроводной арматуры размещают анодные протекторы и закрепляют их на запорном элементе коррозионно-стойким резьбовым крепежом. В качестве катода используют запорный элемент трубопроводной арматуры, кинематический элемент привода трубопроводной арматуры в виде вала, штока либо шпинделя и корпус трубопроводной арматуры. Запорный элемент трубопроводной арматуры катода и анодный протектор дополнительно соединяют неразъемными или условно-разъемными металлическими соединениями в единую электрическую цепь с суммарным электрическим сопротивлением по металлу в сухом состоянии величиной не более 0,1 Ом. Материал анодного протектора выбирают в зависимости от материала катода и концентрации в рабочей среде коррозионно-активных компонентов, в частности - хлорид-иона, из условия, что алгебраическая разность Δφ электрохимических потенциалов катода φк и анода φа удовлетворяет соотношению: 0,4 В ≤ Δφ ≤ 0,5 В. Повышается эффективность и экономичность защиты. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к электрохимзащите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтяной, газовой, энергетических отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления. Способ включает монтаж стоек на дне траншеи для установки электродов анодного заземления и контрольно-измерительной колонки, к которой подводят кабели, при этом устанавливают ковер с выводом газоотводной трубки от электродов через скважину и заполняют пространство между электродами и грунтом, при этом пространство между электродами и грунтом заполняют углеродсодержащим материалом из твердых углеродосодержащих отходов электродного производства марки МУЭ, обладающим естественной усадкой при увлажнении на 10 -15%, с утрамбовкой каждого слоя материала, увлажненного до насыщения. Технический результат: сокращение количества электродов анодного заземления, уменьшение размеров траншей для их размещения и увеличение срока эксплуатации анодного заземлителя. 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству коррозионной защиты стали в бетоне. Устройство содержит расходуемый анод, модификатор электрического поля и наполнитель с ионной проводимостью, устанавливают в полости, образованной в бетонном элементе, и расходуемый анод непосредственно соединяют со сталью. Модификатор включает элемент со стороной, которая является анодом, поддерживающим реакцию окисления, в электронном контакте со стороной, которая является катодом, поддерживающим реакцию восстановления. Катод модификатора обращен к расходуемому аноду и отделен от него наполнителем. Наполнитель содержит электролит, который соединяет расходуемый анод с катодом модификатора. Анод модификатора обращен от расходуемого анода. Реакция восстановления на катоде модификатора, по существу, включает восстановление кислорода из воздуха. Обеспечивается увеличение выработки тока дискретным расходуемым анодом и усиление защитного эффекта и возможность подачи вырабатываемого тока в предпочтительном направлении для улучшения распределения тока при гальванической защите стали в элементах из отвержденного железобетона, контактирующих с воздухом. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 пр.

Изобретение относится к катодной защите металлических объектов от коррозии и электрохимической обработки почв, илов и других дисперсных сред для очистки от загрязнений. Сборка содержит центральный кабель и концентрично расположенные относительно него последовательно распределенные аноды на титановой основе цилиндрической формы с наружным каталитическим покрытием, каждый из которых связан с кабелем электрическим контактом, размещенным в полости анода. Каждый анод с электроактивным покрытием внутри и снаружи снабжен приваренным в его торцевой части биметаллическим трубчатым элементом титан-медь, содержащим переходный термодиффузионный слой, представляющий собой токоввод для соединительного проводника, связывающего анод с проводником центрального кабеля в полости анода, при этом электрические контакты выполнены пайкой и защищены многослойной изоляцией. Технический результат: снижение переходного сопротивления в месте контакта токопроводящего кабеля и токоприемника и в месте контакта токоприемника и анодного заземлителя. 3 ил.

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Анодный заземлитель состоит из литого электрода с крестовидной формой сечения, имеющего равноудаленные выступы, соединенные дугами, выгнутыми от центра электрода, токоввод, кабель и термоусадочную муфту в форме колпака с отверстием для заливки герметика, при этом электрод имеет два токоввода, расположенных на противоположных торцах электрода и представляющих собой контактные узлы, содержащие вплавленные в электрод вставки цилиндрической формы диаметром 0,2-0,4 диаметра электрода, длиной 0,1-0,15 общей длины электрода, изготовленные с проточками глубиной 3-6 мм и шириной 5-15 мм, причем вставки вплавлены в электрод на 2/3 своей длины, а на боковой поверхности вставок, не залитой материалом электрода, выполнены площадки для крепления накладок размером 0,60-0,65 диаметра вставки, фиксирующих прижим кабеля токоввода в виде петли, причем вставки выполнены из сплава, обладающего коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала электрода, а в качестве герметика использован кремнийорганический полимерный наполнитель. Конструкция электрода позволяет повысить его механическую прочность и надежность работы при сборке электродов в гирлянду. 3 ил.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии. Способ ремонта системы защиты от коррозии трубопроводов куста скважин нефтяного месторождения, содержащей установки катодной защиты скважин и протекторной защиты трубопроводов, групповую замерную установку (ГЗУ), станции катодной защиты (СКЗ) и анодные заземлители, характеризуется тем, что на корпусе ГЗУ монтируют кабельные линии с подключением к каждому трубопроводу и блок совместной защиты трубопроводов (БСЗТ), кабельные выводы подключают к регулировочному плато БСЗТ, протекторно-защищенные трубопроводы через диоды и регулируемые сопротивления подключают к катодно-защищенным трубопроводам в БСЗТ, при этом в качестве СКЗ используют СКЗ и анодные заземлители, смонтированные на скважине для катодной защиты обсадной колонны скважины с трубопроводом, катодно-защищенный трубопровод используют в качестве «донора» для обеспечения тока защиты остальных трубопроводов, защитный потенциал которых снизился менее минимально допустимого -0,9 В или срок службы протекторов которых истек, проставляют вставки для электрического разобщения трубопроводов и пункта схождения трубопроводов, все трубопроводы подключают к БСЗТ и производят регулировку тока защиты на трубопроводах, значения защитных потенциалов на которых превышают -1,05 В, производят снижение и перераспределение токов защиты между трубопроводами, протекторную защиту отключают при потенциале защиты менее -0,9 В, потенциал на вновь подключаемых трубопроводах устанавливают (-0,9) - (-1,05) В, при подключении одного из каналов БСЗТ к корпусу пункта схождения трубопроводов и трубопроводам до перемычки потенциал устанавливают порядка (-0,7) - (-0,8) В и регулируют величину токов утечек. Технический результат: устранение коррозии околошовных зон трубопроводов и повышение степени антикоррозионной защиты трубопроводов.
Наверх