Устройство для защиты от коррозии концевых участков металлических трубопроводов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЕрйТЫ ОТ КОРРОЗИИ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВт содержащее .. гильзу КЗ коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, о т л ич ающе е с я тем, что, с целью уменьшения коррозионных разрушений катодными токами концевых участков титановых трубопроводов при работе с хлоридсодержащими растворами, оно снабжено электрически и механически соединенными между собой патрубками , один из KOToiaax изготовлен из титана, а другой - из материала с низким перенапряжением выделения хлора,и электроизоляционной, прокладкой , причем гильза выполнена с перфорацией и установлена с зазором по отношению к внутренней поверхности патрубков и защищаемого участка трубопровода, заглушенным с одной стороны. (Л с Поггюк тдкжти. содержащей ионы хяора t Поток жидкости, содержащей ,/ растоореиный хлор хЩ

„.ЯЮ„782416

3(5Р С 23 7 13/00/ F 16 Ь 58 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕГ)ЬСТВУ

Понак жц3косиш, соУе юащей юройР

Паюк живости, dedpppmufbci

Растворю

ДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2781303/22-02 (22) 15.06.79 (46) 15.04.83. Бюл. Р 14 (72) И. В. Рискин, В. Б. Торшин,, М. И. Кадралиев, B A. Тимонин;

Я. Б. Скуратник и М. A. Дембровский (53) 620.197.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 443123, кл. С 23 F 13/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 500415, кл. F 16 L 58/04, 1973. (54) (57) 1» УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМ(ИТЫ

OT КОРРОЗИИ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ МЕТАЛ

ЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ„ содержаШее гильзу иэ коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью уменьшения корроэионных разрушений катодными токами концевых участков титановых трубопроводов при работе с хлоридсодержащими растворами, оно снабжено электрически и механически соединенными между собой патрубками, один из которых изготовлен иэ титана, а другой — иэ материала с низким йеренапряжением выделения хлора,и электроизоляционнбй прокладкой, причем гильза выполнена с перфорацией и установлена с зазором по отношению к внутренней поверхности патрубков и зашищаемого участка трубопровода, заглушенным с одной стороны.

782416

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что гильза и патрубки размещены соосно с зацицаемым участком трубопровода, причем внутренние диаметры патрубков и трубопровода равны, длина гильзы рЪвна

1,5 диаметра трубопровода, а ширина кольцевого зазора межлу гильзой

Изобретение относится к области ""химйческой и металлургической промышленности, а в частности к устройствам для защиты от коррозии трубопроводов, применяемых в различных 5 отраслях народного хозяйства.

При зксплуатацйи металлических конструкций в электрохимических производствах., где применяются IIpoMEBIIленные токи большой величины, эти 10 конструкции подвергаются воздействию анодных и катодных токов утечки. При катодной эаците воздействию катодных токов подвергается сама защищаемая металлоконструкция. 15

Катодные токи могут создавать не только защитный эффект, но также приводить к увеличению скорости коррозии металла (отрицательный защитный эффект). B реальных конструкциях кор-20 розни подвержены концевые участки металлических трубопроводов, на которые ток поступает иэ электролита, вызывая укаэанные эффекты. ! 25

Известны устройства для защиты трубопроводов на концевых участках от воздействия окружающей среды (1 j.

Концевые участки трубопроводов эащицают с помощью вставок из электрохимически более отрицательного материала, чем материалы трубы. Эти вставки плотно прижимаются к поверх" ности металла и обеспечивают катодйую зациту труб на концевых участках и экранирование от коррозионно-эрозионного износа. Подобные средства зациты неприменимы для зациты от коррозии под воздействием катодных токов, так как дополнительная катодная поляризация защицаемого металла 40

"с йомоцью другого, более отрицательного металла, может привести только к"усилению наводороживания и связан нбй с ним коррозии. В агрессивных средах,- сьдержацих " растЬорейный хлор, металлы, которые применяются: для катодной защиты (цинк, алюминий, MarHHN и их сплавы), растворйются в течение нескольких часов, не обеспечивая эащиты и загрязняя"техноло- " гическую среду. и трубопроводом - g,01-0,15 его диаметра.

3. Устройство по пн. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что гильза восстановлена внутри концевого уча= стка трубопровода с зазором, заглушенным с одной иэ сторон, причем. длина гильзы равна одному диаметру трубопровода.

Наиболее близким по технической суцности к изобретению явля тся устройство для защиты от коррозии концевых участков металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионностойкого электроиэоляциоонного материала (2 J. В этих гильзах зазор заполняется материалом, имеющим адгеэию к гильзе и защищаемой трубе. Это устройство также не обес< печивает защиты от коррозии и наводороживания металлических труб в условиях воздействия катодных токов, а лишь приводит к перенесению участка, подвергающегося наводороживанию, от конца трубопровода внутрь него..

В этом случае коррозия будет происходить на участке трубы, прилежащем ,к внутреннему концу гильзы.

Целью изобретения является уменьшение коррозибнных разрушений под действием катоднйх токов концевых участков титановых трубопроводов при работе с хлоридсодержацими растворами.

Пбставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство выполнено в виде гильзы с перфорированной боковой поверхностью и двух электрически и механически соединенных между собой патрубков, один из которых изготовлен из титана, а другой выполнен из материала с низким перенапряжением анодного выделения хлора, укреплен через электроизоляционную прокладку на конце защицаемого трубопровода, причем гильза установлена с зазором по отношению к внутренней поверхности патрубков и защищаемого участка трубопровода, заглушенным с одной из сторон.

При работе трубопровода с растворами, содержащими растворенный хлор,.гильза установлена непосредственно внутри защищаемого концевого участка трубопровода с зазором, заглушенным с одной из сторон, Устройство поясняется чертежом.

Перфорированная гильза 1, изготовленная из коррозионностойкого электроизоляционного материала, установлена в трубе. Длина гильзы, раув (782416

В таблице приведены примеры скоростей коррозии (мм/год) титана, полученные в лабораторных условиях, 65 в растворах 260 г/л Явс1 и в хлоранона 1,5 диаметра защищаемой трубы.

В случае необходимости длина гильзы может быть увеличена (см. таблицу).

Отверстия 2 в стенке гильзы 1 обеспечивают электролитический контакт между застойной зоной и движущимся потоком электролита. К гильзе прикреплен металлический патрубок 3, изготовленный из титана или из любого другого металлического материала, стой кого в данной агрессивной среде, и металлический патрубок 4 с покрытием 5, обладающим низким перенапряжением анодного процесса выделения хлора из раствора. В качестве матеI риалов патрубка и покрытия могут применяться, например, соответственно титан и нанесенное на него окиснорутениевое покрытие, обладающее низким перенапряжением анодного выделения хлора. Длина патрубка 4 с покрытием 5.определяется допустимыми величинами плотностей токов утечки (i> ) для применяемого покрытия (например, для окиснорутениевого покрытия i> «< 10 ма/см ) и значени2 ями, которые могут принимать токи утечки в данном электрохимическом производстве.

Патрубки 3 и 4 имеют между собой контакт посредством металлических болтов и могут быть изготовлены как .один целый патрубок, на части по верхности которого нанесено покрытие с низким перенапряжением анодного процесса выделения хлора. Устройство устанавливается на конце защищаемого титанового трубопровода через прокладку 6, изготовленную из электройзоляционного материала, и закрепляется болтами изолированными от металла втулками из эбонита или других электроизоляционных материалов. При этом гильза 1 с патрубками 3 и 4 и концевым участком трубопровода Образует кольцевой зазор

7 (застойную зону). Ширина кольцевого зазора составляет 0,01 + 0,15 диаметра защищаемого трубопровода (см. таблицу). Длина патрубка 3 определяется из условия, что патрубок

3, патрубок 4 с покрытием 5, прокладка 6 из . электроизоляционного

I материала и концевой участок защищаемого трубопровода должны находиться внутри кольцевого зазора. В этом случае, если в растворе содержится растворенный хлор (хлоранолит и другие растворы), исключается необходимость в элементах устройства 3, 4, 5, 6. Длина гильзы 1 составляет

1,0 диаметра защищаемого трубопровода. В случае необходимости длина гильзы 1 может быть выше (см. таблицу). Ширина кольцевого зазора 7

0,01-0,15 диаметра защищаемого трубопровода (см. таблицу).

При применении предлагаемого устройства обеспечивается защита от коррозии концевых участков трубопроводов под действием катодных токов утечки в хлоридсодержащих средах.

5 Благодаря устройству в застойной зоне при воздействии катодных токов утечки накапливаются ингибиторы коррозии - кислородные соединения хлора. Катодный ток имеет следующий путь: электролит, кольцевой зазор 7, металлический патрубок 3 (ток катодного направления К ). При этом в результате катодного процесса в кольцевом зазоре 7 образуются ионы гидроксила ОН. Далее ток переходит с металлического патрубка 3 на патрубок 4 с покрытием 5 и затем в электролит кольцевого зазора 7 (ток анодного направления А). При этом на поверхности покрытия 5 протекает анодный процесс образования хлора из ионов хлора:

2С1 — 2е = C12

Одновременно йатрубок 4 с покрытием 5 обеспечивает защиту патрубка

3 от коррозии под действием анодного тока A. Защищаемый металл имеет, электрический контакт с покрытием, обладающим низким перенапряжением анодного выделения хлора по сравне30 нию с защищаемым металлом, и вследствие этого анодный ток утечки будет полностью расходоваться на анодное выделение хлора, а не на растворение металла. Далее foK из коль35 цевого зазора 7 вновь натекает на металлический трубопровод (ток катодного направления К ). На участке натекания тока К2 также происходит образование ионов гидроксила. Обра4О зовавшийся в кольцевом зазоре гидроксил реагирует с образовавшимися в этом же зазоре хлором с образованием гипохлорита по реакции:

Cl2 + 20Н С10 + Cl + Н 0

В определенных условиях возможны также реакции образования хлората, например, по реакции:

3C12+ 60Н = 3H20 + C103 + 5С150 Образование хлората может происходить в кольцевом зазоре также за счет разложения гипохлорита, например, по реакции:

С10 + 2C10 = С10 + 2С1 з

Образующиеся в кольцевом зазоре 7 кислородные соединения хлора резко тормозят коррозию металлов на защищаемом участке к2 тРубопровода, а также на .поверхности металлического

60 патрубка 3.,Зависимость скорости от ширины кольцевого

Раствор

° »Ю Ю»»»Ю ЮЮ»

0,01 0,08

0,005

0,15

0i2 ю Ю» беэ гильзы . F"... т т

1,65

1,76"

1,421 1,212 1,123

1,92 1,90 1р88

1,62

1,91

Ф

О, 08.

1,0

1,88

О, 97.

1,5

0,012 0,017 0,013

1,96 1,91 2, 01 1,90

1,94

0,94 0 032 0,017 0,028 0 86

2,12 2,13 2,13 2,21 2,18

2,0

0,021 0,018 0,025 0,81

1 02

2,5

2,34

2,33 2р36 2,31 2,38 без гильзы

1,98 »

2 14

1,93

1,85

1,73

0,019 0,021 0»037 Oi85

2,21 2,36 2,18 2,15

2,0

2,13

»»»»»»»»»» »» Й» ° ЮЮ»ЮЮЮЮЮЮЮ

Ю ЮЮ» ° ю»»

В скобках указаны относиТельная длина гильзы и ширина кольцевого зазора (1/а), где 1 - длина гильзы или кольцевого зазора,"

d - диаметр защищаемой трубы.

ФФ

В левом верхнем углу указана- скорость корроэиии тйтана при лабораторных испытаниях предлагаемого устройства, в правом нижнем - скорость коррозии при лабораторных испытаниях прототипа.

РедаКтор Н. Аристова 1ехред И. Метелева

° »» °

Заказ 6987/4 " Тираж 954

ВНИИПИ Государственного комйтета СССР по делам изобрете»ний и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф» »»»»ЮЮЮ»ЮЮЮЮЮ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4

Корректор В. Вутягa

° »Ю»Ю

ПОДПИСНОе

ЮЮЮ»ЮЮЮЮЮ

7 лите для предлагаемого устройства и прототипа в зависимости от длины гильзы В и ширины кольцевого зазора 7.: Как видно из таблицы, скорость коррозии снижается при создании застойной эоны посредством кояьцйвого зазора, причем наиболее эффективно, более чем в 100 раэ, при длине гиль0,5 о и со

82416 зы Р, равной 1,5 диаметра защищаемой трубы, и"шйрине кольцевого за-, зора от 0,01 до 0,15 диаметров для раствора 260 г/л НаС1 и для раствора хлоранолита с длиной гильзы I?,,рав5 ной одному диаметру защищаемой трубы, и шириной кольцевого зазора от

0,01 до 0,15 диаметров. коррозии (мм/год} титана зазора и длины гильзы

2,44

1,52 1,63 1,81 : 1,95

2,11 2,10. 2 06 2,15 т

0,029 0,017 0,031 0,92

1,89 1,81 1,92 1,94