Способ электрохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки

 

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ от КОРРОЗИИ в ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ . ТОКОВ УТЕЧКИ путем создания электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекания (анодом) или натекания (катодом) тока , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты в различных средах, объект стекания или натекания тока ориентируют вдоль силовых линий электрического поля токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на расстоянии, обеспечивающем смещение потенциала до значений , безопасных в отношении коррозии. 2.Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что объект стекаимя тока (анод) располагают на расстоянии , равном 15-25 размерам внут .§ реннего поперечного сечения трубопро вод, в направлении движения тока (Л в электролите. 3.Способ по п. 1, отличас: ющийся тем, что объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии , равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечения труko бопровода, в направлении, противопо4 ложном движению тока в электролите. СО 00 to 4

..SU„„, 943324 А

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(SO С 23 F 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ конструкции с объектом стекания (анодом) или натекания (катодом) то ка, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты в различных средах, объект стекания или натекания тока ориентируют вдоль силовых линий электрического поля токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на расстоянии, обеспечивающем смещение потенциала<до значений, безопасных в отношении коррозии.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3226354/22-02 (25.) 3226355/22-02 (22 ) 30.12.80 (46 ) 15.04.83. Бюл. Р 14

{72) И. В. Рискин, Л. N. Лукацкий, М. И. Кадралиев,, В. A. Тимонин, В. Б. Торшин и Я. Б. Скуратник (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по защите метал-. лов от коррозии (53) 621.197.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 801613, кл С 23 F 13/00, 1979.

2. Цодиков В. В. и др. Йаводороживание титана и платинированного титана при катодной поляризации в щелочной среде. "Защита металлов", 1972, 8, Р 4, с. 446-448.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 518983, кл. С 23 F 13/00, 1973. (54) (57) 1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗМЦИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ OT КОРРОЗИИ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ

ТОКОВ УТЕЧКИ путем создания электрического контакта защищаемого участка

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что объект стека.ния тока (анод) располагают на расстоянии, равном 15-25 размерам внут- Ф реннего поперечного сечения трубопро-Е вода, в направлении движения тока в электролите.

3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии, равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечения тру бопровода, в направлении, противоположном движению тока в электролите. ф

943324

Изобретение относится к электрохимической защите от коррозии в электролитах под действием анодных или катодных токов утечки трубопроводов и других конструкций из металлов, применяемых в химической, элект- 5 рохимической и других отраслях промышленности.

Известен способ защиты от коррозии под действием анодных токон утечки оборудования, используемого в 10 электрохимических производствах с вы делением металла на катоде, осуществлением контакта защищаемой конструк ции с растворимым анодом, в качестве которого используется тот же ме- 5 талл, который выделяется на катоде (1 3.

Известен способ для защиты металлической поверхности от наводороживания и коррозии под действием катодных токов утечки, который заключается в осуществлении контакта защи щаемого участка конструкции с другим металлом, принимающим на себя воз-действие катодного тока (2 ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ электрохимической защиты металлических трубопроводон и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки путем создания электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекания тока — с инертным анодом из анодно-активного материала с низким 35 перенапряжением анодного процесса в отношении окисления вещества из окружаемой среды, протекающего при потенциалах отрйцательней потенциала пробоя пассивной пленки на за- 4О щищаемом металле (3 ).

Однако применение каждого из укаэанных способов защиты ограничивается коррозионной средой, а также природой металлов, используемых 45 в качестве конструкционного материала и объекта — стекания или натекания тока.

Цель изобретения — повышение эффективности защиты от коррозии любых конструкционных Материалов в различных средах.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу электрохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от корро- 55 зии в электролите под действием токов утечки, включающему создание электрического контакта защищаемого участка-конструкции с объектом стенания тока (анодом) или натекания 6О (катодом) объект стекания или натекания тока ориентируют ндоль силовых линий электрического поля токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на расстоянии, 65 обеспечивающем смещение потенциала до значений, безопасных в отношении коррозии.

Причем объект стекания тока (анод) располагают на расстоянии, равном

15-25 размерам внутреннего поперечного сечения трубопровода, в направлении движения тока в электролите.

Кроме того, объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии, равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечения трубопровода, в направлении, противоположном движению тока в электролите.

Электрический контакт объекта стекания или натекания тока с защищаемой койструкцией может быть обеспечен любым известным способом. Определение направления движения тока по электролиту производят в соответствии с общими правилами, исходя из известного расположения защищаемой конструкции по отношению к положительному или отрицательному. полюсам источника тока. Расстояние от конца защищаемого участка трубопровода, на которое выносят объект стекания или натекания тока, зависит от максимального размера поперечного сечения электролита в трубопроводе, в котором происходит стекание тока с анода или натекание тока на катод.

При применении объекта-стекателя тока.анодный процесс окисления вещества осуществляют на вынесенном аноде, а вдоль остальной конструкции происходит падение потенциала до безопасного значения в месте контакта с защищаемой конструкцией. При применеиии вынесенного объекта — натекателя тока электродный потенциал конструкции определяется падением потенциала на катоде и в электролите в положительную область до безопасного в отношении наводороживания и коррозии значения. В этом случае катодный процесс (выделение водорода и. (или) осаждение металла) реализуется на вынесенном катоде.

В качестве объекта — стекателя тока (анода) используется титан марки ВТ1-0 с платиновым или никелевым покрытием, объект — натекатель тока (катод) выполняется из металлов, коррозионностойких в данной среде (см. табл.). Конструктивно анод или катод могут быть выполнены в виде патрубка, цилиндрического стержня или в виде других деталей.

Пример 1. Защищают сталь

12 х 18Н10Т от коррозии анодным током утечки н электролите для электролиза меди, г/л: H@sOg 130; cu2" 52;

Ni 20 Fe + 1; Cl 50 мг/л; тиомочевина 15 мг/л, столярный клей 10 мг/л при комнатной температуре с помощью вынесенного анода из платинового титана. Для этого стальной трубопровод

943324 соединяют с анодом-стекателем тока в виде патрубка с помощью фланцев, при этом обеспечивается надежный электрический контакт между трубопроводом и анодом.

Потенциал концевой части трубопро- 5 . вода из стали 12х18Н10Т без защиты составляет 2,0 В, т.е. он положительнее потенциала перепассивации (1,2В) стали в рассматриваемых условиях и сталь корродирует со скоростью 10

211 мг/ч. Защита трубопровода из ста ли 12х18Н10Т с внутренним диаметром д „ = 30 мм, вынесенным анодом на расстояние, которое (с учетом длины самого анода — 50 мм) составляет

720 мм (отношение (. /d з„= 24), обеспечивает снижение потенциала концевого участка защищаемого трубопровода до 1,2В, а скорость коррозии при этом 0,6 мг/ч.

При расстоянии вынесения анода

750 мм (Ь /дв„= 25) потенциал места контакта становится равным

1,06В, что соответствует области пассивного состояния стали 12х18Н10Т в среде электролиза меди. Коррозионные потери при этом отсутствуют, и в этом случае достигается полная защита. Потенциал концевого участка платинированного титана, наиболее удаленного от защищаемого образца, . 30 достигает 2,5В, т.е. его значение положительнее потенциала перепассивации (1,2B) стали 12х18Н10Т в этих условиях.

Пример 2. Защищают углеро- 35 дистую сталь от коррозии анодным током утечки в электрощелоках цеха диафрагменного электролиза растворов

NaC1 хлорных производств с помощью вынесенного анода из титана, покры- 4О того никелем.

Состав раствора, г/л: NaOH 120;

NaC1 200; температура раствора 90ОC.

Анод, как н в примере 1, представляет собой концевую часть трубки (3 „ = 30 мм), на внутреннюю поверх- 45 ность которой на длину 55 мм нанесен никель методом злектроискрового легирования. Потенциал концевого участка трубопровода из углеродистой стали без защиты составляет 0,81 В, т.е. соответствует области активного анодного растворения стали в данном технологическом растворе. При этом сталь корродирует со скоростью

14 мг/ч. 55

При испытаниях с защитой анодом, вынесенным на расстояние (с учетом длины самого анода) 4 = 330 мм (отношение (-/Яв = 11), потенциал концевого участка углеродистой стали снижается до -0 1В, а скорость коррозии — до 1,2 мг/ч. При вынесении анода на расстояние L = 360 мм (отношение L / aв = 12 ) устанавливается потенциал -3,3В на конце защищаемого трубопровода, контактирующего с титаном, что соответствует области коррозионной стойкости стали Ст3 s рассматриваемых условиях. Коррозионные потери отсутствуют, т.е. достигается полная защита углеродистой стали от коррозии. Потенциал концевого участка анода, наиболее удаленного от защищаемого трубопровода, достигает

0,95В, т.е. значения. положительнее потенциала анодной активации углюро дистой стали в растворе электрощелоков (-0,15 В).

Пример 3. Защиту титанового трубопровода с помощью вынесенного катода от наводороживания и коррозии при воздействии катодных токов утечки осуществляют в растворе электролиза никеля, г/л: NiSO+ 85> NaC1 5,р

Н ЯО . 50; НзВО3 20, Температура расТвора 60-70 С; рН = 3,5; скорость потока раствора 0,1-0,2 м/с.

У концевого участка титанового трубопровода с внутренним диаметром

20 мм устанавливают вынесенный катод, представляющий собой либо никелевый, либо титановый или свинцовый патрубки длиной 10 мм. Платиновый патрубок - длиной 5 мм. Внутренний диаметр патрубков соответствует внут. реннему диаметру трубопровода, т.е.

20 мм. Расстояние по электролиту от вынесенного катода до конца титанового трубопровода регулируют фторопластовыми кольцами толщиной 1 мм и фторопластовыми патрубками длиной

20 мм, которые устанавливаются на конце, трубопровода. Электрический контакт между вынесенным катодом и концевым участком трубопровода осуществляют любым известным способом.

О степени защиты судят по прекращению выделения водорода на конце титанового трубопровода. Наводороживание концевого участка определяют ра диоиэотопным методом с применением радиоактивного изотопа водорода— трития, для чего его в виде тритиевой воды вводят в рабочий раствор.

Результаты испытаний зависимости наводороживания концевого участка титанового трубопровода от длины вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту до концевого участка представлены в таблице.

9.4 3324

Длина катода вместе с расстоянием по электролиту, мм (6/d) Наводороживание, г-моль Н /r-моль

Материал катода

1,42 0,34

0,91+0,26

Беэ катода

Известный б(0,3)

10(0,5)

25(1,4) 0,52+0,11

0,06+0,01

0,04+0,01

Платина

2,32+0,14

0,38 0,11

0,18 0,03

0,03+0,01

11(0,55)

25(1,4)

35(1,75)

50(2,5) Никель

11(0,55)

25(1,4)

55(2,75) 1,40+0,31

0,72+0,13

0,04+0,02

Титан

11(0,55)

70(3,5)

100(5,0) 1,49+0,13

Ор85+0,17

0,04+0,02.

Свинец

П р и м е ч а н и е. В скобках указана относительная длина вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту (Р/3), где 0 - длина вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту, мм; 8 — - длина максимального размера сечения, мм.

Поскольку охрупчивание и коррозионное растрескивание титана наиболее вероятны при образовании гидридов состава TiH †TiH2 то величину наводороживания выражают путем отно- 40 щения грамм-молей поглощенного водорода к грамм-молям поглотителя, в данном случае титана.

Из приведенных примеров видно, что при установке анода у конца защи-45 щаемого металла, ориентации его вдоль силовых пиний электрического поля тока и вынесении анода в направлении движения тока в электролите íà расстояние,.равное 12-25 максимальным размерам поперечного сечения электролита., в которой происходит стекание тока с анода, достигается полное предотвращение коррозии защищаемого металла. Эти расстояния соответствуют . крайним значениям интервала длин вынесения анода. Значение 129 х (мисс х нимальное) соответствует одйому из наиболее низких (из используемых) значений перенапряжения выделения вещества иэ электролита (в рассмат- 60 риваемом примере 2 — кислорода на покрытии никеля на титане), а,значение 25 „ (максимальное) — наиболее высокому из известных (выделение кислорода на платине).

Наводороживание, приводящее к коррозионному охрупчиванию титановых трубопроводов под действием катодных токов утечки снижается при использовании вынесенного катода, причем наиболее эффективно, более чем в 30 раз, при длине 0,5-5 длины максимального размера внутреннего сечения трубопровода, При использовании в качестве катода платины (материал, имеющий самое .низкое из всех металлов перенапряжение выделения водорода) практически полная защита достигается при длине 0,5 длины максимального размера сечения; при использовании никеля или титана защиты достигается соответственно при 2,0 и 3,0 длины максимального размера сечения. Для свинца, имеющего самое высокое перенапряжение выделения водорода, необходимое расстояние должно составлять

5,0 длины максимального размера сечения.

Годовой экономический эффект от внедрения вынесенных анодов для защиты от коррозии под действием анодных токов утечки вентилей иэ стали

12х18Н10Т в цехе электролиза. меди

107 тыс.руб.

943324

Составитель В. Белоглазов

I Редактор,Н. Аристова Техред В.Далекорей

Корректор В. Бутяга

Заказ 6987/4 Тираж 954. Подписное

ВНИИПИ Государствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.. Проектная, 4

Годовой экономический эффект от внедрения вынесенных катодов для защиты от наводороживания титановых распределительных гребенок для подачи католита в ванны электролиза под действием

О катодных токов утечки 119525 руб.