Устройство для защиты металлических конструкций от коррозии

(71) скии корр оды, и гидрофильн сположенной между репленылойкой,и и эащи2, Уст и п и нодаим.Л (53) аемоиойств онструкциеип.1, о ттем, что врослойки ис и че(56)ческиих прс. 88 оррозионностойкие металли чающее ве гидрофил зована ионо ьнои п льобменна ембран Усю щ ойс и - ест ьэо п о п.1, оем, что вослойки и риал "Химроение и нефтяное77, Р 12,2. Ж машинос с. 17е гидрофильнои пр ан пористый матер диа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 3446148/22-02 31,05.8230.09.85. Бюл. )1 М.И,Кадралиев, В едведева, А.Н.Че русов, Г.Ф.Зотов Всесоюзный научн институт по защи зии и Научно-исс о-химический инс Я.Карпова620.197.5(088.8) 36.А.Тимонин, моданов, и А.С.Володи о-исследовате те металлов о ледовательски конструкционные материалы и енение. - М., Знание, 1974,(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ, содержащее аноды с каталитически активным слоем, связанные посредством контактов с защищаемым объектом, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабженоприжимным элементом, на котором эа1053529 В С "г Е К г) (;,г г1 т 5 О Изобретение отос.ится к здшите От к О рт) О 3 РЕР ме т (1 ппи ч е с е( О го О б 01) уд О - нания, трубопроводов и других конструкт;,Елй, применяемых н химической, цел)(юлоз 31 о-бу 33 яжеой и других отрдс - лях промышленности, н частности, при защите титанового оборудовантя от коррозии под тонкими пленками электролита в ус:ловеяк воздействия токов утечки. В настоящее время большинство процессов электролиза ведется принели"-гигах тока, дссгигающих десятков и сотен тысяч ампер, Токи ут чки по технологическим линиям в этих 15 УСЛОНЕЛ 5 Х РРО( РСОКЕ Цг) УСТРДЦЕЛ 3,3, Ок 13 3 гтз стк (г,р о.333 3 тгг)г 13 г 33 гг г)Ег 1 Р На М(. ГГЕП . г Сг О( ру ЕОяПто Итрубопроводы, позтттг рт;я разрушенЕюПрсзц(гуШЕСтВЕттО те у:ОСтттПЕ МЕ 1 яллд,гО"Оньх 333)( тгС тг 33"." 3 Гет(дтг 333 133(13 11 сзез.тстц уст, .сз в д я дщит я ме-, яг;ич,"с . 33, кг)ц ", 3 у 3(цР 333 г) 3 кор 1)р -ЗИИ, СОДР 1) .(ДГЕРЕ жнт)твеЦУЮ ТИТЯГОзттЮВстднктгСЗ:353.3.: Н гзу 30 3(.1 Ет(СЗ 133.3 К ОНтаКГд С 3,:ц 3.1 Ег,.353 ОбЪС К;М 1 13.ПЕ 1) Е и С 3) 3Е у Ч сС т К СЕ р Ы З 1) у 3 Р 3 1 т( СШтуцсрг)нт р;1:тати 333 Л.; т( КО)гпКТру,:за РДСТЕ С 1)Л.":.;3.Е Я 3(.т(13 И - Вот;г.К 3е 1 з ГЕты: 3:;,:ге 1,.Еу чео ти т яцо "Ннго 13 г.Г 13;3 3 ,3:Дгзт 3 33 С (.Я рьЗру 333(331И т Р Р 3)г КТГ 3 ГЗ М . НЬ Г 3 г ". т С Э 3( С и Гт У Д т Я," и 3В ГеЕС 33 3( 20 0 .33 Рй (33 р 3 ГО 1 Циц РСтг ц(тц );: ) . 11( 3.(: ,." аИС тдК 31 Х деталей тртзоует: ы рыт труды ця .х ИЗ ГОТ Он;тС 31 Е 3 яРт(.3 )зу И К 3 Г,т 0,3 1 ЬД ТДКжн СН .Здтго 3 гг Г РЯРЕИЯ(ОЕ.) ЦЕЦЕ(3.- 3;Ет 33.3 а,;.Ы т 3 тян, ттО ЯЕЗЛ Я Е т С Яг Р, 3 013 У ГТ1 М ."Е Сг С т Н 0 ) и 30 Н И "СЯ ДЕтЯЛИ Н(т Стд,(И Р 3 эгРУ 333 Я 33)3 СЯ ттРРЕ(32-4 дця:Ез- тд В 3;с.т:(г и 33 грс с:систиВЛа;-.СР)О О (.1 Р;т ." 3;33133)Е;.С;331 О Г Но г -ДЕЙСТВИЕЕ ТОКОВ Ут(т(К;1,. 3)г-Р Гттг г "Гг, гтг гя МЕТД-,ПЕтттдст(ттХ (г,тг тз, Ктгцзгт КПО ЗИИ. ССЕЕрКдгцЕЕ ЫОдгг ( 3:.дт 1)Е 11И 3 ЕС -КИ Д;(3335.333 ЬЕ) С,гО:, СИЯ "гаЦЫЕ ПСРЕДством коцтяктон с защизцаемьсм объектом, 2 1.,Пацноо .г.г РОггС ТНО 53 ВЛЯЕТСЯ ЦД 160леЕ блзкРт к предз 10 жР иному ПО т "хПИЧЕСКОйт Уг Гпос: И И ЦОСтИГДСМОМУ РЕзулт,татг;гЭ,"тт(дкр рцо 11 Ее т следующиенедоста(ки,Ч НЯСТОЯ;3 ЕЕ Рт МЯ 33 РИМЕНЯЮт СТЕ катели тока, предстазпяющие собо 1 титаноные Б 3 улки не боль;33 х рдз еров: диаметром 50 мм (н (оотцг то гнии с диаметром хлороотводоез ипи штуцерон вводя рассола н крышку электролизерд) и длиной 100 мм. СпециФика техцолс гни изготозения деталей - сте - кдтслей тока затрудняет защиту труб большого диаметра, так как требует создаия н заводских условиях специализированного участка по изготонлецию съемных стекатепей-анодон, диаметр которых должен соответствовать диаметру загцизцаемых трубопроводов.Практически невозможна защита металлических конструкций путем укреплеция отдельных деталей - анодов небо.пт 333 их Разме Ров (елошалью 4-10 см )зиде ласти, опос и т,п., когда а .3 дзци 33(дс)Еой поверхности имеются тонкие пленки электролита, Обычные Ят 1 азгтзт КРСППЕИЯ,Ео;ЕОН Н .)ТИХ гг уЕдях непригодны, поскольку не ,:беспечивают их цадежцого смачивания и к. такта с основой проводящей пленкой. те.г ю изобретения является расши 3)сцпе т(тхцопогических возможностей устройстзздПОСтяплг)Ная ЕЕЕ:Ь дОСтИГаЕтСя тЕМ, что устройство для здщиты металлических конструкций от коррозии, сод(зржащее ацоды с кдтяпитически ыктцнцым слоем, связанные посредством контактов с здцищдемым объектом, снабжено прижимным элементом, пя котором закреплены ацоды,и гидфг 3.Иой прослойкой, расположенной меж,у анодами и за 3 ицдемой констЕг,т".цй .В качестве 3 цдро(1 ильной прослойки используется цонообменцая мембрацд, В качестззе гцдроФильной прослойки используется пористый гРдрофильцый материал. 11 а фиг.1 схематически изображено предлагаемое у стройство, поперечое сечение; ня 31)иг,2 - разрез А-А ца фиг.1.ГИг(РОФИЕЕЦДЯ ПОРИСтаЯ ПРОСЛОИКа 1, ьшолцеццяя из асбеста, прижимается по периметру к защищаемой конструкции 2 с помощью прижимного элемента 3, 11 я котором закреплены аноды 4, Электрический контакт прижимного элемента с защищаемым участком конструкции обеспечивается любым известным способом, например бо.зтовым соединением 5, Е 1 а поверхности конструкции 2 в реальных условиях образуется тонкая пленка электролита6, в которую происходит стекание то.ка,Плотное прилегание прижимного элемента, например, к концевому участку металлического трубопровода обеспечивается силами упругой деформации или устройством из распорной шпильки с двумя гайками 7.Крепление анодов к прижимному устройству осуществляется болтовым соединением. В качестве материала прижимного устройства может быть выбран титан или другой коррозионностойкий в данной среде металл.Количество анодов и их рабочая площадь определяются допустимыми значениями потенциалов, при которых металл защищаемой конструкции невыходит из пассивного состояния.Устройство работает следующим образом. Ток с защищаемой конструкции 2 перетекает по болтовому соединению 5 на прижимной элемент 3 и, пройдя по нему, попадает на анод 4. С анода 4 ток стекает в электролит, которым заполнена по всему объему гидрофильная прослойка 1. При этом ток полностью расходуется на каталитически активной поверхности анода 4 на процесс выделения вещества из электролита а не на разрушениеметалла.При защите титана в хлоридныхсредах ток на металлокисном аноде расходуется на выделение хлора и кислорода в соответствии с реакциями 1 О1520 012+ (1)4 Н О+ 4 Н 4 е (2)40Поскольку реакции (1) и (2) протекают преимущественно при потенциалах1,3-2,0 В, а разрушение титана в соответствии с реакцией Т 1- Т 14 +4 е (3)начинается при потенциале выше 6 В,реакция (3) протекать не будет, таккак не будет достигаться потенциалразрушения,1При защите стальных конструкций вщелочных средах ток на никелевом аноОде расходуется на выделение кислородапо реакции 4 ОН -ф О +2 Н О+4 е при по 2 2тенциале на 70 мВ отрицательнее разрушения стали.Эффективность устройства для защи ты металлических конструкций от коррозии под действием токов утечкипроверялась на части титанового об,щего коллектора влажного хлора ф 400 мм и на штуцере группового коллектора ф 60 мм.Основным критерием устойчивости титана в условиях воздействия анодного тока является величина потенциала питтингообразования и величина тока, при которой этот потенциал достигается. Так, при токе утечки 0,1 мА/см потенциал питтингообразования титана (6,0-6,4 В) достигается через 90 ч, при 0,2 мА/см - в течение 3 ч, а при 1 мА/см - в течение 5-10 мин. Для защиты титана от коррозии под действием токов утечки значения потенциалов должны поддерживаться такими, при которых металл защищаемой конструкции не выходит. иэ пассивного состояния, т.е. не достигаются условия питтингообразования.П р и м е р 1. Защита трубопровода малого диаметра. Базовый объект.При установке отдельного анода на штуцере группового коллектора беэ обеспечения надежного контакта с пленкой электролита (т.е. без гидрофильной прослойки) на нем фиксируются потенциалы питтингообразования через несколько дней эксплуатации, и имеет место-сквозное разрушение через 20 дней.П р и м е р 2. Вариант по изобретению.При установке отдельного анода на аналогичном штуцере группового коллектора, снабженного прижимным элементом с одним анодом в нижней части (площадь анода 4 см) при токе утечки 11 мА, что соответствует плотности тока 0,6 мА/см, получены следующие значения потенциалов:для гидрофильного материала из асбеста потенциал в точке на границе с анодом 1,48 В, а в точке, максимально удаленной по длине окружности от анода, 1,50 В;для гидрофильного материала из ионообменной мембраны МКзначения потенциалов соответственно равны 1,58 и 1,62 В.Следов разрушений на защищаемых штуцерах за 1600 ч эксплуатации не обнаружено.П р и м е р 3. Защита трубопровода большого диаметра. Базовый объ- ект.1053529 удаленных от анода, не превышает 2,6 В после пятимесяцев эксплуатации, хотя величина тока утечки составляет 400-500 мА. На аналогичном участке, где аноды не имеют гидрофильной прослойки, а величина тока утечки составляет 200-400 мА, фиксировались потенциалы до 7,4 В и имели место сквозные разрушения титана.При применении предлагаемого устройства обеспечивается защита участков металлических конструкций корФ родирующих под тонкими проводящими пленками электролита в условиях воздействия токов утечки. Фиг, Г НИИПИ Заказ 6643/А иражодписно филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна На фланцевых соединениях титановых групповых коллекторов влажного хлора со вставками из электроизоляционного материала были установлены 4 анода (площадь анода 10 см), расположенных симметрично по диаметру трубы. Электрический контакт и крепление анодов обеспечили титановым болтами. 10П р и м е р ч, Вариант по изобретению.На аналогичном участке титанового группового коллектора накладывается слой асбестовой ткани толщиной 15 5 и шириной 30 мм, который прижимается титановым кольцевым держателем анодов с четырьмя анодами, располож"иными, как описано в предыдущем примере. Рабочая поверхность анодов 20 обращена к слою асбеста, пропитанного по всему объему копденсатом. Благодаря контакту рабочей поверхности анода с конденсатом обеспечивается работа анода, и ток утечки расходу ется на анодный процесс в соответствии с реакциями (1) и (2). Потенциалы титана относительно электролита под слоем асбеста в точках, различно Данное устройство позволяет использовать аноды, изготовляемые по любой технологии; подбирать анодные материалы непосредственно для данных условий их эксплуатации (разбавленные электролиты, повышенные температуры, высокие токи утечки, атмосфера влажного хлора); обеспечивать защиту трубопроводов любого, в том числе большого, диаметра; экономить дорогостоящие и дефицитные материалы на основе металлов платиновой группы.