Анод для катодной защиты

,804 А 3 ЕЮ С гЗ Г 1 З ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТВУ ТОР СНОМОСУДЯРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛЯМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)выпо на с ч аповчении срока щих растЬор использован поверхностны(57) АНОлиенныйпо верхиющийышения эф КАТОДНОИиз сплава на основе ти остным слоем, о т л ися тем, что, с целью фективностн при увелислукбы в хлоридсодераа ах, в качестве сплавантерметаллид Т 101 санодным слоем,Изобретение относится к защитеметаллон от коррозии с помощью катодной поляризации от внешнего источника постоянного тока и может быть использовано, например, и качествемалорастворимого анода для катоднойзащиты речных и морских гидротехнических сооружений.Известен сплав титана с никелем,соответствующий интерметаллидуТ 1 Ы (.1310Данный сплав обладает сравнительно высокой коррозионной стойкостьюи эффективностью по выделению кислорода и хлора в хлоридсодержащихрастворах, превосходящими стойкость 15и эффективность углеграфитовых материалов и модифицированного ферросилицида. Однако высокая твердость ихрупкость не позволяют использоватьэтот сплав для изготовления массивных анодов.Наиболее близким к предлагаемомуявляется анод для катодной защиты,выполненный из сплава на основе титана с поверхностным слоем из интерметаллического соединения2 3Недостатками известного анодаявляются невысокая эффективность повыделению кислорода и хлора в хлоридсодержащих растворах (150-500 А/м )2и сложная технология его изготовления: приготовление слитка Т 1 И 1,его измельчение и отбор определенной фракции, приготовление на ее основе нодной суспензии, многократноенанесение водной суспензии на титановую основу с последующим закреплением Т 1 И 1 путем прокатки, напрессовки, спекания или плавления, Крометого, срок службы такого анода ограничен толщиной активного интерметаллического слоя,Цель изобретения - повышение эфективности при увеличении срокаслужбы в хлоридсодержащих растворах,Поставленная цель достигается45тем, что в аноде для катодной защиты, выполненном из сплава на основе титана с поверхностным слоем,в качестве сплава использован интерметаллид Т,1 Б 1 с поверхностныманодным слоем.Известно,что интерметаллид ТЮ 1по сравнению с интерметаллидомТ 12 И 1 обладает хорошими технологиче.сними свойствами - относительно высокой прочностью и пластичностью(обрабатывается на станках и прокатывается), что позволяет испольэовать его в качестве материала дляизготовления массивных анодов, Одна.ко интерметаллид Т 1 Ы в хлоридных 00и сульфатно-хлоридных растворах подвергается питтинговой коррозии,что исключает возможность использо-вания его в качестве малорастворимого анода в хлоридсодержащих средах. 65 В связи с этим проводят поисковыеисследования, направленные на изыскание условий, способствующих предотвращению питтингоной коррозииТ 1 М 1 в хлоридсбдержащих средах,Хорроэионные и электрохимическиеисследонания проводят на литом интерметаллиде Т 1 М 1 при 25 С на свежезачищенных образцах, ИнтерметаллидТЮ 1 выплавляют из химически чистыхкомпонентов титана марки ВТ 1-0 иникеля марки НПс соотношениемтитана 45 вес,В и никеля 55 вес,Ъметодом электроннолучевой. лавки нвакууме (10 " торр) с 10-кратным переплавом, Идентификацию сплава производят рентгенофазоным анализом, Изполученного слитка Т 101 на фрезерномстанке готовят образцы размером10 х 10 х 8 мм, к образцам припаиваютизолированный медный токоотнодныйпровод и армируют их в эпоксиднуюсмолу, Рабочая поверхность каждогообразца составляет 1 см. Зачисткуповерхности образцов проводят на абразивной бумаге до 8-10 класса чистоты поверхности, В качестве корроэионной среды выбирают нейтральныечисто хлоридные и сульфатно-хлоридные среды различной концентрации,имитирующие основной аниониый составречной и морской воды, Анодные поляризационные кривые снимают от стационарных потенциалов корррэии со скоростью 2 Ж/с. Потенциалы приводятсяотносительно нормального водородного электрода,На чертеже представлены результаты исследования влияния корроэионнойсреды на анодное поведение Т 101 вширокой области потенциалов.Видно, что в 0,01 н,растворе КС 1(кривая 1) Т 101 растворяется по механизму питтингообраэования и не поляризуется до высоких анодных потен"циклов. При уменьшении концентрациихлорид-ионов до 0,001 н(кривая 2),несмотря на поляризацию сплава допотенциалов выделения кислорода ихлора, на его поверхности образуютсямелкие питтинги. В сульфатно-хлоридных растворах, соответствующих поосновному анионному составу и концентрациям речной воде - 0,001 н,КС 0 + 0,001 н.К Б 04 (кривая 3) - иморской воде - 1 н.КСФ +0,1 н.К 50+(кривая 4), - в области потенциалов0,6-1,5 В на кривых наблюдается петля растворения сплава иэ питтинга,Микроскопическими исследованиямиустановлено, что в потенциостатическом режиме при потенциалах выделения кислорода и хлора 1,7-2,3 В вхлоридных растворах на поверхностиТ 1 Ы также образуются питтинги.Известно,что н случае анодированиятитана на его поверхности получается офисная пленка Т 102, не обладаю60 щая электронной проводимостью, чтопрепятствует использованию анодированного; титана н качестве анодадля катодной защиты, Однако в отли-чие от титана при анодиронании образцов из интерметаллида Т 1 И 1 на ихповерхности получают окисную пленку,обладающую высокой, электронной пронодимостью, которая способствует сво-бодному протеканию реакции выделения кислороди и хлора из хлоридсодер 10жащих растворов,Анодирование образцон из интерметаллида Т 1 И 1 проводят и 0,1-1 н,растворах сульфата калия при 25 С ианодной плотности тока 100-1000 А/м 15в течение 30-60 мин, Полученнаяокисная пленка обладает устойчивостьюк актинирующему действию хлоридныхионов как в сульфатно-хлоридных,так и в чисто хлоридных растворахвышеуказанных концентраций но всейизученной области потенциалов (кривая 5, соответствующая анодному про.цессу на Т 1 И 1 в сульфатно-хлоридныхи чисто хлоридных растворах, совпадает с кривой 6, полученной на Т 1 И 1образце н 1 н, растворе сульфатакалия). В потенциостатическом режиме в области потенциалов 1,7-2,3 Ванодиронанные. образцы Т 1 И 1 не проявляют склонности к питтинговой коррозии даже в горячих (50 С) насыщенных хлоридах (24 КСВ)в течение50 ч испытаний, что подтверждаетсямикроскопическими исследованиями поверхности. 35Установлено, что на защитные свойства пленки не влияет класс чистотыисходной поверхности образцов Т 1 И 1Следует отметить, что анодирование .Т 1 И 1 можно проводить не только в 40сульфате калия, но и н тех растворах, которые содержат кислородныеионы, например Н 50, , РОф, СгО 2,ОН, СО, СО 3 и др,Во всех изученных хлоридсодержащих растворах в процессе работы анода устанавливается динамическое равновесие между растворением и образованием защитной окисной пленки,т.е. осуществляется ее воспроизводство. В результате этого срок службы предлагаемого анодированногоТ 1 И 1 анода не ограничивается толщиной получающейся окисной пленки.,Электрохимические испытания анодированного Т М в 1 н.КС 1 показывают, 55что данный анод при потенциалах1,9-2,3 В имеет значения анбдноготока 65-4000 А/м, которые не изменяются по времени . На растворениеанода в этих условиях приходитсяоколо 1 от общего анодного тока 1скорость коррозии при плотности тока100 А/м равна 0,47 г/мч,П р и м е р 1Анод выполнен иэмассивного литого интерметаллида 65 Т Ю (65 Т) с анодированной поверхностью. В качестве исходных компонентов служат титан марки ВТ 1-0 иникель марки НП. Анодирование поверхности заготовки Ттй проводятв О, 1 н.растворе К 5 О при 25 С.+Потенциал формирования пленки составляет 2,1 В, что соответствуетплотности анодного тока 900 А/мВремя формирования пленки 30 мин,П .р и м е р 2. Анод выполнен, какв примере 1, Анодирование поверхности заготовки ТЮ проводят в 1 н.К 504 при 25 С и потенциале 2,0 В,что соответствует плотности анодноготока 250 А/мВремя формированияпленки 60 мин,П р и м е р 3. Анод выполнен, какн примере 2, Анодирование поверхности заготовки Т( И проводят в0,1 н, КОН, при 254 С и потенциале2,1 В, что соответствует плотностианодного тока 950 А/м. Время формирования пленки 30 мин,В качестве массивной основы можетбыть использован не только литойинтерметаллид, но и полученный путемпрокатки. Анодирование поверхностиТМ можно проводить не только всульфатных и щелочных, но и любыхдругих кислородсодержащих растнорах.Режим формирования пленки (потенциали время) также можно варьироватыпотенциал формирования пленки н пределах 1,9-2, 3 В; время формирования 20-60 минДля определения эффективности искорости растворения полученного анода проводят гальваностатические испытания при плотности анодного тока100 А/м н искусственной морской воде в течение 50 ч.В таблице приведены данные сравнительных испытаний.Из данных таблицы следует, чтоанод из анодиронанного интерметаллида Т(й по предельной плотноститока в 10-20 раз превосходит титановый анод с интерметаллидным покрытием Т( % , а также графитовый и железо-кремниевый аноды, т.е. являетсяболее эффективным по выделению кислорода и хлора в хлоридсодержащих средах, В то же время по коррозионнойстойкости он практически неуступаетизвестному и значительно превосходитграфитовый и железо-алюминиевыйаноды.Данный анод для катодной защитыречных и морских гидротехническихсооружений экономичен и прост в изготовлении, срок службы такого анода не ограничен толщиной активногослоя, так как его можно использоватьв виде массивных анодов (литых ипрокатанных листов), обладает достаточной прочностью и технологичностьюа также высокой эффективностью и1076496 повышенной корроэионной скойкостью в агрессивных хлоридсодержащих растворах.Предлагаемый анод может быть широ ко использован в промвшенности в различных производствахг в опресни- .тельных электродиалиэных установках,в хлорном производстве, в ряде электрохимических синтезов и др. производствах.5 Предельнаяплотностьтока, А/м арак тер оррозии од 0,67-0,стна ФОр 23-0,45 270 Из бирателная О, 008-0, 0 25 РавномернаяФ Т 1 Ю-анод(с анодированием) вномерн графитового и же плотности тока 2 эо-кремниевого аА/мф,г. .ФДля прототипа и предлагаемого анодов скорость корроэиплотности тока 100 А/м ведена дл Составитель С, Пономаревктор С.Квятковская Техред Т.фанта Коррек р А.Повх Тираж 900 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушс(базовый объект дляморских судов) Скоростькоррозиикг/А, г ов скорость коррозий приведена