Способ защиты металлоконструкций от коррозии под действием токов утечки

(19) ИИ3(50 С 2 3 00 ИОМИТЕТ ССС ТЕНИЙ И ОТКРЫТОСУДАРСТВЕНН О ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИ-(54) (57) СПОСОБ ЗИЦИТЫ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ ПОД ДЕИСТ- ВИЕМ ТОКОВ УТЕЧКИ, преимущественно, в электролизных цехах, включающий создание электрического контакта эа щищаемого участка конструкции с , растворяющимся, металлическим объектом для стекания тока, о т л и - ч а ю щ и. й с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса, в качестве объекта для стекания тока берут тот же металл, который получают на катоде.Изобретение относится к области защиты от коррозии оборудования, трубопроводов и других металлических конструкций из пассивирующих металлов, применяемых в электрохимических производствах металлургической и химической промышленности, где имеет место электролиз с выделением металла на катоде.( рафинирование металлов гальванические покрытия и т.п. ),Способ применим для защиты от коррозии под действием токов утечки практически всех конструкционных материалов, применяемых в агрессивных технологических средах электро- химических производств с выделением металла на катодеИзвестен способ защиты металлических конструкций от коРрозии под действиемтоков утечки путем создания электрического контакта защищаемого участка с инертными анодами из материала с низким перенапряжением процесс. окисления вещества из электролита 1 .В этом случае объектами стекания тока являются инертные аноды, на которых анодный ток,расходуется на про текание безвредных в коррозионном отношении процессов выделения таких веществ, как хлор и кислород. При этом предотвращается разрушение защищаемого участка конструкции.В злектрохимических производствах с выделением металла на катоде,. в частности, при. злектрорафинировании меди, применяя известный способ, например, аноды из платинированного титана, можно осуществить защиту некоторых конструкций В этом случае на объектах стекания то ка,протекают процессы окисления вещества из окружающей среды. Например, при электрорафинировании меди в сернокислых средах ток утечки расходуется на объектах стекания токана окисление серной кислоты до надсерной и на выделение кислорода.Таким образом, устраняется вредное разрушающее действие тока утечки на конструкцию, но ток утечки не находит полезного применения, поскольку он необратимо расходуется на объектах стекания тока на бесполезные процессы.Окисление вещества из раствора происходит при весьма высоких потенциалах, поэтому с помощью инертных анодов, на которых протекает этот процесс окисления, можно осуществить защиту лишь металлических материалов с высокими величинами потенциалов пробоя и практически невозможно осуществить защиту металлов и сплавов, способных подвергаться перепассивации, поскольку этот потенциал, как правило, отрицательней потенциалов окисления веществ иэ окружающей среды./10 30 от коррозии под действием токов утечки, включающий создание электричес.кого контакта защищаемого участкаконструкций с растворяющимся металЗ 5 лическим объектом стекания тока,например, с анодом из чугунноголома 2 Д.В этом случае блуждающие токивызывают коррозию только этого специального анода, замена которого 40 вследствие его малой, стоимости невызывает затруднений.Применение данного способа длязащиты от коррозии в электрохимических производствах невозможно вслед ствие того, что технологические среды этих производств характеризуютсявысокой агрессивностью и чугунныйлом растворяется в них с высокойскоростью даже при отсутствии токов 15 20 25 50 55 60 65 Такхе практически невозможно осу" ществить защиту металлических конструкций из материалов с низкими зна чениями потенциала пробоя. Это резко ограничивает применение в условиях воздействия токов утечки наиболее распространенных конструкционных материалов, так как большинство из них характеризуется низкими значениями потенциалов пробоя или подвергается перепассивации. В таких средах, как серная кислота, а также в ряде случаев в хлоридных средах достаточной стойкостью в условиях воздействия анодных токов обладают объекты стекания тока, изготовленные только из материалов на основе металлов платиновой группы и их окислов ( платина, родий, рутений и др ), Эти материалы крайне дефицитны и являются драгоценными металлами, что ограничивает их применение в качестве объектов стекания тока. Тем более, что несмотря на их высокую стойкость, имеют мес" то необратимые потери этих металлов в процессе их длительной эксплуа-. тации в условиях воздействия анодныхтоков.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ защиты металлических конструкций утечки и темболее в их присутствии загрязняя технологический раствор. Кроме того, при растворении железа токи утечки теряются безвозвратно.Целью изобретения является повышение экономичности процесса.Эта цель достигается тем, что по предлагаемому способу защиты от коррозии металлоконструкций под действием токов утечки, преимущественно, в электролизных цехах, берут в качестве объекта для стекания тока тот же металл, который получают на катоде.Эти объекты стекания тока устанавливают на участках воздействия5 1 О 15 / 20 25 30 35 40 45 50 65 токов утечки на конструкцию и обеспечивают их электрический контакт по металлу с защищаемым участком. Благодаря низкому перенапряжению растворения. этих металлов ток утечки расходуется не на разрушение металла конструкции, а на растворение объекта стекания тока, протекающего при более отрицательном потенциале. Благодаря тому, что объекты стекания тока изготавливаются из того же металла, который выделяют на ка. - тоде, то ток утечки, как и ток в электролизной ванне, используется для перевода этого металла в ионное состояние в технологический раствор. Таким образом, в результате применения предлагаемого способа наряду с защитой от коррозии достигается зкономия электроэнергии за счет.полезного применения токов утечки, оказывавших до этого вредное воздействие. При этом электролит не загряз няется примесями продуктов коррозии, которые могут нарушать технологичес,кий процесс.Технологические среды злектрохимических производств с выделением металла подбираются таким образом, чтобы перенапряжение анодного растворения металла, выделяющегося затем на катоде, было как можно более низким, так как это позволяет снизить расход электроэнергии. Поэтому потенциал анодного растворения металлов, выделяющихся на катоде, отрицательнее потенциалов пробоя и перепассивации практически всех конструкционных и защитных,металлических материалов, применяемых в этих производствах. Благодаря этому при создании электрического контакта объекты стекания тока из металла, выделяющегося на катоде, с защищаемым участком конструкции ток будет расходоваться на растворение объекта стекания тока при потенциалах, которые отрицательнее потенциала пробоя или ,перепассивации металла защищаемой кон струкции.3Наиболее целесообразно применение данного способа в электрохимических процессах с электролитами, обладающими высокой рассеивающей способностью, так как в этом случае объек,ты стекания тока, изготовленые из металла, выделяющего на катоде, растворяются равномерно, что исключает их преждевременный выход из строя в связи с разрушениями местного характера.П р и м е р 1В цехе электроли:за меди были проведены испытания предложенного способа с целью защиты от коррозии под действием токов утечки титанового вентиля, установленного на технологическом трубопроводе подачи электролита в блок электролизных ванн. Напряжение на ванне составляет 0,32-0,35 В, на блоке из 13-14 ванн - 4-5 В, а на всех 120 блоках цеха электролиза, включенных последовательно в единую электрическую цепь, - до 600 В. Ток электролиза достигает 23 тысячи А. Внутри трубопровода циркулирует электролит состава: 130 г/л Н 2 5 0, 52 г/л СО 2+, 20 г/л М 1 г/л Ре 2 ф, 50 мг/л СО , 15 мг/л тиомочевины, 10 мг/л столярного клея (Т=60 С ).Титановые вентили устанавливаются на технологическом трубопроводе на линии подачи электролита в каждый блок ванн. Ввод электролита непосредственно в ванны осуществляется с помощью полиэтиленовых труб с внутренним диаметром 150 мм, присоединенных накидными фланцами к титановым вентилям.Титановые вентили подвергаются коррозии под действием токов утечки на участках контакта с трубопроводами из электроизоляционного материала (полиэтилена), где происходит стекание тока с титана в электролит, циркулирующий внутри трубопровода. Возникновение токов утечки в этих условиях неизбежно, поскольку трубопровод представляет собой боковую цепь, связанную по заполняющему его электролиту с основной цепью, которой является серия электролизных ванн. Величина токов утечки определяется сопротивлением электролита в боковой цепи и составляет, как показали измерения, от 5,5 А до 18 А.Продолжительность работы титанового вентиля, не имеющего защиты от электрокоррозии, до сквозного разрушения на участке воздействия токов утечки составляет от 0,5 до 1-2 месяцев.Для защиты титанового вентиля Дуот коррозии под действиемтоков утечки на участке их воздействия была установлена медная полукатушка (патрубок с наружным диаметром 130 мм; внутренним диаметром100 мм и длиной 500 мм, имеющий фланец с одной стороны ), изготовленная из нерафинированной электрохимически меди того же состава; что и мед- ные аноды, подвергаемые растворению в электролизных ваннах. Полукатушка является растворимым объектом стенания тока. Фланец полукатушки соответствовал по размеру фланцам титанового вентиля и присоединенной к . "нему полиэтиленовой трубы и зажимался между последними фланцами. При этом медный патрубок полукатушки располагался консольно внутри полиэтиленовой трубы, соосно с ней. Спомощью стальных болтов, ввинченных в резьбовое отверстие во фланце801631 Составитель Р. УхлиноваРедактор Н. Аристова Техред В.Далекорей Корректор В. Бутяга Заказ 6325/1 Тираж 95 б ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 медной полукатушки, обеспечивали электрический контакт по металлу между вентилем и медной полукатушкой.Испытания, проведенные в течение трех месяцев,. показали, что медная полукатушка подвергалась злектрокор розин со стороны свободного конца. За указанное время растворилось 13,8 кг меди ( начальный вес катушки 31,5 кг ). Это соответствует средней величине тока утечки 5,2 А (при нимая выход по току 100 и пренебрегая величиной тока саморастворения меди ). На титановом вентиле не отмечено следов коррозии. Таким образом, срок службы медной полукатушки до ее полного растворения (исключая фланец ) составляет около полугода. После этого она подлежит замене.П р и м е р 2. В цехе электролиза меди на технологическом трубопроводе линии подачи электролита в блок ваннв условиях, аналогичных описанным в примере 1, была испытана защита вентиля Дуиз стали Х 18 Н 10 Т с помощью медной полукатушки весом 31,7 кг. Конструкция и раз меры полукатушки, а также способ установки полностью аналогичны описанйым в примере 1. За 3 месяца часть медной катушки растворилась со стороны свободного конца и ее вес уменьшился на 12,8 кг, что соответствует среднему току утечки 4,8 А. На вентиле из стали Х 18 Н 10 Т следов коррозии не обнаружено. Таким образом, медная катушка, являющаяся объектом стекания тока, позволяет обеспечить защиту вентиля из стали Х 18 Н 10 Т в течение полугода, после чего оставшаяся часть полукатушки подлежит замене. При отсутствии защиты срок службы вентилей из стали Х 18 Н 10 Т еще ниже, чем титановых, всего 1-3 недели.Затраты на проведение защиты с помощью объектов стекания тока иэ того же материала, из которого изготавливают аноды и который выделяется на катоде, незначительны, так как этот материал имеется в неограниченном количестве в соответст вующих производствах и не требует специальной предварительной обработкиКак показывает предварительный экономический расчет, применение указанного способа для защиты только 200 титановых вентилей Дв цехе электрофинирования меди позволяет получить экономический эффект около 450 тыс. рублей.