Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОЮ П 1) 3 Р 13/О СТВУ Н АВТОРСКОМУ С где, и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ(56) 1. Авторское свидетельство СУ 518983, кл, С 23 Е 13/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССУ 782416, кл. С 23 Р 13/00, 1979.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ, ,содержащее гильзу из коррозионно-стой. кого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых изготовлен из титана, а второй - с анодно-активным покрытием, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от коррозии в условиях воздействия .токой меняющегося направления, оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а дли на 1 электродов определяется.по фор- муле- потенциалы на концахэлектродов, задаваемыев пределах допустимыхдля материала электродовзначений;- плотность тока как функция потенциала,- плотность тока при значении потенциала=1 г(находятся по данным поля.ризационных измерений);- поляризационная характеристика (катодная илианодная) рассчитываемогоФэлектрода в данной среде,- радиус электрода, имеюще;го форму патрубка, илирасстояние от центра труг,бы до центра электрода,имеющего форму стержня,- электросопротивление раствора, 1130621 2Изобретение относится к химической и металлургической промышленности,в частности к устройствам для защитыот коррозии металлических трубопроводов, применяемых в электрохймических производствах ряда отраслей .народного хозяйства.При эксплуатации металлических тру"бопроводов в электрохимических производствах, где применяются промышлен1 Оные токи электролиза большой величины, эти трубопроводы подвергаютсявоздействию анодных и катодных токов утечки, которые могут приводитьк корроэионному разрушению металла 15трубопроводов, Разрушению подвергаются участки металлических трубопроводов, контактирующие с трубопроводами или другими элементами из электроизоляционного материала, или являющиеся концевыми участками, из которых происходит истечение струй электролита.,Известно устройство, применяемое для защиты от коррозии под действием, анодных токов утечки на участках их воздействия, в котором применяются аноды из материала с низким перенапряжением окисления компонентов рас-.30 твора, имеющие электрическийконтакт с защищаемым металлом 1В этом устройстве практически весь анодный ток стекает с защищаемого участка конструкции на анод, а с анода - в электролит, расходуясь на процесс окисления компонентов раствора. Таким образом, предотвращается коррозионное разрушение конструкции под действием анодного тока, Эффективная защита достигается в данном случае40 при условии, если на защищаемый участок воздействует только ток анодного направления. Ток катодного направления восстанавливает анодно-активное покрытие, что приводит к его разруше 45 нию. Если воздействие катодного тока приводит к разрушению основы анода и участка конструкции, то, в конечном счете, на участке его воздействия конструкция вместе с установленным анодом разрушается.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты от коррозии металлических 55 трубопроводов, содержащее гильзу иэ коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготовлен из титана,а второй (анод) - с анодно-активнымпокрытием 2 .Известное устройство предназначено для защиты от коррозии только при воздействии катодных токов утечки.При их воздействии внутри зазора, создаваемого гильзой, на участках натекания тока (титановый патрубок и конец трубы) образуются ионы гидроксила, а на участке стекания тока (патру; бок с анодно-активным покрытием) молекулярный хлор, растворяющийся в электролите. При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным хлором образуются кислородные соединения хлора, которые тормозят коррозию титана на защищаемом участке. Эти ин" гибиторы коррозии накапливаются в зазоре, представляющем собой застойную зону. В случае, если в растворе уже содержится растворенный хлор, устройство упрощается, так как нет необходимости устанавливать титановый патрубок и патрубок с анодно-активным покрытием, на котором генерируется хлор. При изменении на участке трубопровода, где установлено указанное устройство, направления тока с катодного на анодный не обеспечивается защита. этого участка, Анодный ток стекает при этом с концевого участка трубопровода, а не с устройства, которое изолировано от трубопровода с помощью электроизоляционной прокладки. При этом происходит разрушейие не только концевого участка трубопровода, но и самого устройства, так как далее ток натекает на патрубок с анодно-активным покрытием и восстанавливает его. В растворах, содержащих растворенный хлор, при изменении направления тока с катодного на анодный также происходит разрушение концевого участкатрубопровода анодным током.1Изменение направления тока на участках его воздействия на конструкции часто встречается на практике.Его причинами, в частности, являются: изменение положения нулевой точки в серии электролизеров вследствие изменения числа работающих электролизеров на концах одной серии в разные периоцы времени, изменение условий эксплуатации различных участков серии электролизеров, приводящее к3 1130 б колебаниям сопротивлений между войнами и технологическими трубопроводами и реверсирование тока в электрохимических производствах с осаж-дением металла с целью повышения 5 эффективности работы электродов и качества катодного осадка. Возможны также и другие причины изменениявеличины и направления тока.Цель изобретения - повышение эф фективности защиты от коррозии в усло. виях воздействия токов меняющегося направления.Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионно-стой кого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготов.- лен из титана, а второй (анод) - с анодно-активным покрытием снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем, расположенным .между электродом и трубопроводом,при"25 чем катод диода подключен к трубопроводу, а длина электродов, имеющих форму патрубков или стержней, определяется по формуле.3021 4На фиг. 1 изображено устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, вариант выполненияо электродов в виде патрубков, на фиг.2 - то же, вариант выполнения электродов в виде стержнейУстройство имеет гильзу 1 из элек-, троизоляционного материала, снабжен" ную перфорацией 2 и установленную с зазором х по отношению к электродам 3 и 4, которые могут быть выполнены в виде патрубков,(фиг. 1) или . стержней (фиг. 2). В первом случае зазор создается между внутренней поверхностью патрубков и наружной поверхностью гильзы, а во втором - меж" ду наружной поверхностью стержней и внутренней поверхностью гильзы.Электрод 3 изготовлен из титана, а электрод 4 - из материала, характеризующегося высокой анодной активностью, т,е. имеющего низкое перена" пряжение анодного окисления компонентов раствора, Обычно электрод 4 изготавливают из титана с анодноактивным покрытием 5. В хлорсодержа.6щих растворах, в частности, анодноактивными являются покрытияна осно. ве двуокиси рутения, двуокиси марганца и другие, обладающие низким перенапряжением выделения хлора из раствора.ей) -рас-потенциалы на концах электрода, задаваемые в пределах допустимых для мате- риала. электродов значений; плотность тока как функция потенциалаплотность тока при значениях потенциала 1 = 1 г (находятся по данным поляризационных измерений); поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого электрода в данной среде;радиус электрода, имеющего форму патрубка или расстояние от центра трубы до центра электрода, имеющего форму стержня;электросопротивление твора. Электроды 3 и 4. электрически имеханически соединены между собой.35 Это соединение может быть осуществлено с.помощью болтов, сварки илилюбым другим известным способом. Нафиг. 1 соединение электродов в форме патрубков осуществлено с помо щью болтов, а на фиг. 2, где электроды выполнены в виде стержней, - пу"тем их свинчивания. между собой. Еслиосновой электрода 4 является титан,то электроды 3 и 4 могут быть вы полнены в виде одной цельной детали,на часть поверхности которой нанесено анодно-активное покрытие 5.Электроды 3 и 4 электрически изолированы от защищенного трубопровода 50 с помощью прокладки из электроизоля- .ционного материала б о На фиг. 1 этаизоляция осуществляется при расположении прокладки между фланцами трубопровода и электрода 4 (анода), а на 55 фиг. 2 - при расположении прокладкимежду внутренней поверхностью трубопровода и металлическим крепежнымкольцом 7, на котором крепятся элек1130621 гидроколите . При взаимодеистсила с раствореннымхлором происходитлородных соединенитормозят коррозиюемом участке .труборый также воздейстТаким образом, при и ионо в элек- потетрод расс циалы на концах эЛекдлина которого итывается в условоздействия токае кис оторы зова и хлора,итана назащищаа котоный ток. ии ка 4 стойкость овод и ует като воздейст чивается тодного тока с троды 3 и 4 в виде стержней. Возможны и другие варианты крепления электродов 3 и. 4 на защищаемом .участкетрубопровода и их изоляция от этогоучастка, Между электродами 3 и 4 5и защищаемым участком трубопроводаустановлен диод 8, катод которогоподключен к трубопроводу. Параллельно диоду установлен переключатель9. На фиг. 2 диод и переключатель 10присоединены только к одной пареэлектродов 3 и 4, но все электроды,укрепленные на металлическом кольце 7, имеют между собой электрическчй контакт. 15 Устройство работает следующим образом.При воздействии катодного тока К на защищаемый участок трубопровода этот ток, проходя через отверстия 2 в гильзе 1, натекает на электрод 3 (катод), генерируя в зазоре ионы гидроксила. При разомкнутом выключателе диод 8 препятствует переходу тока с электродов 3 и 4 на трубопровод, поэтому ток стекает с анодноактивного покрытия 5 электрода 4 в раствор, генерируя в хлоридсодержащем растворе молекулярный хлор. Это возможно благодаря низкому перенапря- ф жению анодного выделения хлора напокрытии 5. титанового электрода 3 за счет ингибирования коррозионного процесса кис.лородными соединениями хлора, накапливающегося в зазоре,4,5Повышение потенциала вдоль электрода 3 по направлению к электроду4 позволяет достичь при достаточнойдлине электрода 3 на электроде 4значений потенциала, при которыхне будет происходить разрушение анодно-активного покрытия на электроде 4катодным током.При изменении направления токана обратное, с катодного на анодный,ток, независимо от положения переключателя 9, переходит с защищаемого участка конструкции через диод 8, пропускающий ток в обратном направлении, на электрод 4. На этом электроде ток стекает с покрытия 5 в электролит в зазоре, расходуясь на образование хлора, Благодаря низкому перенапряжению образования хлора на покрытии 5 с электрода 4 стекает в электролит основная часть тока. Длина электродов 3 и 4 рассчитывается для условий воздействия анодного тока таким образом, чтобы длина элек. трода 4 была достаточно большой для стекания с него основной части анод- ного тока, а длина электрода 3 была достаточно ограниченной для предотвращения смещения вдоль него потенциала металла (титана), из которого изготовлен этот электрод, до значения потенциалов его активации в данной среде.Предпосылкой для расчета длины электрода 3 в условиях воздействия катодного тока является повышение по тенциала вдоль этого электрода до значений, безопасных для анодноактивного покрытия на электроде 4.Расчет длины 1 электродов 3 и 4 производится по формуле; данного напряжения, Этпотенциалы задаются впределах допустимых значений, что позволяет.определять предельно допустимые (максимальные и минимальные) .значения длиныэлектродов 3 и 4;плотность тока, являющаяся функцией потенциала;плотность тока при значении потенциалами,Д=эти величины определяются по данным поляризационной кривой,поляризационная харак-.теристика (катодная илианодная) рассчитываемого электрода в даннойсреде;.Если электроды имеют форму стержней и укреплены на конце трубы :(фиг. 2), топри оценке их длины для расчета используется среднее расстояние от центра трубы до центра электрода (стержня);- электросопротивление раствора,10В электролите, содержащем растворенный хлор, отпадает необходимость в установке диода 8. В этом случае электрический контакт по металлу между электродами 3 и 4 и защищаемым участком трубопровода обеспечивается при замкнутом переключателе 9. Катодный ток, поступающий на электрод 3, генерирует при этом в зазор ионы гидроксила и далее через электрод 4 и 2 о. 21 .8переключатель 9 попадает на защища,емый трубопровод. Приизменении на правления тока на обратное (анодный ток) устройство работает так же, как и в предыдущем случае при наличии диода, пропускающего ток с трубопровода на устройство. Электрический контакт между. электродами и защищаемым трубопроводом может быть в этом случае обеспечен любым известным способом, например через соединительные болты между. электродами в виде патруб. ков и трубопроводов или за счет присоединения электродов в виде стержней непосредственно к защищаемому участку трубопровода.Экономический эффект от внедрения ;защиты с помощью предлагаемого устройства составляет 500 тыс.руб. в год ЯНЯИПИ Заказ 9585/ ираж 899 Подаасиое