CS257156B1 - ) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers - Google Patents
) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers Download PDFInfo
- Publication number
- CS257156B1 CS257156B1 CS863169A CS316986A CS257156B1 CS 257156 B1 CS257156 B1 CS 257156B1 CS 863169 A CS863169 A CS 863169A CS 316986 A CS316986 A CS 316986A CS 257156 B1 CS257156 B1 CS 257156B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- current
- counter electrode
- exchanger
- counterelectrodes
- free space
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Kolem každé proudové protielektrody při elektrochemické protikorozní ochraně trubkových výměníků tepla se vytvoří volný prostor válcového tvaru (je-li protielektroda tyčová nebo trubková), popř. kulového tvaru, má-li proudová protielektroda bodový charakter. Minimální rozměry tohoto prostoru se vypočtou z dat předem získaných v laboratoři dosazením do vztahu (1) .Around each current counter electrode during electrochemical corrosion protection of tubular heat exchangers, a free space of cylindrical shape (if the counter electrode is rod or tubular) or spherical shape if the current counter electrode has a point character is created. The minimum dimensions of this space are calculated from data obtained in advance in the laboratory by substituting into the relation (1).
Description
Vynález řeší odstranění nežádoucí inteťference při elektrochemické protikorozní ochraně trubkových výměníků tepla.The invention solves the problem of eliminating unwanted interference during electrochemical corrosion protection of tubular heat exchangers.
Elektrochemicky chráněné výměníky tepla jsou konstrukčně složité a jejich vnitřní prostory jsou zcela zaplněny různými vestavbami a proto rozmístění proudových protielektrod je nesnadné. Z těchto důvodů dochází k případům, kde určitá část nebo i většina povrchup rotielektrod je v těsné blízkosti chráněného povrchu a může dojít k tzv. přechránění, tj. posunu ochranného potenciálu chráněného zařízení do nežádoucí oblasti, kde je naopak korozní rychlost zvýšena místo snížena. Při přechránění se obvykle rozvinou nerovnoměrné formy koroze (mezikrystalová, bodová, vodíkové křehnutí, korozní praskání a jiné), které vedou k velmi rychlému zničení chráněného zařízení.Electrochemically protected heat exchangers are structurally complex and their internal spaces are completely filled with various built-ins, which is why the placement of current counter electrodes is difficult. For these reasons, there are cases where a certain part or even most of the counter electrode surface is in close proximity to the protected surface and so-called overprotection may occur, i.e. the shift of the protective potential of the protected device to an undesirable area, where, on the contrary, the corrosion rate is increased instead of decreased. Overprotection usually develops uneven forms of corrosion (intergranular, point, hydrogen embrittlement, corrosion cracking, etc.), which lead to very rapid destruction of the protected device.
Všechny uvedené· nedostatky odstraňuje řešení podle vynálezu spočívající ve vytvoření dostatečně volného prostoru kolem proudových protielektrod, přičemž potřebnou velikost tohoto prostoru je možno předem stanovit následujcíím výpočtem.All the above-mentioned shortcomings are eliminated by the solution according to the invention, which consists in creating a sufficiently free space around the current counter electrodes, the required size of this space being able to be determined in advance by the following calculation.
Seznam použitých symbolůList of symbols used
Em ..... mezní přípustný potenciál konstrukčního materiálu výměníku v daném prostředí (V) ;E m ..... the maximum permissible potential of the heat exchanger construction material in a given environment (V);
Eq ..... ochranný potenciál (V);E q ..... protective potential (V);
I ..... ochranný proud (A);I ..... protective current (A);
J ..... délková proudová hustota na katodě (A.111^), „2 jp ..... pasivní proudová hustota (A.m );J ..... length current density at the cathode (A.111^), „2 jp ..... passive current density (A.m );
lmin ··· minimální možná vzdálenost elektrochemicky chráněného kovového povrchu od povrchu proudové protielektrody (m);l m in ··· minimum possible distance of the electrochemically protected metal surface from the surface of the current counter electrode (m);
n ..... počet trubek výměníku;n ..... number of exchanger tubes;
R^ ..... poloměr katody (m);R^ ..... cathode radius (m);
Rřef '‘‘ ne5men®í vzdálenost referentní elektrody od osy podlouhlé protielektrody nebo středu bodové elektrody (m) R ref ''' not less than 5 distance of the reference electrode from the axis of the elongated counter electrode or the center of the point electrode (m)
Rfc ..... poloměr trubek výměníku (m);R fc ..... radius of the exchanger tubes (m);
Rv ..... vnitřní poloměr výměníku (m);R v ..... inner radius of the exchanger (m);
H .....měrná elektrická vodivost daného prostředí (S.m 3) .H .....specific electrical conductivity of the given environment (Sm 3 ).
Pro výměník s jednou protielektrodou v jeho podélné ose platí vztah (1) n^.^.Rp \ - Rk ^min + Rk>For an exchanger with one counter electrode in its longitudinal axis, the following relation applies: (1) n^.^.Rp \ - R k ^min + R k>
2.Ί .H(E„ - E ).(1 - n2.Ί .H(E„ - E ).(1 - n
R2 - R3 Rv Rk ref . + R, min k + jr R 2 - R 3 R in R to ref. + R, min k + j r
n.2.# ,Rt n.2.# ,R t
R - R,R-R,
V k ^min + Rk - Rref> + V k ^min + R k - R ref> +
S přesností pro praxi dostačující lze použít i vztah (2) ^in = Rref exp jjWith sufficient accuracy for practice, the following relation (2) can also be used: ^in = R ref exp jj
n.2.# .R,n.2.# .R,
R.. - R,R.. - R,
2.ÍY.H(1 - n -^5—^—5·) /E - E ) + jT <*k - Rref>2.ÍY.H(1 - n -^5—^—5·) /E - E ) + j T <*k - R ref>
n.2.W .R.n.2.W.R.
rfef r2 _ 2' '“o “m' ' Jp _ Rk 3n v k v k k v krfef r 2 _ 2''“o“m'' J p _ R k 3 nvkvkkvk
Pro výměník s proudovými protielektrodami kolmými k jeho podélné ose platí vztah (3) ^in = Rref exp 2·«ΙΓ.Η(Εο - Em)For an exchanger with current counter electrodes perpendicular to its longitudinal axis, the following relation applies: ^in = R ref exp 2 ·«ΙΓ.Η(Εο - E m )
Má-li protielektroda bodový charakter, platí vztah (4) i = ... __rer_ „ R min 4.Ί .H.Rref(Em - Εθ) + I VIf the counter electrode has a point character, the relation (4) i = ... __ rer _ „ R min 4.Ί .HR ref (E m - Ε θ ) + I V holds.
Při anodické ochraně mají veličiny JC a J znaménko kladné, při katodické ochraně záporné.In anodic protection, the quantities JC and J have a positive sign, in cathodic protection they have a negative sign.
Výhodou vytvoření volného prostoru v okolí proudové protielektrody při elektrochemické ochraně trubkových výměníků tepla je odstranění nežádoucí interference s vnitřními vestavbami výměníku, což prokázaly laboratorní i provozní zkoušky. Dále není nutné používat různé stínící kryty, pouzdra a návleky na proudových protielektrodách, což komplikovalo jejich konstrukci, prodražovalo jejich výrobu a v některých agresivních prostředích bylo neřešitelnéThe advantage of creating a free space around the current counter electrode during electrochemical protection of tubular heat exchangers is the elimination of unwanted interference with the internal components of the exchanger, which has been proven by laboratory and operational tests. Furthermore, it is not necessary to use various shielding covers, housings and sleeves on the current counter electrodes, which complicated their design, made their production more expensive and was insoluble in some aggressive environments.
Na obr. 1 je v půdorysném řezu vertikálním trubkovým výměníkem znázorněn nutný volný prostor kolem tyčové proudové protielektrody umístěné souběžně s podélnou osou výměníku.Fig. 1 shows a plan view of a vertical tubular exchanger showing the necessary free space around the rod current counter electrode positioned parallel to the longitudinal axis of the exchanger.
Na obr. 2 je v půdorysném řezu vertikálním výměníkem znázorněn minimální volný prostor kolem proudových protielektrod umístěných kolmo k podélné ose výměníku. Na obr. 3 a 4 je v příčném a podélném řezu znázorněn minimální volný prostor kolem bodové protielektrody v topném registru.Fig. 2 shows a plan view of a vertical exchanger showing the minimum free space around the current counter electrodes placed perpendicular to the longitudinal axis of the exchanger. Fig. 3 and 4 show a cross-sectional and longitudinal view of the minimum free space around the point counter electrode in the heating register.
Výpočet minimálních rozměrů volného prostoru kolem proudových protielektrod podle vynálezu v konkrétních výměnících nejlépe vysvětlí dále uvedené příklady.The calculation of the minimum dimensions of the free space around the current counter electrodes according to the invention in specific exchangers is best explained by the examples given below.
Příklad 1 - obr, 1 (schematický příčný řez výměníkem)Example 1 - Fig. 1 (schematic cross-section of the exchanger)
Anodicky chráněný chladič 98,5% H-SO. z 95 na 65 °C má velikost výměnné plochy 220 m^Anodically protected cooler 98.5% H-SO. from 95 to 65 °C has an exchange area of 220 m^
2 4 (celková chráněná plocha je 250 m ) a je vyroben z korozivzdorné oceli ČSN 17 348. Průměr pláště .1 je 800 mm, 489 trubek 2 o průměru 25 x 2,5 mm má délku 6 090 mm. Katoda 2 je umístěna v podélné ose chladiče a má průměr 22 mm, činnou délku 6 090 mm. V laboratoři bylo z potenciostatických a potenciokinetických křivek zjištěno, že optimální ochranný potenciál oceli ČSN 17 348 je v tomto případě +0,6 V proti MSE při pasivní proudové hustotě 0,3 A/m , nejvyšší přípustný potenciál je +0,9 V (MSE), Nejmenší elektrická vodivost má kyselina sírová při 65 °C, a sice 25 S.m \2 4 (total protected area is 250 m ) and is made of stainless steel ČSN 17 348. The diameter of the shell .1 is 800 mm, 489 tubes 2 with a diameter of 25 x 2.5 mm have a length of 6,090 mm. The cathode 2 is located in the longitudinal axis of the cooler and has a diameter of 22 mm, an effective length of 6,090 mm. In the laboratory, it was found from potentiostatic and potentiokinetic curves that the optimal protective potential of steel ČSN 17 348 is in this case +0.6 V against MSE at a passive current density of 0.3 A/m , the highest permissible potential is +0.9 V (MSE), The lowest electrical conductivity is sulfuric acid at 65 °C, namely 25 Sm \
Dosazením do vztahu (2) při E = 0,9 V, E = 0,6 V, j - 0,3 A.m J = 250.0,3/6,09 = η ΤΠ O p = 12,3 A.m , n = 489, Rr = 0,011 m, Rref = 0,4 m, Rfc = 0,025 m, Ry = 0,4 m, H = 25 S.m dostaneme 1 = 0,0124 m. Minimální volný prostor _4 kolem katody 2 tedy tvar válce o průměru 2(R, + 1 . ) = 0,0468 m.Substituting into relation (2) at E = 0.9 V, E = 0.6 V, j - 0.3 Am J = 250.0.3/6.09 = η ΤΠ O p = 12.3 Am , n = 489, R r = 0.011 m, R ref = 0.4 m, R fc = 0.025 m, R y = 0.4 m, H = 25 Sm we get 1 = 0.0124 m. The minimum free space _4 around cathode 2 is therefore the shape of a cylinder with a diameter of 2(R, + 1 . ) = 0.0468 m.
k minto the min
Příklad 2 - obr. 2 (schematický příčný řez výměníkem)Example 2 - Fig. 2 (schematic cross-section of the exchanger)
20% kyselina mravenčí je ohřívána glycerínem z 40 na 55 °C v malém výměníku o průměru pláště 1 rovným 200 mm a délce 4 000 mm vyrobeném z korozivzdorné ocele CSN 17 249. Kyselina proudí v mezitrubkovém prostoru, který je anodicky chráněn, v trubkách 2 o průměru 12x1,5 mm je glycerín. Měrná elektrická vodivost kyseliny je 1,2 S.m při 40 °C a 1,4 S.m při °C. Napříč výměníkem (kolmo k podélné ose) je zasunuto do mezitrubkového prostoru _§. katod 3 ze slitiny Hastelloy B o průměru 6 nim, pravidelně rozmístěných. Trubek je 94, chráněná plocha má 17 m , potřebná proudová ochranná hustota dosahuje 0,22 A.m . Optimální ochranný potenciál byl zjištěn 0,3 V proti argentochloridové referentní elektrodě, referentní elektroda je umístěna v plášti výměníku. NejvyŠŠí přípustný potenciál oceli CSN 17 249 byl zjištěn 0,95 V (ACLE).20% formic acid is heated with glycerin from 40 to 55 °C in a small exchanger with a shell diameter 1 equal to 200 mm and a length of 4,000 mm made of stainless steel CSN 17 249. The acid flows in the intertube space, which is anodically protected, in tubes 2 with a diameter of 12x1.5 mm there is glycerin. The specific electrical conductivity of the acid is 1.2 S.m at 40 °C and 1.4 S.m at °C. Across the exchanger (perpendicular to the longitudinal axis) _§. cathodes 3 made of Hastelloy B alloy with a diameter of 6 nm, regularly spaced, are inserted into the intertube space. There are 94 tubes, the protected area is 17 m 2 , the required current protection density reaches 0.22 A.m 2 . The optimal protective potential was found to be 0.3 V against the silver chloride reference electrode, the reference electrode is located in the exchanger shell. The highest permissible potential of steel CSN 17 249 was found to be 0.95 V (ACLE).
Dosazujeme E^ = 0,95 V, Eq = 0,3 V, J = 17.0,22/8.0,2 - 2,34 A.m 1, R^ = 0,003 m,We substitute E^ = 0.95 V, E q = 0.3 V, J = 17.0.22/8.0.2 - 2.34 Am 1 , R^ = 0.003 m,
R , = 0.1 m, H = 1.2 S.m“1 do vztahu (3) a získáme 1 . = 0,0063 m. Minimální rozteč trubek ref min kolem katody musí být 2.(R^ + lm^n + ~ 0,0306 m.R , = 0.1 m, H = 1.2 Sm“ 1 into relation (3) and we obtain 1 . = 0.0063 m. The minimum tube spacing ref min around the cathode must be 2.(R^ + l m ^ n + ~ 0.0306 m.
Příklad 3 - obr. 3 a 4Example 3 - Fig. 3 and 4
Topný registr v odparce na roztok s převahou NaOH je vyroben z chromniklových trubek ČSN 17 241 o průměru 18x2 mm a je vytápěn parou na 180 °C. Měrná elektrická vodivost směsi je 120 S.m-1. Ochranný potenciál je - 0,4 V (molybdenové referentní elektrody). Referentní elektroda je umístěna ve spodní části pláště odparky ve vzdálenosti 1 010 mm od anody J3· Nejnižší přípustný potenciál oceli ČSN 17 241 z hlediska vodíkového kfehnutí je - 0,55 V (Mo). U-trubky 2 jsou tvarovány tak, že ve středu registru vzniká volný prostor kulového tvaru 4, v jehož středu je umístěna platinová anoda 2 s přívodem 5, jejíž pomocí je registr katodicky chráněn proudem 21 A. Pro výpočet minimální velikosti volného prostoru 2 použijeme vztah (4) a dosadíme Em = -0,55 V, Εθ = -0,4 V, I = -21 A, Rref = 1,01 m, H = 120 S.m-i. Získáme 1 f - 0,086 m. Vnitřní trubky registru se musi vytvarovat tak, aby opsaly kouli o průměru 172 mm.The heating register in the evaporator for a solution with a predominance of NaOH is made of chromium-nickel tubes ČSN 17 241 with a diameter of 18x2 mm and is heated with steam to 180 °C. The specific electrical conductivity of the mixture is 120 Sm -1 . The protective potential is - 0.4 V (molybdenum reference electrodes). The reference electrode is located in the lower part of the evaporator shell at a distance of 1,010 mm from the anode J3. The lowest permissible potential of steel ČSN 17 241 in terms of hydrogen embrittlement is - 0.55 V (Mo). The U-tubes 2 are shaped so that a free space of spherical shape 4 is created in the center of the register, in the center of which a platinum anode 2 with a lead 5 is placed, with which the register is cathodically protected by a current of 21 A. To calculate the minimum size of the free space 2, we use the equation (4) and substitute Em = -0.55 V, Εθ = -0.4 V, I = -21 A, Rref = 1.01 m, H = 120 Sm -i . We obtain 1 f - 0.086 m. The internal tubes of the register must be shaped so that they circumscribe a sphere with a diameter of 172 mm.
Jak vidíme z posledního příkladu, lze řešení podle vynálezu použít i pro teplosměnná zařízeni (registry), která jsou součástí jiných větších aparátů - odparek, reaktorů, kolon apod. Kromě eliminace nežádoucího zvýšení korozní rychlosti má řešení podle vynálezu ještě další účinky. Zamezí nebo silně sníží nežádoucí elektrochemické reakce na chráněném povrchu, které by jednak mohly vést k rozkladu nebo změně vlastnosti média uvnitř výměníku nebo spotřebovávat většinu ochranného proudu a tím snižovat nebo zcela odstraňovat účinek elektro chemické ochrany.As we can see from the last example, the solution according to the invention can also be used for heat exchange devices (registers) that are part of other larger apparatuses - evaporators, reactors, columns, etc. In addition to eliminating the undesirable increase in the corrosion rate, the solution according to the invention has other effects. It prevents or greatly reduces undesirable electrochemical reactions on the protected surface, which could either lead to decomposition or change the properties of the medium inside the exchanger or consume most of the protective current and thus reduce or completely eliminate the effect of electrochemical protection.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS863169A CS257156B1 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | ) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS863169A CS257156B1 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | ) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS316986A1 CS316986A1 (en) | 1987-09-17 |
CS257156B1 true CS257156B1 (en) | 1988-04-15 |
Family
ID=5370999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS863169A CS257156B1 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | ) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS257156B1 (en) |
-
1986
- 1986-04-30 CS CS863169A patent/CS257156B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS316986A1 (en) | 1987-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dukovic et al. | The influence of attached bubbles on potential drop and current distribution at gas‐evolving electrodes | |
ES2363558T3 (en) | HEATING ROD FOR PRIMARY CIRCUIT PRESSURIZER OF A NUCLEAR PRESSURE WATER REACTOR. | |
CA1091769A (en) | Corrosion test cell | |
ES2132074T3 (en) | PROCEDURE TO PROVIDE EXTENDED LIFE EXPECTANCY TO COMPONENTS OF BOILING WATER REACTORS. | |
BRPI0608888A2 (en) | cylindrical electrode | |
CS257156B1 (en) | ) Method of elimination of interference of current counterelectrodes in electrochemical protection of tube heat exchangers | |
CN108430933A (en) | Electrode modules, electrochemical reactors and water treatment devices | |
US3941675A (en) | Bipolar multiple electrolytic cell comprising a diaphragm and electrode for same | |
PL136045B1 (en) | Electrode,in particular anode of plated valve metal,for electrolytically obtaining a metal or its oxides | |
US4477911A (en) | Integral heat pipe-electrode | |
PL138927B1 (en) | Electrolyzer with ion-exchange membrane | |
KR20220016914A (en) | Electrode Assemblies for Electrochemical Treatment | |
CN107796248A (en) | Purposes of the Mo-contained alloy in concentrated sulfuric acid cooler | |
PL129891B1 (en) | Electrolytic cell used in membrane ion exchange | |
ES2272733T3 (en) | STEEL PIECES MANUFACTURED OF AUSTENITIC OR SEMI-SUBSTANTIAL STEEL IN A PLANT FOR THE PRODUCTION OF SULFURIC ACID AND PROTECTION PROCEDURE AGAINST CORROSION. | |
Landau et al. | Three‐Electrode Measurements in Industrial Cells | |
US3317415A (en) | Cathode for anodic protection system | |
CN2142116Y (en) | Aluminum sulfate evaporator | |
US3616444A (en) | Electrolytic cell | |
Bisang | The effect of metal and solution phase resistances on the current distribution in cylindrical electrochemical reactors | |
Brown | Corrosion Resistant Support for Inert Electrodes | |
CN222975313U (en) | Anode device suitable for molten salt electrolysis and molten salt electrolysis device | |
US4069130A (en) | Bipolar electrode and method for constructing same | |
CN109668455A (en) | Purposes of the Mo-contained alloy in concentrated sulfuric acid equipment | |
BR112021022962B1 (en) | ELECTRODE SET FOR AN ELECTROCHEMICAL PROCESS |