CS257177B1 - Chladicí vložka pro snížení vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany - Google Patents

Abstract

Je řešeno umístění a provedení chladicí vložky, která snižuje nepříznivé vlivy fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany. Chladicí vložka je provedena buč jako chladicí těleso, a to buč s přívodní a odvodní trubkou chladicího média nebo s trvalou náplní teplonosného média a jehož vnitřní strana může být opatřena tepelnou izolací nebo jako izolační těleso oddělené od elektrochemicky chráněného povrchu tepelnou izolací.

Description

Vynález se týká chladicí vložky pro snížení vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany, zejména při prostupu tepla.

Nutnou podmínkou funkce elektrochemické protikorozní ochrany je trvalý styk chráněného kovového povrchu s vodivým elektrolytem. Pokud se v chráněném zařízení vyskytuje fázové rozhraní, je elektrochemická ochrana účinná pouze pod hladinou, zatímco nad ní je bez účinku. Mohou nastat i případy, kdy je kovový povrch v místě průchodu hladinou při současném působením elektrochemické ochrany napaden korozí intenzivněji, než kdyby elektrochemická ochrana nebyla-použita. Zejména lze tento jev pozorovat tehdy, jeli chráněný povrch teplosměn nou plochou.

Vzniká-li na tomto povrchu blánový nebo bublinový var, hladina silně kolísá a je přerušováno vodivé spojení s elektrolytem. Dále do jisté výšky nad hladinu zasahuje rozstřik kapaliny, která se vypařuje na horkém povrchu, přehřívá se a agresivní složky zvyšují svou koncentraci. To vše vede k zvýšenému koroznímu napadení kovového povrchu v pásmu fázového rozhraní. Podobná situace může nastat při kolísání hladiny vyvolané vlastní technologii! výroby, a to i na plochách, které nejsou teplosměnnými, pak ovšem nebývá korozní napadení tak výrazné.

Všechny dosud známé způsoby odstranění negativního vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany spočívají bud ve změně konstrukčního materiálu za odolnější a dražší, a to bud u celého zařízení nebo jen části v okolí fázového·rozhraní nebo elektrickém odizolování kovového povrchu v pásmu fázového rozhraní smaltem, pogumováním, nátěrem apod. Není vždy snadné najít konstrukční materiál nebo ochranný povlak s dostatečnou korozní odolností při střídavém ponoru, popř. ještě postupu tepla. Potíže jsou s přilnavostí těchto dílčích i celistvých povlaků, ale největší obtíže vznikají výskytem štěrbin, konstrukč ně prakticky neodstranitelných, ve kterých je při současném působení elektrochemické ochrany koroze ještě vyšší než bez ní.

Všechny výše uvedené nedostatky odstraňuje chladicí vložka pro snížení vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že chladicí nebo izolační vložka je s elektrochemicky chráněnými povrchem spojena rozebíratelně nebo nerozebiratelně a její rozměry jsou takové, že její spodní okraj se nevynoří ani při nejnižší úrovni fázového rozhraní a její horní okraj je výše než nejvyšší úroveň, kam ještě zasahují agresivní účinky média, proti kterému je povrch elektrochemicky chráněn. Přitom chladicí vložka dokonale odděluje chráněný povrch od styku s agresivním médiem v pásmu fázového rozhraní a její povrch ve styku s tímto médiem má teplotu rovnou teplotě tohoto média nebo nižší. Tohoto efektu se dosáhne bud pomocí chladicího média nebo použitím tepelné izolace uvnitř chladicí vložky.

Chladicí vložka se může umístit též na opačné straně chráněného povrchu, než té, která je ve styku s agresivním médiem.

Potom snižuje přímo povrchovou teplotu chráněného povrchu v místě styku s fázovým rozhraním na hodnotu rovnou nebo nižší teplotě agresivního média. Je možno oba tyto způsoby pro zvýšení chladicího účinků kombinovat. Chladicí vložka je provedena bud jako chladicí těleso s přívodní a odvodní trubkou pro chladicí médium nebo má trvalou náplň teplonosného média, které na principu tepelné trubice odebírá chráněnému povrchu teplo a předává je chladnějšímu okolí, např. chladnějšímu médiu pod hladinou.

Chladicí vložku lze pro zvýšení chladicího účinku opatřit tepelnou izolací, a to tak, aby nebyl ve styku s agresivním médiem. Při nižším tepelném zatížení lze chladicí vložku použít pouze s izolací bez náplně chladicího média.

Výhoda vynálezu spočívá v tom, že použitím tepelně izolovaných a/nebo chlazených vložek se v blízkosti fázového rozhraní vytváří plocha, která se nemůže v žádném případě přehřát nebo je dokonce chladnější než ostatní chráněný povrch.

Odstraní se tedy i popisovaný negativní vliv bublinového a blánového varu, resp. periodického vynořování části povrchu. Navíc se podstatně zvýší i životnost případně použitých nevodivých povlaku (smalty, fólie, pogumování, nátěry), resp. se vůbec umožní jejich použití, protože s chladicí vložkou jsou vystaveny podstatně nižším teplotám než v původním provedení bez ní.

Zařízení podle vynálezu umožňuje použít pro topné elementy procházející fázovým rozhraním konstrukční materiály, jejichž použití by bylo bez aplikace tohoto zařízení vyloučené pro vážné korozní napadení v pásmu fázového rozhraní. Chladicí nebo izolační vložku lze vyrobit z materiálu stejného jako elektrochemicky chráněný povrch nebo s výhodou z jiného, většinou levnějšího materiálu. V případech, kdy je elektrochemicky chráněné zařízení vyrobeno z korozně odolného materiálu kvůli potížím v pásmu fázového rozhraní, lze použitím chladicí vložky podle vynálezu vyrobit celé toto zařízení z jiného, levnějšího materiálu.

Příklady provedení chladicí nebo izolační vložky podle vynálezu jsou na připojeném výkresu. Na obr. 1 je znázorněn podélný řez chladicí vložkou upevněnou na přívodní nebo odvodní trubce topného hadu, procházejícího hladinou lázně. Na obr. 2 je znázorněn příčný řez izolační vložkou umístěnou na plastifikační nádrži. Na obr. 3 je znázorněn podélný řez chladicí vložkou umístěnou uvnitř přívodní nebo odvodní trubky topného registru.

Způsob provedení podle vynálezu je osvětlen na následujících příkladech.

Příklad 1 (obr. 1)

Vana srážecí lázně viskózového hedvábí je vytápěna na 95 °C elektrochemicky chráněným titanovým hadem procházejícím hladinou lázně, která vlivem technologického procesu kolísá v rozmezí 50 mm. Uvnitř hadu je pára o teplotě 150 °C, lázeň je roztokem a ZnSO^ ve vodě.s 15 % volné f^SO^. Přívodní i odvodní trubka 2 topného hadu se v délce 180 mm (z toho 70 mm pod nejvyšší úrovni hladiny) opatří chladicím pouzdrem 2_, vyrobeným z titanové trubky. Chladicí pouzdro 2_ je na horním i dolním konci přivařeno po celém obvodě beze štěrbin s trubkami 2· Všechny ostatní části pouzdra 2 (^s výjimkou izolace 23) jsou vyrobeny rovněž z titanu.

Přívodní trubka chladicí vody 21 vchází do pouzdra 2 nad hladinou lázně a je zavedena až ke spodku pouzdra 2' aby byl chlazen celý jeho povrch. Odvodní trubka oteplené chladicí vody 22 ústí voli)ě nad hladinu lázně. Vodotěsnou mezistěnou 24 vevařenou do pouzdra 2 je oddělen prostor pro tepelnou izolaci 23, která snižuje ochlazování topné páry chladicí vodou a na druhé straně snižuje spotřebu chladicí vody.

Zatímco před použitím chladicího pouzdra 2_ měly trubky 2 topného hadu povrchovou teplotu nad hladinou mezi 140 až 145 °C a jejich životnost byla pouze 3 týdny, instalací těchto pouzder 2 poklesla teplota kovového povrchu, který je nepravidelně zaplavován, na 30 °C a životnost topného hadu se prodlouží na 3 roky.

Příklad 2 (obr. 2}

Vana vyrobená z korozivzdorné chromniklové austentické oceli je elektrochemicky chráněna a obsahuje plastifikační lázeň na bázi I^SO^ o teplotě 53 °C, jejíž hladina silně kolísá.

Celá vana 1 je z vnější strany opatřena vodním pláštěm, ve kterém se topí přímou parou, takže vynořené plochy vany 2 mají místně teplotu až 195 °C. Zkouškami bylo zjištěno, že danému prostředí odolávají polyuretanové nátěry s minimální tloušřkou 0,25 mm, pokud teplota stěny nepřesáhne 60 °C. Proto se vana 2 opatří izolační vložkou 2/ sahající od horního okraje vany 2 až 50 mm pod nejnižší úroveň hladiny. Izolační vložka se skládá z desky 26 vyrobené z uhlíkové oceli a přivařené k pásku 25, který je vyroben ze stejného materiálu jako vana 2 ^a je k ní dokonale po celém obvodu beze štěrbin přivařena z čedičové izolace 23, která vyplňuje prostor mezi deskou 26 a stěnou vany 1.

Ze shora se prostor vyplněný izolací zakryje víkem £ aby do něj nemohla natéci lázeň. Izolace 23 zajištuje, že povrchová teplota izolační vložky nepřesáhne 60 °C, takže její deska 26 může být opatřena polyuretanovým nátěrem s dostatečnou životností.

Příklad 3 (obr. 3)

Do tlakové nádrže roztoku solí, jehož agresivní složku tvoří hlavně NH^NO^ je vsunut' topný registr z uhlíkové oceli,,jehbž přívodní a odvodní trubka _1 prochází hladinou roztoku. Roztok je vytápěn na 45 °C, v registru, který je elektrochemicky chráněn, je pára o teplóčě 136 °C. Uvnitř přívodní a odvodní trubky 1^ registru jsou zalisovány chladicí vložky 2 z mědi tak, že jejich vnější povrch se těsně dotýká vnitřního povrchu trubek K Oba povrchy které se stýkají jsou přesně obrobeny broušením. Vložka 2 je v trubce _1 umístěna tak, aby její horní konec sahal 70 mm nad nejvyšší úroveň hladiny roztoku solí a její spodní konec minimálně 800 mm pod nejnižší úroveň hladiny. Vnitřní povrch chladicí vložky 2 je od horké páry izolován izolací 23, umístěné v prostoru vodotěsně odděleném přepážkou 24.

Vnitřek chladicí vložky 2, která pracuje na principu tepelné trubice-, je^trvale vyplněn teplonosným médiem 3_, které se ochlazuje stykem s chladným roztokem pod hladinou a odebírá teplo elektrochemicky chráněné trubce 1^ v pásmu hladiny, kam se dostává vedením z horké nadhladinové části trubky JI. Chladicí vložku. 2 bylo možno umístit jedině dovnitř přívodní a odvodní trubky .1, protože materiál vložky 2 není danému roztoku solí za podmínek elektrochemické ochrany odolný. Totéž platí pro ostatní alternativní konstrukční materiály.

Chladicí a izolační vložka podle vynálezu může být použita i pro snížení korozního napadení teplosměnných povrchu procházejících fázovým rozhraním, které nejsou elektrochemicky chráněny proti korozi v celé oblasti chemického a strojírenského průmyslu.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Chladicí vložka pro snížení vlivu fázového rozhraní na' účinnost elektrochemické protikorozní ochrany, vyznačující se tím, že chladicí vložka (2) je s elektrochemicky chráněným povrchem (1) rozebíratelně nebo nerozebiratelně spojena a její rozměry jsou takové, že její spodní okraj se nevynoří nad fázové rozhraní ani při nejnižší úrovni fázového rozhraní a její horní okraj je výše než nejvyšší úroveň, kam ještě dosahují agresivní účinky média, proti kterému je povrch (1) elektrochemicky chráněn.
2. 2. Chladicí vložka podle bodu 1, vyznačující se tím, že chladicí vložka (2) je bud v provedení jako chladicí těleso, a to bud s přívodní (21) a odvodní (22) trubkou chladicího média nebo s trvalou náplní teplonosného média (3) a jehož vnitřní stěna může být opatřena tepelnou izolací (23) nebo jako izolační těleso oddělené od elektrochemicky chráněného povrchu (1) tepelnou izolací (23).
3. 3. Chladicí vložka podle bodu 1 a 2 vyznačující se tím, že je osazena na elektrochemicky chráněném povrchu (1) bud ze strany agresivního média, proti kterému povrch (1) elektrochemicky chráníme nebo z protilehlé strany nebo může být osazena z obou stran povrchu (1).