EA036906B1 - Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures - Google Patents
Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures Download PDFInfo
- Publication number
- EA036906B1 EA036906B1 EA201700571A EA201700571A EA036906B1 EA 036906 B1 EA036906 B1 EA 036906B1 EA 201700571 A EA201700571 A EA 201700571A EA 201700571 A EA201700571 A EA 201700571A EA 036906 B1 EA036906 B1 EA 036906B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- electrode
- indicator
- wall
- corrosion
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контролю протекания коррозионных процессов и может быть применено для непрерывного контроля питтинговой коррозии и ее проникновения во внутренние стенки металлических конструкций (выпарные аппараты, реакторы, теплообменники, емкости, трубопроводы и т.д.), контактирующие с электропроводными коррозионными средами в условиях, когда избежать развития питтинговой коррозии невозможно. Главным образом, изобретение предназначено для контроля питтинговой коррозии малоразмерного оборудования, например для выпарных аппаратов с механической рекомпрессией водяного пара, имеющих производительность менее 100 л/ч по дистилляту, поскольку воплощенное в изобретении устройство должно отличаться своей компактностью.The invention relates to the control of the course of corrosion processes and can be used for continuous monitoring of pitting corrosion and its penetration into the inner walls of metal structures (evaporators, reactors, heat exchangers, containers, pipelines, etc.) in contact with electrically conductive corrosive media in conditions when it is impossible to avoid the development of pitting corrosion. Mainly, the invention is intended for the control of pitting corrosion of small equipment, for example for evaporators with mechanical recompression of water vapor, having a distillate capacity of less than 100 l / h, since the device embodied in the invention must be distinguished by its compactness.
Известен способ диагностирования аварийного состояния резервуара в коррозионной среде [патент РФ № 2549556 от 27.04. 2015 г.], который включает размещение в ней электродной системы, содержащей исследуемый рабочий электрод, контрольный электрод, оба изготовленные из материала резервуара, вспомогательный электрод и электрод сравнения. Далее последовательно определяют потенциал исследуемого рабочего электрода в разомкнутой цепи, потенциал питтингообразования, запас питтингостойкости по потенциалу, как разности между потенциалом питтингообразования и потенциалом разомкнутой цепи и потенциал контрольного рабочего электрода в разомкнутой цепи. Затем выбирают пороговое значение потенциала исследуемого рабочего электрода. Контрольный рабочий электрод подсоединяют к потенциостату в качестве электрода сравнения. Исследуемый рабочий электрод, являющийся индикаторным электродом, периодически и потенциостатически поляризуют током при нулевом значении и при выбранном пороговом значении потенциала, изменяя продолжительность периода поляризации, и регистрируют силу тока и количество электричества, прошедшее через электродную систему. Об аварийном состоянии резервуара судят по наличию питтинговой коррозии на исследуемом рабочем электроде в период поляризации, а именно по появлению флуктуации тока с определенной амплитудой в период поляризации, которую количественно оценивают по значению количества электричества, прошедшего через электродную систему. Согласно данному способу, представляющему собой сложную электрохимическую систему, индикаторный электрод, размеры которого не лимитируются, электрохимически, а именно в потенциостатических условиях, периодически поляризуют, тем самым обеспечивая его работу.A known method for diagnosing the emergency state of the tank in a corrosive environment [RF patent No. 2549556 from 27.04. 2015], which includes the placement in it of the electrode system containing the investigated working electrode, the reference electrode, both made of the material of the reservoir, the auxiliary electrode and the reference electrode. Next, the potential of the investigated working electrode in the open circuit, the potential of pitting, the margin of pitting resistance in terms of potential, as the difference between the potential of pitting and the potential of the open circuit, and the potential of the control working electrode in the open circuit are determined sequentially. Then select the threshold value of the potential of the investigated working electrode. The reference working electrode is connected to the potentiostat as a reference electrode. The investigated working electrode, which is an indicator electrode, is periodically and potentiostatically polarized with a current at a zero value and at a selected threshold value of the potential, changing the duration of the polarization period, and the current strength and the amount of electricity passed through the electrode system are recorded. The emergency state of the reservoir is judged by the presence of pitting corrosion on the investigated working electrode during the polarization period, namely, by the appearance of current fluctuations with a certain amplitude during the polarization period, which is quantified by the amount of electricity passed through the electrode system. According to this method, which is a complex electrochemical system, the indicator electrode, the size of which is not limited, electrochemically, namely under potentiostatic conditions, is periodically polarized, thereby ensuring its operation.
К недостаткам данного способа следует отнести необходимость наличия на производстве специальных электронных приборов - потенциостата и интегратора постоянного тока, которые должны обслуживаться высококвалифицированным персоналом и невозможность осуществлять непрерывный контроль питтинговой коррозии оборудования.The disadvantages of this method include the need for the production of special electronic devices - potentiostat and direct current integrator, which must be serviced by highly qualified personnel and the impossibility of continuous monitoring of equipment pitting corrosion.
Существует способ контроля питтинговой коррозии на внутренних стенках хранилищ с жидкими отходами [патент РФ № 2424378 от 20.07.2011 г. - прототип]. Способ заключается в том, что в хранилище с коррозионно-активной средой вводят образец-свидетель - индикаторный электрод, не имеющий ограничений по своим размерам и изготовленный из материала внутренней стенки хранилища, на который при помощи поляризующего устройства постоянно подают потенциал, на 30-80 мВ положительнее потенциала упомянутой стенки, но отрицательнее ее потенциала питтингобразования. Стенка за счет своей, несоизмеримо большей, по сравнению с индикаторным электродом, площадью, выполняет одновременно роль и вспомогательного электрода и неполяризуемого электрода сравнения. В условиях эксплуатации по мере приближения потенциала стенки хранилища к области питтингообразования, потенциал индикаторного электрода с опережением на 30-80 мВ попадет в область потенциалов питтингообразования, вследствие чего возникнет скачок тока на индикаторном электроде, что позволит принять меры для исключения последствий питтинговой коррозии. Как следует из данного способа, индикаторный электрод постоянно подвергают потенциостатической поляризации, что обеспечивает его бесперебойное функционирование.There is a way to control pitting corrosion on the inner walls of storage facilities with liquid waste [RF patent No. 2424378 from 20.07.2011 - prototype]. The method consists in the fact that a witness sample is introduced into a storage with a corrosive medium - an indicator electrode that does not have any size limitations and is made of the material of the inner wall of the storage, to which a potential is constantly supplied with the help of a polarizing device, at 30-80 mV more positive than the potential of the mentioned wall, but more negative than its pitting potential. The wall, due to its incommensurably larger area in comparison with the indicator electrode, simultaneously plays the role of an auxiliary electrode and a non-polarizable reference electrode. Under operating conditions, as the potential of the storage wall approaches the pitting area, the potential of the indicator electrode will advance by 30-80 mV into the area of pitting potentials, as a result of which a current surge will occur on the indicator electrode, which will allow taking measures to eliminate the consequences of pitting corrosion. As follows from this method, the indicator electrode is constantly subjected to potentiostatic polarization, which ensures its uninterrupted functioning.
Основные недостатки этого способа состоят в следующем:The main disadvantages of this method are as follows:
контроль питтинговой коррозии может быть осуществлен только на стенках крупногабаритного оборудования;pitting corrosion control can only be carried out on the walls of large equipment;
отсутствует возможность проведения непрерывного контроля питтинговой коррозии.there is no possibility of continuous monitoring of pitting corrosion.
В патенте US № 6132593 от 17.10.2000 г. предложено устройство для измерения локальной коррозии, состоящее из пучка проволочных и изолированных друг от друга мини-электродов, одни стороны которых обращены к коррозионной среде, а другие через разъемы для подключения амперметра с нулевым сопротивлением электрически соединены между собой общим проводом, имитируя, таким образом, цельный металлический электрод как образец-свидетель поверхности металлической конструкции, поскольку мини-электроды изготовлены из материала конструкции. В пучке содержится 100 миниэлектродов в формате (10x10), диаметром 1-3 мм и рабочей площадью цельного электрода от 0,8 до 7 см2. Устройство дополнительно снабжено приборами для определения электрохимических характеристик как цельного, так и каждого мини-электрода. В процессе работы устройства автоматически производится последовательное измерение тока между каждым мини-электродом и остальным массивом мини-электродов. Далее в такой же последовательности измеряют потенциалы коррозии и Тафелевские наклоны анодных и катодных поляризационных кривых. По совокупности накопленных в компьютере данных рассчитывают скорость локальной коррозии.In US patent No. 6132593 from 10/17/2000, a device for measuring local corrosion is proposed, consisting of a bundle of wire and insulated from each other mini-electrodes, some sides of which are facing a corrosive environment, and the others through connectors for connecting an ammeter with zero resistance electrically are connected by a common wire, thus simulating a solid metal electrode as a witness sample of the surface of a metal structure, since the mini-electrodes are made of the material of the structure. The beam contains 100 mini-electrodes in the (10x10) format, 1-3 mm in diameter and the working area of the whole electrode from 0.8 to 7 cm 2 . The device is additionally equipped with devices for determining the electrochemical characteristics of both one-piece and each mini-electrode. During operation of the device, a sequential measurement of the current between each mini-electrode and the rest of the array of mini-electrodes is automatically performed. Then, in the same sequence, the corrosion potentials and the Tafel slopes of the anodic and cathodic polarization curves are measured. On the basis of the data accumulated in the computer, the local corrosion rate is calculated.
Недостатком данного устройства является то, что оно может применяться для измерения питтингоThe disadvantage of this device is that it can be used to measure pitting
- 1 036906 вой коррозии только для нелегированных или низколегированных сталей. В случае высоколегированных сталей, например стали 12Х18Н10Т, стабильные питтинги даже в растворе 1,2 М NaCl + 3 M H2O2 были получены на образцах с рабочей площадью более 10 см2 [1] - Фрейман Л.И. Стабильность и кинетика развития питтингов// Итоги науки и техники. Серия Коррозия и защита от коррозии, 1985, Т.П., с. 3-71, против максимальных 7 см2 в этом устройстве. Это обусловлено необходимостью для функционирования каждого сопряженного питтинга в условиях саморастворения, катодного участка некоторой минимальной площади для восстановления окислителя, обеспечивающей нужную суммарную скорость катодной реакции [1]. Увеличение числа мини-электродов повлечет за собой значительное возрастание размеров устройства, что сделает весьма проблематичным его использования в малоразмерном оборудовании. Кроме того, при длительной выдержке цельного электрода в коррозионной среде, из мини-электрода, на котором образовался стабильно функционирующий питтинг, будет вытекать на поверхность соседних мини-электродов агрессивный раствор, что исказит измеряемые на них электрохимические характеристики. Также данное устройство не обеспечивает контроль проникновения локальной коррозии в металлическую конструкцию.- 1 036906 For unalloyed or low alloyed steels only. In the case of high-alloy steels, for example steel 12Kh18N10T, stable pits even in a solution of 1.2 M NaCl + 3 MH 2 O 2 were obtained on samples with a working area of more than 10 cm 2 [1] - LI Freiman. Stability and kinetics of pitting development // Results of Science and Technology. Series Corrosion and Corrosion Protection, 1985, T.P., p. 3-71, against the maximum 7 cm 2 in this device. This is due to the need for the functioning of each conjugated pitting in the conditions of self-dissolution, the cathode section of a certain minimum area for the reduction of the oxidant, providing the required total rate of the cathodic reaction [1]. The increase in the number of mini-electrodes will entail a significant increase in the size of the device, which will make it very problematic for use in small equipment. In addition, when the whole electrode is kept in a corrosive environment for a long time, an aggressive solution will flow from the mini-electrode, on which a stably functioning pitting has formed, onto the surface of the adjacent mini-electrodes, which will distort the electrochemical characteristics measured on them. Also, this device does not provide control of localized corrosion penetration into the metal structure.
Аналогичными недостатками будет обладать и устройство, реализованное по способу, предложенному в патенте US № 7309414 от 18.12.2007 г., хотя в нем и предусмотрена компенсация внутренних токов для каждого мини-электрода.The device implemented according to the method proposed in US patent No. 7309414 dated 12/18/2007 will have similar disadvantages, although it provides for compensation of internal currents for each mini-electrode.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля проникновения локальной коррозии в металлические конструкции, состоящее из объектов воздействия коррозионной среды - металлических пластин, имеющих заранее меньшую и различную между собой толщины, чем стенка металлической конструкции, и изготовленных из того же материала, что и металлическая конструкция. Одна сторона каждой пластины обращена в сторону коррозионной среды, а другая электрически и механически присоединена к протектору тех же размеров, что и пластина. Протектор изготовлен из металла, имеющего потенциал коррозии в данной среде, более отрицательный, чем металл пластины, при этом каждые пластина и протектор образуют датчики, которые электрически изолированы друг от друга, а протектор и от среды, антикоррозионным диэлектрическим покрытием. Каждый датчик помещен в общий корпус из коррозионно-стойкого диэлектрического материала и имеет через блок переключателей и токоизмерительный прибор электрический контакт с металлической конструкцией [патент РФ № 2510496 от 27.03.2014 г. - прототип]. Проникновение и глубину питтинговой коррозии определяют по току, возникшему в датчике. При этом появление токового сигнала происходит последовательно от датчика с меньшей толщиной пластины к датчику с большей толщиной пластины, что позволяет судить о распространении вглубь стенки металлической конструкции коррозионных поражений и соответственно принимать меры по ремонту и защите оборудования или вывода его из эксплуатации.The closest in technical essence and the achieved result is a device for controlling the penetration of local corrosion into metal structures, consisting of objects affected by a corrosive environment - metal plates that have a previously smaller and different thickness than the wall of a metal structure, and made of the same material, as the metal structure. One side of each plate faces the corrosive environment and the other is electrically and mechanically attached to a protector of the same dimensions as the plate. The protector is made of a metal that has a corrosion potential in a given environment that is more negative than the metal of the plate, with each plate and protector forming sensors that are electrically isolated from each other, and the protector and from the medium by an anti-corrosion dielectric coating. Each sensor is placed in a common housing made of a corrosion-resistant dielectric material and has an electrical contact with a metal structure through a switch block and a current measuring device [RF patent No. 2510496 dated 03/27/2014 - prototype]. The penetration and depth of pitting corrosion is determined by the current in the sensor. In this case, the appearance of a current signal occurs sequentially from a sensor with a smaller plate thickness to a sensor with a larger plate thickness, which makes it possible to judge the propagation of corrosive lesions deep into the wall of a metal structure and, accordingly, take measures to repair and protect the equipment or take it out of service.
К недостаткам этого устройства следует отнести его большие размеры - площадь одной индикаторной пластины в датчике составляет 24 см2, а таких датчиков в устройстве пять, и невозможность проведения непрерывного контроля питтинговой коррозии.The disadvantages of this device include its large dimensions - the area of one indicator plate in the sensor is 24 cm 2 , and there are five such sensors in the device, and the impossibility of continuous monitoring of pitting corrosion.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций.The technical problem of the present invention is to develop a method for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures.
Другой технической задачей настоящего изобретения является разработка устройства для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций, обеспечивающее также и контроль проникновения питтинговой коррозии в металлические конструкции, отличающееся своей компактностью, а, следовательно, и незначительными размерами индикаторных пластин, суммарная площадь которых будет заведомо меньше критической площади, необходимой для развития питтинговой коррозии. Например, как было показано выше, для стали 12Х18Н10Т площадь индикаторной пластины должна составлять не менее 10 см2.Another technical objective of the present invention is the development of a device for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures, which also provides control of the penetration of pitting corrosion into metal structures, which is characterized by its compactness, and, consequently, by the small size of the indicator plates, the total area of which will certainly be less than the critical area required for the development of pitting corrosion. For example, as shown above, for steel 12X18H10T, the area of the indicator plate should be at least 10 cm 2 .
Поставленная задача согласно аспекту разработки способа для осуществления работы устройства для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций достигается тем, что индикаторный электрод анодно поляризуют в гальваностатическом режиме до образования на поверхности электрода стабильно развивающихся питтингов, после чего индикаторный электрод синхронно отключают от источника постоянного тока и подключают через токоизмерительный прибор к стенке, при этом непрерывный контроль питтинговой коррозии осуществляют по величине тока в цепи стенка - индикаторный электрод.The problem posed according to the aspect of developing a method for implementing the operation of a device for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures is achieved by the fact that the indicator electrode is anodically polarized in a galvanostatic mode until the formation of stably developing pits on the electrode surface, after which the indicator electrode is synchronously disconnected from the DC source and connected through a current-measuring device to the wall, while continuous monitoring of pitting corrosion is carried out according to the value of the current in the wall-indicator electrode circuit.
В работах [2] - Фрейман Л.И. Некоторые аспекты кинетики роста и репассивации питтингов в концентрированных хлоридных растворах// Защита металлов, 1984, т. 20, № 5, с. 711-721 и [3] - Фрейман Л.И. Кинетика питтингов правильной формы в условиях саморастворения// Защита металлов, 1985, т. 21, № 4, с. 580-582 было установлено, что при анодной гальваностатическои поляризации и при саморастворении кинетические закономерности развития и функционирования питтинга практически идентичны. Эти результаты дают возможность осуществления непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций в заведомо агрессивных средах путем искусственного разделения процесса питтинговой коррозии на две стадии:In works [2] - Freiman L.I. Some aspects of the kinetics of growth and repassivation of pits in concentrated chloride solutions // Protection of metals, 1984, v. 20, no. 5, p. 711-721 and [3] - Freiman L.I. Kinetics of regular pitting under conditions of self-dissolution // Protection of metals, 1985, vol. 21, no. 4, p. 580-582, it was found that with anodic galvanostatic polarization and with self-dissolution, the kinetic patterns of development and functioning of pitting are practically identical. These results make it possible to carry out continuous monitoring of the pitting corrosion of the inner walls of metal structures in obviously aggressive environments by artificially dividing the pitting corrosion process into two stages:
1) инициирование стабильных питтингов на поверхности индикаторного электрода с малой площа- 2 036906 дью путем его анодной гальваностатической поляризации от внешнего источника постоянного тока, при этом катодом является дополнительно введенный в коррозионную среду вспомогательный электрод;1) initiation of stable pits on the surface of the indicator electrode with a small area by means of its anodic galvanostatic polarization from an external direct current source, while the cathode is an auxiliary electrode additionally introduced into the corrosive medium;
2) обеспечение дальнейшего протекания питтинговой коррозии посредством синхронного отключения индикаторного электрода от источника постоянного тока с подключением через токоизмерительный прибор к стенке контролируемого оборудования.2) ensuring the further course of pitting corrosion by means of synchronous disconnection of the indicator electrode from the DC source with connection through a current measuring device to the wall of the controlled equipment.
На первой, или опережающей, стадии стабильные питтинги на индикаторном электроде создают поляризацией анодным током плотностью (1-3)-10-3 А/см2 в течение 100-500 с, предпочтительнее при плотности тока (1,5-2,5)-10-3 А/см2 и в течение 200-300 с. При низких плотностях тока не образуются стабильные питтинги, а при более высоких плотностях тока поляризации электродный потенциал нержавеющих сталей смещается в область перепассивации, что приводит к равномерному травлению поверхности электрода, а не к возникновению питтингов. Вспомогательный электрод изготавливают из материала металлической конструкции.At the first, or advanced, stage, stable pits on the indicator electrode are created by polarization with an anodic current with a density of (1-3) -10 -3 A / cm 2 for 100-500 s, preferably at a current density of (1.5-2.5) -10 -3 A / cm 2 and within 200-300 s. At low current densities, stable pits are not formed, and at higher polarization current densities, the electrode potential of stainless steels shifts to the re-passivation region, which leads to uniform etching of the electrode surface, rather than to the appearance of pits. The auxiliary electrode is made of a metal structure material.
На второй стадии функционирование ранее созданных питтингов обеспечивается сопряженным катодным током восстановления окислителя на минимальной пассивной площади поверхности внутренней стенки, поскольку согласно [3] в любой момент времени суммарный анодный ток, стекающий с питтингов, практически равен суммарному току катодного восстановления окислителя. Следовательно, протекание питтинговой коррозии на поверхности индикаторного электрода с некоторым опережением во времени, равному инкубационному периоду возникновения питтингов на других участках поверхности внутренних стенок, будет реально отображать процесс питтинговой коррозии на всей внутренней поверхности оборудования. Учитывая, что в заведомо агрессивных средах величина инкубационного периода незначительна, то и время опережения будет минимальным. На основании постоянных измерений силы тока в цепи стенка - индикаторный электрод проводят непрерывный контроль питтинговой коррозии, а интенсивность ее скорости определяют по величине силы тока.At the second stage, the functioning of the previously created pits is ensured by the conjugated cathodic reduction current of the oxidizer on the minimum passive surface area of the inner wall, since, according to [3], at any moment in time, the total anode current flowing from the pits is practically equal to the total current of the oxidizer cathodic reduction. Consequently, the occurrence of pitting corrosion on the surface of the indicator electrode with some advance in time, equal to the incubation period of occurrence of pitting on other areas of the surface of the inner walls, will actually reflect the process of pitting corrosion on the entire inner surface of the equipment. Considering that the incubation period is insignificant in obviously aggressive environments, the lead time will be minimal. Based on continuous measurements of the current in the wall - indicator electrode circuit, pitting corrosion is continuously monitored, and the intensity of its speed is determined by the magnitude of the current.
Пример 1. Осуществление способа непрерывного контроля питтинговой коррозии.Example 1. Implementation of a method for continuous monitoring of pitting corrosion.
С этой целью была собрана электрохимическая установка (фиг. 1), состоящая из индикаторного 1, вспомогательного 2 и рабочего 3 электродов прямоугольного сечения, расположенных в термостатируемой емкости 4, заполненной 1 л коррозионно-активного раствора 5, который перемешивали магнитной мешалкой 6 от магнитопривода 7. Для каждого опыта электроды изготовляли из одного листа стали 12Х18Н10Т толщиной 1 мм, при этом рабочий электрод имитировал собой стенку металлической конструкции, поскольку его рабочая площадь была значительно больше площади индикаторного электрода. В среднем рабочие площади электродов составляли: индикаторного - 2,96 см2, вспомогательного - 0,92 см2 и рабочего - 142 см2. Индикаторный электрод через переключатель П1 электрически соединяли с положительным полюсом источника постоянного тока 8 и через переключатель П2 с отрицательной клеммой токоизмерительного прибора 9. Вспомогательный электрод был подключен к отрицательному полюсу источника тока 8. Токоподводы 10 на всем своем протяжении были покрыты коррозионностойким лаком, причем граница покрытия была на 3 см выше уровня раствора 5. Торцы и сторона индикаторного электрода, не обращенная к рабочему электроду, также покрывали этим лаком.For this purpose, an electrochemical installation was assembled (Fig. 1), consisting of indicator 1, auxiliary 2 and working 3 rectangular electrodes located in a thermostatically controlled container 4 filled with 1 liter of a corrosive solution 5, which was stirred with a magnetic stirrer 6 from a magnetic drive 7 For each experiment, the electrodes were made from one sheet of 12Kh18N10T steel 1 mm thick, with the working electrode simulating a wall of a metal structure, since its working area was much larger than the area of the indicator electrode. On average, the working areas of the electrodes were: indicator - 2.96 cm 2 , auxiliary - 0.92 cm 2 and working - 142 cm 2 . The indicator electrode through the switch P1 was electrically connected to the positive pole of the direct current source 8 and through the switch P2 with the negative terminal of the current measuring device 9. The auxiliary electrode was connected to the negative pole of the current source 8. The current leads 10 were covered with a corrosion-resistant varnish along their entire length, and the coating boundary was 3 cm above the level of solution 5. The ends and the side of the indicator electrode, not facing the working electrode, were also covered with this varnish.
На первой стадии на индикаторном электроде инициировали в коррозионно-активном растворе стабильно развивающиеся питтинги посредством анодной гальваностатической поляризации током плотностью 2-10-3 А/см2 в течение 240 с при включенном П1 и отключенном П2. На второй стадии по окончании заданного времени поляризации синхронно отключали П1 и включали П2, при этом в цепи индикаторный электрод-рабочий электрод возникал электрический ток, величину которого определяли токовым прибором 9, при этом направление тока совпадало с полярностью токового прибора, указанной на фиг. 1, что свидетельствовало об анодном процессе питтинговой коррозии на индикаторном электроде и катодном восстановлении окислителя на части поверхности рабочего электрода, обращенной к индикаторному электроду. Поскольку анодный процесс идет практически со 100%-ным выходом по току продуктов коррозии, то об интенсивности протекания питтинговой коррозии можно судить по величине измеряемой силы тока. После каждого опыта на электродах измеряли максимальную глубину питтингов с помощью компьютеризированного оптического микроскопа NEOPHOT-32. Измеренные в течение опыта через каждые 8-10 ч величины силы тока усредняли. Результаты опытов представлены в табл. 1.At the first stage, stably developing pits were initiated on the indicator electrode in a corrosive solution by means of anodic galvanostatic polarization with a current with a density of 2-10 -3 A / cm 2 for 240 s with P1 turned on and P2 turned off. At the second stage, at the end of the specified polarization time, P1 was switched off synchronously and P2 was turned on, while an electric current appeared in the indicator electrode-working electrode circuit, the magnitude of which was determined by the current device 9, while the direction of the current coincided with the polarity of the current device indicated in Fig. 1, which indicated the anodic process of pitting corrosion on the indicator electrode and cathodic reduction of the oxidizer on the part of the working electrode surface facing the indicator electrode. Since the anodic process proceeds with almost 100% current efficiency of corrosion products, the intensity of pitting corrosion can be judged by the value of the measured current. After each experiment, the maximum pitting depth was measured on the electrodes using a NEOPHOT-32 computerized optical microscope. The current values measured during the experiment were averaged every 8-10 hours. The results of the experiments are presented in table. one.
Таблица 1Table 1
- 3 036906- 3 036906
Из данных таблицы видно, что наблюдается корреляция между средней силой тока и максимальной глубиной питтинга, а именно чем больше величина тока, тем больше максимальная глубина. Особенно она очевидна в опытах №№ 1, 3, 4 и 5, которые проводились практически в одинаковых условиях. Присутствие в растворе хлористого натрия нитрата или ингибитора питтинговой коррозии Тилаз-Л вызвало уменьшение токовых величин, что отображается и соответствующим снижением глубины проникновения питтинговой коррозии (опыты №№ 1, 3 и 4). В растворе 145 г/л NaCl + 145 г/л Na2SO4 (опыт № 5) токовый и глубинный показатели существенно снизились, что связано с уменьшением содержания кислорода в концентрированном растворе и значительным присутствием сульфатионов. В то же время в концентрате после обратноосмотической очистки промывной воды имело место резкое увеличение силы тока до 72 мкА (опыт № 6), что было связано с наличием в этом растворе дополнительного и активного деполяризатора - катионов двухвалентной меди. Это повлекло за собой образование сквозного питтинга на индикаторном электроде и соответственно очень глубокого питтинга на рабочем электроде.It can be seen from the data in the table that there is a correlation between the average current strength and the maximum pitting depth, namely, the greater the current value, the greater the maximum depth. It is especially evident in experiments No. 1, 3, 4 and 5, which were carried out under practically the same conditions. The presence of sodium chloride nitrate or pitting corrosion inhibitor Tilaz-L in the solution caused a decrease in current values, which is also reflected in a corresponding decrease in the depth of penetration of pitting corrosion (experiments No. 1, 3 and 4). In a solution of 145 g / l NaCl + 145 g / l Na2SO4 (experiment No. 5), the current and depth indicators significantly decreased, which is associated with a decrease in the oxygen content in the concentrated solution and the significant presence of sulfation ions. At the same time, in the concentrate after the reverse osmosis purification of the wash water, there was a sharp increase in the current strength up to 72 μA (experiment No. 6), which was associated with the presence in this solution of an additional and active depolarizer - bivalent copper cations. This led to the formation of a through pitting on the indicator electrode and, accordingly, a very deep pitting on the working electrode.
Таким образом, согласно предложенному способу протекание питтинговой коррозии на поверхности индикаторного электрода отображает течение питтинговой коррозии на стенке металлической конструкции, а интенсивность скорости процесса определяется величиной силы тока, которая в полной мере устанавливает и степень агрессивности коррозионно-активного раствора.Thus, according to the proposed method, the course of pitting corrosion on the surface of the indicator electrode reflects the course of pitting corrosion on the wall of the metal structure, and the rate of the process is determined by the magnitude of the current, which fully determines the degree of aggressiveness of the corrosive-active solution.
Поставленная задача согласно аспекту разработки устройства для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций, обеспечивающее также и контроль проникновения питтинговой коррозии в металлические конструкции, достигается тем, что устройство состоит из индикаторных электродов, имеющих заранее меньшую и различную между собой толщины, чем стенка металлической конструкции, и изготовленных из того же материала, что и металлическая конструкция, причем внутренняя сторона каждого индикаторного электрода через электроизолирующую влагопоглощающую прокладку механически присоединена к контрольному электроду тех же размеров, что и индикаторный электрод, и изготовленному из металла или имеющего покрытие с более отрицательным потенциалом коррозии в данной среде, чем металл дополнительно установленного вспомогательного электрода, при этом каждые индикаторный электрод, электроизолирующая влагопоглощающая прокладка и контрольный электрод образуют датчики, расположенные в общем корпусе из коррозионностойкого диэлектрического материала, причем каждый индикаторный электрод посредством блока синхронных переключателей и токоизмерительного прибора электрически соединен с металлической конструкцией и положительным полюсом внешнего источника постоянного тока, а каждый контрольный электрод через блок синхронных переключателей и вольтметр электрически соединен с вспомогательным электродом, который имеет разъем для подключения к отрицательному полюсу источника постоянного тока.The problem posed according to the aspect of the development of a device for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures, which also provides control of the penetration of pitting corrosion into metal structures, is achieved by the fact that the device consists of indicator electrodes having a previously smaller and different thickness than the wall of a metal structure , and made of the same material as the metal structure, and the inner side of each indicator electrode through an electrically insulating moisture-absorbing gasket is mechanically connected to a control electrode of the same dimensions as the indicator electrode and made of metal or coated with a more negative corrosion potential in this medium than the metal of the additionally installed auxiliary electrode, while each indicator electrode, electrically insulating moisture-absorbing pad and reference electrode form sensors, is located in a common housing made of a corrosion-resistant dielectric material, and each indicator electrode is electrically connected by means of a block of synchronous switches and a current measuring device to a metal structure and a positive pole of an external DC source, and each control electrode is electrically connected through a block of synchronous switches and a voltmeter to an auxiliary electrode, which has a connector for connecting to the negative pole of the DC power supply.
На фиг. 2 представлена схема варианта предлагаемого устройства с четырьмя датчиками для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций, обеспечивающего также и контроль проникновения питтинговой коррозии в металлические конструкции.FIG. 2 shows a diagram of a variant of the proposed device with four sensors for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures, which also provides control of the penetration of pitting corrosion into metal structures.
Устройство, погруженное в коррозионно-активный раствор, содержит индикаторные электроды 1,11-13, изготовленные из того же металла, что и стенка металлической конструкции С, и имеющие суммарную рабочую площадь заведомо меньшую 10 см2. Толщину индикаторных электродов (δ1-δ4) целесообразно принимать в интервале 0,3-0,85 от толщины (δc) стенки металлической конструкции, поэтому δ1«0,3δc; δ2«0,5δc; δ3«0,7δc; δ4«0,8δс. Внутренняя сторона каждого индикаторного электрода через электроизолирующую влагопоглощающую прокладку 14 механически присоединена к контрольному электроду 15 тех же размеров, что и индикаторный электрод. Контрольный электрод изготовлен из металла или из металла, имеющего покрытие с более отрицательным потенциалом коррозии в данной среде, чем металл дополнительно установленного вспомогательного электрода 2. Каждые индикаторный электрод, электроизолирующая влагопоглощающая прокладка и контрольный электрод образуют датчики Δ1-Δ4, расположенные в общем корпусе 16 из коррозионно-стойкого диэлектрического материала. К внутренней стороне индикаторных электродов открытыми концами припаяны изолированные проводники ИЭ1 ИЭ4, которые проходят через герметизаторы 17. Посредством проводников, блок переключателей П1-П4 и токоизмерительного прибора А индикаторные электроды электрически замкнуты на стенку С металлической конструкции, а через переключатели П5, П6, П8 и П9 электрически связаны с положительным полюсом источника постоянного тока ИПТ. Каждый контрольный электрод посредством припаянных к ним открытыми концами изолированных проводников КЭ1-КЭ4, проходящих через герметизаторы, переключателя П10 и вольтметра V электрически соединен с вспомогательным электродом. Переключатель П10 выполняет при этом следующие функции.The device, immersed in a corrosive solution, contains indicator electrodes 1, 11-13, made of the same metal as the wall of the metal structure C, and having a total working area known to be less than 10 cm 2 . The thickness of the indicator electrodes (δ 1 -δ 4 ) is advisable to take in the range of 0.3-0.85 of the thickness (δ c ) of the wall of the metal structure, therefore δ 1 “0.3δ c ; δ 2 "0.5δ s ; δ 3 "0.7δ s ; δ 4 «0.8δ s . The inner side of each indicator electrode through an electrically insulating moisture-absorbing pad 14 is mechanically connected to a control electrode 15 of the same dimensions as the indicator electrode. The reference electrode is made of metal or of a metal coated with a more negative corrosion potential in this environment than the metal of the additionally installed auxiliary electrode 2. Each indicator electrode, an electrically insulating moisture-absorbing pad and a reference electrode form sensors Δ1-Δ4 located in a common housing 16 of corrosion-resistant dielectric material. Insulated conductors IE1 IE4 are soldered to the inside of the indicator electrodes with open ends, which pass through the hermetic seals 17. By means of conductors, the switch block P1-P4 and the current measuring device A, the indicator electrodes are electrically closed to the wall C of the metal structure, and through switches P5, P6, P8 and P9 are electrically connected to the positive pole of the IPT DC source. Each control electrode is electrically connected to the auxiliary electrode by means of insulated conductors KE1-KE4 soldered to them with open ends and passing through hermetic seals, switch P10 and voltmeter V. The P10 switch performs the following functions.
- 4 036906- 4 036906
1. Положение 0 - цепь все контрольные электроды - вольтметр разомкнута.1. Position 0 - all control electrodes circuit - voltmeter is open.
2. Положение Σ - цепь все контрольные электроды - вольтметр замкнута.2. Position Σ - circuit all control electrodes - voltmeter is closed.
3. Положение 1 - замкнута только цепь контрольный электрод 1-го датчика - вольтметр.3. Position 1 - only the control electrode of the 1st sensor - voltmeter circuit is closed.
4. Положение 2 - замкнута только цепь контрольный электрод 2-го датчика - вольтметр.4. Position 2 - only the circuit of the control electrode of the 2nd sensor - voltmeter is closed.
5. Положение 3 - замкнута только цепь контрольный электрод 3-го датчика - вольтметр.5. Position 3 - only the control electrode circuit of the 3rd sensor is closed - voltmeter.
6. Положение 4 - замкнута только цепь контрольный электрод 4-го датчика - вольтметр.6. Position 4 - only the control electrode of the 4th sensor - voltmeter circuit is closed.
Вспомогательный электрод через изолированный проводник ВЭ и переключатель П7 электрически соединен с отрицательным полюсом ИПТ.The auxiliary electrode is electrically connected to the negative pole of the IPT through the insulated conductor SE and the switch P7.
В зависимости от условий эксплуатации, агрессивности коррозионной среды и требуемого объема информации о развитии коррозионного процесса количество датчиков может быть либо увеличено, либо уменьшено даже до одного.Depending on the operating conditions, the aggressiveness of the corrosive environment and the required amount of information on the development of the corrosion process, the number of sensors can be either increased or even reduced to one.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
В начальный момент эксплуатации устройства переключатели П1-П4 находятся в положении выключено, П5-П9 в положении включено и П10 в положении 0. При этом в течение заданного промежутка времени индикаторные электроды подвергаются анодной гальваностатической поляризации для получения стабильных питтингов. По окончании поляризации П5-П9 отключают и синхронно включают П1-П4 и П10 устанавливают в положение Σ. Непрерывный контроль питтинговой коррозии осуществляют измерением силы тока в приборе А. На вольтметре V наблюдается практическое отсутствие показаний. При образовании в процессе коррозии на каком-либо из индикаторных электродов локальной перфорации, коррозионно-активный раствор начнет впитываться влагопоглощающей прокладкой и далее будет уже смачивать и соответствующий контрольный электрод. Вследствие разности потенциалов коррозии вспомогательного и контрольного электродов в данном растворе на вольтметре возникнет сигнал напряжения. Номер датчика, где произошла перфорация, устанавливают за счет переключений П10 в положения 1-4. Очевидно, этим датчиком будет Δμ поскольку толщина его индикаторного электрода является минимальной - δ1»0,3δο. Затем этот датчик отключают от цепи посредством П1, переключатели П2-П4 остаются включенными, а П10 опять устанавливают в положение Σ. Величина тока в цепи продолжает показывать интенсивность протекания питтинговой коррозии. При достижении перфорации индикаторного электрода у другого датчика, очевидно у Δ2, также будет возникать сигнал напряжения на вольтметре.At the initial moment of device operation, switches P1-P4 are in the off position, P5-P9 in the on position, and P10 in the 0 position. In this case, for a given period of time, the indicator electrodes are subjected to anodic galvanostatic polarization to obtain stable pits. At the end of polarization, P5-P9 is turned off and synchronously turned on P1-P4 and P10 is set to the Σ position. Continuous monitoring of pitting corrosion is carried out by measuring the current strength in the device A. On the voltmeter V, there is practically no indication. If a local perforation forms on any of the indicator electrodes during the corrosion process, the corrosive solution will begin to be absorbed by the moisture-absorbing gasket and will then wet the corresponding control electrode as well. Due to the difference in corrosion potentials of the auxiliary and control electrodes in this solution, a voltage signal will appear on the voltmeter. The number of the sensor where the perforation occurred is set by switching P10 to positions 1-4. Obviously, this sensor will be Δ μ since the thickness of its indicator electrode is minimal - δ 1 »0.3δ ο . Then this sensor is disconnected from the circuit by means of P1, switches P2-P4 remain on, and P10 is again set to the Σ position. The current in the circuit continues to show the intensity of pitting corrosion. When the perforation of the indicator electrode is reached at the other sensor, obviously at Δ2, a voltage signal will also appear on the voltmeter.
Далее по вышеприведенной схеме этот датчик отключают от цепи и продолжают непрерывно контролировать процесс питтинговой коррозии до срабатывания следующего датчика. Полученные в процессе контроля данные дают основание судить о кинетике развития коррозионного процесса и степени его опасности. Срабатывание датчика Δ4, указывает на то, что эксплуатацию данной металлической конструкции необходимо прекратить, затем провести обследование и произвести ремонт или ее замену.Further, according to the above scheme, this sensor is disconnected from the circuit and the pitting corrosion process is continuously monitored until the next sensor is triggered. The data obtained in the process of monitoring give grounds to judge the kinetics of the development of the corrosion process and the degree of its danger. The actuation of the Δ4 sensor indicates that the operation of this metal structure must be stopped, then it is necessary to conduct an inspection and repair or replace it.
Пример 2.Example 2.
Работу устройства с четырьмя датчиками для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренней стенки металлической конструкции, изготовленной из стали 12Х18Н10Т, осуществляли в концентрате после обратноосмотической очистки промывной воды при температуре 18-22°C (опыт № 6 в табл. 1). Стенку малогабаритной конструкции имитировал стальной поддон с внутренними размерами 100x100x60 мм, сваренный из листа толщиной 3 мм. В центре днища было просверлено отверстие для установки устройства. Поддон был снабжен сливным краном для периодического обновления концентрата.The operation of a device with four sensors for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner wall of a metal structure made of steel 12X18H10T was carried out in a concentrate after reverse osmosis cleaning of wash water at a temperature of 18-22 ° C (experiment No. 6 in Table 1). The wall of the small-sized structure was imitated by a steel pallet with internal dimensions of 100x100x60 mm, welded from a sheet of 3 mm thick. A hole was drilled in the center of the bottom to accommodate the device. The sump was equipped with a drain cock for periodic refreshing of the concentrate.
Индикаторные электроды изготавливали из такой же марки стали, что и стенка, в виде 4-х дисков диаметром 16 мм с толщинами 1; 1,5; 2 и 2,5 мм. Площади рабочих поверхностей электродов были равными и составляли 0,76 см2. К центру круглой поверхности каждого диска точечной сваркой присоединяли свободными концами изолированные проводники, имеющие свою индивидуальную маркировку под номерами ИЭ1-ИЭ4. В качестве электроизолирующей влагопоглощающей прокладки с диаметром, равным диаметру рабочей площади индикаторного электрода, применяли мягкий пенополиуретан (НИУ). В центре прокладок прокалывали отверстия под проводники ИЭ1-ИЭ4. Контрольные электроды диаметром 16 мм и толщиной 0,6 мм вырезали из листа оцинкованной Ст3. В центре электродов были предусмотрены отверстия для проводников ИЭ1-ИЭ4. Вблизи каждого отверстия припаивали свободными концами изолированные проводники, имеющими свою индивидуальную маркировку под номерами КЭ1-КЭ4. Таким образом, индикаторные электроды, электроизолирующие влагопоглощающие прокладки и контрольные электроды образовывали 4 датчика.Indicator electrodes were made of the same steel grade as the wall, in the form of 4 disks 16 mm in diameter and 1; 1.5; 2 and 2.5 mm. The areas of the working surfaces of the electrodes were equal and amounted to 0.76 cm 2 . Insulated conductors with their own individual markings under the numbers IE1-IE4 were spot-welded to the center of the circular surface of each disk. Soft polyurethane foam (NIU) was used as an electrically insulating moisture-absorbing pad with a diameter equal to the diameter of the working area of the indicator electrode. In the center of the gaskets, holes were pierced for conductors IE1-IE4. Control electrodes 16 mm in diameter and 0.6 mm thick were cut from galvanized sheet St3. In the center of the electrodes, holes were provided for conductors IE1-IE4. Insulated conductors with their own individual markings under the numbers KE1-KE4 were soldered with free ends near each hole. Thus, indicator electrodes, electrically insulating moisture-absorbing pads and control electrodes formed 4 sensors.
На фиг. 3 показана схема сборочной конструкции датчика, которая во фторопластовом корпусе 16 последовательно собиралась из резиновой кольцевой прокладки 18, индикаторного электрода 1 с припаянным проводником ИЭ, фторопластового прижимного кольца 19, прокладки 14 из мягкого ППУ, через которую пропускали проводник ИЭ, контрольного электрода 15 с припаянным проводником КЭ и пропущенным через отверстие проводником ИЭ, второго фторопластового прижимного кольца 20 и уплотняющей полой муфты 21, которая имела резьбовое соединение с корпусом. Проводники ИЭ и КЭ выводили наружу через муфту. После герметичного уплотнения муфтой всех элементов конструкции датчикаFIG. 3 shows a diagram of the sensor assembly structure, which in a fluoroplastic housing 16 was sequentially assembled from a rubber ring gasket 18, an indicator electrode 1 with a soldered IE conductor, a fluoroplastic clamping ring 19, a soft PU foam gasket 14 through which the IE conductor was passed, a control electrode 15 with a soldered conductor FE and passed through the hole conductor IE, the second fluoroplastic clamping ring 20 and the sealing hollow sleeve 21, which had a threaded connection with the body. IE and FE conductors were led out through the sleeve. After a hermetically sealed sleeve of all elements of the sensor
- 5 036906 в корпусе полое пространство заполняли герметиком 17 марки ФЛК-5.- 5 036906 in the body, the hollow space was filled with sealant 17, grade FLK-5.
Схема расположения датчиков и вспомогательного электрода представлена на фиг. 4А. Вспомогательный электрод 2 в виде стержня диаметром 6 мм из стали 12Х18Н10Т запрессовывали в центре цилиндрического корпуса 16, диаметром 50 мм и высотой 45 мм. Датчики Δ1-Δ4 устанавливали равномерно по окружности на равном удалении от вспомогательного электрода, то есть индикаторные электроды четырех датчиков располагались на площади, не превышающей 20 см2, что было меньше площади расположения одного датчика в устройстве по прототипу (24 см2).The arrangement of the sensors and the auxiliary electrode is shown in FIG. 4A. Auxiliary electrode 2 in the form of a rod 6 mm in diameter made of 12Kh18N10T steel was pressed into the center of the cylindrical body 16, 50 mm in diameter and 45 mm high. The sensors Δ 1 -Δ 4 were installed evenly around the circumference at an equal distance from the auxiliary electrode, that is, the indicator electrodes of the four sensors were located on an area not exceeding 20 cm 2 , which was less than the area of one sensor in the prototype device (24 cm 2 ).
Фиг. 4Б показывает компоновку электрических выходов с датчиков (ИЭ1, КЭ1)-(ИЭ4, КЭ4) и вспомогательного электрода ВЭ, которые согласно схемы на фиг. 2 электрически соединяли через микроамперметр со стенкой конструкции, с вольтметром и полюсами источника постоянного тока.FIG. 4B shows the arrangement of the electrical outputs from the sensors (IE1, KE1) - (IE4, KE4) and the auxiliary electrode of the SE, which, according to the diagram in FIG. 2 were electrically connected through a microammeter to the wall of the structure, to a voltmeter, and to the poles of a direct current source.
Устройство через отверстие в днище поддона, имитирующего стенку металлической конструкции, вводили внутрь поддона и герметизировали антикоррозионным твердеющим гуммировочным составом BITUPREN 90, при этом лицевая сторона выступала на 2,3 мм выше поверхности днища, а электрические выходы с датчиков были ниже днища. Далее поддон заполняли 0,5 л концентрата, что составляло приблизительно 5/6 от внутреннего объема данного сосуда. Питтинги на индикаторных электродах инициировали анодным током плотностью 2-10-3 А/см2 в течение 240 с. Через каждые 240 ч работы устройства проводили обновление коррозионно-активного раствора таким образом, чтобы его уровень в процессе обновления, продолжавшийся не более 30 мин, оставался бы на 10-15 мм выше лицевой стороны.The device was inserted through a hole in the bottom of the pallet, simulating the wall of a metal structure, into the pallet and sealed with an anti-corrosive hardening gum compound BITUPREN 90, while the front side protruded 2.3 mm above the bottom surface, and the electrical outputs from the sensors were below the bottom. Next, the tray was filled with 0.5 liters of concentrate, which was approximately 5/6 of the internal volume of this vessel. Pitting on the indicator electrodes were initiated with an anodic current with a density of 2-10 -3 A / cm 2 for 240 s. Every 240 hours of the device operation, the corrosive solution was renewed so that its level during the renewal, which lasted no more than 30 minutes, would remain 10-15 mm above the front side.
Г абариты устройства, принятого за прототип, позволили его установить на днище второго поддона, имеющего такие же внутренние размеры, что и предыдущий, только в формате двух датчиков с размерами металлических пластин - объектов воздействия коррозионной среды, равными 60x40 мм. Толщина пластины первого датчика δ1«0,3δс и составляла 1 мм, а второго δ2«0,7δс или 2 мм. Условия испытаний были аналогичны условиям для предлагаемого изобретения.The dimensions of the device, taken as a prototype, made it possible to install it on the bottom of the second pallet, which has the same internal dimensions as the previous one, only in the format of two sensors with the dimensions of metal plates - objects of corrosive environment impact equal to 60x40 mm. The thickness of the plate of the first sensor was δ 1 "0.3δ s and was 1 mm, and that of the second was δ 2 " 0.7δ s or 2 mm. The test conditions were similar to those for the present invention.
Результаты испытаний предлагаемого устройства и прототипа представлены в табл. 2.The test results of the proposed device and prototype are presented in table. 2.
Таблица 2table 2
1) - регистрируемый сигнал - сила тока, мкА; 1) - recorded signal - current strength, μA;
2) - регистрируемый сигнал - напряжение, В; 2) - recorded signal - voltage, V;
3) - Откл. - датчик отключен от цепи датчик-стенка. 3) - Off. - the sensor is disconnected from the sensor-wall circuit.
Как следует из данных табл. 2, в принципе, испытания можно было бы остановить уже и через 25 ч, поскольку, в отличие от прототипа, функционирование которого находится в режиме ожидания, непрерывный контроль показал весьма значительную силу тока, равную 68 мкА. Это значение силы тока в сочетании с данными табл. 1 позволило бы сделать заключение об очень высокой скорости питтинговой коррозии. Тем не менее, для определения глубины проникновения коррозионных поражений и установления ресурса работы оборудования в данном коррозионно-активном растворе, испытания были продолжены. Сигнал на первом датчике предлагаемого устройства появился через 225 ч, что свидетельствовало о развитии интенсивной питтинговой коррозии, приведшей к сквозному разрушению индикаторного электрода толщиной 1 мм. Этот датчик отключили. Через 244 ч был зарегистрирован ток на первом датчике устройства, принятого за прототип. Это показало, что время инкубационного периода возникновения питтинговой коррозии составило 244-225 = 19 ч. Затем, последовательно после 376 и 510 ч появились напряжения на втором и третьем датчиках предлагаемого устройства, что показало прохождение фронта коррозионных разрушений через глубину 1,5 мм и его приближения к 2 мм. Еще через 28 ч был зафиксирован токовый сигнал на втором датчике прототипа, у которого в качестве объекта воздействия коррозионной среды являлась пластина толщиной 2 мм. Далее устройство, принятое за прототип, уже никаких результатов не давало, т.е. являлось источником ограниченной информации. После 619 ч работы предлагаемого устройства сработал четвертый датчик, что свидетельствовало о перфорации индикаторного электрода толщиной 2,5 мм и приближении фронта коррозионных разрушений к 2,5 мм при толщине стенки поддона равной 3 мм. На основании данных, полученных после испытаний предлагаемого устройства, можно заключить, что ресурс работы поддона из стали 12Х18Н10Т толщиной 3 мм в концентрате, содержащий Cu2+ - 0,285 г/л + Cl- - 28 г/л + SO42- - 26 г/л, не превысит 840-860 ч. Такой ресурс работы поддона является явно недостаточным и его эксплуатация без специальных средств защиты может про- 6 036906 водиться только в течение очень малого промежутка времени. Если исходить из того, что глубина проникновения питинговой коррозии, равная 1,5 мм, уже является критической, то данный промежуток времени не должен превышать 400 ч. Обследование внутренней поверхности поддонов по завершении испытаний показало, что глубина самых глубоких питтингов составила 2,4 мм и практически соответствовала глубине, установленной посредством работы предлагаемого устройства.As follows from the data table. 2, in principle, the tests could be stopped already after 25 hours, because, unlike the prototype, the operation of which is in standby mode, continuous monitoring showed a very significant current, equal to 68 μA. This value of the current strength in combination with the data in table. 1 would lead to the conclusion about a very high rate of pitting corrosion. Nevertheless, to determine the depth of penetration of corrosive lesions and establish the service life of the equipment in this corrosive solution, the tests were continued. The signal on the first sensor of the proposed device appeared after 225 hours, which indicated the development of intense pitting corrosion, which led to the through destruction of the indicator electrode 1 mm thick. This sensor was turned off. After 244 h, the current was registered at the first sensor of the device, which was taken as a prototype. This showed that the incubation period for the occurrence of pitting corrosion was 244-225 = 19 hours. Then, after 376 and 510 hours, stresses appeared on the second and third sensors of the proposed device, which showed the passage of the front of corrosion damage through a depth of 1.5 mm and its approaching 2 mm. After another 28 hours, a current signal was recorded on the second sensor of the prototype, in which a 2 mm thick plate was the object of action of the corrosive environment. Further, the device, taken as a prototype, did not give any results, i.e. was a source of limited information. After 619 hours of operation of the proposed device, the fourth sensor was triggered, which indicated that the indicator electrode was perforated with a thickness of 2.5 mm and that the front of corrosive destruction was approaching 2.5 mm with a pallet wall thickness of 3 mm. Based on the data obtained after testing the proposed device, it can be concluded that the service life of the pallet made of steel 12X18H10T with a thickness of 3 mm in a concentrate containing Cu 2+ - 0.285 g / l + Cl - - 28 g / l + SO4 2- - 26 g / l, will not exceed 840-860 hours. Such a service life of the pallet is clearly insufficient and its operation without special means of protection can be carried out only for a very short period of time. Assuming that the penetration depth of pitting corrosion, equal to 1.5 mm, is already critical, then this period of time should not exceed 400 hours. Inspection of the inner surface of the pallets at the end of the tests showed that the depth of the deepest pits was 2.4 mm and practically corresponded to the depth established by the operation of the proposed device.
Таким образом, устройство для непрерывного контроля питтинговой коррозии внутренних стенок металлических конструкций, являющееся предметом настоящего предлагаемого изобретения, в отличие от прототипа, обладает компактностью и многофункциональностью, позволяет непрерывно определять кинетику развития коррозионного процесса, степень его опасности, вовремя принимать меры по выводу конструкции из эксплуатации, избегая тем самым аварийных утечек коррозионных сред, устанавливать практический ресурс работы металлических конструкций при постоянном дистанционном диагностировании их коррозионного состояния.Thus, the device for continuous monitoring of pitting corrosion of the inner walls of metal structures, which is the subject of the present invention, in contrast to the prototype, is compact and multifunctional, allows you to continuously determine the kinetics of the development of the corrosion process, the degree of its danger, and take timely measures to decommission the structure , thereby avoiding emergency leaks of corrosive media, to establish the practical service life of metal structures with constant remote diagnostics of their corrosion state.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700571A EA036906B1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700571A EA036906B1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700571A1 EA201700571A1 (en) | 2019-06-28 |
| EA036906B1 true EA036906B1 (en) | 2021-01-13 |
Family
ID=66998643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700571A EA036906B1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA036906B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960352A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | Electrode for measuring corrosion speed |
| US20110083973A1 (en) * | 2008-06-25 | 2011-04-14 | Ab Volvo Penta | Auxiliary device, a marine surface vessel, and a method for corrosion protection in a marine construction |
| RU2510496C2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова) | Device for control over local corrosion penetration into metal structures |
| RU2549556C1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Method of diagnosing emergency state of reservoir |
-
2017
- 2017-12-19 EA EA201700571A patent/EA036906B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960352A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | Electrode for measuring corrosion speed |
| US20110083973A1 (en) * | 2008-06-25 | 2011-04-14 | Ab Volvo Penta | Auxiliary device, a marine surface vessel, and a method for corrosion protection in a marine construction |
| RU2510496C2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова) | Device for control over local corrosion penetration into metal structures |
| RU2549556C1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Method of diagnosing emergency state of reservoir |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201700571A1 (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6987396B2 (en) | Sensor array for electrochemical corrosion monitoring | |
| US7285203B2 (en) | Method and apparatus for instrumental analysis in remote locations | |
| CN103528944A (en) | Electrochemical performance testing device for crevice corrosion | |
| CN110658128A (en) | Method for evaluating protective performance of anticorrosion coating material | |
| ZA200506376B (en) | Method of testing a cryogenic storage vessel with cathodic protection | |
| RU2510496C2 (en) | Device for control over local corrosion penetration into metal structures | |
| Wint et al. | Concentration effects on the spatial interaction of corrosion pits occurring on zinc in dilute aqueous sodium chloride | |
| RU2692118C2 (en) | Method and device for continuous control of pitting corrosion of metal structures inner walls | |
| Brenna et al. | Effects of intermittent DC stray current on carbon steel under cathodic protection | |
| US6960288B2 (en) | Method and device for detecting microbiologically induced corrosion | |
| EA036906B1 (en) | Method and device for continuous control of pitting corrosion of inner walls of metal structures | |
| US5338417A (en) | Cathodic corrosion protection for an aluminum-containing substrate | |
| JPH06201636A (en) | Method and device for measuring local corrosion speed in cooling water system | |
| Panossian et al. | Effect of alternating current by high power lines voltage and electric transmission systems in pipelines corrosion | |
| MXPA03004327A (en) | Cathodic protection system utilizing a membrane. | |
| Ormellese et al. | Effects of anodic interference on carbon steel under cathodic protection condition | |
| Carson et al. | Time-dependent polarization behaviour of pipeline grade steel in low ionic strength environments | |
| Smallwood et al. | The influence of dissolved oxygen in seawater on the fretting corrosion of roping steel | |
| CN216449407U (en) | Experimental device for research earthing pole discharge is to buried pipeline interference influence | |
| Brenna et al. | Effect of intermittent cathodic protection on potential and corrosion rate of carbon steel in soil simulating solution | |
| Glover et al. | The Scanning Vibrating Electrode Technique for the Study of Hydrogen Evolution from an Iron Electrode | |
| RU1816804C (en) | Method for cathodic protection of metal objects | |
| US3496079A (en) | Corrosion prevention | |
| CN117929495A (en) | Multidimensional intelligent corrosion monitoring system for FPSO | |
| JP2014066620A (en) | Crevice corrosion sensor, and crevice corrosion evaluation device and method |