NO157220B - Elektrode egnet for anvendelse i et korrosjonsbeskyttelsessystem med paatrykket elektrisk stroem, og fremgangsmaate for aa beskytte et elektrisk ledende substrat mot korrosjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å hindre korrosjon og en elektrode for utførelse av fremgangsmåten.

Det er velkjent å beskytte et elektrisk ledende substrat mot korrosjon ved å opprette en potensialforskjell mellom substratet og en i avstand fra dette anordnet elektrode. Substratet og elektroden er forbundet med hverandre via en kraft-kilde med konstant merke (likestrøm eller likerettet vekselstrøm), og kretsen er sluttet når elektrolytt er tilstede i rommet mellom substratet og elektroden. I de fleste slike systemer hvor elektrisk strøm påføres, er substratet katoden (dvs. mottar elektroner). Ved anvendelse av substrater som kan passiveres, f.eks. Ni, Fe, Cr og Ti og leger-inger derav, er det imidlertid av og til også mulig å anvende strømsystemer hvor substratet er anoden. Såvel ved katodiske som anodiske systemer er substratet ofte forsynt med et beskyttende isolerende belegg. I dette tilfelle strømmer den påtrykkede elektriske strøm gjennom tilfeldig eksponerte deler av substratet. Dersom systemet skal ha en tilstrekkelig levealder, må elektroden som sådan ikke bli korrodert med en slik hastighet at det er nødvendig å skifte ut denne. Dette står i motsetning til de "offeranoder" som anvendes for galvaniske beskyttelsessystemer. Elektroden må også ha en overflate som ikke blir gjort ueffektiv av den elektriske strøm som passerer gjennom elektroden, eller av de elektrokjemiske reaksjoner som finner sted på elektrodens overflate, som utvikling av klorgass.

Elektroden og krafttilførselen må være slike at strøm-tettheten på alle steder på substratet er tilstrekkelig høy til å hindre korrosjon, men ikke så høy at problemer, som beskadigelse av substratet (f.eks. utvikling av skjørhet)

eller løsning av et beskyttende belegg på substratet, vil oppstå. Systemenes kraftforbruk er blant annet avhengig av avstanden mellom de forskjellige deler av substratet og elektroden. Unde"r hensyntagen til disse variable vil den teoretisk beste elektrodetype ha en form som generelt overensstemmer med substratets form og som befinner seg forholdsvis nær alle punkter på substratet. En slik elektrode er her betegnet som en "fordelt elektrode". Fordelte elektroder er tidligere blitt laget f.eks. ved hjelp av et lag med ledende maling

som er blitt påført på et elektrisk isolerende belegg på substratet, eller ved hjelp av en platinabelagt tråd anbragt nær substratet (som regel inne i et rør). De kjente fordelte elektroder er imidlertid beheftet med alvorlige praktiske ulemper. Elektrisk ledende malinger krever at maling-laget og isolasjonslaget påføres omhyggelig og meget fag-messig, og selv dersom lagene er blitt korrekt påført, kan malingen (hvis tykkelse er under 200^,um, som regel under 100^,um) lett bli beskadiget ved mekanisk slitasje eller ved blæredannelse eller avflaking på grunn av den elektriske strøm. Dessuten er størrelsen av substratet sterkt begrenset eller strømskinner må anordnes mellom malingen og isolasjonslaget med mindre malingen har en meget lav spesifikk motstand (hvilket gjør den vanskelig å påføre og/eller meget kostbar og/eller sterkt utsatt for beskadigelse). Slike strømskinner er utsatt for korrosjon, spesielt dersom de er eksponert på grunn av at malingen er blitt beskadiget. Ulempene ved platinabelagte tråder er likeledes mange. Platina er meget kostbart (hvilket selvfølgelig er årsaken til at platinabelagte tråder istedenfor rene platinatråder anvendes), og platinabelegg blir meget lett beskadiget, f.eks. ved at tråden bøyes. Bruk av platinabelagte tråder er derfor begrenset til slike situasjoner hvor en slik beskadigelse kan holdes på et minimum. Det er dessuten av vesentlig betydning at tråd-kjernen, dersom den blir eksponert, ikke er utsatt for korrosjon, og dette øker ytterligere prisen for elektroden. I praksis omfatter platinabelagte tråder en kjerne av titan eller niobbelagt kobber.

På grunn av de vanskeligheter som er forbundet med fordelte elektroder, anvendes for de fleste praktiske korrosjonsbeskyttelsessystemer med påtrykket elektrisk strøm en lang rekke adskilte elektroder som er anordnet i avstand fra hverandre i en viss avstand fra substratet. Anodene utgjøres typisk av stive stenger som består av (a) grafitt eller (b)

en varmtherdnende harpiks eller en annen stiv grunnmasse som inneholder store mengder grafitt eller et annet carbonholdig materiale. På grunn av avstanden mellom elektrodene og substratet er det ofte nødvendig med store krafttilførselskilder, og innvirkning fra andre elektriske systemer (omfattende

andre korrosjonsbeskyttelsessystemer) er vanlig. Dessuten kan den høye strømtetthet på elektroden føre til problemer, f.eks. ved at gasser dispergeres som er blitt utviklet som følge av elektrokjemiske reaksjoner på elektrodens overflate.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at ulempene ved kjente elektroder kan reduseres eller overvinnes ved å anvende en fordelt elektrode hvis elektrisk aktive ytre overflate er forsynt med et element som består av en elektrisk ledende polymer og har en tykkelse av minst 500^um, fortrinnsvis minst lOOOyUm. Betegnelsen "ledende polymer" er her anvendt for å betegne et materiale som omfatter en polymer-komponent og et partikkelformig, elektrisk ledende fyllstoff som er dispergert i polymerkomponenten og har god motstandsdyktighet overfor korrosjon, spesielt carbon black (kjønrøk) eller grafitt.

Det tilveiebringes derfor ved oppfinnelsen en elektrode som er egnet for anvendelse i et beskyttelsessystem mot korrosjon med påtrykket elektrisk strøm og har form av en lang, fleksibel strimmel som kan bøyes en vinkel på

90° over en radius på 10 cm, og elektroden er særpreget ved at den omfatter

(1) en kontinuerlig, lang kjerne som består av et materiale med en spesifikk motstand ved 23°C

-4 o under 5 x 10 ohm-cm og med en motstand ved 23 C av under 0,03 ohm/m, og

(2) et element som

(i) består av et ledende polymermateriale som har en forlengelse av minst 10%, (ii) tilveiebringer i det minste endel av elektrodens elektrokjemisk aktive ytre overflate og (iii) foreligger i form av et belegg som elektrisk omgir kjernen og befinner seg i elektrisk kontakt med kjernen og har en tykkelse av minst 500 um.

Det tilveiebringes ved oppfinnelsen også en fremgangsmåte for å beskytte et elektrisk ledende substrat mot korrosjon, og fremgangsmåten er særpreget ved at det anvendes en anode som omfatter en elektrode ifølge oppfinnelsen og som holdes slik anordnet at den befinner seg i avstand fra substratet, og at en potensialforskjell opprettes mellom substratet og anoden.

Det er ofte ønskelig å anvende den størst mulige elektrodelengde mellom kraftinntapningspunkter. Da bruk av elektroder med elektrisk ledende polymer ble undersøkt i slike tilfeller, ble det ifølge oppfinnelsen erkjent at en egenskap ved et elektrodemateriale og som her er betegnet som "Kv.asi-Taf el-konstanten" og som bestemmes ved prøvninger beskrevet nedenfor, utøver en viktig virkning på den maksimale elektrodelengde som kan anvendes for å oppnå et ønsket korrosjonsbeskyttelsesnivå. Kv.asi-Tafel-konstanten er sterkt beslektet med, og kan være den samme som, den velkjente Tafel-konstant (se f.eks. sidene 308-310 i "Corrosion Engineering" av Fontana og Greene, 2. utgave, publisert i 1978 av McGraw Hill) . Den nedenfor beskrevne prøvningsmetode tar imidlertid hensyn til andre variable for et praktisk korrosjonsbeskyttelsessystem.

For de fleste vanlige korrosjonsproblemer hvor vann som inneholder salt (NaCl) er den korroderende elektrolytt, kan materialets relevante Kvasi-Tafel-konstant på elektrodens overflate bestemmes ved hjelp av den følgende metode. En

prøve av materialet med kjent overflateareal, f.eks. ca.

1 cm 2/ anvendes som en elektrode i en elektrokjemisk celle

inneholdende en 5 molar oppløsning av natriumklorid ved 50°C.

De andre elektroder er carbonstenger. Prøvens potensial måles under anvendelse av en mettet kalomelelektrode (SCE) og kontrolleres med en potensiostat. Prøvens potensial reguleres til ett eller annet ønsket nivå, og cellestrømmen overvåkes. Strømmen avtar fra en forholdsvis høy verdi til en konstant

strøm. Den konstante strøm måles. Målinger utføres ved an-i vendelse av spenninger som gir konstante strømmer svarende til de strømtettheter som de forskjellige deler av elektroden vil ha i korrosjonsbeskyttelsessystemet. Potensialet avsettes mot logaritmen av strømtettheten. Kurvens gjennomsnittshel-ling beregnes (ved hjelp av en tilpasning av minste kvadraters metode) over et valgt strømtetthetsområde og uttrykkes som mV/ dekade, dvs. spenningsforandringen (i millivolt) over hvilken strømmen forandres med en faktor på 10.

Når henvisning her er gjort til spesielle verdier for en Kvasi-Tafel-konstant, er disse målt ved hjelp av den umiddelbart ovenfor beskrevne metode. For andre korroderende media kan imidlertid en lignende prøvning utføres ved anvendelse av den egnede elektrolytt. Jo høyere Kvasi-Tafel-konstanten er, desto lenger er elektrodens utnyttbare lengde, forutsatt at elektrodens motstand pr. lengdeenhet er tilstrekkelig lav. De ledende polymerer som fortrinnsvis anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse, har en Kvasi-Taf el-konstant av minst 300, mer foretrukket minst 400, og spesielt minst 500, mV/dekade over et strømtetthetsområde av l-500^uA/cm<2>.

Ifølge oppfinnelsen har elektroden

form av en fleksibel strimmel som omfatter en kjerne med lav motstand, f.eks. en metalltråd, og et ledende polymerelement som befinner seg i elektrisk kontakt med kjernen. Med fleksibel er her ment at strimmelen kan bøyes en vinkel på 90° over en radius på 10 cm og tilbake uten å bli beskadiget. Strimmelens lengde er flere ganger, f.eks. minst 100 ganger og ofte minst 1000 ganger, større enn dens minste dimensjon. Strimmelen kan være rund eller ha et hvilket som helst annet tverrsnitt. I det minste en del av elektrodens

ytre overflate er elektrisk aktiv og består av ledende polymer.

Det er ofte bekvemt å feste slike fleksible strimmelelektroder i mekanisk kontakt med substratet via et isolasjons-element. Strimmelen kan for eksempel pakkes rundt substratets utside eller festes til substratets innside eller utside ved hjelp av et hvilket som helst egnet middel, f.eks. med et klebemiddel, f.eks. et kontaktklebemiddel, et trykk-ømfintlig klebemiddel eller et varmsmelteklebemiddel etc.

Når substratet er magnetisk reseptivt, f.eks. laget av et jernmetall, kan strimmelelektroden omfatte en magnetisk strimmel (eller en rekke i avstand fra hverandre anordnede elementer) som består av et elektrisk isolerende, permanent magnetmateriale ved hjelp av hvilket strimmelen er magnetisk festet til substratet. På den annen side er det som regel mindre effektivt å feste strimmelen på denne måte (vurdert ut fra kraftforbruk og korrosjonsbeskyttelse) enn å plassere strimmelen i kort avstand fra substratet. Når strimmelen befinner seg inne i substratet, er det i alminnelighet fordel-aktig at strimmelen har en sentral stilling i dette for å oppnå en jevn beskyttelse med minimalt kraftforbruk. Når strimmelen er anbragt på utsiden av substratet, er den som regel anbragt så nær substratet som egnet og forlikelig med beskyttelse av substratets fjerne side. Forholdet

vil i alminnelighet være under 4, fortrinnsvis under 2, hvor b er den største avstand fra substratet til elektroden, a den minste avstand fra substratet til elektroden og D den største dimensjon for substratet i et plan rettvinklet på elektrodens akse, f.eks. for et rør, rørets diameter. Elektroden ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter (1) en kontinuerlig, lang, fleksibel kjerne som består ave et materiale med en spesifikk elektrisk motstand ved 23° -4

av under 5 x 10 ohm*cm, fortrinnsvis under 3 x 10 ohm«cm, spesielt under 5 x 10 ohm.cm, ;f.eks. av kobber eller et annet metall, og som har en motstand ved 23°C av under 0,03 ohm/m, fortrinns- ;vis under 0,003 ohm/ra, og spesielt under 0,0003 ohm/m, og ;(2) et element som ;(i) befinner seg i elektrisk kontakt med kjernen, (ii) består av en ledende polymer med en forlengelse av minst 10%, (iii) tilveiebringer fortrinnsvis i det vesentliqe hele den elektrokjemisk aktive ytre overflate av elektroden og (iv) har en tykkelse av minst 500yum, fortrinnsvis minst lOOOyUm. ;Det skal bemerkes at kjernen i en elektrode som beskrevet ovenfor ikke utgjør del av elektrodens elektrokjemisk aktive ytre overflate som utelukkende tilveiebringes av elementet (2) av elektrisk ledende polymer. Dessuten er elementets (2) tykkelse og forlengelse slik at en utilsiktet eksponering av kjernen er svært lite sannsynlig. Kjernen kan derfor velges ut fra dens lave motstand og fysikalske egenskaper uten at det er nødvendig å bekymre seg om kjernens korrosjonsegenskaper. Kjernen kan være en enkelt leder som fortrinnsvis er fler-trådig, eller den kan utgjøres av en lang rekke adskilte kjerneelementer som tilsammen utgjør kjernen. ;Kontakt mellom elektrodens overflate av ledende polymer og en ledende overflate bør unngås, og for visse anvendelser omfatter elektroden fortrinnsvis en for elektrolytter gjennom-trengelig, ikke ledende skjerm over den elektrokjemisk aktive overflate. En slik skjerm kan tilveiebringes ved hjelp av et avskjérmingselement, f.eks. en fletning eller maskeduk eller et gjennomhullet rør, som består av et elektrisk isolerende materiale og utgjør 10-90, som regel 10-50, % av elektrodens samlede ytre overflate. ;Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen har elektroden form av et lag av ledende- polymer som festet til et isolerende lag på substratet. Laget av ledende polymer kan påføres på en hvilken som helst måte, f.eks. ved å pakke et bånd av ledende polymer rundt substratet. En foretrukken påføringsmetode for den ledende polymer er å fremstille en gjenvinnbar gjenstand som omfatter den ledende polymer, for derefter å gjenvinne gjenstanden rundt substratet. Det isolerende lag kan dannes på substratet i et eget trinn eller det isolerende lag og det ledende lag kan påføres sammen. Når den ledende polymer påføres i form av (eller som en del) en gjenvinnbar gjenstand, kan denne f .eks. være varmegjenvinnbar eller oppløsningsmiddelgjenbar eller elastomer-isk. ;For å oppnå en tilstrekkelig fordeling av den påtrykkede elektriske strøm over laget av ledende polymer er det ofte nødvendig å anbringe strømskinner mellom det ledende lag og det isolerende lag eller i det ledende lag. ;Ifølge denne utførelsesform begynner den påtrykkede elektriske strøm ikke å passere med mindre substratet er eksponert for elektrolytten via et hull i de lag som dekker substratet. Det ledende lag kan derfor være det ytre lag som er direkte utsatt for elektrolytten, eller det kan være dekket med et isolerende lag. ;Ledende polymerer er velkjente, f.eks. for anvendelse ;i elektriske varmeapparater og i kontrollutstyr for elektriske kretser, og ledende polymerer som er egnede for anvendelse ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan være valgt fra kjente materialer under hensyntagen til de krav som ellers stilles i denne beskrivelse. v ;Den ledende polymers spesifikke motstand ved 23°C er fortrinnsvis 0,1-10 3 ohm'cm, spesielt 1-100 ohm.cm, og mer spesielt 1-50 ohm»cm. Hvis mengden av ledende fyllstoff økes for meget, f.eks. slik at den spesifikke motstand er under 0,1 ohm.cm, vil polymerens fysikalske egenskaper, spesielt forlengelsen, ;bli utilfredsstillende og polymeren blir vanskelig å forme. Dersom den spesifikke motstand er over 10 3 ohm.cm, vil elektroden ofte ikke tilfredsstille de krav som strømtettheten stiller. Den ledende polymer vil fortrinnsvis tåle en strøm-tetthet av minst 1 mA/cm 2 , mer foretrukket minst 10 mA/cm 2, ;under de betingelser som er spesifisert i ASTM G5-7 2 (prøve polarisert til +3,0 V i forhold til en SCE i 0,6 molar KCl-oppløsning ved 25°C) . ;For at elektroden skal få god fleksibilitet har den ledende polymer en forlengelse av. minst 10%, ;spesielt minst 25%, bestemt ved metoden ifølge ASTM D1708 ;for en presset filmprøve (2,23 x 0,47 x 0,13 cm) ved en tverr- ;hodehastighet av 5 cm/min. ;For at den ledende polymer lett skal kunne formes har den fortrinnsvis en smelteviskositet ved dens behandlings-temperatur [som fortrinnsvis ligger innenfor 30°C fra dens mykningspunkt (smeltepunkt for en krystallinsk polymer)] av ;8 7 ;under 10 poise, spesielt under 10 poise (smelteviskositeter som her angitt er målt med et mekanisk spektrcmeter for en presset filmprøve med en tykkelse av 1 mm under anvendelse av parallell plategeometri ved 10% forlengelse og en skjær-hastighet av 1 radian/sekund). Den ledende polymer formes fortrinnsvis ved hjelp av en ekstruderingsprosess. Formingen bør utføres på en slik måte at det sikres at det ledende fyllstoff er tilstede i tilfredsstillende mengder på elektrodens eksponerte overflate. ;Polymergrunnmassen av den ledende polymer kan bestå av én eller flere polymerer som kan være termoplaster, gummier eller termoplastiske gummier og som fortrinnsvis velges slik at de ikke nedbrytes når elektroden er i bruk. Egnede polymerer omfatter olefinhomopolymerer og -kopolymerer, f.eks. polyethylen eller ethylen/ethylacrylatkopolymerer, fluorerte polymerer, f.eks. polyvinylidenfluorid eller vinyliden-fluorid/hexafluorpropylenkopolymerer, klorerte polyolefiner, f.eks. klorert polyethylen, eller acrylatgummier. ;Det ledende fyllstoff i den ledende polymer må ha god motstandsdyktighet mot korrosjon. Metallfyllstoffer må derfor i alminnelighet unngås for anvendelse i forbindelse med de fleste korroderende væsker. Carbonholdige fyllstoffer, spesielt kjønrøk eller grafitt, er foretrukne. Andre fyllstoffer som under egnede betingelser kan anvendes, omfatter metalloxyder, f.eks. magnetitt, blydioxyd eller nikkeloxyd. Fyllstoffet er fortrinnsvis partikkelformig med en største dimensjon av under 0,1 mm, spesielt un.der 0,01 mm. Fyllstoffet kan dessuten inneholde en mindre andel, f .eks. opp til 30 vekt%, av et fiberformig fyllstoff med fiberlengder som vanligvis er under 0,6 cm. ;Den ledende polymer kan også inneholde andre vanlige bestanddeler, som antioxydasjonsmidler, ikke ledende fyllstoffer og prosesshjelpemidler. ;Den ledende polymer kan være tverrbundet, f.eks. kjemisk ;eller ved stråling. ;Substrater som kan beskyttes ved den foreliggende fremgangsmåte, omfatter rørledninger, telefonkabler med blymantel, brønnforingsrør, armeringsstenger i betong (strimmelelektroder kan legges ned sammen med armeringsstengene og betongen støpes rundt disse) eller tanker eller beholdere som inneholder korroderende fluid Substratet kan for eksempel være neddykket i olje eller i sjøvann eller utsatt for atmosfæren (dersom korrosjon forårsakes f.eks. av regn eller dusj av sjøvann). Substratet vil ofte bestå av et jernmetall, men en lang rekke andre ledende substrater kan beskyttes. To eller flere elektroder kan anvendes for å beskytte det samme substrat. Elektrodene kan bli tilført elektrisk kraft fra begge ender eller bare fra én ende, og i det sistnevnte tilfelle er elektrodens bortre ende fortrinnsvis stengt, f.eks. med en varmkrympbar endehette. ;Av tegningene viser ;Fig. 1 og 2 tverrsnitt gjennom strimmelelektroder som omfatter en sterkt ledende kjerne 12 som er omgitt.av et element 14 av ledende polymer. Ifølge Fig. 1 er elementet 14 omgitt av en polymerfletning 16. Ifølge Fig. 2 er én side av elementet 14 dekket med et isolerende lag 26 som på sin side er belagt med et klebemiddel 28 hvorved elektroden gjøres egnet for fastklebing til et substrat. Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en ledning 30 som er beskyttet med en elektrode 34 med ledende polymer og dannet ved å krympe et rør av ledende polymer rundt et isolerende lag 32 som omgir ledningen. Ledningen 30 og elektroden 34 ;er ved hjelp av ledere 36 forbundet med et batteri 38. ;Fig. 4 og 5 viser forskjellige metoder for å innføre strømskinner i elektroder av ledende polymer i form av en plate, f.eks. som vist på Fig. 3. Ifølge Fig. 4 er en metallmaske-duk 46 lagt inn i et lag 44 av ledende polymer som ved hjelp av et isolerende lag 42 er skilt fra en ledning 40. Ifølge Fig. 5 er en metallstrimmel 56 anbragt mellom et lag 54 av ledende polymer og et isolerende lag 52 som omgir en ledning 50. Skinnen 56 kan festes til det isolerende lag 52 ved hjelp av et isolerende klebemiddel (ikke vist) og til det ledende lag 54 ved hjelp av et ledende klebemiddel (ikke vist). Fig- 6 viser, for en lang rekke forskjellige elektrode-materialer, de resultater som ble erholdt ved hjelp av den ovenfor beskrevne metode for å måle Kvasi-Tafel-konstanten. Resultatene er gjengitt for ledende polymermaterialer 7 og 9 ;i de nedenstående eksempler (merket hhv. 7 og 9), for en platinaskive (merket Pt), for en platinabelagt tråd hvor kjernen utgjøres av med niob belagt kobber (merket Pt/Nb), ;for en platinabelagt tråd hvor kjernen utgjøres av titan (merket Pt/Ti), for en grafittelektrode (merket G) og for en glasslignende carbonelektrode (merket GC). De punkterte streker på Fig. 6 er Kvasi-Tafel-konstantene. Den vertikale akse på Fig. 6 viser spenningen i samme målestokk for alle elektroder, men for klarhets skyld (da det er kurvens helning og ikke dens absolutte stilling som er av viktighet) er enkelte av kurvene blitt vertikalt forskjøvet. Det fremgår at elektrodene med ledende polymer har vesentlig høyere Kvasi-Taf el-konstanter enn de kjente elektroder, bortsett fra platinabelagt titantråd. Uaktet om det ses bort fra dens høye pris, er imidlertid platinabelagt titantråd ikke meget tilfredsstillende som en langlinjeelektrode på grunn av titan-kjernens forholdsvis høye spesifikke motstand og på grunn av at kurven ifølge Fig. 6 har en skarp helning ved lave strøm-tettheter, men en slak helning ved strømtettheter innen om-rådet 150-500^uA/cm som det er mest sannsynlig vil bli anvendt i praksis over den vesentlige lengde av elektroden. ;Fig.. 7 viser hvorledes den maksimalt utbyttbare lengde av en anode varierer med hhv. anodens og katodens (B , og ;^ anode ^ <B>katode^ Tafel-konstanter» efter at rimelige antagelser er blitt gjort hva gjelder en lang rekke variable i et praktisk system, f.eks. motstanden pr. lengdeenhet av anoden og substratet, systemets geometri, elektrolyttens spesifikke motstand og strømtetthetens som er nødvendige for å oppnå en tilstrekkelig beskyttelse. Da Fig. 7 ble laget, ble det antatt at anoden og katoden ville gi rettlinjede avsetninger på ;Fig. 6. Dette er i virkeligheten ikke alltid helt korrekt, men Fig. 7 er i det vesentlige korrekt når en målt Kvasi-Taf el-konstant anvendes. For ethvert spesielt system kan en figur som Fig. 7 lages straks de forskjellige variable er blitt definert, for å vise hvorledes anodens maksimalt utnyttbare ;lengde varierer med Tafel-konstanten. ;Oppfinnelsen er nærmere beskrevet ved hjelp av de nedenstående eksempler i hvilke deler og prosenter er basert på vekt. Bestanddelene i de ledende polymerer som ble anvendt i eksemplene, er gjengitt i den nedenstående tabell 1. De ble blandet med hverandre i et blandeapparat av typen Banbury eller Brabender inntil en jevn blanding var blitt oppnådd. ;De spesifikke motstander som er gjengitt i tabellen, ble målt for slabber som var blitt presset fra de forskjellige bland-inger . ;De forskjellige bestanddeler er ytterligere identifisert som følger: Den termoplastiske gummi var Uniroya^ TPR 1900 ;i materiale 1 og Uniroyal<®> TPR 5490 i materialene 4, 5, 6, 7 og 8. Polyvinylidenfluoridet var Kynar<®> 460 i materiale 3 og Solef<®> 1010 i materiale 9. Vinylidenfluorid/hexafluorpropylen-copolylen var VitoiØ AHV. Det klorerte polyethylen var Dow CPE-12 II. Acrylatgummien var Hycar*^ 4041.

I den nedenstående tabell 2 er Kvasi-Tafel-konstantene for materialene 4 og 6-10 og for forskjellige kommersielt til-gjengelige elektroder gjengitt.

Eksempel 1

En elektrode ble fremstilt ved smelteekstrudering av materialet 1 rundt en nikkelbelagt leder av kobbertråder (19 tråder, trådmål 20, diameter 0,1 cm) for fremstilling av en elektrode med en diameter av 0,63 cm.

En 30 cm lengde av en stålledning med en diameter av

5 cm ble dekket med et varmkrympet, isolerende polyethylen-rør. I midten av ledningen ble en 1,25 cm bred strimmel av røret fjernet slik at 20 cm 2 av ledningen ble eksponert.

En 30 cm lengde av elektroden ble festet til ledningen idet

det ble påsett at ingen kontakt oppsto mellom den eksponerte ledning og elektroden. Én ende av elektroden ble forbundet med en likestrømskilde til hvilken en ende av ledningen også var koblet. Den annen ende av elektroden var isolert med en polymerendehette. Ledningen og elektroden ble neddykket

i sjøvann og krafttilførselen regulert slik at ledningen ble holdt på en spenning av 0,92 V katodisk i forhold til en SCE. Ingen rust kunne ses på den eksponerte del av ledningen efter 60 døgn.

En ledning som ble behandlet på lignende måte, men som ikke var beskyttet mot korrosjon, viste rustdannelse i løpet av 24 timer.

Eksempel 2

1,9 m av elektroden ifølge eksempel 1 ble begravd,: i jord med en spesifikk motstand av 3000 ohm»cm og en pH av 5,2. 5 cm over elektroden ble en stålledning med en diameter av 5 cm begravd i den samme jord til en dybde av 10 cm. Ledningen var belagt med et isolerende materiale, bortsett ira over en eksponert overflate på 100 cm 2. Ledningens frie korrosjons potensial var -0,56 V i forhold til en mettet kobber-kobbersulfatelektrode. Ledningen og anoden ble koblet til en likestrømskilde som daglig ble regulert slik at ledningen ble holdt på en spenning av -1,0 V i forhold til kobber-kobbersulfatelektroden. Efter 12 døgn var strømmen 4,6 mA. Beskyttelsesnivået som ble oppnådd, tilfredsstilte NACE standard RP-10-69, avsnittene 6.3.1.1 til 6.3.1.3.

Eksempel 3

30 cm av elektroden ifølge eksempel 1 dekket med en nylonfletning, ble anbragt inne i en lengde på 30 cm av en stålledning med en diameter på 10 cm hvis indre var belagt med epoxyharpiks, bortsett fra en 0,6 cm bred stripe. Ledningen ble fylt med sjøvann og polarisert til -0,92 V i forhold til en SCE. Den nødvendige strøm var 1,21 mA til å be-gynne med og 0,7 mA efter 68,5 timer. I løpet av 60 døgn (i hvilke sjøvannet fra tid til annen ble efterfylt) ble ingen rust dannet på den beskyttede ledning. I en kontroll-ledning som var blitt behandlet på lignende måte, men som ikke var blitt beskyttet mot korrosjon, kom store rustmengder til syne.

Eksempel 4

Efter at en elektrisk leder var blitt festet til et stålplatestykke på 2,5 x 7,5 cm, ble dette dekket med et isolerende klebemiddel. En 2,5 x 7,5 x 0,04 cm ledende plate fremstilt av materialet 2 ble presset på klebemidlet,

og en isolert elektrisk leder ble festet til den ledende plate. En seksjon av stålet med en diameter på 0,63 cm ble eksponert ved at den ledende plate og det underliggende klebemiddel ble gjenncmskåret. En vanndråpe som inneholdt 3,5% NaCl, ble anbragt på det eksponerte stål og i kontakt med den ledende plate. Lederne ble koblet til en likestrømskilde og stålet polarisert til -0,96 V i forhold til en SCE. En kon-trollprøve ble laget på lignende måte, bortsett fra at en isolerende polyethylenplate ble anvendt istedenfor den ledende plate. Begge prøver ble undersøkt i overensstemmelse med ASTM G44-75. Efter 24 timer var kontrollprøven korrodert, mens den beskyttede prøve ikke var korrodert.

Eksempel 5

Materialet 3 ble ekstrudert i form av et rør med en diameter av 4,6 cm og en tykkelse av 0,8 mm. Røret ble be-strålt inntil 10 megarad og derefter ekspandert inntil en diameter på 8,3 cm og avkjølt i ekspandert tilstand for at det skulle bli varmkrympbart. En lengde på 30 cm av en stålledning med en diameter på 5 cm ble sandblåst og avstrøket med oppløsningsmiddel og derefter isolert ved at en varmgjen-vinnbar, isolerende polymerhylse foret med et varmsmelteklebemiddel ble krympet over stålledningen. En lapp av isolerende klebemiddel ble påført på én side av den isolerte ledning, og en kobberstrømskinne ble plassert på den motsatte side. Røret fremstilt fra materialet 3 ble krympet på den isolerte ledning, og én ende av montasjen ble dekket med en varmkrympbar endehette. En seksjon av ledningen med en diameter på 0,63 cm ble eksponert ved at dekklagene, omfattende lappen med klebemiddel, ble gjennomskåret. Ledningen ble anbragt i en vandig saltoppløsning (1% NaCl, 1% Na^O^, 1% Na2CO-j) slik at den eksponerte ledning ble fullstendig fuktet, og ledningen og strømskinnen ble koblet til en likestrømskilde slik at ledningen ble holdt på 1,425 V katodisk, i forhold til en SCE. Et potensial på 3 V var nødvendig og ga en strøm på 2,5 mA. Ingen rust kom til syne på den eksponerte ledning i løpet av en prøvningsperiode på 48 timer.

Eksempel 6

En polariseringskurve ble trukket opp for en sylindrisk prøve (diameter 0,953 cm) av rustfritt stål av type 430 neddykket i 1 N I^SO^ under anvendelse av en grafittkatode, i overensstemmelse med metoden ifølge ASTMG-5, bortsett fra at temperaturen var 23°C og at grafittelektroden ble anvendt istedenfor en platinaelektrode. Det viste seg at en spenning på 0,45 V i forhold til en SCE ga punktet med størst anodisk beskyttelse.

En elektrode som beskrevet i eksempel 1 ble derefter anvendt for at den sylindriske prøve skulle bli anodisk beskyttet. Elektrodens neddykkede overflateareal var 10 cm o, og prøvens neddykkede overflateareal var 5,1 cm 2. Elektroden og prøven ble koblet til en likestrømskilde, og prøven ble holdt på et potensial av 0,446 V i forhold til en SCE i 48 timer. Under konstante betingelser var gjennomsnittsstrømmen ca. 2^uA. Prøven hadde et. vekttap på ca. 0,16%. En lignende prøve som var ubeskyttet, hadde et vekttap på ca. 26%.

Claims (10)

1. Elektrode som er egnet for anvendelse i et beskyttelsessystem mot korrosjon med påtrykket elektrisk strøm og har form av en lang, fleksibel strimmel som kan bøyes en vinkel på 90° over en radius på 10 cm, karakterisert ved at den omfatter (1) en kontinuerlig, lang kjerne (12,46,56) som består av et materiale med en spesifikk motstand ved 23 o C av under 5 x 10 -4ohm«cm og med en motstand ved 23°C av under 0,03 ohm/m, og (2) et element (14,34,44,54) som (i) består av et ledende polymermateriale som har en forlengelse av minst 10%, (ii) tilveiebringer i det minste endel av elektrodens elektrokjemisk aktive ytre overflate og (iii) foreligger i form av et belegg som elektrisk omgir kjernen (12,46,56) og befinner seg i elektrisk kontakt med kjernen og har en tykkelse av minst 500yum.

2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at kjernen (12,46,56) har en motstand ved 23°C av under 0,003 ohm/m og består av et materiale med en spesifikk motstand ved 23°C av under 3 x 10 ohm.cm.

3. Elektrode ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det ledende polymermateriale (14,34,44,54) inneholder sot eller grafitt som ledende fyllstoff og at materialets spesifikke motstand ved 23°C er fra 0,1 til 10 ohm«cm, fortrinnsvis 1-100 ohm.cm.

4. Elektrode ifølge krav 3, karakterisert ved at det ledende fyllstoff i det ledende polymermateriale (14,34,44,54) er acetylensort.

5. Elektrode ifølge krav 1-4, karakterisert ved at (a) det ledende polymermateriale (14,34,4 4,54) har en forlengelse av minst 25% og (b) at belegget er minst lOOO^um tykt.

6. Elektrode ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den har en Kvasi-Tafel-konstant på minst 300, fortrinnsvis minst 400, spesielt minst 500, mV/dekade over et strømtetthetsområde av 1-500/UA/cm<2.>

7. Fremgangsmåte for å beskytte et elektrisk ledende substrat (30,40,50) mot korrosjon, karakterisert ved at det anvendes en anode (12,14,34,44,46,54,56) som omfatter en elektrode ifølge krav 1-6 og som holdes slik anordnet at den befinner seg i avstand fra substratet (30,40,50), og at en potensialforskjell opprettes mellom substratet (30,40,50) og anoden (12,14,34,44,46,54,56).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at potensialforskjellen påføres mellom anoden og et substrat som omfatter armeringsstenger i betong.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at potensialforskjellen påføres mellom anoden og et substrat (30,40,50) som holdes nedgravd i jord, spesielt en ledning eller en med blykappe forsynt telefonkabel.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at potensialforskjellen påføres mellom anoden og et substrat (30,40,50) som holdes neddykket i sjøvann eller som er en tank eller en beholder som inneholder, et korroderende fluid.