RU116149U1 - CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES - Google Patents
CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES Download PDFInfo
- Publication number
- RU116149U1 RU116149U1 RU2011139276/02U RU2011139276U RU116149U1 RU 116149 U1 RU116149 U1 RU 116149U1 RU 2011139276/02 U RU2011139276/02 U RU 2011139276/02U RU 2011139276 U RU2011139276 U RU 2011139276U RU 116149 U1 RU116149 U1 RU 116149U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- electrode according
- metal
- coating
- titanium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
1. Коррозионно-стойкий композиционный электрод для электрохимической защиты металлических сооружений, содержащий взаимосвязанные между собой основные элементы, отличающийся тем, что указанные основные элементы выполнены из вентильного металла, покрытого платиновым металлом, с электропроводным сердечником внутри и взаимосвязаны между собой соединительными элементами, выполненными в виде втулки. ! 2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что основной элемент выполнен в виде стержня, или бруска, или трубы. ! 3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что покрытие основного элемента подвергнуто термомеханической обработке для увеличения прочности и коррозионной стойкости. ! 4. Электрод по п.1, отличающийся тем, что вентильный металл представляет собой титан, или ниобий, или их сплав. ! 5. Электрод по п.1, отличающийся тем, что электропроводный сердечник выполнен из меди или железа. ! 6. Электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве металла платиновой группы используется платина, или рутений, или иридий, или их сплав. ! 7. Электрод по п.1, отличающийся тем, что концевые части электропроводного сердечника основного элемента выступают за оболочку из вентильного металла: титана, или ниобия, или их сплава и имеют наружную резьбу, при этом концевые части оболочки из вентильного металла выполнены без покрытия металлом платиновой группы. !8. Электрод по п.1, отличающийся тем, что электрод из основных элементов выполнен в виде цепочки, или в виде решетки, или в виде гребенки, или в виде трехмерной конструкции. ! 9. Электрод по п.1, отличающийся тем, что соединительный элемент выполнен в виде втулки с внутренней резьбой. ! 10. Электрод по п.1, отл� 1. Corrosion-resistant composite electrode for electrochemical protection of metal structures, containing interconnected main elements, characterized in that these main elements are made of valve metal coated with platinum metal, with an electrically conductive core inside and interconnected by connecting elements made in the form bushings. ! 2. The electrode according to claim 1, characterized in that the main element is made in the form of a rod, or a bar, or a pipe. ! 3. The electrode according to claim 1, characterized in that the coating of the base element is thermomechanically treated to increase strength and corrosion resistance. ! 4. Electrode according to claim 1, characterized in that the valve metal is titanium or niobium, or an alloy thereof. ! 5. The electrode according to claim 1, characterized in that the electrically conductive core is made of copper or iron. ! 6. The electrode according to claim 1, characterized in that platinum, or ruthenium, or iridium, or their alloy is used as the platinum group metal. ! 7. The electrode according to claim 1, characterized in that the end parts of the electrically conductive core of the main element protrude beyond the shell made of valve metal: titanium, or niobium, or their alloy and have an external thread, while the end parts of the valve metal shell are made without metal coating platinum group. !8. The electrode according to claim 1, characterized in that the electrode of the main elements is made in the form of a chain, or in the form of a lattice, or in the form of a comb, or in the form of a three-dimensional structure. ! 9. The electrode according to claim 1, characterized in that the connecting element is made in the form of a sleeve with an internal thread. ! 10. Electrode according to claim 1, ex
Description
Полезная модель относится к области электрохимии и электротехники, а именно к конструкциям коррозионностойких электродов применяемых для катодной электрохимической защиты от коррозии металлических конструкций и сооружений: судов, трубопроводов и другого оборудования находящегося в контакте с грунтом или жидкостью.The utility model relates to the field of electrochemistry and electrical engineering, namely, to designs of corrosion-resistant electrodes used for cathodic electrochemical corrosion protection of metal structures and structures: ships, pipelines and other equipment in contact with soil or liquid.
Известен протяженный гибкий анод, состоящий из медного проводника тока и токопроводящей оболочки на основе полимерного связующего с наполнителем, в котором проводник тока выполнен в виде скрученных в жилу медных проволок в количестве 80-390 общим сечением 10-50 мм2, токопроводящая оболочка выполнена из токопроводящей резины, включающей каучук и технический углерод с внешней удельной поверхностью 140-150 м2/г (RU 2236483, оп. 20.09.2004)A long flexible anode is known, consisting of a copper current conductor and a conductive sheath based on a polymer binder with a filler, in which the current conductor is made in the form of 80-390 copper wires twisted into a core with a total cross section of 10-50 mm 2 , the conductive sheath is made of conductive rubber, including rubber and carbon black with an external specific surface of 140-150 m 2 / g (RU 2236483, op. 20.09.2004)
Однако, для известного анода характерно неравномерное распределение потенциалов по длине защищаемой металлической конструкции, что приводит к неравномерному износу анода. В процессе эксплуатации анода происходит его разрушение с выделением газообразного углекислого газа. Поэтому срок службы таких анодов ограничен.However, the known anode is characterized by an uneven distribution of potentials along the length of the protected metal structure, which leads to uneven wear of the anode. During operation of the anode, its destruction occurs with the release of gaseous carbon dioxide. Therefore, the service life of such anodes is limited.
Известен электрод из вентильных металлов: титана, тантала, алюминия, гафния, ниобия, молибдена, вольфрама с покрытием из металлов платиновой группы и магнетита, шпинели, оксида кобальта, оксида олова, оксида сурьмы, полученный по способу, включающему предварительную подготовку поверхности одним из методов - межкристаллитное травление, дробеструйная обработка, шлифовка абразивным материалом, плазменное напыление (WО 2006/028443, 16.03.2006, RU №2007111999, оп. 10.10.2008, Заявитель ELTECH SISTEMS CORP (US)).Known electrode of valve metals: titanium, tantalum, aluminum, hafnium, niobium, molybdenum, tungsten coated with platinum group metals and magnetite, spinel, cobalt oxide, tin oxide, antimony oxide, obtained by a method involving preliminary surface preparation using one of the methods - intergranular etching, shot blasting, abrasive grinding, plasma spraying (WO 2006/028443, 03.16.2006, RU No. 2007111999, op. 10.10.2008, Applicant ELTECH SISTEMS CORP (US)).
В указанных электродах отмечается недостаточная коррозионная стойкость промежуточного оксид керамического защитного слоя, особенно из оксидов олова, сурьмы, кобальта, а также неудовлетворительная адгезия покрытия к основе электрода, что в целом снижает качество электрода, уменьшает срок службы, затрудняет условия монтажа и эксплуатации.In these electrodes, insufficient corrosion resistance of the intermediate oxide of the ceramic protective layer, especially from tin, antimony, and cobalt oxides, as well as poor adhesion of the coating to the electrode base is noted, which generally reduces the quality of the electrode, reduces the service life, and complicates installation and operation conditions.
Кроме того, вентильные металлы - титан, тантал, вольфрам, молибден и ниобий характеризуются низкой электропроводностью. В результате применения электродов, основа которых выполнена из указанных металлов, наблюдается высокое напряжение при осуществлении электрохимической защиты от коррозии и высокий расход электроэнергии.In addition, valve metals - titanium, tantalum, tungsten, molybdenum and niobium are characterized by low electrical conductivity. As a result of the use of electrodes, the base of which is made of these metals, there is a high voltage during the implementation of electrochemical protection against corrosion and high energy consumption.
Известен коррозионностойкий электрод-анод, основа которого содержит сердечник из электропроводного металла, размещенного внутри вентильного металла - титана, тантала, ниобия. На основу электрода после предварительной подготовки нанесено покрытие металлом платиновой группы (фирма МЕТАКЕМ PLATINIERTE ANODEN, http:www.metakem.de)Known corrosion-resistant electrode-anode, the base of which contains a core of conductive metal located inside the valve metal - titanium, tantalum, niobium. After preliminary preparation, the platinum group metal is coated on the base of the electrode (METAKEM PLATINIERTE ANODEN, http: www.metakem.de)
В указанном аноде, за счет введения сердечника из меди, улучшена электропроводность по сравнению с электропроводностью анодов с основою из вентильных металлов, особенно титана. Однако, при создании таких анодов, на границе вентильный металл - электропроводный металл, присутствуют оксидные пленки, как у металлов обладающих высокой электропроводностью, так и у вентильных металлов, что повышает удельное сопротивление на границе раздела металлов и снижает общую электропроводность анода. Кроме того, у этих анодов недостаточная коррозионная стойкость и механическая прочность покрытия из платиновых металлов, что ухудшает качество электрода, уменьшает срок его эксплуатации. К недостаткам известного анода следует отнести недостаточную его гибкость, что приводит к затруднениям при монтажных работах, значительно увеличивает трудозатраты при монтаже анода.In this anode, due to the introduction of a copper core, the electrical conductivity is improved compared to the electrical conductivity of anodes with a base of valve metals, especially titanium. However, when creating such anodes, oxide films are present at the valve metal – conductive metal interface, both for metals with high electrical conductivity and for valve metals, which increases the resistivity at the metal interface and reduces the overall conductivity of the anode. In addition, these anodes have insufficient corrosion resistance and mechanical strength of the platinum metal coating, which impairs the quality of the electrode and reduces its life. The disadvantages of the known anode include its lack of flexibility, which leads to difficulties during installation, significantly increases the labor costs when installing the anode.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является электрод для защиты от коррозии (US №4452683, оп.05.06.1984, з-ль Де Нора Оронцио). В данном патенте пористый, проницаемый электрод-анод выполнен из вентильного металла (титана или тантала) в виде полос или сетки приваренной к одной или нескольким стойкам. Сетка или сетчатые сегменты покрыты слоем анодно-стойкого материала, например металла платиновой группы или его оксида.The closest analogue adopted for the prototype is an electrode for corrosion protection (US No. 4452683, op. 05.06.1984, zl de Nora Oronzio). In this patent, a porous, permeable electrode-anode is made of valve metal (titanium or tantalum) in the form of strips or mesh welded to one or more racks. The mesh or mesh segments are coated with a layer of anode-resistant material, for example a platinum group metal or its oxide.
Особенно эффективно с точки зрения авторов патента покрытие анода смесью оксидов титана и рутения. Аноды с помощью сварки коаксиально присоединяют к специальным стойкам. Внутри находится силовой, усиленный стальной жилой медный кабель.Especially effective from the point of view of the authors of the patent is the coating of the anode with a mixture of titanium and ruthenium oxides. Anodes are welded coaxially to special racks. Inside is a power, reinforced steel residential copper cable.
Недостатком данного устройства электрода является сложность конструкции, а, следовательно, и ее технологического монтажа. Недостаточная коррозионная стойкость электрода особенно в местах приваривания к стойкам, высокое сопротивление, как самого анода из вентильного металла, так и на границах контакта электрод - медный кабель.The disadvantage of this electrode device is the complexity of the design, and, consequently, its technological installation. Insufficient corrosion resistance of the electrode, especially in places of welding to the racks, high resistance, both of the valve metal anode itself, and at the electrode – copper cable contact boundaries.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции электрода и его технологического монтажа, снижение электрического сопротивления электрода, увеличение коррозионной стойкости и механической прочности внешнего покрытия, увеличение срока эксплуатации электрода.The task to which the claimed utility model is directed is to simplify the design of the electrode and its technological installation, reduce the electrical resistance of the electrode, increase the corrosion resistance and mechanical strength of the outer coating, increase the life of the electrode.
Поставленная задача решается следующим образом. В коррозионностойком композиционном электроде для электрохимической защиты металлических сооружений, содержащем взаимосвязанные между собой основные элементы, согласно полезной модели, указанные основные элементы выполнены из вентильного металла, покрытого металлом платиновой группы, с электропроводным сердечником внутри и взаимосвязаны между собой соединительными элементами, выполненными в виде втулки.The problem is solved as follows. In a corrosion-resistant composite electrode for electrochemical protection of metal structures containing interconnected main elements, according to a utility model, these main elements are made of valve metal coated with a platinum group metal with an electrically conductive core inside and interconnected by connecting elements made in the form of a sleeve.
Основной элемент выполнен в виде стержня или бруска или трубы.The main element is made in the form of a rod or bar or pipe.
Покрытие основного элемента подвергнуто термомеханической обработке для увеличения прочности и коррозионной стойкости.The coating of the main element is subjected to thermomechanical processing to increase strength and corrosion resistance.
Вентильный металл представляет собой титан или ниобий или их сплав.The valve metal is titanium or niobium or an alloy thereof.
Электропроводный сердечник выполнен из металла медь или железо.The conductive core is made of copper or iron metal.
В качестве металлов платиновой группы используют платину или рутений или иридий или их сплав.As the metals of the platinum group, platinum or ruthenium or iridium or their alloy is used.
Концевые части электропроводного сердечника основного элемента выступают за оболочку из вентильного металла - титана или ниобия или их сплава и имеют наружную резьбу, при этом концевые части оболочки из вентильного металла выполнены без покрытия металлом платиновой группы.The end parts of the electrically conductive core of the main element protrude beyond the shell of the valve metal - titanium or niobium or their alloy and have an external thread, while the end parts of the shell of the valve metal are made without coating with a platinum group metal.
Электрод из основных элементов выполнен в виде цепочки или в виде решетки или в виде гребенки или в виде трехмерной конструкцииThe electrode of the main elements is made in the form of a chain or in the form of a lattice or in the form of a comb or in the form of a three-dimensional structure
Втулка выполнена с внутренней резьбой.The sleeve is made with internal thread.
Втулка выполнена 2-х или 3-х или 4-х ходовой и содержит слой из электропроводного металла - меди или железа, с внутренней резьбой, покрытый оболочкой из вентильного металла - титана или ниобия или их сплава.The sleeve is made of 2 or 3 or 4-way and contains a layer of electrically conductive metal - copper or iron, with an internal thread, coated with a sheath of valve metal - titanium or niobium or their alloy.
Втулка выполнена из вентильного металла - титана или ниобия или их сплава в виде куба с отверстиями, снабженными резьбой, внутри которого установлен свинцовый вкладыш для обеспечения надежного электроконтакта основных элементов электрода.The sleeve is made of valve metal - titanium or niobium or their alloy in the form of a cube with holes provided with a thread, inside which a lead insert is installed to ensure reliable electrical contact of the main elements of the electrode.
На одном конце электрода установлен наконечник с внутренней резьбой, выполненный из вентильного металла - титана или ниобия или их сплава, другой конец электрода соединен с электрокабелем.At one end of the electrode there is a tip with an internal thread made of valve metal - titanium or niobium or their alloy, the other end of the electrode is connected to an electric cable.
На фиг.1 представлен пример конструкции основного элемента электрода, выполненного в виде стержня, общий видFigure 1 presents an example of the design of the main element of the electrode, made in the form of a rod, General view
На фиг.2. то же, вид А на фиг.1In figure 2. same, view A in FIG. 1
На фиг.3. представлена конструкция соединительного элемента, выполненного в виде цилиндрической 2-х ходовой втулки, общий видIn figure 3. presents the design of the connecting element, made in the form of a cylindrical 2-way sleeve, General view
На фиг.4. - наконечник, общий видIn figure 4. - tip, general view
На фиг.5. - то же, вид Б на фиг.45. - the same, view B in figure 4
На фиг.6. - представлен соединительный элемент в виде 4-х ходовой втулки, общий видIn Fig.6. - presents a connecting element in the form of a 4-way sleeve, General view
На фиг.7 - то же, вид В на фиг 6Fig.7 is the same, view In Fig.6
На фиг.8 - соединительный элемент - в виде втулки-куба, общий видOn Fig - connecting element in the form of a sleeve-cube, General view
На фиг.9 - то же, разрез А-А на фиг.8In Fig.9 is the same, section aa in Fig.8
На фиг.10 - узел крепления основных элементов электрода во втулке-кубе со свинцовым вкладышем внутри, общий видFigure 10 - the attachment of the main elements of the electrode in the sleeve-cube with a lead liner inside, General view
На фиг.11 - схематическое изображение конструкции электрода, выполненного из основных элементов в виде цепочки11 is a schematic illustration of the design of an electrode made of basic elements in the form of a chain
На фиг.12 - схематическое изображение конструкции электрода, выполненного из основных элементов в виде гребенкиOn Fig is a schematic illustration of the design of the electrode made of the main elements in the form of a comb
На фиг.13 - схематическое изображение конструкции электрода, выполненного из основных элементов в виде решеткиOn Fig - schematic representation of the design of the electrode made of the main elements in the form of a lattice
На фиг.14. - схематическое изображение трехмерной конструкции электрода.On Fig. - a schematic representation of the three-dimensional design of the electrode.
Электрод содержит основные элементы 1, выполненные в виде стержня, или бруска, или трубы, соединенные с помощью втулок 2 (2а, 2б, 2в). Каждый основной элемент 1 содержит сердечник 3 из электропроводного металла: медь или железо (сталь) с поперечным сечением 10, 16, 25, 35, 50 мм2, запрессованный в оболочку 4 из вентильного металла - титана, ниобия, или их сплава толщиной 0,2-2,0 см. На внешнюю поверхность вентильного металла нанесено покрытие 5 из металлов платиновой группы (платины или иридия, или рутения или их сплавов) толщиной 0,1-10 мкм, которое подвергнуто термомеханической обработке для увеличения прочности и коррозионной стойкости покрытия за счет изменения структуры металла платиновой группы.The electrode contains the main elements 1, made in the form of a rod, or bar, or pipe, connected using sleeves 2 (2A, 2B, 2B). Each main element 1 contains a core 3 of electrically conductive metal: copper or iron (steel) with a cross section of 10, 16, 25, 35, 50 mm 2 , pressed into the shell 4 of a valve metal - titanium, niobium, or their alloy with a thickness of 0, 2-2.0 cm. The outer surface of the valve metal is coated with 5 of platinum group metals (platinum or iridium, or ruthenium or their alloys) with a thickness of 0.1-10 microns, which has been subjected to thermomechanical treatment to increase the strength and corrosion resistance of the coating for due to changes in the structure of the metal pl Tina group.
Концевые части основных элементов 1 электродов выполнены следующим образом. Сердечник 3 на величину 20-40 мм выступает за оболочку 4 из вентильного металла, и на указанные выступающие части 6 нарезана внешняя резьба, размер которой соответствует поперечному сечению электропроводного метала. Поверхность оболочки 4 из вентильного металла на величину 20-40 мм от каждого торца не покрыта металлом платиновой группы, для предотвращения разрушение покрытия при монтаже, что ведет к снижению эксплуатационных характеристик электрода.The end parts of the main elements 1 of the electrodes are made as follows. The core 3 is 20-40 mm protruding beyond the shell 4 of valve metal, and an external thread is cut into said protruding parts 6, the size of which corresponds to the cross section of the conductive metal. The surface of the shell 4 of valve metal by an amount of 20-40 mm from each end is not covered with platinum group metal, to prevent the destruction of the coating during installation, which leads to a decrease in the performance of the electrode.
Такая конструкция основного элемента позволяет с помощью втулок 2 собирать электроды достаточно большой длины и различной конфигурации, а именно плоские электроды в виде цепочки или в виде решетки или в виде гребенки и объемные электроды в виде трехмерной конструкции.This design of the main element allows you to use electrodes 2 to collect electrodes of a sufficiently large length and various configurations, namely flat electrodes in the form of a chain or in the form of a lattice or in the form of a comb and volume electrodes in the form of a three-dimensional structure.
Втулка 2 выполнена в виде 2-х (2а) или 3-х (2б) или 4-х (2в) ходового цилиндрического элемента, содержащего сердечник 7 из электропроводного металла (медь, железо), покрытый оболочкой 8 из вентильного металла (титана, ниобия, или их сплава). Концевые части сердечника 7 содержат пазы 9, выполненные с внутренней резьбой, соответствующие выступам 6 основного элемента 1The sleeve 2 is made in the form of 2 (2a) or 3 (2b) or 4 (2c) running cylindrical element containing a core 7 of conductive metal (copper, iron), coated with a sheath 8 of valve metal (titanium, niobium, or their alloy). The end parts of the core 7 contain grooves 9 made with an internal thread corresponding to the protrusions 6 of the main element 1
Втулка 2 может быть выполнена из вентильного металла в виде куба (2 г) с отверстиями 10, снабженными внутренней резьбой. Внутри втулки-куба при сборке устанавливается свинцовый вкладыш 11 для обеспечения надежного электроконтакта основных элементов 1 электрода.The sleeve 2 can be made of valve metal in the form of a cube (2 g) with holes 10 provided with an internal thread. During assembly, a lead insert 11 is installed inside the cube sleeve to ensure reliable electrical contact of the main elements 1 of the electrode.
Такие втулки - кубы используются предпочтительно для создания из основных элементов электродов трехмерной объемной конструкции. Использование свинцовых вкладышей внутри втулки при сборке обеспечивает надежный контакт основных элементов.Such sleeve-cubes are preferably used to create a three-dimensional volumetric structure from the basic elements of the electrodes. The use of lead liners inside the sleeve during assembly provides reliable contact of the main elements.
На одном конце электрода, собранного из основных элементов, установлен наконечник 12 с внутренней резьбой, выполненный из вентильного металла, предпочтительно титана, другой конец электрода соединен через муфту 13 с токоподводящим кабелем 14. Наконечник применяется для предохранения медного сердечника от контакта с внешней средой.A tip 12 with an internal thread made of valve metal, preferably titanium, is installed at one end of the electrode assembled from the main elements, the other end of the electrode is connected through a sleeve 13 to the current-supply cable 14. The tip is used to protect the copper core from contact with the external environment.
Конкретные конструкции электродов представлены в примерахSpecific electrode designs are presented in the examples.
Пример 1 (фиг.11).Example 1 (11).
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из основных элементов 1, собранных в цепочку. Каждый основной элемент 1 выполнен в виде стержня с биметаллической основой - медный сердечник 3 с титановой оболочкой 4. Внешний диаметр 7,0 мм, диаметр внутреннего медного стержня 6 мм, что соответствует поперечному сечению 25 мм2, толщина стенки из титана 0,5 мм, рабочая длина основного элемента 1000 мм. На титановую поверхность элемента нанесено платиновое покрытие 5 толщиной 2,9 мкм. Элемент с платиновым покрытием подвергнут термомеханической обработке, а именно, нагреванию в вакууме до 600°С, выдержке при этой температуре в течение 45 минут, с последующим медленным охлаждением в течение 3 часов до комнатной температуры.The corrosion-resistant composite electrode is made of the main elements 1 assembled in a chain. Each main element 1 is made in the form of a rod with a bimetallic base - a copper core 3 with a titanium sheath 4. The outer diameter is 7.0 mm, the diameter of the inner copper rod is 6 mm, which corresponds to a cross section of 25 mm 2 , the wall thickness is 0.5 mm from titanium , the working length of the main element is 1000 mm. A platinum coating 5 with a thickness of 2.9 μm is applied to the titanium surface of the element. An element with a platinum coating was subjected to thermomechanical treatment, namely, heating in vacuum to 600 ° C, holding at this temperature for 45 minutes, followed by slow cooling for 3 hours to room temperature.
После отжига основные элементы 1 с платиновым покрытием подвергли механической обработке, таким образом, что покрытие стало гладким блестящим и механически прочным, за счет изменения структуры покрытия, при этом толщина покрытия уменьшилась на 8,4%.After annealing, the main elements 1 with a platinum coating were machined, so that the coating became smooth shiny and mechanically strong, due to a change in the structure of the coating, while the coating thickness decreased by 8.4%.
Полученные таким образом платино-медно-титановые основные элементы собрали с помощью втулок 2а и тефлоновых герметизирующих прокладок (на чертеже не указаны) в цепочку из десяти последовательно соединенных друг с другом элементов 1, так, что общая рабочая длина электрода стала 10 м. На конец последнего элемента 1 надели титановый наконечник 12, а первый элемент 1 соединили с помощью муфты 13 с электрокабелем 14, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты.The platinum-copper-titanium main elements thus obtained were assembled using sleeves 2a and Teflon sealing gaskets (not shown in the drawing) in a chain of ten elements 1 connected in series with each other, so that the total working length of the electrode became 10 m. At the end the last element 1 put on a titanium tip 12, and the first element 1 was connected using a sleeve 13 with an electric cable 14, which was connected to the positive pole of the cathodic protection station.
Данное устройство электрода испытывали в качестве нерастворимого электрода для катодной электрохимической защиты стальной трубы длиной 20 м и диаметром 500 мм, помещенной в сильно минерализованную жидкость, содержащую до 8 г/л минеральных солей (хлориды, сульфаты, нитраты и карбонаты).This electrode device was tested as an insoluble electrode for cathodic electrochemical protection of a steel pipe 20 m long and 500 mm in diameter, placed in a highly mineralized liquid containing up to 8 g / l of mineral salts (chlorides, sulfates, nitrates and carbonates).
При эксплуатации электрода-анода при силе тока 20А напряжение на клеммах составляло 6,8 В. После 10 лет работы анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений платинового покрытия (шелушения, растрескивания, отслоения) не обнаружено. Напряжение на клеммах повысилось до 7,6 В. Потеря массы платинового покрытия составила около 8,0%.When operating the anode electrode at a current of 20A, the voltage at the terminals was 6.8 V. After 10 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the platinum coating (peeling, cracking, peeling) were not detected. The voltage at the terminals increased to 7.6 V. The mass loss of the platinum coating was about 8.0%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 20А) цепочки из десяти, соединенных с помощью сварки, зарубежных электродов-анодов компании Де Нора напряжение на клеммах составило 8,4 В. Через 10 лет работы платиновое покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки отслоилось. Убыль платины составила более 50%, сопротивление анодов повысилось, напряжение на клеммах повысилось до 18,6 В и анод практически потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current 20A), a chain of ten, connected by welding, foreign electrodes-anodes of the company De Nora, the voltage at the terminals was 8.4 V. After 10 years of operation, the platinum coating on the elements of foreign anodes at the welding sites exfoliated. The decrease in platinum was more than 50%, the resistance of the anodes increased, the voltage at the terminals increased to 18.6 V, and the anode almost lost its operational characteristics.
Таким образом, данная полезная модель позволяет упростить монтаж электродов, снизить сопротивление электрода, тем самым снизить напряжение на клеммах и сопротивление растеканию тока с анода, осуществить выравнивание потенциалов по длине защищаемой от коррозии металлической конструкции. Одновременно за счет повышения коррозионной стойкости и прочности покрытия, увеличить срок эксплуатации электрода.Thus, this utility model makes it possible to simplify the installation of electrodes, reduce the resistance of the electrode, thereby reducing the voltage at the terminals and the resistance to current spreading from the anode, and equalize potentials along the length of the metal structure protected against corrosion. At the same time, by increasing the corrosion resistance and coating strength, increase the life of the electrode.
Пример 2 (фиг.13)Example 2 (Fig.13)
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из 24-х основных элементов 1 в виде решетки с размером ячеек 2 метра. Каждый элемент 1 это стержень с биметаллической основой - медный сердечник 3 с титановой оболочкой 4. Внешний диаметр 6,5 мм, диаметр внутреннего медного стержня 5,6 мм, что соответствует поперечному сечению 16 мм2, толщина стенки из титана 0,45 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На титановую поверхность 4 основного элемента нанесено платиновое покрытие 5 толщиной 3,1 мкм.Corrosion-resistant composite electrode made of 24 basic elements 1 in the form of a lattice with a mesh size of 2 meters. Each element 1 is a rod with a bimetallic base - a copper core 3 with a titanium sheath 4. The outer diameter is 6.5 mm, the diameter of the inner copper rod is 5.6 mm, which corresponds to a cross section of 16 mm 2 , the wall thickness is 0.45 mm from titanium, element working length 1000 mm. A platinum coating 5 with a thickness of 3.1 μm is applied to the titanium surface 4 of the main element.
Элемент 1 с платиновым покрытием подвергнут термомеханической обработке, а именно, нагреванию в вакууме до 600°С, выдержке при этой температуре в течение 45 минут, с последующим медленным охлаждением в течение 3 часов до комнатной температуры.The platinum-coated element 1 was subjected to thermomechanical treatment, namely, heating in vacuum to 600 ° C, holding at this temperature for 45 minutes, followed by slow cooling for 3 hours to room temperature.
После отжига основные элементы 1 с платиновым покрытием подвергли механической обработке, таким образом, что покрытие стало гладким блестящим и механически прочным, за счет изменения структуры покрытия, при этом толщина покрытия уменьшилась на 7,7%.After annealing, the main elements 1 with a platinum coating were machined, so that the coating became smooth shiny and mechanically strong, due to a change in the structure of the coating, while the coating thickness decreased by 7.7%.
Полученные таким, образом медно-титано-платиновые элементы собрали без применения сварки с помощью втулок 2б, 2в и тефлоновых герметизирующих прокладок (на чертеже не указаны) в электроды-аноды в форме решетки из 24-х соединенных друг с другом элементов 1, так чтобы суммарная площадь ячеек решетки составила 16 м2. На конец последнего элемента 1 надели титановый наконечник 12, а первый элемент 1 соединили с помощью муфты 13 с электрокабелем 14, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты.The copper-titanium-platinum cells thus obtained were assembled without welding using bushings 2b, 2c and Teflon sealing gaskets (not shown in the drawing) into anode electrodes in the form of a lattice of 24 elements 1 connected to each other, so that the total area of the lattice cells was 16 m 2 . A titanium tip 12 was put on the end of the last element 1, and the first element 1 was connected using a sleeve 13 with an electric cable 14, which was connected to the positive pole of the cathodic protection station.
Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого электрода-анода для катодной электрохимической защиты стальной емкости для хранения нефтепродуктов объемом 100 м3 диаметром 10 м. Электрод был установлен под емкость во влажный грунт с высоким содержанием 12 г/м3 минеральных солей (хлориды сульфаты, карбонаты) и до 30 г /м3 нефтепродуктов. В процессе эксплуатации анода при силе тока 30 А напряжение на клеммах составляло 7,2 В. После 15 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений платинового покрытия (шелушения, растрескивания, отслоения) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 15 лет эксплуатации стало 7,9 В. Потеря массы платинового покрытия в процессе работы составила около 7,0%.This device was tested as an insoluble electrode-anode for cathodic electrochemical protection of a steel tank for storing oil products with a volume of 100 m 3 with a diameter of 10 m. The electrode was installed under a tank in moist soil with a high content of 12 g / m 3 of mineral salts (chlorides sulfates, carbonates) and up to 30 g / m 3 of petroleum products. During operation of the anode at a current of 30 A, the voltage at the terminals was 7.2 V. After 15 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the platinum coating (peeling, cracking, peeling) were not detected. The voltage at the terminals after 15 years of operation became 7.9 V. The mass loss of the platinum coating during operation was about 7.0%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 30 А) решетки из электродов-анодов компании Де Нора, соединенных, с помощью сварки, платиновое покрытие частично нарушилось в процесс монтажа. Напряжение на клеммах в начале эксплуатации составило 8,9 В. Через 15 лет работы платиновое покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки полностью отслоилось и титан подвергся коррозии. Убыль платины составила более 40%, увеличилось сопротивление электрода, напряжение на клеммах повысилось до 24,4 В, и анод потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 30 A), gratings made from De Norah electrode-anodes connected by welding, the platinum coating was partially broken during the installation process. The voltage at the terminals at the beginning of operation was 8.9 V. After 15 years of operation, the platinum coating on the elements of foreign anodes at the welding sites completely peeled off and the titanium corroded. The platinum loss was more than 40%, the electrode resistance increased, the voltage at the terminals increased to 24.4 V, and the anode lost its operational characteristics.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет упростить монтаж, снизить сопротивление электрода, тем самым снизить напряжение и сопротивление растеканию тока с электрода-анода и осуществить выравнивание потенциалов по площади защищаемой от коррозии металлической конструкции. Одновременно, за счет повышения коррозионной стойкости и прочности покрытия увеличился срок эксплуатации электрода.Thus, the claimed utility model allows to simplify installation, reduce the resistance of the electrode, thereby reducing the voltage and resistance to current spreading from the anode electrode and equalizing potentials over the area of the metal structure protected against corrosion. At the same time, due to increased corrosion resistance and coating strength, the electrode life has increased.
Пример 3 (фиг.14)Example 3 (Fig.14)
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен в виде трехмерной конструкции из основных элементов 1 и соединительных элементов-втулок 2 г в форме куба. Каждый основной элемент 1 - выполнен в виде стержня с биметаллической основой, содержащей медный сердечник 3 и титановую оболочку 4. Внешний диаметр 8,0 мм, диаметр внутреннего медного стержня 6,5 мм, толщина стенки титановой оболочки 0,75 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На титановую поверхность элемента нанесли платиновое покрытие 5 толщиной 3,6 мкм. Элемент с платиновым покрытием подвергли термомеханической обработке, а именно нагреванию в вакууме до 600°С, выдержке при этой температуре в течение 60 минут, и медленному охлаждению в течение 4 часов до комнатной температуры.Corrosion-resistant composite electrode is made in the form of a three-dimensional structure of the main elements 1 and the connecting elements of the sleeve 2 g in the form of a cube. Each main element 1 is made in the form of a rod with a bimetallic base containing a copper core 3 and a titanium shell 4. The external diameter is 8.0 mm, the diameter of the inner copper rod is 6.5 mm, the wall thickness of the titanium shell is 0.75 mm, the working length of the element 1000 mm. A 3.6 mm thick platinum coating 5 was applied to the titanium surface of the element. The platinum-coated element was subjected to thermomechanical treatment, namely, heating in vacuum to 600 ° C, holding at this temperature for 60 minutes, and slowly cooling for 4 hours to room temperature.
После отжига стержень с платиновым покрытием 5 подвергли механической обработке, таким образом, что покрытие стало гладким блестящим и механически прочным, за счет изменения его структуры, при этом толщина покрытия уменьшилась на 10,1%.After annealing, the platinum coated rod 5 was machined so that the coating became smooth shiny and mechanically strong due to a change in its structure, while the coating thickness decreased by 10.1%.
Полученные таким образом медно-титано-платиновые элементы собрали без применения сварки в электроды с помощью титановых втулок 2 г со свинцовым внутренним вкладышем 11 и тефлоновых герметизирующих прокладок в кубический электрод с ребром куба 2 м. К одному из верхних элементов 1 с помощью титановой муфты 13 подсоединили токоподводящий кабель 14, который в свою очередь присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого электрода-анода для катодной электрохимической защиты погружного насоса для перекачки кислотных рассолов и пульпы, образующихся при подземном выщелачивании.The copper-titanium-platinum cells thus obtained were assembled without welding into electrodes using 2 g of titanium bushings with a lead inner insert 11 and Teflon sealing gaskets into a cubic electrode with a cube edge of 2 m. To one of the upper cells 1 using a titanium coupling 13 connected the current supply cable 14, which in turn was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode electrode for the cathodic electrochemical protection of a submersible pump for pumping acid brines and pulps formed during underground leaching.
В процессе эксплуатации указанного анода при силе тока 15 А напряжение на клеммах составляло 12,2 В. После 5 лет работы электрод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений платинового покрытия (шелушения, растрескивания, отслоения) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 10 лет эксплуатации повысилось до 13,6 В. Потеря массы платинового покрытия в процессе работы составила около 14,2%. Корпус и элементы погружного насоса не подверглись коррозии.During operation of the indicated anode at a current strength of 15 A, the voltage at the terminals was 12.2 V. After 5 years of operation, the electrode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the platinum coating (peeling, cracking, peeling) were not detected. After 10 years of operation, the voltage at the terminals increased to 13.6 V. The mass loss of the platinum coating during operation was about 14.2%. The casing and elements of the submersible pump are not corroded.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 15 А) плоских электродов-анодов по прототипу компании Де Нора напряжение на клеммах составило 8,2 в. Через 2 года работы платиновое покрытие на сварных швах разрушилось. Убыль платины составила более 60%, напряжение на клеммах повысилось до 30 В и анод практически потерял свои эксплуатационные характеристики. Неравномерное распределение тока при использовании электрода-анода компании Де Нора и нарушение сплошности платинового покрытия привели к коррозии и выходу из строя погружного насоса.When operating under similar conditions (current strength 15 A) of flat electrode-anodes according to the prototype of the company De Nora, the voltage at the terminals was 8.2 V. After 2 years of operation, the platinum coating on the welds collapsed. The decrease in platinum was more than 60%, the voltage at the terminals increased to 30 V, and the anode almost lost its operational characteristics. Uneven current distribution when using the De Norah anode electrode and violation of the platinum coating continuity led to corrosion and failure of the submersible pump.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет упростить конструкцию электрода и его технологический монтаж, создать различные конфигурации конструкций электродов, за счет их сборки из отдельных основных элементов с использованием соединительных втулок, тем самым обеспечивая надежную защиту различных конструкций, которые подвергаются коррозии - трубопроводов, емкостей с большими объемами - нефть, вода, сложных подводных конструкций - морские суда, морские платформы.Thus, the claimed utility model allows to simplify the design of the electrode and its technological installation, to create various configurations of the structures of the electrodes, due to their assembly from individual basic elements using connecting sleeves, thereby providing reliable protection for various structures that are corroded - pipelines, tanks with large volumes - oil, water, complex underwater structures - sea vessels, offshore platforms.
В сложных конфигурациях для обеспечения оптимального контакта основных элементов электродов между собой используются свинцовые вкладыши внутри объемных втулок, обеспечивая более надежный электрический контакт основных элементов электрода за счет того, что при монтаже происходит заполнение податливым свинцовым вкладышем всего внутреннего объема втулки.In complex configurations, to ensure optimal contact of the main elements of the electrodes with each other, lead inserts are used inside the volumetric bushings, providing a more reliable electrical contact of the main elements of the electrode due to the fact that during installation, the pliable lead insert is filled with the entire internal volume of the sleeve.
Во всем сборном электроде ток идет через сердечник из электропроводного металла, что снижает сопротивление электрода, тем самым снижается напряжение и сопротивление растеканию тока с электрода и осуществляется выравнивание потенциалов по объему (площади, длине) защищаемой от коррозии металлической конструкции. Одновременно, за счет повышения коррозионной стойкости и прочности покрытия увеличивается срок эксплуатации электрода.Throughout the prefabricated electrode, current flows through the core of an electrically conductive metal, which reduces the resistance of the electrode, thereby reducing the voltage and resistance to current spreading from the electrode and equalizing the potentials by the volume (area, length) of the metal structure protected against corrosion. At the same time, by increasing the corrosion resistance and coating strength, the electrode life is increased.
Пример 4Example 4
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из элементов в виде цепочки. Каждый элемент это стержень с биметаллической основой: ниобий- медь. Внешний диаметр 6,0 мм, диаметр внутреннего медного стержня 5.4 мм, толщина стенки из ниобия 0,3 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На ниобиевую поверхность элемента нанесли платиновое покрытие толщиной 2,5 мкм. Элемент с платиновым покрытием подвергли термомеханической обработке, а именно нагреванию в вакууме до 620°С и выдерживали при этой температуре в течение 65 минут, затем медленно в течение 2 часов охлаждали до комнатной температуры. После отжига стержень с платиновым покрытием подвергли механической обработке, таким образом, что покрытие стало гладким блестящим и механически прочным, а толщина покрытия уменьшилась на 6,3%.Corrosion-resistant composite electrode made of elements in the form of a chain. Each element is a rod with a bimetallic base: niobium-copper. The outer diameter is 6.0 mm, the diameter of the inner copper rod is 5.4 mm, the wall thickness of niobium is 0.3 mm, and the working length of the element is 1000 mm. A platinum coating 2.5 μm thick was applied to the niobium surface of the element. An element with a platinum coating was subjected to thermomechanical treatment, namely, heating in vacuum to 620 ° C and kept at this temperature for 65 minutes, then slowly cooled to room temperature over 2 hours. After annealing, the platinum-coated rod was machined so that the coating became smooth, shiny and mechanically strong, and the coating thickness decreased by 6.3%.
Полученные таким образом медь-ниобий-платиновые элементы собрали без применения сварки в аноды с помощью втулок и тефлоновых прокладок в цепочку из двадцати последовательно соединенных друг с другом элементов. Так что, общая рабочая длина стала 20 метров. На конец последнего элемента надели ниобиевый наконечник рис.3, а первый соединили с помощью муфты с кабелем, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого анода для катодной электрохимической защиты стальной трубы длиной 25 м и диаметром 700 мм, помещенной во влажный грунт, смоченный сильно минерализованной жидкостью, содержащей до 5 г/л минеральных солей (хлориды, нитраты, фосфаты и карбонаты)Thus obtained copper-niobium-platinum elements were assembled without welding into the anodes using bushings and Teflon gaskets in a chain of twenty elements connected in series with each other. So, the total working length has become 20 meters. At the end of the last element they put on the niobium tip of Fig. 3, and the first was connected using a sleeve with a cable, which was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode for cathodic electrochemical protection of a steel pipe 25 m long and 700 mm in diameter, placed in moist soil moistened with a highly mineralized liquid containing up to 5 g / l of mineral salts (chlorides, nitrates, phosphates and carbonates)
В процессе эксплуатации анода при силе тока 25 А напряжение на клеммах составляло 5,6 В. После 12 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений платинового покрытия (шелушения, растрескивания, отслоения) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 12 лет эксплуатации повысилось до 6,2 В. Потеря массы платинового покрытия в процессе работы составила около 4,8%.During operation of the anode at a current of 25 A, the voltage at the terminals was 5.6 V. After 12 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the platinum coating (peeling, cracking, peeling) were not detected. The voltage at the terminals after 12 years of operation increased to 6.2 V. The mass loss of the platinum coating during operation was about 4.8%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 25 А) цепочки из десяти последовательно соединенных зарубежных анодов компании МАТКОР напряжение на клеммах составило 7,8 В. Через 12 лет работы платиновое покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки отслоилось. Убыль платины составила более 40%, напряжение на клеммах повысилось до 16,5 В и анод практически потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 25 A), a chain of ten series-connected foreign anodes of MATKOR company had a terminal voltage of 7.8 V. After 12 years of operation, the platinum coating on the elements of foreign anodes at the welding sites exfoliated. The decrease in platinum was more than 40%, the voltage at the terminals increased to 16.5 V and the anode almost lost its operational characteristics.
Пример 5Example 5
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из 36 элементов в виде решетки с размером ячеек 2 метра. Каждый элемент это стержень с биметаллической медь-титан основой. Внешний диаметр 6,5 мм, диметр внутреннего медного стержня 5,6 мм, толщина стенки из титана 0,45 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На титановую поверхность элемента методом термического разложения солей нанесли покрытие из смеси рутения и иридия (в соотношении 7:3) толщиной 3,1 мкм. Стержень с покрытием подвергли термической обработке на воздухе при 600°С в течение 2 часов, после чего покрытие стало гладким, механически прочным с хорошей адгезией с титановой основой.Corrosion-resistant composite electrode made of 36 elements in the form of a lattice with a mesh size of 2 meters. Each element is a rod with a bimetallic copper-titanium base. The outer diameter is 6.5 mm, the diameter of the inner copper rod is 5.6 mm, the wall thickness is 0.45 mm from titanium, the working length of the element is 1000 mm. The method of thermal decomposition of salts was applied to the titanium surface of the element by a coating of a mixture of ruthenium and iridium (in the ratio of 7: 3) with a thickness of 3.1 μm. The coated core was heat treated in air at 600 ° C for 2 hours, after which the coating became smooth, mechanically strong with good adhesion to the titanium base.
Полученные таким образом медь-титан-рутений-иридиевые элементы собрали без применения сварки в аноды в форме решетки с помощью втулок и тефлоновых прокладок в решетку из 36 соединенных друг с другом элементов. На конец крайнего элемента решетки с помощь, муфты подсоединяли кабель, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого анода для катодной электрохимической защиты стальной емкости для хранения воды объемом 140 м3 диаметром 16 м. Электрод был установлен под емкость во влажный грунт с содержанием минеральных солей (хлориды сульфаты, нитраты, карбонаты) 2,6 г/л. В процессе эксплуатации анода при силе тока 16 А напряжение на клеммах составляло 5,4 В. После 14 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений покрытия из рутения и иридия (шелушения, отслоения, растрескивания) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 14 лет эксплуатации стало равным 7,2 В. Потеря массы покрытия, в процессе работы составила около 10%.Thus obtained copper-titanium-ruthenium-iridium elements were assembled without welding into anodes in the form of a lattice using bushings and Teflon gaskets in a lattice of 36 elements connected to each other. At the end of the extreme element of the grating with help, the couplers connected a cable that was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode for cathodic electrochemical protection of a steel tank for storing water with a volume of 140 m 3 and a diameter of 16 m. The electrode was installed under the tank in moist soil with a content of mineral salts (chlorides sulfates, nitrates, carbonates) of 2.6 g / l . During operation of the anode with a current of 16 A, the voltage at the terminals was 5.4 V. After 14 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the coating of ruthenium and iridium (peeling, peeling, cracking) were not detected. The voltage at the terminals after 14 years of operation became equal to 7.2 V. The loss of coating mass during operation amounted to about 10%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 16 А) анодов в виде решетки с покрытием на основе рутения и иридия компании Де Нора, соединенных, с помощью сварки, покрытие частично разрушилось уже в процесс монтажа. Напряжение на клеммах в начале эксплуатации составило 7,6 В. Через 14 лет работы, покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки полностью отслоилось, На остальной поверхности также наблюдается значительные разрушение слоя покрытия. Убыль покрытия из рутения и иридия составила 52%, напряжение на клеммах повысилось до 24,4 В, и анод потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 16 A), the anodes in the form of a lattice with a coating based on ruthenium and iridium from De Nora company, connected by welding, the coating partially collapsed already during the installation process. The voltage at the terminals at the beginning of operation was 7.6 V. After 14 years of operation, the coating on the elements of foreign anodes at the welding sites completely peeled off. On the remaining surface, significant destruction of the coating layer is also observed. The loss of coverage from ruthenium and iridium was 52%, the voltage at the terminals increased to 24.4 V, and the anode lost its operational characteristics.
Пример 6Example 6
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из 32 элементов в виде гребенки с шагом 4 метра и глубиной 2 метра. Каждый элемент это стержень с биметаллической основой медь-титан. Внешний диаметр 6,5 мм, диметр внутреннего медного стержня 5,8 мм, толщина стенки из титана 0,35 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На титановую поверхность элемента гальваническим методом нанесли покрытие из рутения толщиной 3,6 мкм. Стержень с покрытием из рутения подвергли термической обработке при 610°С в течение 3 часов на воздухе для формирования устойчивого покрытия из рутения и титана. После термической обработки покрытие упрочнилось, стало гладким, механически прочным с хорошей адгезией.The corrosion-resistant composite electrode is made of 32 elements in the form of a comb with a step of 4 meters and a depth of 2 meters. Each element is a rod with a bimetallic base copper-titanium. The outer diameter is 6.5 mm, the diameter of the inner copper rod is 5.8 mm, the wall thickness is 0.35 mm from titanium, the working length of the element is 1000 mm. A 3.6-mm-thick ruthenium coating was applied to the titanium surface of the element by the galvanic method. A ruthenium coated rod was heat treated at 610 ° C. for 3 hours in air to form a stable coating of ruthenium and titanium. After heat treatment, the coating hardened, became smooth, mechanically strong with good adhesion.
Полученные таким образом медь-титан-рутениевые элементы собрали без применения сварки в аноды в форме гребенки с помощью титановых втулок и тефлоновых прокладок. На конец крайнего элемента решетки с помощь, муфты подсоединяли электропроводящий кабель, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого анода для катодной электрохимической защиты стального горизонтального трубопровода длиной 75 метров и диаметром 800 мм. Электрод был установлен вдоль трубопровода во влажный грунт с содержанием минеральных солей (хлориды, фосфаты, силикаты, карбонаты) 1,8 г/л. В процессе эксплуатации анода при силе тока 18 А напряжение на клеммах составляло 5,5 В. После 8 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений покрытия из рутения (отслоения, растрескивания) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 8 лет эксплуатации стало равным 6,2 В. Потеря массы рутениевого покрытия, в процессе работы составила около 8,3%.Thus obtained copper-titanium-ruthenium elements were assembled without welding into the anodes in the form of a comb using titanium bushings and Teflon gaskets. At the end of the extreme element of the grating with help, the couplings connected an electrically conductive cable that was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode for cathodic electrochemical protection of a horizontal steel pipe 75 meters long and 800 mm in diameter. The electrode was installed along the pipeline in moist soil with a content of mineral salts (chlorides, phosphates, silicates, carbonates) of 1.8 g / l. During operation of the anode at a current of 18 A, the voltage at the terminals was 5.5 V. After 8 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the coating of ruthenium (delamination, cracking) were not detected. The voltage at the terminals after 8 years of operation became 6.2 V. The mass loss of the ruthenium coating during operation was approximately 8.3%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 18 А) анодов в виде гребенки с покрытием из рутения компании Де Нора, соединенных, с помощью сварки, рутениевое покрытие частично разрушилось уже в процесс монтажа. Напряжение на клеймах в начале эксплуатации составило 7,5 В. Через 8 лет работы, покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки полностью отслоилось, На остальной поверхности также наблюдается значительные разрушение слоя покрытия. Убыль массы покрытия из рутения составила 44%, напряжение на клеммах повысилось до 20,8 В, и анод потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 18 A), anodes in the form of a comb with a De Nora ruthenium coating, connected by welding, the ruthenium coating partially collapsed during the installation process. The voltage on the hallmarks at the beginning of operation was 7.5 V. After 8 years of operation, the coating on the elements of foreign anodes at the welding sites has completely peeled off. On the remaining surface, significant destruction of the coating layer is also observed. The decrease in the coating mass from ruthenium was 44%, the voltage at the terminals increased to 20.8 V, and the anode lost its operational characteristics.
Пример 7Example 7
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из 80 элементов в виде гребенки с шагом 4 метра глубиной 5 метров. Каждый элемент это стержень с биметаллической основой титан - железо (сталь). Внешний диаметр 8,6 мм, диметр внутреннего стального стержня 8,1 мм, толщина стенки из титана 0,25 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На титановую поверхность элемента методом термического разложения солей нанесли покрытие из смеси рутения и иридия (в соотношении 80:20) толщиной 3,7 мкм. Стержень с покрытием подвергли термической обработке при 620°С в течение 3,0 часов, после чего покрытие стало гладким, механически прочным с хорошей адгезией.The corrosion-resistant composite electrode is made of 80 elements in the form of a comb with a step of 4 meters and a depth of 5 meters. Each element is a rod with a bimetallic base titanium - iron (steel). The outer diameter is 8.6 mm, the diameter of the inner steel rod is 8.1 mm, the wall thickness is 0.25 mm from titanium, the working length of the element is 1000 mm. The method of thermal decomposition of salts was applied to the titanium surface of the element by coating with a mixture of ruthenium and iridium (in the ratio 80:20) with a thickness of 3.7 μm. The coated core was heat treated at 620 ° C for 3.0 hours, after which the coating became smooth, mechanically strong with good adhesion.
Полученные таким образом железо (сталь)-титан-рутений-иридиевые элементы собрали без применения сварки в аноды в форме гребенки с помощью втулок и тефлоновых прокладок. На конец крайнего элемента решетки с помощью муфты подсоединяли кабель, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого анода для катодной электрохимической защиты металлических опор морского причала. Электрод был установлен в морской воде с содержанием минеральных солей (хлориды сульфаты, гидрокарбонаты) 17,5 г/л. В процессе эксплуатации анода при силе тока 15А напряжение на клеммах составляло 6,9 В. После 10 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений покрытия из рутения и иридия (шелушения, отслоения, растрескивания) не обнаружено. Напряжение на клеммах после 10 лет эксплуатации стало равным 8,2 В. Потеря массы покрытия, в процессе работы составила около 12%.Thus obtained iron (steel) -titanium-ruthenium-iridium elements were assembled without welding into the anodes in the form of a comb using bushings and Teflon gaskets. A cable was connected to the end of the extreme element of the grating using a sleeve, which was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode for cathodic electrochemical protection of the metal supports of the sea pier. The electrode was installed in sea water with a content of mineral salts (chloride sulfates, hydrocarbons) of 17.5 g / l. During operation of the anode at a current of 15A, the voltage at the terminals was 6.9 V. After 10 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. Noticeable violations of the coating of ruthenium and iridium (peeling, peeling, cracking) were not detected. The voltage at the terminals after 10 years of operation became 8.2 V. The loss of coating mass during operation was about 12%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 15А) анодов в виде гребенки с покрытием из рутения и иридия компании Де Нора, соединенных, с помощью сварки, оксидное покрытие частично разрушилось уже в процесс монтажа. Напряжение на клеммах в начале эксплуатации составило 7,9 В. Через 10 лет работы, оксидное покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки полностью отслоилось. На остальной поверхности наблюдались значительные разрушение слоя покрытия и коррозия титановой основы. Убыль массы покрытия из рутения и иридия составила до 40%, напряжение на клеммах повысилось до 19,0 В, анод потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 15A), the anodes in the form of a comb with a coating of ruthenium and iridium from De Nora company, connected by welding, the oxide coating partially collapsed already during the installation process. The voltage at the terminals at the beginning of operation was 7.9 V. After 10 years of operation, the oxide coating on the elements of foreign anodes at the welding sites completely peeled off. On the remaining surface, significant destruction of the coating layer and corrosion of the titanium base were observed. The decrease in the coating mass from ruthenium and iridium was up to 40%, the voltage at the terminals increased to 19.0 V, the anode lost its operational characteristics.
Пример 8Example 8
Коррозионностойкий композиционный электрод изготовлен из 44 элементов в виде гребенки с шагом 2 метра и глубиной 2 метра. Каждый элемент это стержень с биметаллической основой медь-ниобий. Внешний диаметр 6,5 мм, диметр внутреннего медного стержня 6,0 мм, толщина стенки из ниобия 0,25 мм, рабочая длина элемента 1000 мм. На ниобиевую поверхность элемента термического разложения соли нанесли покрытие из иридия толщиной 3,1 мкм. Стержень с покрытием из иридия подвергли термической обработке при 640°С в течение 2 часов в атмосфере воздуха для формирования устойчивого покрытия из иридия и ниобия. После термической обработки покрытие стало гладким, механически прочным с хорошей адгезией.The corrosion-resistant composite electrode is made of 44 elements in the form of a comb with a step of 2 meters and a depth of 2 meters. Each element is a rod with a bimetallic base of copper-niobium. The outer diameter is 6.5 mm, the diameter of the inner copper rod is 6.0 mm, the wall thickness of niobium is 0.25 mm, the working length of the element is 1000 mm. On the niobium surface of the salt thermal decomposition element, a coating of iridium with a thickness of 3.1 μm was applied. The iridium coated core was heat treated at 640 ° C. for 2 hours in an atmosphere of air to form a stable coating of iridium and niobium. After heat treatment, the coating became smooth, mechanically strong with good adhesion.
Полученные таким образом медь-ниобий-иридиевые элементы, собрали без применения сварки в аноды в форме гребенки с помощью втулок и тефлоновых прокладок. На конец крайнего элемента решетки с помощь, муфты подсоединяли кабель, который присоединили к положительному полюсу станции катодной защиты. Данное устройство испытывали в качестве нерастворимого анода для катодной электрохимической защиты стального морского парома длиной 120 метров. Электрод был установлен вдоль боковой поверхности парома эксплуатируемого на балтийском море. В начале эксплуатации анода при силе тока 25 А напряжение на клеймах катодной станции составляло 6,6 В. После 10 лет работы, анод не потерял свои эксплуатационные характеристики. Заметных нарушений покрытия из иридия (отслоения, растрескивания) не обнаружено. Напряжение на клеймах после 12 лет эксплуатации стало равным 6,9 В. Потеря массы покрытия, в процессе работы составила около 8,3%.The copper-niobium-iridium elements thus obtained were assembled without welding into combs in the form of combs using bushings and Teflon gaskets. At the end of the extreme element of the grating with help, the couplers connected a cable that was connected to the positive pole of the cathodic protection station. This device was tested as an insoluble anode for cathodic electrochemical protection of a steel sea ferry 120 meters long. The electrode was installed along the side surface of the ferry operated on the Baltic Sea. At the beginning of operation of the anode at a current strength of 25 A, the voltage at the hallmarks of the cathode station was 6.6 V. After 10 years of operation, the anode did not lose its operational characteristics. No noticeable irregular coating disturbances (peeling, cracking) were found. The voltage on the hallmarks after 12 years of operation became equal to 6.9 V. The loss of coating mass during operation amounted to about 8.3%.
При эксплуатации в аналогичных условиях (сила тока 25 А) анодов в виде гребенки с покрытием из иридия компании Де Нора, соединенных, с помощью сварки, иридиевое покрытие частично разрушилось уже в процесс монтажа. Напряжение на клеймах в начале эксплуатации составило 7,5 В. Через 10 лет работы, покрытие на элементах зарубежных анодов на местах сварки полностью отслоилось, На остальной поверхности также наблюдается значительные разрушение слоя покрытия. Убыль массы покрытия из рутения составила 44%, напряжение на клеммах повысилось до 20,8 В, и анод потерял свои эксплуатационные характеристики.When operating under similar conditions (current strength 25 A), the anodes in the form of a comb with a De Nora coating of iridium, connected by welding, the iridium coating partially collapsed during the installation process. The voltage on the hallmarks at the beginning of operation was 7.5 V. After 10 years of operation, the coating on the elements of foreign anodes at the welding sites has completely peeled off. On the remaining surface, a significant destruction of the coating layer is also observed. The decrease in the coating mass from ruthenium was 44%, the voltage at the terminals increased to 20.8 V, and the anode lost its operational characteristics.
Остальные примеры (9-19) приведены в таблице 1The remaining examples (9-19) are shown in table 1
Во всех случаях при длительных испытаниях напряжение на клеммах катодной станции увеличилось незначительно, масса покрытия и поверхность электродов не претерпели существенных изменений. В случае прототипа напряжение увеличилось более чем в два раза, значительно уменьшилась масса покрытия, покрытие частично отслоилось.In all cases, during lengthy tests, the voltage at the terminals of the cathode station increased slightly, the mass of the coating and the surface of the electrodes did not undergo significant changes. In the case of the prototype, the voltage more than doubled, the coating mass significantly decreased, the coating partially exfoliated.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет упростить монтаж, снизить сопротивление электрода, тем самым снизить напряжение и сопротивление растеканию тока с анода и осуществить выравнивание потенциалов по площади защищаемой металлической конструкции. Одновременно, за счет повышения коррозионной стойкости и прочности покрытия увеличить срок эксплуатацииThus, the claimed utility model allows to simplify installation, reduce the resistance of the electrode, thereby reducing the voltage and resistance to current spreading from the anode and equalizing potentials over the area of the protected metal structure. At the same time, by increasing the corrosion resistance and strength of the coating, increase the service life
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139276/02U RU116149U1 (en) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139276/02U RU116149U1 (en) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU116149U1 true RU116149U1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46231070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011139276/02U RU116149U1 (en) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU116149U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533387C1 (en) * | 2013-07-01 | 2014-11-20 | Закрытое Акционерное Общество "Уральские Инновационные Технологии" (ЗАО "УРАЛИНТЕХ") | Method of corrosion-resistant electrode production |
-
2011
- 2011-09-26 RU RU2011139276/02U patent/RU116149U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533387C1 (en) * | 2013-07-01 | 2014-11-20 | Закрытое Акционерное Общество "Уральские Инновационные Технологии" (ЗАО "УРАЛИНТЕХ") | Method of corrosion-resistant electrode production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Byrne et al. | State-of-the-art review of cathodic protection for reinforced concrete structures | |
| CN104508188B (en) | Galvanic anode and method of inhibiting corrosion | |
| MX2014012653A (en) | Method for the galvanic protection of a reinforced concrete structure. | |
| MXPA06012379A (en) | Sacrificial anode assembly. | |
| CN101914773B (en) | Method and device for protecting power facility grounding net | |
| US2053214A (en) | Electrode resistant to anodic attack | |
| EP2971246B1 (en) | Encapsulated impressed current anode for vessel internal cathodic protection | |
| CN103207221A (en) | Sensor for monitoring depth distribution of concentration and pH (potential of hydrogen) values of chloride ions in concrete protective layer and method for manufacturing sensor | |
| CN105896110A (en) | Corrosion-resistant grounding device with graphene coating and manufacturing method thereof | |
| NO159944B (en) | LINEAR ANODE. | |
| RU116149U1 (en) | CORROSION-RESISTANT COMPOSITE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF METAL STRUCTURES | |
| CN102268679A (en) | Corrosion protection system for offshore steel structures and a method for its application | |
| CN203999853U (en) | A kind of novel pipe electrolyzer | |
| CN202534796U (en) | Composite metal grounding body | |
| CN203517022U (en) | Low-lying anti-corrosion alloyed corrosion-prevention thermal insulation pipeline | |
| CN201533026U (en) | Steel nickel-plated grounding rod | |
| US20190226095A1 (en) | Autonomous impressed current cathodic protection device on metal surfaces with a spiral magnesium anode | |
| Pavlović et al. | On the use of platinized and activated titanium anodes in some electrodeposition processes | |
| CN101877437A (en) | Anti-saline alkali corrosion resistance-reduction combined grounding body | |
| Halafawi et al. | External and internal cathodic protection of storage oil tanks | |
| RU2533387C1 (en) | Method of corrosion-resistant electrode production | |
| CN107342467B (en) | Carbon fiber composite alloy grounding body | |
| CN106835233B (en) | Wear-resisting, etch-proof aluminium drill pipe preparation method and aluminium drill pipe obtained | |
| RU2468126C1 (en) | Method for production of insoluble anode on titanium base | |
| CN205295470U (en) | Drilling platform's cathodic protection system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE1K | Change of address of a utility model owner | ||
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190927 |