RU2006522C1 - Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures - Google Patents
Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006522C1 RU2006522C1 SU5046681A RU2006522C1 RU 2006522 C1 RU2006522 C1 RU 2006522C1 SU 5046681 A SU5046681 A SU 5046681A RU 2006522 C1 RU2006522 C1 RU 2006522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protected
- corrosion
- electrons
- diode
- metal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к защите металлов от коррозийного разрушения и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения коррозийной стойкости металлических конструкций, предпочтительно не связанных с землей, например кузовов грузовых или легковых автомобилей. The invention relates to the protection of metals from corrosion damage and can be used in various industries to increase the corrosion resistance of metal structures, preferably not connected to the ground, for example, bodies of trucks or cars.
Широкое распространение получил способ защиты металлических поверхностей от разрушающего взаимодействия с окружающей средой, в том числе незамкнутых систем, путем формирования на защищаемой поверхности твердого в виде металлического или неметаллического покрытия коррозионно-стойкого слоя, например, типа вязкой смазки или лака. A widespread method of protecting metal surfaces from destructive interaction with the environment, including open systems, by forming on the protected surface a solid corrosion-resistant layer in the form of a metal or nonmetallic coating, for example, like a viscous grease or varnish.
При этом вид защитного покрытия определяется многими факторами, главным из которых является степень агрессивности воздействующей на металл среды. Вместе с тем известно, что прочное сцепление покрытия с металлом и возможно более равномерное по толщине распределение его поверхности в значительной степени зависят от качества подготовки поверхностей металла. Moreover, the type of protective coating is determined by many factors, the main of which is the degree of aggressiveness of the medium acting on the metal. At the same time, it is known that strong adhesion of a coating to a metal and possibly a more even distribution of its surface in thickness largely depend on the quality of preparation of the metal surfaces.
Таким образом, известный способ требует овладения знаниями по достаточно широкому кругу вопросов, выбора соответствующего материала покрытия, технологии его нанесения и многое другое. Наряду с этим известный способ, как показывает практика, требует поиска более эффективных мер защиты металла от коррозии. Thus, the known method requires mastering knowledge on a fairly wide range of issues, choosing the appropriate coating material, technology for applying it, and much more. Along with this, the known method, as practice shows, requires the search for more effective measures to protect the metal from corrosion.
Известен электрохимический способ защиты металла, подразделяемый на катодную и анодную защиту. Катодная защита осуществляется катодной поляризацией металла, в частности, с помощью внешнего тока и обычно применяется как дополнительная к изолирующему покрытию. Known electrochemical method of protecting metal, divided into cathodic and anodic protection. The cathodic protection is carried out by the cathodic polarization of the metal, in particular by means of an external current and is usually applied as an additional to the insulating coating.
Суть этого способа состоит в том, что защищаемую поверхность присоединяют к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, т. е. поляризуют металл катодно, а к положительному полюсу источника тока присоединяют металлические детали, например стержни. В условиях работы такой электролизной системы активному разрушению подвергается анод. The essence of this method is that the surface to be protected is connected to the negative pole of an external direct current source, that is, the metal is polarized cathodically, and metal parts, such as rods, are connected to the positive pole of the current source. Under the conditions of operation of such an electrolysis system, the anode undergoes active destruction.
Из известных способов защиты металла от коррозии наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ катодной защиты с помощью протекторов, который предпочтителен в условиях морской воды, других нейтральных средах, а также в почве. Протекторная защита состоит в том, что к поверхности защищаемой конструкции путем прижима присоединяют металл или сплав, электродный потенциал которого электроотрицательнее потенциала защищаемого металла в данной коррозийной среде. Of the known methods of protecting metal from corrosion, the closest in technical essence and the achieved result to the invention is the method of cathodic protection using protectors, which is preferable in conditions of sea water, other neutral environments, as well as in soil. Tread protection consists in the fact that a metal or alloy is attached to the surface of the protected structure by pressing, the electrode potential of which is electronegative than the potential of the protected metal in a given corrosive environment.
В качестве материала протектора используют в зависимости от коррозионной среды чистый цинк или сплавы цинка с алюминием иногда сплавы на основе магния. В таком гальваническом микроэлементе протектор служит анодом и в процессе защиты постепенно электрохимически растворяется. Коррозия защищаемой конструкции - катода полностью прекращается или чаще всего значительно уменьшается, поскольку локальный коррозийный ток защищаемой конструкции после присоединения к ней протектора значительно уменьшается. Механизм защиты металла от коррозии с помощью протектора аналогичен механизму катодной защиты, т. е. сводится к переводу в катоды локальных анодов на поверхности конструкции или к ослаблению их деятельности. Коррозия металла полностью прекращается, если при присоединении к нему протектора потенциал конструкции достигает значения обратного потенциала наиболее отрицательной анодной составляющей ее поверхности. Pure zinc or zinc alloys with aluminum, sometimes magnesium-based alloys, are used as the tread material, depending on the corrosive environment. In such a galvanic microelement, the protector serves as an anode and gradually dissolves electrochemically in the process of protection. Corrosion of the protected structure - the cathode completely stops or most often significantly decreases, since the local corrosion current of the protected structure after attaching the tread to it is significantly reduced. The mechanism for protecting metal from corrosion by means of a tread is similar to the cathodic protection mechanism, i.e., it reduces to transferring local anodes to cathodes on the surface of a structure or to weakening their activity. Corrosion of a metal completely stops if, upon attachment of a tread to it, the structural potential reaches the value of the inverse potential of the most negative anode component of its surface.
Однако необходимый для реализации известного способа единый гальванический элемент образуется только в том случае, если вся защищаемая поверхность покрыта влагой. Если же коррозийной средой является атмосферная среда, происходит разделение сплошного слоя влаги на отдельные островки в процессе его подсыхания. В результате эффективность защитного процесса значительно снижается, поскольку гальванический элемент локализуется в зоне размещения протектора и ограничивается его контуром. Поэтому при защите протяженных металлических поверхностей от воздействия атмосферной среды необходимо использовать n-е количество протекторов известной конструкции, что усложняет способ и увеличивает стоимость его аппаратурной реализации. Наряду с этим, как показала многолетняя практика использования известного способа, эффективность его использования неоднозначна в тех или иных условиях и существенно зависит от множества дополнительных факторов. В частности, использование этого способа малоэффективно для защиты кузова автомобиля, имеющего протяженную поверхность сложного рельефа. However, the necessary for the implementation of the known method a single galvanic cell is formed only if the entire protected surface is covered with moisture. If the corrosive medium is atmospheric medium, a continuous layer of moisture is divided into separate islands during its drying. As a result, the effectiveness of the protective process is significantly reduced, since the galvanic cell is localized in the tread area and is limited by its contour. Therefore, when protecting extended metal surfaces from atmospheric exposure, it is necessary to use the nth number of protectors of known design, which complicates the method and increases the cost of its hardware implementation. Along with this, as shown by the long-term practice of using the known method, the effectiveness of its use is ambiguous in various conditions and significantly depends on many additional factors. In particular, the use of this method is ineffective for protecting a car body having an extended surface of complex relief.
Известное устройство защиты металлов от коррозии, выбранное в качестве прототипа, выполнено в виде гальванического макроэлемента со средством крепления к защищаемому объекту путем прижима. Устройство содержит пластину из сплава на основе цинка, электродный потенциал которого заведомо электроотрицательнее потенциала защищаемых металлических конструкций, например, из железа. The known device for protecting metals from corrosion, selected as a prototype, is made in the form of a galvanic macrocell with a means of attachment to the protected object by clamping. The device contains a zinc alloy plate, the electrode potential of which is obviously electronegative than the potential of the protected metal structures, for example, of iron.
Работа известного устройства основана на принципе катодной протекторной защиты. Недостатки устройства такой конструкции аналогичны описанным выше. The operation of the known device is based on the principle of cathodic tread protection. The disadvantages of the device of this design are similar to those described above.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке нового способа защиты изделий из легких металлов и сплавов, а также из тугоплавких металлов от коррозийного воздействия окружающей среды и универсального устройства для его практического применения в различных отраслях промышленности. При осуществлении способа и устройства должна быть в значительной степени повышена коррозийная стойкость металлических конструкций, в том числе тех, к которым уже были применены известные замедлители коррозийного разрушения (ингибиторы, твердые покрытия и др. ). The problem to which the invention is directed is to develop a new method of protecting products from light metals and alloys, as well as from refractory metals from the corrosive effects of the environment and a universal device for its practical application in various industries. In the implementation of the method and device, the corrosion resistance of metal structures, including those to which known corrosion inhibitors (inhibitors, hard coatings, etc.) have already been applied, should be significantly increased.
Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты металла от коррозии, основанном на взаимодействии защищаемой поверхности с отрицательным зарядом, согласно изобретению на защищаемой поверхности накапливают отрицательный потенциал путем формирования свободных электронов от автономного источника. To achieve the specified technical result in the known method of protecting metal from corrosion, based on the interaction of the protected surface with a negative charge, according to the invention, a negative potential is accumulated on the protected surface by forming free electrons from an autonomous source.
Ожидаемый технический результат достигается также тем, что в устройстве для защиты металла от коррозии, содержащем источник отрицательных зарядов, связанный с защищаемым объектом, согласно изобретению источник выполнен в виде генератора свободных электронов со средством их накопления, при этом генератор электрически связан с защищаемым объектом через указанное средство. The expected technical result is also achieved by the fact that in the device for protecting metal from corrosion, containing a source of negative charges associated with the protected object, according to the invention, the source is made in the form of a free electron generator with a means of accumulating them, while the generator is electrically connected to the protected object through the specified means.
Генератор свободных электронов выполнен в виде электровакуумного диода, подключенного к источнику питания, а средство накопления свободных электронов выполнено в виде сопротивления нагрузки, включенного параллельно диоду и связанного с защищаемым объектом. The free electron generator is made in the form of an electrovacuum diode connected to a power source, and the free electron accumulator is made in the form of a load resistance connected in parallel with the diode and connected with the protected object.
Накопление свободных электронов от генератора на защищаемой поверхности согласно способу способствует изменению работы выхода электронов с этой поверхности. С повышением работы выхода электронов из металла снижается скорость изменения физического состояния поверхностного слоя металла. The accumulation of free electrons from the generator on the protected surface according to the method contributes to a change in the work function of the electrons from this surface. As the work function of electrons from the metal increases, the rate of change in the physical state of the surface layer of the metal decreases.
Поверхностно-структурные факторы, ответственные за все физические явления, можно свести к наличию на поверхности центров, обедненных электронами и образующих стабильно существующие дискретные зоны связанных на поверхности положительных ионов. Вследствие электростатической индукции на поверхности тела вблизи дискретных зон связанных положительных ионов локализуются отрицательные заряды - электроны. Таким образом, образуются дополнительные конфигурации зарядов. The surface structural factors responsible for all physical phenomena can be reduced to the presence on the surface of centers depleted in electrons and forming stably existing discrete zones of positive ions bound on the surface. Due to electrostatic induction, negative charges — electrons — are localized on the surface of the body near discrete zones of bound positive ions. Thus, additional charge configurations are formed.
Данное поле является внешним, его линии частично замкнуты на индуцированные по соседству отрицательные заряды электронов. Пpи внесении свободных электронов на поверхности тела большее количество силовых линий положительных ионов замыкается на отрицательные заряды - электроны. Образуются свэлионы. За счет возникновения этих связей меньшее количество силовых линий участвует в работе выхода при физических явлениях на поверхности тела. This field is external, its lines are partially closed by negative electron charges induced in the neighborhood. When introducing free electrons on the surface of a body, a larger number of lines of force of positive ions are closed by negative charges - electrons. Swanions form. Due to the occurrence of these bonds, a smaller number of lines of force are involved in the work function during physical phenomena on the surface of the body.
Таким образом, снижается скорость изменения исходного физического состояния поверхности тела (металла), т. е. скорость коррозии замедляется. Thus, the rate of change of the initial physical state of the surface of the body (metal) is reduced, i.e., the corrosion rate slows down.
Способ защиты металла предусматривает электрическое соединение контактно или дистанционно с генератором свободных электронов через их накопитель, непосредственно с которого происходит натекание отрицательных зарядов на защищаемую поверхность. The metal protection method provides for the electrical connection, either remotely or remotely, with a free electron generator through their storage ring, from which negative charges flow directly onto the surface to be protected.
Суть способа защиты металла от коррозии состоит в том, что обеспечивают непрерывный процесс натекания свободных электронов на защищаемую металлическую поверхность. Для этого последнюю электрически соединяют с генератором электронов и их накопителем. В качестве примера может быть использован светодиод ФС-3, соединенный с полупроводниковым диодом КД-102А с обеспечением накопления свободных электронов на этом диоде за счет того, что полупроводниковый диод связан непосредственно с защищаемым объектом, на поверхность последнего непрерывно натекают генерируемые светодиодом и накапливаемые полупроводниковым диодом свободные электроны. В результате этого на защищаемой поверхности независимо от ее протяженности происходит взаимодействие отрицательно заряженных электронов с положительно заряженными токами в так называемых зонах повышенной активности, в частности там, где имеют место нарушения кристаллического строения металла (дислокации). Таким образом, происходит снижение энергетической активности поверхности металла при нахождении его в коррозионно-активной среде. The essence of the method of protecting metal from corrosion is that they provide a continuous process of leakage of free electrons to the protected metal surface. To do this, the latter is electrically connected to an electron generator and their storage. As an example, the FS-3 LED connected to the KD-102A semiconductor diode can be used to ensure the accumulation of free electrons on this diode due to the fact that the semiconductor diode is connected directly to the protected object, the generated by the LED and accumulated by the semiconductor diode continuously flow on the surface of the diode free electrons. As a result of this, on the surface to be protected, regardless of its extent, the interaction of negatively charged electrons with positively charged currents occurs in the so-called zones of increased activity, in particular, where there are disturbances in the crystal structure of the metal (dislocation). Thus, there is a decrease in the energy activity of the metal surface when it is in a corrosive environment.
На чертеже показана электрическая схема устройства (вариант) для осуществления способа защиты от коррозии металлоконструкций. The drawing shows an electrical diagram of a device (option) for implementing the method of corrosion protection of metal structures.
Схема устройства содержит электровакуумный диод 1, например 6Х2П, соединенный с источником 2 энергии. Параллельно к диоду 1, между катодом 3 и анодом 4 включено сопротивление 5 нагрузки, через которое защищаемый объект 6 электрически связан с диодом 1. The circuit of the device contains an electrovacuum diode 1, for example 6X2P, connected to a
Работа устройства происходит следующим образом. The operation of the device is as follows.
На подогреватель катода подают от источника 2 энергии напряжение накала, разогревающее катод 3 до рабочей температуры, например 800+50оС, и обеспечивающее термоэлектронную эмиссию. В промежутке анод-катод возникает термоЭДС, способная обеспечить во внешней нагрузочной цепи электрический ток. С помощью сопротивления 5 нагрузки, в частности Rн = 10 ГОм, из общего числа эмиттированных электронов выделяется группа, содержащая определенное количество электронов с определенной энергией, т. е. величина
Rн = 
l - ток, протекающий через сопротивление нагрузки.On the
R n =
l is the current flowing through the load resistance.
Таким образом, сопротивление нагрузки осуществляет сортировку электронов по энергиям, выбирая из них такие, количество и энергия которых удовлетворяет (1). Thus, the load resistance carries out the sorting of electrons by energies, choosing from them those whose quantity and energy satisfy (1).
При подключении защищаемого объекта 6 к выходу схемы, т. е. к общей точке соединения вывода анода 4 электровакуумного диода 1 с одним из выводов сопротивления 5 нагрузки происходит постоянное стекание накопленных электронов на указанный объект. Вся защищаемая поверхность находится под отрицательным потенциалом (0,8-1)В, создаваемым свободными электронами. When connecting the protected object 6 to the output of the circuit, i.e., to the common point of connection of the output of the
Изготовлен опытный образец устройства защиты металла от коррозии в исполнении применительно к автомобилю. Устройство снабжено средствами контактного или дистанционного подключения к защищаемому металлическому корпусу. Опытный образец устройства испытали в лабораторных условиях на пластинах из металла ст. 3 с отшлифованной поверхностью. На каждую из пластин воздействовали водной средой и одну из них соединяли с электрическим проводом, подключенным к выходу устройства защиты. В течение 70-дневной выдержки пластин проводились измерения глубины коррозионных канавок на поверхностях, контактирующих с водной средой. Установлено, что коррозия пластины, подключенной к устройству защиты, в 3 раза меньше коррозии незащищенной пластины. Срок службы предлагаемого устройства ограничивается сроком службы генератора свободных электронов. A prototype of a device for protecting metal from corrosion has been manufactured, as applied to a car. The device is equipped with means of contact or remote connection to the protected metal case. A prototype device was tested in laboratory conditions on plates of metal st. 3 with a ground surface. Each of the plates was exposed to an aqueous medium and one of them was connected to an electric wire connected to the output of the protection device. During the 70-day exposure of the plates, the depths of the corrosion grooves were measured on surfaces in contact with the aqueous medium. It was found that the corrosion of the plate connected to the protection device is 3 times less than the corrosion of an unprotected plate. The service life of the proposed device is limited to the life of the free electron generator.
Существенным преимуществом заявляемых изобретений в сравнении с наиболее близкими по достигаемому результату объектами является повышение коррозионной стойкости металла как за счет увеличения эффективности защиты, так и за счет предотвращения коррозии на всей защищаемой поверхности, а не локально (как в прототипе). (56) Емелин М. И. и Герасименко А. А. Защита машин от коррозии в условиях эксплуатации. М. : Машиностроение, 1980, с. 79-80. A significant advantage of the claimed inventions in comparison with the objects closest in terms of the achieved result is an increase in the corrosion resistance of the metal both by increasing the protection efficiency and by preventing corrosion on the entire surface to be protected, and not locally (as in the prototype). (56) Emelin M.I. and Gerasimenko A.A. Protection of machines against corrosion in operating conditions. M.: Mechanical Engineering, 1980, p. 79-80.
Авторское свидетельство СССР N 773143, кл. С 23 F 13/00, 1979. USSR copyright certificate N 773143, cl. C 23 F 13/00, 1979.
Бахвалов Г. Т. Защита металлов от коррозии. М. : Металлургия, 1964, с. 83. Bakhvalov G. T. Protection of metals from corrosion. M.: Metallurgy, 1964, p. 83.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5046681 RU2006522C1 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5046681 RU2006522C1 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006522C1 true RU2006522C1 (en) | 1994-01-30 |
Family
ID=21606495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5046681 RU2006522C1 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2006522C1 (en) |
-
1992
- 1992-04-07 RU SU5046681 patent/RU2006522C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100325385B1 (en) | Corrosion prevention method and apparatus of metal structure | |
| EP0738337B1 (en) | Ionically conductive agent, system for cathodic protection of galvanically active metals, and method and apparatus for using same | |
| KR850000619B1 (en) | Marine fouling control | |
| CN101142341B (en) | Treatment process for concrete | |
| US3354063A (en) | Method and system for protecting corrosible metallic structures | |
| US3151050A (en) | Laminated anti-corrosive paint system | |
| GB2140456A (en) | Cathodic protection | |
| JPS6031910B2 (en) | Cathode protection device for automobiles | |
| JPH0466684A (en) | Magnesium alloy for sacrificial anode | |
| US6325915B1 (en) | Method and system of preventing corrosion of conductive structures | |
| US6551491B2 (en) | Method and system of preventing corrosion of conductive structures | |
| RU2006522C1 (en) | Method and apparatus for corrosion protection of metallic structures | |
| US3497444A (en) | Anode structure | |
| US2267361A (en) | Corrosion-resistant metallic structure | |
| JPS6473094A (en) | Method for preventing corrosion of steel structure in seawater | |
| JPS60128272A (en) | Electrolytic protection | |
| Sen et al. | Corrosion and steel grounding | |
| RU2748188C1 (en) | Device of electrochemical protection of steel pipelines from corrosion | |
| JP4638635B2 (en) | Sacrificial electrode and cathodic protection method | |
| JPS595669B2 (en) | Cathodic protection method for metal objects | |
| WO2022097194A1 (en) | Structure management system | |
| JP2705844B2 (en) | Magnesium alloy for galvanic anode | |
| Lehmann | Control of Corrosion in Water Systems | |
| KR100453745B1 (en) | Apparatus for protecting corrosion of metal structure | |
| JP2001064788A (en) | Corrosion-protective method of metal surface in contact with flowing water of water film |