RU92662U1

RU92662U1 - ANODE NODE FOR THE SYSTEM OF CATHODE PROTECTION AGAINST SEA CORROSION OF METAL VESSELS AND STRUCTURES

Info

Publication number: RU92662U1
Application number: RU2009141900/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Львович Кузьмин; Валерий Николаевич Трощенко; Алексей Валерьевич Подшивалов; Татьяна Евгеньевна Медяник; Любовь Дмитриевна Ротц
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2010-03-27

Abstract

Анодный узел системы катодной защиты от морской коррозии корпусов металлических судов 1 и сооружений, содержащий диэлектрическую основу 2 с выполненной в ней канавкой 3, в которую вмонтирована биметаллическая анодная пластина 5 с токоподводящим элементом 6, при этом диэлектрическая основа снабжена плакирующим слоем 14 из силиконовой резины, стойкой к воздействию продуктов электролиза морской воды, отличающийся тем, что в диэлектрической основе выполнена параллельная первой канавке дополнительная канавка 4, в которую вмонтирована дополнительная анодная биметаллическая пластина 7, электрически связанная с первой биметаллической пластиной посредством перемычки 8, при этом диэлектрическая основа закрыта защитным листом 9 из титана, в защитном листе 9 над канавками в диэлектрической основе 2 выполнены прорези 10, 11, при этом защитный лист 9 соединен с корпусом 1 защищаемого металлического судна или сооружения через выполненный из титана контактный стержень 12 и цепь 13 последовательно соединенных диодов.The anode assembly of the system of cathodic protection against marine corrosion of the hulls of metal vessels 1 and structures, containing a dielectric base 2 with a groove 3 made in it, into which a bimetallic anode plate 5 with a current-carrying element 6 is mounted, the dielectric base provided with a cladding layer 14 made of silicone rubber, resistant to the effects of seawater electrolysis products, characterized in that in the dielectric base an additional groove 4 is made parallel to the first groove, into which an additional groove is mounted a solid anode bimetallic plate 7, electrically connected to the first bimetallic plate by means of a jumper 8, while the dielectric base is covered with a protective sheet 9 of titanium, in the protective sheet 9 above the grooves in the dielectric base 2, slots 10, 11 are made, while the protective sheet 9 is connected to the hull 1 of the protected metal vessel or structure through a contact rod 12 made of titanium and a chain 13 of diodes connected in series.

Description

Полезная модель относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использована, например, для изготовления анодных узлов систем катодной защиты судов, преимущественно, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях.The utility model relates to the field of electrochemical corrosion protection and can be used, for example, for the manufacture of anode assemblies of cathodic protection systems for ships, mainly designed for use in ice conditions.

Известна конструкция анодного узла катодной защиты, содержащая изоляционную основу, анод и токоподводящую шпильку, SU 517533. Анодный узел имеет токоподводящий биметаллический анод, встроенный в канавке диэлектрической основы. Края анода примерно на половину ширины рабочей поверхности закрыты диэлектрической основой. Края канавки основы выполнены с закруглениями.A known design of the anode assembly of the cathodic protection, comprising an insulating base, an anode and a current-carrying pin, SU 517533. The anode node has a current-conducting bimetallic anode embedded in the groove of the dielectric base. The edges of the anode approximately half the width of the working surface are covered by a dielectric base. The edges of the base groove are rounded.

Эта конструкция имеет следующие существенные недостатки:This design has the following significant disadvantages:

- срок службы анодных узлов сравнительно не велик, около 5 лет. Это обусловлено применением в качестве электроизоляционной основы конструкционного полимерного материала, например, эпоксидного стеклопластика, нестойкого к воздействию активного хлора (хлорноватистая кислота, гипохлорид натрия и т.д.), выделяющегося на аноде при работе системы катодной защиты;- the service life of the anode nodes is relatively short, about 5 years. This is due to the use of a structural polymer material, for example, epoxy fiberglass, which is unstable to active chlorine (hypochlorous acid, sodium hypochloride, etc.) released on the anode during the operation of the cathodic protection system as an electrical insulating base;

- конструкция предусматривает установку анода в основе снизу, требует выполнения в основе сквозного технологического отверстия по размерам анода, что значительно уменьшает прочность анодного узла; края анода примерно на половине его ширины находятся под основой, под которой дополнительно может собираться активный хлор, разрушающий основу;- the design provides for the installation of the anode in the base from the bottom, requires the completion of the through technological hole in the size of the anode, which significantly reduces the strength of the anode assembly; the edges of the anode, about half its width, are under the base, under which active chlorine can additionally collect, destroying the base;

- установки анода снизу и последующая заформовка отверстия увеличивает трудоемкость сборки анодного узла.- installation of the anode from below and subsequent forming of the hole increases the complexity of the assembly of the anode assembly.

Известен также анодный узел, содержащий диэлектрическую основу, имеющую в средней части канавку, в которую вмонтирован анод, содержащий биметаллическую пластину с токоподводящим элементом; диэлектрическая основа выполняется монолитной (без технологического отверстия) из достаточно прочного изоляционного конструкционного материала, например, эпоксидного стеклопластика, с наружным плакирующим слоем из химически стойкого к активному хлору полимерного материала, например, фторсодержащего полимера, а пластина анода, например, биметаллическая (платина-ниобий), керамическая (магнетит, феррит), либо с активным поверхностным слоем, устанавливается сверху на дно канавки в основе и жестко с ней соединяется, RU 2064531.An anode assembly is also known, comprising a dielectric base having a groove in the middle part into which an anode is mounted, comprising a bimetal plate with a current supply element; the dielectric base is made monolithic (without a technological hole) from a sufficiently strong insulating structural material, for example, epoxy fiberglass, with an outer cladding layer of a polymeric material chemically resistant to active chlorine, for example, a fluorine-containing polymer, and the anode plate, for example, bimetallic (platinum-niobium ), ceramic (magnetite, ferrite), or with an active surface layer, is installed on top of the bottom of the groove in the base and is rigidly connected to it, RU 2064531.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was adopted as a prototype of this utility model.

Недостатками прототипа является низкая механическая прочность диэлектрической основы в ледовых условиях вследствие отсутствия ее защиты от механического воздействия льда. При повреждении диэлектрической основы эффективность защиты от коррозии снижается или защита полностью прекращается.The disadvantages of the prototype is the low mechanical strength of the dielectric base in ice conditions due to the lack of protection from the mechanical effects of ice. If the dielectric base is damaged, the effectiveness of the corrosion protection decreases or the protection completely ceases.

Кроме того, при взаимодействии льда с корпусом судна (сооружения) происходит деполяризация металла. Кроме того, имеет значение то обстоятельство, что поверхность корпуса судна, взаимодействующая со льдом изготовляется в настоящее время из плакированной стали. Между поверхностью корпуса из плакированной стали (ледового пояса) и остальной поверхностью, находящейся под водой, выполняемой из гомогенной стали, возникает контактная коррозия вследствие разности потенциалов.In addition, when ice interacts with the hull of a vessel (structure), metal depolarization occurs. In addition, the fact that the surface of the hull interacting with ice is currently made of clad steel is important. Between the surface of the body made of clad steel (ice belt) and the rest of the surface under water made of homogeneous steel, contact corrosion occurs due to the potential difference.

Указанные обстоятельства требуют более высокой токоотдачи анода, что не обеспечивается конструкцией, принятой за прототип. В результате не достигается достаточно эффективная электрохимическая защита от коррозии в ледовых условиях.These circumstances require a higher current output of the anode, which is not provided by the design adopted for the prototype. As a result, a sufficiently effective electrochemical corrosion protection in ice conditions is not achieved.

Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности электро-химической защиты металлических судов и сооружений в ледовых условиях за счет защиты диэлектрической основы анода от механического воздействия ледовых масс, а также за счет повышения токоотдачи анода.The objective of this utility model is to increase the efficiency of electrochemical protection of metal ships and structures in ice conditions by protecting the dielectric base of the anode from the mechanical effects of ice masses, as well as by increasing the current output of the anode.

Согласно полезной модели в анодном узле системы катодной защиты от морской коррозии корпусов металлических судов и сооружений, содержащем диэлектрическую основу с выполненной в ней канавкой, в которую вмонтирована биметаллическая анодная пластина с токоподводящим элементом при этом диэлектрическая основа снабжена плакирующим слоем из силиконовой резины, стойкой к воздействию продуктов электролиза морской воды, в диэлектрической основе выполнена параллельная первой канавке дополнительная канавка, в которую вмонтирован дополнительная анодная биметаллическая пластина, электрически связанная с первой биметаллической пластиной посредством перемычки, при этом диэлектрическая основа закрыта защитным листом из титана, в защитном листе над канавками, выполненными в диэлектрической основе, выполнены прорези, при этом защитный лист соединен с корпусом защищаемого металлического судна или сооружения через выполненный из титана контактный стержень и цепь последовательно соединенных диодов.According to a utility model, in the anode assembly of the system of cathodic protection against marine corrosion of the hulls of metal ships and structures, containing a dielectric base with a groove made in it, into which a bimetallic anode plate with a current-conducting element is mounted, the dielectric base is provided with a cladding layer of silicone rubber that is resistant to electrolysis products of seawater, in the dielectric base an additional groove parallel to the first groove is made, in which the additional an anode bimetallic plate electrically connected to the first bimetallic plate by means of a jumper, while the dielectric base is covered with a protective sheet of titanium, slots are made in the protective sheet above the grooves made in a dielectric base, while the protective sheet is connected to the hull of the protected metal vessel or structure through a contact rod made of titanium and a chain of diodes connected in series.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of “Novelty”.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - вид сверху;figure 1 is a top view;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;figure 3 is a section bB in figure 1;

на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.figure 4 - section bb in figure 1.

Анодный узел системы катодной защиты от морской коррозии металлических судов 1 и сооружений содержит диэлектрическую основу 2, которая в данном примере выполнена из композиционного материала горячего прессования, состоящую из стеклоткани и эпоксидного связующего. В диэлектрической основе 2 выполнены канавки 3 и дополнительная канавка 4, а также монтажные отверстия по ее контуру. В канавку 3 вмонтирована платиново-ниобиевая биметаллическая анодная пластина 5 с токоподводящим элементом 6; в дополнительную канавку 4 вмонтирована дополнительная платиново-ниобиевая биметаллическая анодная пластина 7, электрически связанная с биметаллической анодной пластиной 5 посредством перемычки 8, выполненной из ниобия. Диэлектрическая основа 2 закрыта защитным листом 9 выполненным из титана марки ВТ-1-0, в котором над канавками 3 и 4 выполнены прорези, соответственно, 10, 11. Защитный лист 9 соединен с корпусом защищаемого металлического судна 1 (сооружения) через контактный стержень 12, выполненный из титана, и цепь 13 последовательно соединенных силовых диодов. В конкретном примере использованы диоды D161-250-3 в количестве 10 штук. Эти диоды имеют большую и стабильную величину порогового напряжения, составляющую 0,5 В. Диэлектрическая основа 2 содержит плакирующий слой 14 из силиконовой резины, прочно связанный с композиционным материалом посредством горячего прессования.The anode assembly of the cathodic protection system against marine corrosion of metal vessels 1 and structures contains a dielectric base 2, which in this example is made of a composite material of hot pressing, consisting of fiberglass and an epoxy binder. In the dielectric base 2, grooves 3 and an additional groove 4 are made, as well as mounting holes along its contour. A platinum-niobium bimetallic anode plate 5 with a current-carrying element 6 is mounted in the groove 3; an additional platinum-niobium bimetallic anode plate 7 is mounted in the additional groove 4, electrically connected to the bimetallic anode plate 5 by means of a jumper 8 made of niobium. The dielectric base 2 is covered by a protective sheet 9 made of titanium grade VT-1-0, in which 10, 11, respectively, are made over the grooves 3 and 4. The protective sheet 9 is connected to the hull of the protected metal vessel 1 (structure) through a contact rod 12 made of titanium and a circuit 13 of series-connected power diodes. In a specific example, diodes D161-250-3 in the amount of 10 pieces were used. These diodes have a large and stable threshold voltage value of 0.5 V. The dielectric base 2 comprises a silicon rubber clad layer 14 firmly bonded to the composite material by hot pressing.

К токоподводящему элементу 6 присоединен плюсовой полюс источник питания катодной защиты (на чертежах не показан), а к корпусу судна (сооружения) его отрицательный полюс. Анодный узел системы катодной защиты работает следующим образом: при включении источника постоянного тока осуществляется подача защитного тока с биметаллических пластин 5 и 7 анодного узла на корпус защищаемого судна 1 или сооружения. При прохождении тока через морскую воду у поверхности биметаллических пластин 5 и 7 происходит электролиз морской воды, продуктом которого является активный хлор и продукты его растворения, разрушающие основу. Наличие плакирующего слоя силиконовой резины, обладающего высокой адгезией к материалу диэлектрической основы и химической стойкостью к активному хлору, обеспечивает защиту основы анодного узла от воздействия продуктов электролиза морской воды.A cathodic protection power source (not shown in the drawings) is connected to the current-carrying element 6, and the negative pole to the hull of the vessel (structure). The anode assembly of the cathodic protection system operates as follows: when the DC source is turned on, protective current is supplied from the bimetallic plates 5 and 7 of the anode assembly to the hull of the protected vessel 1 or structure. With the passage of current through sea water at the surface of the bimetallic plates 5 and 7, electrolysis of sea water occurs, the product of which is active chlorine and its dissolution products that destroy the base. The presence of a cladding layer of silicone rubber, which has high adhesion to the dielectric base material and chemical resistance to active chlorine, protects the base of the anode assembly from the effects of seawater electrolysis products.

При этом электроизолированный от корпуса судна 1 (сооружения) защитный титановый лист 9 работает как биполярный электрод, т.е. на участках его поверхности в непосредственной близости от анодных пластин 5 и 7 ток входит в титановый лист 9 и осуществляется его катодная поляризация, а на кромках титанового листа 9 часть тока выходит. Для исключения возможности электрокоррозии защитного титанового листа 9 его потенциал не должен превышать потенциала пробоя окисной пленки на его поверхности.In this case, the protective titanium sheet 9 electrically insulated from the hull of the vessel 1 (structure) acts as a bipolar electrode, i.e. in parts of its surface in the immediate vicinity of the anode plates 5 and 7, the current enters the titanium sheet 9 and its cathodic polarization occurs, and at the edges of the titanium sheet 9 a part of the current flows out. To exclude the possibility of electrocorrosion of the protective titanium sheet 9, its potential should not exceed the breakdown potential of the oxide film on its surface.

Установлено, что технический титан марки ВТ-1-0 имеет наиболее высокую величину потенциала пробоя при анодной поляризации в морской воде, которая составляет 8 В, и, что для обеспечения потенциала защитных титановых листов, не превышающего 8 В, титановые листы должны подключаться к корпусу защищаемого судна (сооружения) через диодную цепь 13, шунтирующую часть тока анода при максимальном выходном напряжении источника питания катодной защиты.It was found that technical grade VT-1-0 titanium has the highest breakdown potential for anodic polarization in sea water, which is 8 V, and that to ensure the potential of protective titanium sheets not exceeding 8 V, titanium sheets must be connected to the housing the protected vessel (structure) through the diode circuit 13, the shunting part of the current of the anode at the maximum output voltage of the cathodic protection power source.

Выбор диодов типа определяется тем, что они должны иметь достаточно большую и стабильную величину порогового напряжения, составляющую около 0,5 В. За величину порогового напряжения открытия диодов принимается напряжение, при котором ток через диодную цепь 13 составляет 1А. Пороговое напряжение открытия диода типа Д161-250-3 составляет 0,5 В. Поскольку потенциал пробоя титана марки ВТ-1-0 составляет 8 В, то для того, чтобы диодная цепь 13, через которую защитный титановый лист 9 подключается к корпусу 1, гарантированно открылась раньше, чем потенциал титанового листа достигнет потенциала пробоя, количество диодов в диодной цепи 13 равно 10. При этом диоды открываются при достижении разности потенциалов между титановым листом 9 и корпусом судна 1~5В.The choice of type diodes is determined by the fact that they must have a sufficiently large and stable threshold voltage value of about 0.5 V. The voltage at which the current through the diode circuit 13 is 1A is taken as the threshold voltage for opening the diodes. The threshold voltage for opening a diode of type D161-250-3 is 0.5 V. Since the breakdown potential of titanium of the VT-1-0 grade is 8 V, so that the diode circuit 13 through which the protective titanium sheet 9 is connected to the housing 1, guaranteed to open before the potential of the titanium sheet reaches the breakdown potential, the number of diodes in the diode circuit 13 is 10. Moreover, the diodes open when the potential difference between the titanium sheet 9 and the hull 1 ~ 5V is reached.

Claims

The anode assembly of the system of cathodic protection against marine corrosion of the hulls of metal vessels 1 and structures, containing a dielectric base 2 with a groove 3 made in it, into which a bimetallic anode plate 5 with a current-carrying element 6 is mounted, the dielectric base provided with a cladding layer 14 made of silicone rubber, resistant to the effects of seawater electrolysis products, characterized in that in the dielectric base an additional groove 4 is made parallel to the first groove, into which an additional groove is mounted a solid anode bimetallic plate 7, electrically connected to the first bimetallic plate by means of a jumper 8, while the dielectric base is covered with a protective sheet 9 of titanium, in the protective sheet 9 above the grooves in the dielectric base 2, slots 10, 11 are made, while the protective sheet 9 is connected to the hull 1 of the protected metal vessel or structure through a contact rod 12 made of titanium and a chain 13 of diodes connected in series.