SU943324A1 - Способ электрохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ от КОРРОЗИИ в ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ . ТОКОВ УТЕЧКИ путем создани  электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекани  (анодом) или натекани  (катодом) тока , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности защиты в различных средах, объект стекани  или натекани  тока ориентируют вдоль силовых линий электрического пол  токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на рассто нии, обеспечивающем смещение потенциала до значений , безопасных в отношении коррозии. 2.Способ по п. 1, отлича- ю щ и и с   тем, что объект стека- им  тока (анод) располагают на рассто нии , равном 15-25 размерам внут .§ реннего поперечного сечени  трубопро вод, в направлении движени  тока (Л в электролите. 3.Способ по п. 1, отличас: ющийс  тем, что объект натекани  тока (катод) располагают на рассто нии , равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечени  труko бопровода, в направлении, противопо4 ложном движению тока в электролите. СО 00 to 4

Description

Изобретение относитс  к электрохимической защите от коррозии в электролитах под действием анодных или катодных токов утечки трубопроводов и других конструкций из метал лов, примен емых в химической, элек рохимической и других отрасл х промьпштен мости. Известен способ защиты от коррозии под действием анодных токов уте ки оборудовани , используемого в электрохимических производствах с в делением металла на катоде, осущест влением контакта защищаемой констру ции с растворимым анодом, в качестве которого используетс  тот же металл , который выдел етс  на катоде С 1 , Известен способ дл  защиты метал лической поверхности от наводороживани  и коррозии под действием катодных токов утечки, который заключаетс  в осуществлении контакта защ щаемого участка конструкции с други металлом, принимающим на себ  воздействие катодного тока 2 . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ элект рохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки путем создани  электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекани  тока - с инертным -анодом из анодно-активного материала с низким перенапр жением анодного процесса в отношении окислени  вещества, из окружаемой среды, протекающего при потенциалах отрицательней потенциала пробо  пассивной плёнки на защищаемом мета,лле З. Однако применение каждого из указанных способов защиты ограничиваетс  коррозионной средой, а также природой металлов, используемых в качестве конструкционного материала и объекта - стекани  или натекани  тока. Цель изобретени  - повышение эффективности защиты от коррозии любы конструкционных Материалов в разли ных средёх. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу электрохимичес кой защиты металлических трубопрово дов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки, включающему создание электрического контакта защищаемого участка-конструкции с объектом стекани  тока (анодом) или натекани  (катодом) объект стекани  или натекани  тока ориентируют вдоль силовы линий электрического пол  токов уте ки и располаггиот от конца защищаемо го участка конструкции на рассто ни беспечивающем смещение потенциала о значений, безопасных в отношении оррозии. Причем объект стекани  тока (анод) асполагают на рассто нии, равном 15-25 размерам внутреннего поперечного сечени  трубопровода, в направении движени  тока в электролите. Кроме того, объект натекани  тока (катод) располагают на рассто нии, авном 0,5-5 размерам внутреннего оперечного сечени  трубопровода, направлении, противоположном движению тока в-электролите. Электрический контакт объекта стеани  или натекани  тока с защищаемой конструкцией может быть обеспе™ 1ен любым известным способом. -Опредеение направлени  движени  тока по электролиту производ т в соответствии с общими правилами, исход  из известного расположени  защищаемой конструкции по отношению к положительному или отрицательному, полюсам источника тока. Рассто ние от конца защищаемого участка трубопровода, на которое вынос т объект стекани  или натекани  тока, зависит от максимального размера поперечного сечени  электролита в трубопроводе, в котором происходит стекание тока с анода или натекание тока на катод. При применении объекта-стекател  тока- анодный процесс окислени  вещества осуществл ют на вынесенном аноде, а вдоль остальной конструкции происходит падение потенциала до безопасного значени  в месте контакта с защищаемой конструкцией. При применении вынесенного объекта - натекател  тока электродный потенциал конструкции определ етс  падением потенциала на катоде и в электролите в положительную область до безопасного в отношении наводороживани  и коррозии значени . В этом случае катодный процесс (выделение водорода и- (или) осаждение металла) реализуетс  на вынесенном катоде. В качестве объекта - стекател  тока (анода) используетс  титан марки ВТ1-0 с платиновым или никелевым покрытием, объект - натекатель тока (катод) выполн етс  из металлов, коррозионностойких в данной среде (см. табл.). Конструктивно анод или катод могут быть выполнены в виде патрубка, цилиндрического стержн  или в виде других деталей. Пример 1. Защищают сталь 12 X 18Н10Т от коррозии анодным током утечки в электролите дл  электролиза меди, г/л: H2S04 130; Ni- 20, Fe2+l; СГ 50 мг/л; тиомочевина 15 мг/л, стол рный клей 10 мг/л при комнатной температуре с помощью вынесенного анода из платинового . Дл  этого стальной трубопровод соедин ют с анодом-стекателем тока в виде патрубка с помощью фланцев, при этом обеспечиваетс  надежный электрический контакт между трубопро водом и анодом. Потенциал концевой части трубопро вода из стали 12х18Н10Т без защиты составл ет 2,0 В, т.е. он положитель нее потенциала перепассивации (1,2В стали в рассматриваемых услови х и сталь корродирует со скоростью 211 мг/ч. Защита трубопровода из ста ли 12х18Н10Т с внутренним диаметром вн вынесенным анодом на рассто ние, которое (с учетом длины самого анода - 50 мм) составл ет . L, . 720 мм (отношение L/dg 24) обеспечивает снижение потенциала ко цевого участка защищаемого трубопровода до 1,2В, а скорость коррозии пр этом 0,6 мг/ч. При рассто нии вынесени  анода L, 750 мм ( U /о1вн 25) потенциал места контакта становитс  равным 1,06В, что соответствует области пассивного состо ни.  стали 12х18Н10Т в среде электролиза меди, Коррозион ные потери при этом отсутствуют, и в этом случае достигаетс  полна  за щита. Потенциал концевого участка платинированного титана, наиболее удаленного от защищаемого образца, достигает 2,5В, т.е. его значение п ложительнее потенциала перепассивации (1,2В) стали 12х18Н10Т в этих услови х. Пример 2. Защищают углеродистую сталь от коррозии анодным током утечки в электрощелоках цеха диафрагменного электролиза растворо . NaCl хлорных производств с помощью вынесенного анода из титана, покрытого никелем. Состав раствора, г/л: NaOH 120; NaCl 200; температура раствора Анод, как и в примере }., предста л ет собой концевую часть трубки (dg 30 мм), на внутреннюю поверхность которой на длину 55 мм нанесе никель методом электроискрового лег ровани . Потенциал концевого участка трубопровода из углеродистой ста ли без защиты составл ет 0,81 В, т.е. соответствует области активног анодного растворени  стали в данном технологическом растворе. При этом сталь корродирует со скоростью 14 мг/ч., При испытани х с защитой анодом, вынесенным на рассто ние (с учетом длины самого анода) L, 330 мм (отношение С./4вн 11). потенциал концевого участка углеродистой стали снижаетс  до -0,1В, а скорость коррозии - до 1,2 мг/ч. При вынесении анода на рассто ние L, 360 мм (отношение L/dg., 12) устанавливаетс  потенциал -0,3В на конце защищаемого трубопровода, контактирующего с титаном , что соответствует области коррозионной стойкости сталиСтЗ в рассматриваемых услови х. Коррозионные потери отсутствуют, т.е. достигаетс  полна  защита углеродистой стали от коррозии. Потенциал концевого участка анода, наиболее удаленного от защищаемого трубопровода, достигает 0,95В, т.е. значени .положительнее потенциала анодной активации углеродистой стали в растворе электрощелоков (-0,15 в) . Пример 3. Защиту титанового трубопровода с помощью вынесенного катода от наводороживани  и коррозии при воздействии катодных токов утечки осуществл ют в растворе электролиза никел , г/л: NiSO. 8S-,- NaCl 5/ . 50/ HjBOj 20, Температура раствора б0-70°С; рН 3,5; скорость потока раствора 0,1-0,2 м/с. 1 У концевого участка титанового трубопровода с внутренним диаметром 20 мм устанавливают вынесенный катод , представл ющий собой либо никелевый , либо титановый или свинцовый патрубки длиной 10 мм. Платиновый патрубок - длиной 5 мм. Внутренний диаметр патрубков соответствует внутреннему диаметру трубопровода, т.е. 20 мм. Рассто ние по электролиту от вынесенного катода до конца титанового трубопровода регулируют фторопластовыми кольцами толщиной 1 мм и фторопластовыми патрубками длиной 20 мм, которые устанавливаютс  на конце, трубопровода 4 Электрический контакт между вынесенным катодом и концевым участком трубопровода осуществл ют любым известным способом. О степени защиты суд т по прекращению выделени  водорода на конце титанового трубопровода. Наводороживание концевого участка определ ют радиоиэотопным методом с применением радиоактивного изотопа водорода трити , дл  чего его в виде тритиевой воды ввод т в рабочий раствор. Результаты испытаний зависимости наводороживани  концевого участка титанового трубопровода от длины вынесенного катода вместе с рассто нием по электролиту до концевого участка представлены в таблице.

Длина катода вместе с

катода рассто нием по электролиту , мм

Без катода

Известный

6(0,3) 10(0,5)

25(1,4)

11(0,55) 25(1,4) 35(1,75) 50(2,5)

11(0,55)

25(1,4)

55(2,75)

11(0,55) 70(3,5) 100(5,0)

Примечание. В скобках указана относительна  длина вынесенного катода вместе с рассто нием по электролиту (P/d), где - длина вынесенного катода вместе с рассто нием по электролиту, мм; 3 - длина максимального размера сечени , мм.

Наводороживание, г-моль Н /г-моль

Ti

ce/d)

1,42±0,34 0,91±0,26

0,52+0,11 0,06+0,01 0,04+0,01

2,32+0,14 0,38±0,11 0,18±0,03 0,03±0,01

1,40+0,31 0,72+0,13 0,04+0,02

1,49+ОДЗ 0,85+0,17 0,04+0,02

Поскольку охрупчивание и коррозионное растрескивание титана наиболее веро тны при образовании гидридов состава TiH - TiH2, то величину наводороживани  выражают путем отношени  грамм-молей поглощенного водорода к грамм-мол м поглотител , в данном случае титана. Из приведенных примеров видно, что при установке анода у конца заии щаемого металла, ориентации его вдол силовых линий электрического пол  то ка и вынесении анода в направлении движени  тока в электролите на рассто ние , .равное 12-25 максимальным размерам поперечного сечени  электро лита., в кбторой происходит стенание тока с анода, достигаетс  полное пре дотвращение коррозии защищаемого металла . Эти рассто ни  соответствуют крайним значени м интервала длин вынесени  анода. Значение 12С (минимальное ) соответствует одному из наиболее низких (из используемых) значений -перенапр жени  выделени  вещества из электролита (в рассматриваемом примере 2 - кислорода на по крытии никел  на титане), а .значе максимальное ) - наиболее ние 25 е высокому из известных (вьщеление кис лорода на платине). Наводороживание, привод щее к оррозионному охрупчиванию титановых рубопроводов под действием катодных оков утечки снижаетс  при использоании вынесенного катода, причем наболее эффективно, более чем в 30 раз, ри длине 0,5-5 длины максимального азмера внутреннего сечени  трубопроода , При использовании в качестве катода платины (материал, имеющий самое низкое из всех металлов перенапр жение выделени  водорода) практически полна  защита достигаетс  при длине 0,5 длины максимального размера сечени у при использовании никел  и и титана защиты достигаетс  соответственно при 2,0 и 3,0 длины максимального размера сечени . Дл  свинца , имеющего CeiMoe высокое перенапр жение выделени  водорода, необходимое рассто ние должно составл ть 5,0 длины максимального размера сечени . Годовой экономический эффект от йнедрени  вынесенйых анодов дл  защиты от коррозии под действием анодных токов утечки вентилей из стали 12х18Н10Т в цехе электролиза.меди 107 тыс.руб.

79433248

S . .

Годовой экономический эффект от делительных гребенок дл  подачи католивиедрени  вынесенных катодов дл  защи- та в ванны электролиза под действием ты от наводороживаки  титановых распре- катодных токов утечки 119525 руб.

Claims (3)

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ . ТОКОВ УТЕЧКИ путем создания электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекания (анодом) или натекания (катодом) тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты в различных средах, объект стекания или натекания тока ориентируют вдоль силовых линий электрического поля токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на расстоянии, обеспечивающем смещение потенциала, до значений, безопасных в отношении коррозии.

2. Способ поп. 1, отлича- ^ъ ю щ и й с я тем, что объект стекания тока (анод) располагают на расстоянии, равном 15-25 размерам внут- С реннего поперечного сечения трубопро-® вода, в направлении движения тока I в электролите.

3. Способ по π. 1, отличающ и й с я тем, что объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии, равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечения трубопровода, в направлении, противоположном движению тока в электролите.