CS257177B1

CS257177B1 - Cooling insert to reduce the influence of the phase interface on the efficiency of electrochemical corrosion protection

Info

Publication number: CS257177B1
Application number: CS864369A
Authority: CS
Inventors: Vlastimil Bartel; Miluse Mokra; Pavel Novak; Vladimir Payer; Jaroslav Podval; Ludmila Vesela
Original assignee: Vlastimil Bartel; Miluse Mokra; Pavel Novak; Vladimir Payer; Jaroslav Podval; Ludmila Vesela
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS436986A1

Abstract

Je řešeno umístění a provedení chladicí vložky, která snižuje nepříznivé vlivy fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany. Chladicí vložka je provedena buč jako chladicí těleso, a to buč s přívodní a odvodní trubkou chladicího média nebo s trvalou náplní teplonosného média a jehož vnitřní strana může být opatřena tepelnou izolací nebo jako izolační těleso oddělené od elektrochemicky chráněného povrchu tepelnou izolací.The location and design of a cooling insert is addressed, which reduces the adverse effects of the phase interface on the effectiveness of electrochemical corrosion protection. The cooling insert is designed either as a cooling body, either with a supply and discharge pipe of the cooling medium or with a permanent filling of the heat transfer medium, and the inner side of which can be provided with thermal insulation or as an insulating body separated from the electrochemically protected surface by thermal insulation.

Description

Vynález se týká chladicí vložky pro snížení vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany, zejména při prostupu tepla.The invention relates to a cooling insert for reducing the effect of a phase interface on the effectiveness of electrochemical corrosion protection, in particular in heat transfer.

Nutnou podmínkou funkce elektrochemické protikorozní ochrany je trvalý styk chráněného kovového povrchu s vodivým elektrolytem. Pokud se v chráněném zařízení vyskytuje fázové rozhraní, je elektrochemická ochrana účinná pouze pod hladinou, zatímco nad ní je bez účinku. Mohou nastat i případy, kdy je kovový povrch v místě průchodu hladinou při současném působením elektrochemické ochrany napaden korozí intenzivněji, než kdyby elektrochemická ochrana nebyla-použita. Zejména lze tento jev pozorovat tehdy, jeli chráněný povrch teplosměn nou plochou.A necessary condition of the electrochemical corrosion protection function is the permanent contact of the protected metal surface with the conductive electrolyte. If there is a phase interface in the protected device, the electrochemical protection is effective only below the surface, while above it it has no effect. There may also be cases where the metal surface at the point of passage through the surface is attacked more intensively by corrosion than by electrochemical protection. In particular, this phenomenon can be observed when the surface to be protected is a heat transfer surface.

Vzniká-li na tomto povrchu blánový nebo bublinový var, hladina silně kolísá a je přerušováno vodivé spojení s elektrolytem. Dále do jisté výšky nad hladinu zasahuje rozstřik kapaliny, která se vypařuje na horkém povrchu, přehřívá se a agresivní složky zvyšují svou koncentraci. To vše vede k zvýšenému koroznímu napadení kovového povrchu v pásmu fázového rozhraní. Podobná situace může nastat při kolísání hladiny vyvolané vlastní technologii! výroby, a to i na plochách, které nejsou teplosměnnými, pak ovšem nebývá korozní napadení tak výrazné.If film or bubble boiling occurs on this surface, the level fluctuates strongly and the conductive connection with the electrolyte is broken. In addition, a certain amount of water above the surface reaches the splash of liquid, which evaporates on a hot surface, overheats and aggressive components increase their concentration. All this leads to an increased corrosion attack of the metal surface in the phase boundary band. A similar situation can occur when the level fluctuations caused by the technology itself! production, even on areas that are not heat transfer, but the corrosion attack is not so significant.

Všechny dosud známé způsoby odstranění negativního vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany spočívají bud ve změně konstrukčního materiálu za odolnější a dražší, a to bud u celého zařízení nebo jen části v okolí fázového·rozhraní nebo elektrickém odizolování kovového povrchu v pásmu fázového rozhraní smaltem, pogumováním, nátěrem apod. Není vždy snadné najít konstrukční materiál nebo ochranný povlak s dostatečnou korozní odolností při střídavém ponoru, popř. ještě postupu tepla. Potíže jsou s přilnavostí těchto dílčích i celistvých povlaků, ale největší obtíže vznikají výskytem štěrbin, konstrukč ně prakticky neodstranitelných, ve kterých je při současném působení elektrochemické ochrany koroze ještě vyšší než bez ní.All known methods of eliminating the negative effect of the phase interface on the effectiveness of electrochemical corrosion protection consist in either making the construction material more resistant and expensive, either for the whole device or only around the phase interface or electrically stripping the metal surface in the phase interface zone with enamel. It is not always easy to find a construction material or protective coating with sufficient corrosion resistance during alternating immersion, resp. yet progress heat. There are difficulties with the adhesion of these partial and integral coatings, but the greatest difficulty arises from the occurrence of slots, virtually unremovable in construction, in which, with the simultaneous action of electrochemical corrosion protection, it is even higher than without it.

Všechny výše uvedené nedostatky odstraňuje chladicí vložka pro snížení vlivu fázového rozhraní na účinnost elektrochemické protikorozní ochrany podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že chladicí nebo izolační vložka je s elektrochemicky chráněnými povrchem spojena rozebíratelně nebo nerozebiratelně a její rozměry jsou takové, že její spodní okraj se nevynoří ani při nejnižší úrovni fázového rozhraní a její horní okraj je výše než nejvyšší úroveň, kam ještě zasahují agresivní účinky média, proti kterému je povrch elektrochemicky chráněn. Přitom chladicí vložka dokonale odděluje chráněný povrch od styku s agresivním médiem v pásmu fázového rozhraní a její povrch ve styku s tímto médiem má teplotu rovnou teplotě tohoto média nebo nižší. Tohoto efektu se dosáhne bud pomocí chladicího média nebo použitím tepelné izolace uvnitř chladicí vložky.All of the above-mentioned drawbacks are eliminated by a cooling insert to reduce the effect of the phase interface on the effectiveness of the electrochemical corrosion protection according to the invention, which is characterized in that the cooling or insulating insert is detachably or releasably connected to does not emerge even at the lowest level of the phase boundary and its upper edge is higher than the highest level, where the aggressive effects of the medium against which the surface is electrochemically protected interfere. In this case, the cooling liner perfectly separates the surface to be protected from contact with the aggressive medium in the phase interface zone and its surface in contact with the medium has a temperature equal to or lower than the temperature of the medium. This effect is achieved either by the cooling medium or by applying thermal insulation inside the cooling insert.

Chladicí vložka se může umístit též na opačné straně chráněného povrchu, než té, která je ve styku s agresivním médiem.The cooling insert may also be placed on the opposite side of the surface to be protected than the one in contact with the aggressive medium.

Potom snižuje přímo povrchovou teplotu chráněného povrchu v místě styku s fázovým rozhraním na hodnotu rovnou nebo nižší teplotě agresivního média. Je možno oba tyto způsoby pro zvýšení chladicího účinků kombinovat. Chladicí vložka je provedena bud jako chladicí těleso s přívodní a odvodní trubkou pro chladicí médium nebo má trvalou náplň teplonosného média, které na principu tepelné trubice odebírá chráněnému povrchu teplo a předává je chladnějšímu okolí, např. chladnějšímu médiu pod hladinou.It then directly decreases the surface temperature of the protected surface at the point of contact with the phase interface to a value equal to or lower the temperature of the aggressive medium. Both of these methods can be combined to increase the cooling effect. The cooling element is either a cooling element with a coolant inlet and outlet pipe or has a continuous charge of heat transfer medium, which on the principle of a heat pipe removes heat from the protected surface and transmits it to a cooler environment, e.g.

Chladicí vložku lze pro zvýšení chladicího účinku opatřit tepelnou izolací, a to tak, aby nebyl ve styku s agresivním médiem. Při nižším tepelném zatížení lze chladicí vložku použít pouze s izolací bez náplně chladicího média.To increase the cooling effect, the cooling element can be provided with thermal insulation so that it does not come into contact with aggressive media. At lower thermal loads, the coolant can only be used with insulation without coolant charge.

Výhoda vynálezu spočívá v tom, že použitím tepelně izolovaných a/nebo chlazených vložek se v blízkosti fázového rozhraní vytváří plocha, která se nemůže v žádném případě přehřát nebo je dokonce chladnější než ostatní chráněný povrch.An advantage of the invention is that the use of thermally insulated and / or cooled inserts creates near the phase interface an area which in no way can overheat or is even cooler than the other protected surface.

Odstraní se tedy i popisovaný negativní vliv bublinového a blánového varu, resp. periodického vynořování části povrchu. Navíc se podstatně zvýší i životnost případně použitých nevodivých povlaku (smalty, fólie, pogumování, nátěry), resp. se vůbec umožní jejich použití, protože s chladicí vložkou jsou vystaveny podstatně nižším teplotám než v původním provedení bez ní.The described negative effect of bubble and membrane boiling, resp. periodically surfacing a portion of the surface. In addition, the lifetime of any non-conductive coatings (enamels, foils, rubber coating, coatings), resp. They are even allowed to be used since they are exposed to considerably lower temperatures with the cooling insert than in the original embodiment without it.

Zařízení podle vynálezu umožňuje použít pro topné elementy procházející fázovým rozhraním konstrukční materiály, jejichž použití by bylo bez aplikace tohoto zařízení vyloučené pro vážné korozní napadení v pásmu fázového rozhraní. Chladicí nebo izolační vložku lze vyrobit z materiálu stejného jako elektrochemicky chráněný povrch nebo s výhodou z jiného, většinou levnějšího materiálu. V případech, kdy je elektrochemicky chráněné zařízení vyrobeno z korozně odolného materiálu kvůli potížím v pásmu fázového rozhraní, lze použitím chladicí vložky podle vynálezu vyrobit celé toto zařízení z jiného, levnějšího materiálu.The device according to the invention makes it possible to use construction materials for heating elements passing through the phase interface, the use of which would, without the application of this device, be avoided due to serious corrosion attack in the phase interface zone. The cooling or insulating insert may be made of a material identical to the electrochemically protected surface or preferably of another, mostly cheaper material. In cases where the electrochemically protected device is made of a corrosion resistant material due to difficulties in the phase boundary band, the whole device can be made of another, cheaper material using the inventive cooling cartridge.

Příklady provedení chladicí nebo izolační vložky podle vynálezu jsou na připojeném výkresu. Na obr. 1 je znázorněn podélný řez chladicí vložkou upevněnou na přívodní nebo odvodní trubce topného hadu, procházejícího hladinou lázně. Na obr. 2 je znázorněn příčný řez izolační vložkou umístěnou na plastifikační nádrži. Na obr. 3 je znázorněn podélný řez chladicí vložkou umístěnou uvnitř přívodní nebo odvodní trubky topného registru.Embodiments of the inventive cooling or insulating insert are shown in the accompanying drawing. FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a cooling insert mounted on an inlet or outlet pipe of a heating coil passing through the bath surface. FIG. 2 is a cross-sectional view of an insulating pad placed on a plasticizing tank. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a cooling insert positioned within the inlet or outlet pipe of the heating register.

Způsob provedení podle vynálezu je osvětlen na následujících příkladech.The process according to the invention is illustrated by the following examples.

Příklad 1 (obr. 1)Example 1 (Fig. 1)

Vana srážecí lázně viskózového hedvábí je vytápěna na 95 °C elektrochemicky chráněným titanovým hadem procházejícím hladinou lázně, která vlivem technologického procesu kolísá v rozmezí 50 mm. Uvnitř hadu je pára o teplotě 150 °C, lázeň je roztokem a ZnSO^ ve vodě.s 15 % volné f^SO^. Přívodní i odvodní trubka 2 topného hadu se v délce 180 mm (z toho 70 mm pod nejvyšší úrovni hladiny) opatří chladicím pouzdrem 2_, vyrobeným z titanové trubky. Chladicí pouzdro 2_ je na horním i dolním konci přivařeno po celém obvodě beze štěrbin s trubkami 2· Všechny ostatní části pouzdra 2 (^s výjimkou izolace 23) jsou vyrobeny rovněž z titanu.The bath of the viscose rayon shrink bath is heated to 95 ° C by an electrochemically protected titanium snake passing through the bath level, which fluctuates in the range of 50 mm due to the technological process. Inside the snake there is steam at 150 ° C, the bath is a solution and ZnSO 4 in water with 15% free SO 4. Both the inlet and outlet pipes 2 of the heating coil are provided with a cooling sleeve 2 made of titanium tube in a length of 180 mm (of which 70 mm below the highest level). The cooling housing 2 is at the upper and lower ends welded over the entire circumference without slits with tubes 2 · All other parts of the housing 2 ^(excluding insulation 23) are also made of titanium.

Přívodní trubka chladicí vody 21 vchází do pouzdra 2 nad hladinou lázně a je zavedena až ke spodku pouzdra 2' aby byl chlazen celý jeho povrch. Odvodní trubka oteplené chladicí vody 22 ústí voli)ě nad hladinu lázně. Vodotěsnou mezistěnou 24 vevařenou do pouzdra 2 je oddělen prostor pro tepelnou izolaci 23, která snižuje ochlazování topné páry chladicí vodou a na druhé straně snižuje spotřebu chladicí vody.The cooling water inlet tube 21 enters the housing 2 above the bath level and is introduced to the bottom of the housing 2 'to cool its entire surface. The warmed-up cooling water outlet pipe 22 opens voluntarily above the bath level. A watertight partition 24 welded into the housing 2 separates the space for thermal insulation 23, which reduces the cooling of the heating steam by cooling water and, on the other hand, reduces the cooling water consumption.

Zatímco před použitím chladicího pouzdra 2_ měly trubky 2 topného hadu povrchovou teplotu nad hladinou mezi 140 až 145 °C a jejich životnost byla pouze 3 týdny, instalací těchto pouzder 2 poklesla teplota kovového povrchu, který je nepravidelně zaplavován, na 30 °C a životnost topného hadu se prodlouží na 3 roky.While the coolant tubes 2 had a surface temperature above 140-145 ° C and a lifetime of only 3 weeks prior to the use of the cooling sleeve 2, by installing these housings 2 the temperature of the irregularly flooded metal surface dropped to 30 ° C and the heating life. snake is extended to 3 years.

Příklad 2 (obr. 2}Example 2 (Fig. 2)

Vana vyrobená z korozivzdorné chromniklové austentické oceli je elektrochemicky chráněna a obsahuje plastifikační lázeň na bázi I^SO^ o teplotě 53 °C, jejíž hladina silně kolísá.The bath made of corrosion-resistant chrome-nickel austentine steel is electrochemically protected and contains a plasticizing bath based on 53 ° C, whose level fluctuates strongly.

Celá vana 1 je z vnější strany opatřena vodním pláštěm, ve kterém se topí přímou parou, takže vynořené plochy vany 2 mají místně teplotu až 195 °C. Zkouškami bylo zjištěno, že danému prostředí odolávají polyuretanové nátěry s minimální tloušřkou 0,25 mm, pokud teplota stěny nepřesáhne 60 °C. Proto se vana 2 opatří izolační vložkou 2/ sahající od horního okraje vany 2 až 50 mm pod nejnižší úroveň hladiny. Izolační vložka se skládá z desky 26 vyrobené z uhlíkové oceli a přivařené k pásku 25, který je vyroben ze stejného materiálu jako vana 2 ^a je k ní dokonale po celém obvodu beze štěrbin přivařena z čedičové izolace 23, která vyplňuje prostor mezi deskou 26 a stěnou vany 1.The entire bathtub 1 is provided from the outside with a water jacket in which it is heated by direct steam, so that the surfaces of the bathtub 2 are locally up to 195 ° C. Tests have shown that polyurethane coatings with a minimum thickness of 0.25 mm are resistant to the environment if the wall temperature does not exceed 60 ° C. Therefore, the bath 2 is provided with an insulating insert 2 / extending from the upper edge of the bath 2 to 50 mm below the lowest level. The insulating insert consists of a plate 26 made of carbon steel and welded to the strip 25, which is made of the same material as the tub 2 ^and is perfectly welded to the entire circumference without crevices from basalt insulation 23 that fills the space between the plate 26 and the wall baths 1.

Ze shora se prostor vyplněný izolací zakryje víkem £ aby do něj nemohla natéci lázeň. Izolace 23 zajištuje, že povrchová teplota izolační vložky nepřesáhne 60 °C, takže její deska 26 může být opatřena polyuretanovým nátěrem s dostatečnou životností.From above, the space filled with insulation is covered with a lid 6 so that the bath cannot flow into it. The insulation 23 ensures that the surface temperature of the insulating insert does not exceed 60 ° C, so that its plate 26 can be provided with a polyurethane coating with sufficient durability.

Příklad 3 (obr. 3)Example 3 (Fig. 3)

Do tlakové nádrže roztoku solí, jehož agresivní složku tvoří hlavně NH^NO^ je vsunut' topný registr z uhlíkové oceli,,jehbž přívodní a odvodní trubka _1 prochází hladinou roztoku. Roztok je vytápěn na 45 °C, v registru, který je elektrochemicky chráněn, je pára o teplóčě 136 °C. Uvnitř přívodní a odvodní trubky 1^ registru jsou zalisovány chladicí vložky 2 z mědi tak, že jejich vnější povrch se těsně dotýká vnitřního povrchu trubek K Oba povrchy které se stýkají jsou přesně obrobeny broušením. Vložka 2 je v trubce _1 umístěna tak, aby její horní konec sahal 70 mm nad nejvyšší úroveň hladiny roztoku solí a její spodní konec minimálně 800 mm pod nejnižší úroveň hladiny. Vnitřní povrch chladicí vložky 2 je od horké páry izolován izolací 23, umístěné v prostoru vodotěsně odděleném přepážkou 24.A carbon steel heating register is inserted into the pressure tank of the salt solution, whose aggressive component is mainly NH4NO4, and the inlet and outlet pipes 1 pass through the solution level. The solution is heated to 45 ° C, in the register, which is electrochemically protected, there is steam at a temperature of 136 ° C. Copper coolant inserts 2 are pressed inside the inlet and outlet tubes 10 of the register so that their outer surface closely touches the inner surface of the tubes. The insert 2 is positioned in the tube 1 so that its upper end extends 70 mm above the highest level of the salt solution and its lower end at least 800 mm below the lowest level. The inner surface of the cooling insert 2 is insulated from the hot steam by insulation 23 located in a space watertightly separated by a partition 24.

Vnitřek chladicí vložky 2, která pracuje na principu tepelné trubice-, je^trvale vyplněn teplonosným médiem 3_, které se ochlazuje stykem s chladným roztokem pod hladinou a odebírá teplo elektrochemicky chráněné trubce 1^ v pásmu hladiny, kam se dostává vedením z horké nadhladinové části trubky JI. Chladicí vložku. 2 bylo možno umístit jedině dovnitř přívodní a odvodní trubky .1, protože materiál vložky 2 není danému roztoku solí za podmínek elektrochemické ochrany odolný. Totéž platí pro ostatní alternativní konstrukční materiály.The interior of the cooling insert 2, which operates on the principle of a heat tube, is permanently filled with a heat transfer medium 3, which cools down by contact with a cold solution below the surface and removes heat from the electrochemically protected tube 1 in the water zone. pipes JI. Cooling insert. 2, it was only possible to place the inlet and outlet pipes 1, since the material of the insert 2 is not resistant to the salt solution under electrochemical protection conditions. The same applies to other alternative construction materials.

Chladicí a izolační vložka podle vynálezu může být použita i pro snížení korozního napadení teplosměnných povrchu procházejících fázovým rozhraním, které nejsou elektrochemicky chráněny proti korozi v celé oblasti chemického a strojírenského průmyslu.The inventive cooling and insulating liner can also be used to reduce corrosion attack on heat exchange surfaces passing through a phase interface that are not electrochemically protected against corrosion throughout the chemical and engineering industry.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A coolant cartridge for reducing the effect of a phase interface on the effectiveness of electrochemical corrosion protection, characterized in that the coolant cartridge (2) is detachably or permanently connected to the electrochemically protected surface (1) and its dimensions are such that its lower edge does not surface above the phase interface even at the lowest level of the phase interface and its upper edge is higher than the highest level, where the aggressive effects of the medium against which the surface (1) is electrochemically protected still achieve.

Cooling element according to claim 1, characterized in that the cooling element (2) is either a cooling element, either with a coolant inlet (21) and a coolant outlet (22) or with a continuous charge of the heat transfer medium (3). ) and whose inner wall may be provided with thermal insulation (23) or as an insulating body separated from the electrochemically protected surface (1) by thermal insulation (23).

3. The cooling insert according to claim 1 or 2, characterized in that it is mounted on the electrochemically protected surface (1) either on the side of the aggressive medium against which the surface (1) is protected electrochemically or on the opposite side or can be mounted on both sides of the surface. 1).