SU1130621A1 - Устройство дл защиты от коррозии металлических трубопроводов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ оТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ, , содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизол ционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды , один из которых изготовлен из титана , а второй - с анодно-активным покрытием, отлича:ющеес  тем, что, с целью повышени  эффективности защиты от коррозии в услови х воздействи  .токой-мен ющегос  направлени , оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним пере- , ключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а длина Е электродов определ етс .по формуле )J -|lUV i 1 где , и 2 потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых дл  материала электродов значений; i() - плотность тока как функци  потенциала; 1

Description

Изобретение относитс  к химической и металлургической промышленност в частности к устройствам дл  защиты от коррозии металлических трубопроГводов , примен емых в электрохимических производствах р да отраслей народного хоз йства. При эксплуатации металлических тр бопроводов в электрохимических произ водствах, где примен ютс  промьшшенные токи электролиза большой величины , эти трубопроводы подвергаютс  воздействию анодных и катодных токов утечки, которые могут приводить к коррозионному разрушению металла трубопроводов. Разрушению подвергаютс  участки металлических трубопроводов , контактирующие с трубопроводами или другими элементами из электроизол ционного материала, или  вл  ющиес  концевыми участками, из которых происходит истечение струй элек тролита... Известно устройство.примен емое дл  защиты от коррозии под действием анодных токов утечки на участках их воздействи i в котором примен ютс  аноды из материала с низким перенапр жением окислени  компонентов раствора , имеющие электрический контакт с защищаемым металлом lj . Б этом устройстве практически вес анодный ток стекает с защищаемого участка конструкции на анод, а с ано да - в электролит, расходу сь на про десс окислени  компонентов раствора. Таким образом, предотвращаетс  корро зионное разрушение конструкции под действием анодного тока. Эффективна  защита достигаетс  в данном случае при условии, если на защищаемый учас ток воздействует только ток анодного направлени . Ток катодного направлени  восстанавливает анодно-активное покрытие, что приводит к его разруше нию. Если воздействие катодного тока приводит к разрушению основы анода и участка конструкции, то, в конечно счете, на участке его воздействи  конструкци  вместе с установленным анодом разрушаетс . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизол ционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготовлен из титана, а второй (анод) - с анодно-активным покрытием 2 . Известное устройство предназначено дл  защиты от коррозии только при воздействии катодных токов утечки. ри их воздействии внутри зазора, создаваемого гильзой, на участках натекани  тока (титановый патрубок и конец трубы) образуютс  ионы гидроксила , а на участке стекани  тока (патру: бок с анодно-активным покрытием) молекул рньй хлор, раствор ющийс  в электролите. При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным хлором образуютс  кислородные соединени  хлора, которые тормоз т коррозию титана на защищаемом участке. Эти ин гибиторы коррозии накапливаютс  в зазоре, представл ющем собой застойную зону. В случае, если в растворе уже содержитс  растворенньй хлор, устройство упрощаетс , так как нет необходимости устанавливать титановый патрубок и патрубок с анодно-активным покрытием, на котором генерируетс  хлор. При изменении на участке трубопровода , установлено указанное устройство, направлени  тока с катодного на анодный не обеспечиваетс  зашита этого участка. Анодньй ток стекает при этом с концевого участка трубопровода, а не с устройства, которое изолировано от трубопрсздаода с помощью электроизол ционной прокладки . При этом происходит разрушейие не только концевого участка трубопровода , но и самого устройства, так как далее ток натекает на патрубок с анодно-активным покрытием и восстанавливает его. В растворах, содержащих растворенный хлор, при изменении направлени  тока с катодного на анодный также происходит разрушение концевого участкатрубопровода анодным током. IИзменение направлени  тока на участках его воздействи  на конструкции часто встречаетс  на практике. Его причинами, в частности,  вл ютс ; изменение положени  нулевой точки в серии электролизеров вследствие изменени  числа работающих электролизеров на концах одной серии в раз ные периоды времени, изменение условий эксплуатации различных участков серии электролизеров, привод щее к колебани м сопротивлений между ваЯнами и технологическими трубопрово дами и реверсирование тока в электрохимических производствах с осаждением металла с целью повышени  эффективности работы электродов и качества катодного осадка. Возможны также и другие причины изменени  величины и направлени  тока. Цель изобретени  - повышение эффективности защиты от коррозии в усл ви х воздействи  токов мен ющегос  направлени . Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство дл  защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизол ционного материала, ; выполненную с перфорацией, и электро ды, один из которых (катод) изготов.лен из титана, а второй (анод) - с анодно-активным покрытием,.снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем, расположенным между электродом и трубопроводом,при чем каТод диода подключен к трубопро воду, а длина электродов, имеющих форму патрубков или стержней, опреде л етс  по формуле. N.a.Viiiiil.« UP 8 ае J ,) , . где Г, и.- потенциалы на концах элек трода, задаваемые в пре делах допустимых дл  мате риала, электродов значений i() - плотность тока как функци потенциала; i(l,2 плотность тока при значени х потенциала s 2 ( наход тс  по данным пол  ризационных измерений), -- - пол ризационна  характери ° стика (катодна  или анодна ) рассчитываемого элек трода в данной среде, q - радиус электрода, имеющег форму патрубка или рассто  ние от центра трубы до центра электрода, имеющег форму стержн ; р - электросопротивление раствора . На фиг. 1 изображено устройство дл  защиты от корройии металлических трубопроводов, вариант выполнени  электродов в виде патрубковJ на фиг. 2 - то же, вариант выполнени  электродов в виде стержней. . Устройство имеет гильзу 1 из электроизол ционного материала, снабженную перфорацией 2 и установленную с зазором X по отношению к электродам 3 и 4, которые могут быть вьтолнены в виде патрубков (фиг. 1) или стержней (фиг. 2). В первом случае зазор создаётс  метсду внутренней поверхностью патрубков и наружной поверхностью гильзы, а во втором - между наружйой поверхностью стержней и внутренней поверхностью гильзы. Электрод 3 изготовлен из титана, а электрод 4 - из материала, характеризующегос  высокой анодной активностью , т.е. имеющего низкое перенапр жение анодного окислени  компонентов раствора. Обычно электрод 4 изготавливают из титана с анодноактивным покрытием 5. В хлорсодержащих растворах, в частности, анодноактивными  вл ютс  покрыти на осно ве двуокиси рутени , двуокиси марганца и другие, обладающие низким перенапр жением вьщелени  хлора из раствора. Электроды 3 и 4 электрически и механически соединены между собой. Это соединение может бить осуществлено с.помощью болтов, сварки или любым другим известньп способом. На фиг. 1 соединение электродов в форме патрубков осуществлено с помощью болтов, а на фиг. 2, где электроды выполнены в виде стержней, - путем их свинчивани - между собой. Если основой электрода 4  вл етс  титан, то электроды 3 и 4 могут быть выполнены в виде одной цельной детали, на часть поверхности которой нанесено анодно-активное шэкрытие 5. Электроды 3 и 4 электрически изолированы от защищенного трубопровода с помощью прокладки из электроизол - . ционного материала 6 р На фиг. 1 эта изол ци  осуществл етс  при расположении прокладки между фланцами трубопровода и электрода 4 (анода), а на фиг. 2 - при расположении прокладки между внутренней поверхностью трубопровода и металлическим крепежным кольцом 7, на котором креп тс  элек5 троды 3 и 4 в виде стержней. Возможиы и другие варианты креплени  электродов 3 и 4 на защищаемом участке трубопровода и их изол ци  от этого участка. Между электродами 3 и 4 и защищаемым участком трубопровода установлен диод 8, катод которого подключен к трубопроводу. Параллельно диоду установлен переключател 9. На фиг. 2 диод и переключатель присрединены только к одной паре электродов 3 , но все электроды, укрепленные на металлическом кольце 7, имеют между собой электрический контакт. Устройство работает следующим об разом. При воздействии катодного тока К на защищаемый участок трубопровода этот ток, проход  через отверсти 2 в гильзе 15 натекает на электрод 3 (катод), генериру  в зазоре ионы гидроксила. При разомкнутом выключателе диод 8 преп тствует переходу тока с электродов 3 и 4 на трубопро вод, поэтому ток стекает-с анодноактивного покрыти  5 электрода 4 в раствор, генериру  в хлоридсодержащ растворе молекул рньш хлор. Это воз можно благодар  низкому перенапр жению анодного вьщелени  хлора на покрытии 5. При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным в электролите . хлором происходит образование кислородных соединений хлора, которые тормоз т коррозию титана на защищаемом участке трубопровода, на который также воздействует катодный ток Таким образом, при воздействии -катодного тока обеспечиваетс  стойкос титанового электрода 3 за счет инги бировани  коррозионного процесса ки лородными соединени ми хлора, накап ливающегос  в зазоре, ; Повышение потенциала вдоль электрода 3 по направлению к электроду 4 позвол ет достичь при достаточной длине электрода 3 на электроде 4 значений потенциала, при которых не будет происходить разрушение ано но-активного покрыти  на электроде катодным током. При изменении направлени  тока на обратное, с катодного на анодный ток, независимо от положени  переключател  9, переходит с защищаемого участка конструкции через диод 21 8, пропускающий ток в обратном направлении , на электрод 4. На этог электроде ток стекает с покрыти  5 в электролит в зазоре, расходу сь на образование хлора. Благодар  низкому перенапр жению образовани  хлора на покрытии 5 с электрода 4 стекает в электролит основна  часть тока. Дли«а электродов 3 и 4 рассчитываетс  дл  условий воздействи  анодного тока таким образом, чтобы длина электрода 4 бьша достаточно больщой дл  стекани  с него основной части анодного тока, а длина электрода 3 бьша достаточно ограниченной дл  предотвращени  смещени  вдоль него потенциала металла (титана), из которого изготовлен этот электрод, до значени  потенциалов его активации в данной среде. Предпосылкой дл  расчета длины электрода 3 в услови х воздействи  катодного тока  вл етс  повышение потенциала вдоль этого электрода до значений, безопасных дл  анодноактивного покрыти  на электроде 4. Расчет длины Е электродов 3 и 4 производитс  по формуле: )(W где - потенциалы на концах эЛек- трода, длина которого рассчитываетс  в услови х воздействи  тока данного напр жени . Эти потенциалы задаютс  в пределах допустимых значений , что позвол ет.определ ть предельно допустимые (максимальные и минимальные ) .значени  длины электродов 3 и 4; i& плотность тока,  вл юща с  функцией потенциала-, i(y) плотность тока при значении потенциала с,эти величины определ ютс  по данным пол ризационной кривой, пол ризационна  характеристика (катодна  или анодна ) рассчитываемого электрода в данной среде;

d - радиус электрода, имеющего форму патрубка (фиг. 1).

Если электроды имеют форму стерж|ней и укреплены на конце трубы ;(фиг. 2), то при оценке их длины дл  расчета используетс  среднее рас: сто ние от центра трубы до центра электрода (стержн );

р - электрос;опротивление раствора В электролите, содержащем растворенный хлор, отпадает необходимость в установке диода 8. В этом электрический контакт по металлу между электродами 3 и 4 и защищаемым участком трубоцровода обеспечиваетс  при замкнутом переключателе 9. Катодный ток, поступаниций на электрод 3, генерирует при этом в заэор ионы гидроксила и далее через электрод 4 и

переключатель 9 попадает на защища: емый трубопровод. При изменении на- правлени  тока на обратное (анодный ток) устройство работает так же, как и в предьщущем случае при напич.ии диода , пропускающего ток с трубопровода на устройство. Электрический контакт между электродами и защищаемым трубопроводом может быть в этом случае обеспечен любым известным способом , например через соединительные болты между электродами в вйвде патрубков и трубопр.оводов или за счет присоединени  электродов в виде стержней непосредственно к з.а1цйщаемому участку трубопровода.

1 ,

. - . .

Экономический эффект от внедрени  Защиты с помощью предлагаемого устройства составл ет 500 тыс.руб. в год

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ₄ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ,' ,содержащее гильзу из коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых изготовлен из титана, а второй - с анодно-активным покрытием, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от коррозии в условиях воздействия .токой-меняющегося направления, оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним пере- , ключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а длина Е электродов определяется.по формуле [gp 8 dg

   Μ потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых для материала электродов значений;

   плотность тока как функция потенциала; плотность тока при значе·

   Ж) нии потенциала , .

   (находятся по данным поляризационных измерений)j ^: поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого; электрода в данной среде, радиус электрода, имеющей го форму патрубка, или расстояние от центра труп.

   бы до центра электрода, имеющего форму стержня,* электросопротивление рас¹твора.

   1 113062