Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов

Устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ оТ 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, отлича:ющееся 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 )J -|lUV i 1 где , и 2 потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых для материала электродов значений; i() - плотность тока как функция потенциала; 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0% (1!) 3 (51) С 23 F 13/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Фf «" »" )ÿ - ». р д (.

ЩЯ FVI гдето» и г И»,г)—

3ЦР

d (21) 3633361/22-02 (22) 17.08.83 (46) 23.12.84. Бюл, N 47 (72) И.В. Рискин, В.Б. Торшин, Я.Б. Скуратник и С.П. Зеленов (53) 620.197.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 518983, кл. С 23 F 13/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 782416, кл. С -23 F 13/00, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от коррозии в условиях в6здействия .токой меняющегося направления, оно снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем,расположенными между электродами и трубопроводом, причем катод диода подключен к трубопроводу, а дли. на E электродов определяется,по формуле потенциалы на концах электродов, задаваемые в пределах допустимых

I для материала электродов значений; плотность тока как функция потенциала, плотность тока при значении потенциала =1г = », (находятся по данным поля ризационных измерений); поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого

Ф электрода в данной среде, радиус электрода, имеюше .го форму патрубка, или расстояние от центра труг. бы до центра электрода, имеющего форму стержня, электросопротивление рас твора.

1130621 2

Изобретение относится к химической и металлургической промышленности, в частности к устройствам для защиты от коррозии металлических трубопро водов, применяемых в электрохйми ческих производствах ряда отраслей . народного хозяйства.

При эксплуатации металлических тру" бопроводов в электрохимических производствах, где применяются промышлен-i 10 ные токи электролиза большой величины, эти трубопроводы подвергаются воздействию анодных и катодных токов утечки, которые могут приводить к корроэионному разрушению металла 15 трубопроводов. Разрушению подвергаются участки металлических трубопроводов, контактирующие с трубопроводами или другими элементами из электроизоляционного материала, или явля- 20 ющиеся концевыми участками, из которых происходит истечение струй элек тролита., Известно устройство, применяемое для защиты от коррозии под действием, анодных токов утечки на участках их воздействия; в котором применяются аноды из материала с низким перенапряжением окисления компонентов рас-.

30 твора, имеющие электрический контакт с защищаемым металлом 1

В этом устройстве практически весь анодный ток стекает с защищаемого участка конструкции на анод, а с анода — в электролит, расходуясь на про-35 цесс окисления компонентов раствора.

Таким образом, предотвращается коррозионное разрушение конструкции под действием анодного тока, Эффективная защита достигается в данном случае

40 при условии, если на защищаемый участок воздействует только ток анодного направления. Ток катодного направления восстанавливает анодно-активное покрытие, что приводит к его разруше45 нию. Если воздействие катодного тока приводит к разрушению основы анода и участка конструкции, то, в конечном счете, на участке его воздействия конструкция вместе с установленным анодом разрушается.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу иэ коррозионно-стойкого электроизоляционного материала, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготовлен из титана, а второй (анод) — с анодно-активным покрытием (2) .

Известное устройство предназначено для защиты от коррозии только при воздействии катодных токов утечки.

При их воздействии внутри зазора, создаваемого гильзой, на участках натекания тока (титановый патрубок и конец трубы) образуются ионы гидроксила, а на участке стекания тока (патру; бок с анодно-активным покрытием) молекулярный хлор, растворяющийся в электролите. При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным хлором образуются кислородные соединения хлора, которые тормозят коррозию титана на защищаемом участке. Эти ин" гибиторы коррозии накапливаются в зазоре, представляющем собой застойную зону. В случае, если в растворе уже содержится растворенный. хлор., устройство упрощается, так как нет необходимости устанавливать титановый патрубок и патрубок с анодно-активным покрытием, на котором генерируется хлор. При изменении на участке трубопровода, где установлено указанное устройство, направления тока с катодного на анодный не обеспечивается защита. этого участка. Анодный ток стекает при этом с концевого участка трубопровода, а не с устройства, которое изолировано от трубопровода с помощью электроизоляционной 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 направления тока с катодного на анодный также происходит разрушение концевого участка трубопровода анодным током

Изменение направления тока на участках его воздействия на конструкции часто встречается на практике.

Его причинами, в частности, являются: изменение положения нулевой точки в серии электролизеров вследствие изменения числа работающих электролизеров на концах одной серии s разные.периоды времени, изменение условий эксплуатации различных участков серии электролизеров, приводящее к

3 1130б колебаниям сопротивлений между s Aнами и технологическими трубопроводами и реверсирование тока в элек.трохимических производствах с осаж- дением металла с целью повышения 5 эффективности работы электродов и качества катодного осадка. Возможны также и другие причины изменения величины и направления тока.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты от коррозии в условиях воздействия токов меняющегося направления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, содержащее гильзу из коррозионно-стойI кого электроизоляционного материала,, выполненную с перфорацией, и электроды, один из которых (катод) изготов.лен из титана, а второй (анод) - c анодно-активным покрытием,, снабжено диодом и параллельно соединенным с ним переключателем, расположенным .между электродом и трубопроводом,при-25 чем катод диода подключен к трубопроводу, а длина электродов, имеющих форму патрубков или стержней, определяется по формуле.

21 4

На фиг. 1 изображено устройство для защиты от коррозии металлических трубопроводов, вариант выполнения о электродов в виде патрубков, на фиг.

2 — то же, вариант выполнения электродов в виде стержней

Устройство имеет гильзу 1 из элек -, троизоляционного материала, снабженную перфорацией 2 и установленную с зазором х по отношению к электродам 3 и 4, которые могут быть выполнены в виде патрубков,(фиг. 1) или . стержней (фиг. 2). В первом случае зазор создается между внутренней поверхностью патрубков и наружной поверхностью гильзы, а во втором — между наружной поверхностью стержней и внутренней поверхностью гильзы.

Электрод 3 изготовлен из титана, а электрод 4 — из материала, характеризующегося высокой анодной активностью, т.е. имеющего низкое перенапряжение анодного окисления компонентов раствора. Обычно электрод 4 изготавливают из титана с анодноактивным покрытием 5. В хлорсодержащих растворах, в частности, анодноактивными являются покрытия на основе двуокиси рутения, двуокиси марганца и другие, обладающие низким перенапряжением выделения хлора из раствора. е35

5, где(gг йИ) Г» потенциалы на концах электрода, задаваемые в пределах допустимых для мате- риала. электродов значений; 40 плотность тока как функция потенциала," плотность тока при значениях потенциала (= г

45 (находятся по данным поляризационных измерений); поляризационная характеристика (катодная или анодная) рассчитываемого элек-50 трода в данной среде; радиус электрода, имеющего форму патрубка или расстояние от центра трубы до центра электрода, имеющего55 форму стержня; электросопротивление рас- твора.

Электроды 3 и 4. электрически и механически соединены между собой.

Это соединение может быть осуществлено с.помощью болтов, сварки или любым другим известным способом. На фиг. 1 соединение электродов в форме патрубков осуществлено с помощью болтов, а на фиг. 2, где электроды выполнены в виде стержней, — пу" тем их свинчивания-между собой. Если основой электрода 4 является титан, то электроды 3 и 4 могут быть выполнены в виде одной цельной детали, на часть поверхности которой нанесено анодно-активное покрытие 5.

Электроды 3 и 4 электрически изолированы от защищенного трубопровода с помощью прокладки из электроизоляционного материала б и На фиг. 1 эта изоляция осуществляется при расположении прокладки между фланцами трубо провода и электрода 4 (анода), а на фиг. 2 — при расположении прокладки между внутренней поверхностью трубопровода и металлическим крепежным кольцом 7, на котором крепятся элек.

1130621 троды 3 и 4 в виде стержней. Возможны и другие варианты крепления электродов 3 и. 4 на защищаемом .участке трубопровода и их изоляция от этого участка. Между электродами 3 и 4 5 и защищаемым участком трубопровода установлен диод 8, катод которого подключен к трубопроводу. Параллельно диоду установлен переключатель

9. На фиг. 2 диод и переключатель 10 присоединены только к одной паре электродов 3 и 4, но все электроды, укрепленные на металлическом кольце 7, имеют между собой электрическчй контакт. 15

Устройство работает следующим образом.

При воздействии катодного тока К на защищаемый участок трубопровода этот ток, проходя через отверстия 2 в гильзе 1, натекает на электрод 3 (катод), генерируя в зазоре ионы гидроксила. При разомкнутом выключателе диод 8 препятствует переходу тока с электродов 3 и 4 на трубопро— вод, поэтому ток стекает с анодноактивного покрытия 5 электрода 4 в раствор, генерируя в хлоридсодержащем растворе молекулярный хлор. Это возможно благодаря низкому перенапряжению анодного выделения хлора на покрытии 5.

При взаимодействии ионов гидроксила с растворенным в электролите . хлором происходит образование кислородных соединений хлора, которые тормозят коррозию титана на защищаемом участке .трубопровода, на который также воздействует катодный ток.

Таким образом, при воздействии .катодного тока обеспечивается стойкость титанового электрода 3 за счет ингибирования коррозионного процесса кис.лородными соединениями хлора, накап ливающегося в зазоре, 45

Повышение потенциала вдоль электрода 3 по направлению к электроду

4 позволяет достичь при достаточной длине электрода 3 на электроде 4 значений потенциала, при которых не будет происходить разрушение анодно-активного покрытия на электроде 4 катодным током.

При изменении направления тока на обратное, с катодного на анодный, ток, независимо от положения переключателя 9, переходит с защищаемого участка конструкции через диод

8, пропускающий ток в обратном направлении, на электрод 4. На этом электроде ток стекает с покрытия 5 в электролит в зазоре, расходуясь на образование хлора. Благодаря низкому перенапряжению образования хлора на покрытии 5 с электрода 4 стекает в электролит основная часть тока. Длиеа электродов 3 и 4 рассчитывается для условий воздействия анодного тока таким образом, чтобы длина электрода 4 была достаточно большой для стекания с него основной части анодного тока, а длина электрода 3 была достаточно ограниченной для предотвращения смещения вдоль него потенциала металла (титана), из которого изготовлен этот электрод, до значения потенциалов его активации в данной среде.

Предпосылкой для расчета длины электрода 3 в условиях воздействия катодного тока является повышение по. тенциала вдоль этого электрода до значений, безопасных для анодноактивного покрытия на электроде 4.

Расчет длины 1 электродов 3 и 4 производится по формуле: егде и 1- — потенциалы на концах электрода, длина которого рассчитывается в условиях воздействия тока данного напряжения. Эти потенциалы задаются в пределах допустимых значений, что позволяет.определять предельно допустимые (максимальные и минимальные) значения длины электродов 3 и 4, Щ) — плотность тока, являющаяся функцией потенциала;

® ) — плотность тока при значении потенциала(:, Д= — эти величины определяются по данным поляриJ4(() зационной кривой, — поляризационная харак=

3 теристика (катодная или анодная) рассчитываемого электрода в данной среде;

44 Щ Фю/ у5окрцфцд

ДЗЩИЩФФ Уфl трудюрИоФ.

Ф ь. 2

11306

oI — 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 для расчета используется среднее расстояние от центра трубы до центра электрода (стержня);

P — электросопротивление раствора,1п

В электролите, содержащем растворенный хлор, отпадает необходимость в установке диода 8. В этом случае электрический контакт по металлу между электродами 3 и 4 и защищаемым участком трубопровода обеспечивается при замкнутом переключателе 9. Катодный ток, поступающий на электрод 3, генерирует при этом в зазор ионы гид.роксила и далее через электрод 4 и

21 .8 переключатель 9 попадает на защища,емый трубопровод. При изменении на правления тока на обратное (анодный ток) устройство работает так же, как и в предыдущем случае при наличии 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 виде патрубков и трубопроводов или за счет присоединения электродов в виде стержней непосредственно к защищаемому участку трубопровода.

I !

Экономический эффект от внедрения

;защиты с помощью предлагаемого устройства составляет 500 тыс.руб. в год

9355QH Заказ 9585/23

Тираж 899 Подпасиоа ядр eg e г. Ужгород, уа. фаВкава, 4