СПОСОБ ЗАЩИТЫ АВТОКЛАВА ОТ КОРРОЗИИ Российский патент 1999 года по МПК C25D5/18 B01J3/04 

Изобретение относится к средствам нанесения покрытий электролитическим способом, а именно с помощью пульсирующего тока, и может использоваться в химической промышленности.

Проблема заключается в том, что в автоклавах, в частности, для гидротермального синтеза кварца в процессе работы при высоком давлении и температуре рабочего раствора происходит коррозия внутренней стенки автоклава, особенно в его верхней части, где нет раствора: продукты этой коррозии попадают в раствор и загрязняют синтезируемый продукт. В процессе работы автоклава постепенно на его поверхности образуется защитная пленка, однако это происходит достаточно медленно и часть синтезируемого кварца имеет из-за этого загрязняющие примеси.

С целью предохранения от коррозии за рубежом используют серебряные вкладыши для небольших автоклавов, однако это дорого и возникают дополнительные технические сложности.

Известен способ зашиты от коррозии, описанный в заявке ЕПВ N 0467858 по Кл. C 25 D 11/38 "Способ непрерывного нанесения на металлическую поверхность покрытия из металлического хрома и оксида хрома", з.17.07.90, оп. 22.01.92 г. Известный способ заключается в том, что покрываемое металлическое изделие погружают в перемешиваемый кислый электролит и подвергают его предварительной анодной обработке в импульсном режиме, пропуская через электроды импульсы тока длительностью 0,5 - 3,0 с, при плотности тока 5 - 50 А/дм² (не менее одного импульса), а затем обычной обработке.

Недостатком известного способа является его сложность и трудоемкость, т. к. требуется предварительная анодная обработка, а также неэкономичность из-за больших затрат электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ защиты от коррозии "Способ создания антикоррозионных покрытий, описанный в п. РФ N 2055946, по Кл. C 25 D 5/18, 3/38, з. 05.05.91 г., оп. 10.03.96 г. и выбранный в качестве прототипа.

Известный способ заключается в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсный ток промышленной частоты плотностью (35±5)А/м² в течение 50 - 60 мин.

Недостатком способа является его дороговизна из-за высокой энергоемкости и недостаточная стойкость к воздействию агрессивной среды.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости покрытия при одновременном уменьшении стоимости процесса за счет снижения энергоэмкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты автоклава от коррозии, заключающемся в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсы тока, согласно изобретению в качестве электролитического раствора используют раствор, полученный после гидротермального синтеза кварца, раствор предварительно подогревают до температуры 80 - 90^oC, покрываемым изделием служит внутренняя поверхность автоклава, а через электроды пропускают однополярные наносекундные импульсы тока большой мощности.

При пропускании через раствор моющих и очень коротких однополярных импульсов тока в растворе возникает электромагнитное поле высокой напряженности, что в совокупности с предварительным подогревом раствора резко увеличивает скорость электролиза воды в растворе и образование таких активных окислителей, как гидратированный электрон, атомарный кислород, перекись водорода. Эти окислители совместно с ионами гидротермального раствора и благодаря составу последнего создают довольно быстро окисную пленку на поверхности защищаемого изделия - внутренней поверхности автоклава, защищая ее и повышая стойкость к действию агрессивной среды. Кроме того, использование в качестве электролитического раствора после гидротермального синтеза кварца не вносит дополнительных химических веществ в защитную пленку и не загрязняет впоследствии синтезируемый продукт.

При этом, поскольку хотя используемые импульсы и очень мощные, но очень короткие, то энергоемкость процесса невелика, что в совокупности с использованием для процесса раствора после гидротермального синтеза кварца значительно удешевляет способ, не требуя специального электролита.

В сравнении с прототипом заявляемый способ обладает новизной, отличаясь от него наличием таких существенных признаков, как использование в качестве электролитического раствора после гидротермального синтеза кварца, предварительный подогрев раствора до 80 - 90^oC, использование в качестве электрода внутренней поверхности автоклава и пропускание через электроды однополярных наносекундных импульсов большой мощности.

Заявителю не известны технические решения, обладающие указанными признаками, обеспечивающими в совокупности получение заданного эффекта, не следующего явным образом из известного уровня техники, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ может найти применение в химической промышленности, в частности при выращивании искусственных кристаллов, поэтому он соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежом, где приведена схема устройства, реализующего заявляемый способ.

Заявляемый способ защиты автоклава от коррозии заключается в следующем. В электролитический раствор, в качестве которого используют раствор после гидротермального синтеза кварца и который предварительно подогревают до температуры 80 - 90^oC, погружают электроды, одним из которых служит внутренняя поверхность автоклава. Через электроды пропускают однополярные наносекундные импульсы тока большой мощности.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Внутреннюю поверхность автоклава 1 предварительно очищают механическим способом. Затем в него заливают раствор, полученный после гидротермального синтеза кварца, например NaOH + Na₂CO₃ + SiO₂ + H₂O, который до этого был слит из автоклава после рабочего цикла. Внутри автоклава по центру размещают электрод 2, например угольный. Вторым электродом служит внутренняя поверхность автоклава. Раствор подогревают до 80- 90^oC для повышения его химической активности. На электроды с генератора 3 наносекундных электромагнитных импульсов подают однополярные положительные импульсы тока с помощью кабеля 4, центральная жила 5 которого через распределитель 6 соединена с внутренней поверхностью автоклава, а оплетка (экран) 7 с центральным электродом 2.

Импульсы тока имеют длительность 0,2 нсек с частотой повторения 1 кГц, мощностью 1 МВт. Процесс проводят в течение 30-60 минут.

В качестве генератора 3 наносекундных импульсов может быть использован генератор, описанный в патенте РФ N 2004064 по Кл. H 03 K 3/33, з. 05.06.91 г., оп. 30.11.93 г. "Формирователь наносекундных импульсов".

Под воздействием высокой температуры и электромагнитного поля большой мощности происходит активация водного раствора и образуются активные химические частицы. Химические реакции в этих условиях ускоряются и на внутренней поверхности автоклава образуется окисная пленка из сложных кремнийсодержащих веществ, примерно на 95% состоящая из акмита NaFeSi₃O₆. Образовавшаяся пленка в дальнейшем устойчива в процессе гидротермального синтеза кварца. Примесей железа, поступающего в раствор с внутренней стенки в синтезируемом кварце, при этом становится меньше.

Испытания образцов из стали 38ХН3МФА показали, что скорость коррозии обработанных образцов примерно в два раза меньше, чем необработанных.

В сравнении с прототипом заявляемый способ обеспечивает повышение коррозионной стойкости покрытия и является более дешевым.

Изобретение относится к средствам нанесения покрытий электролитическим способом, а именно с помощью пульсирующего тока, и может использоваться в химической промышленности. Предложен способ защиты автоклава от коррозии, заключающийся в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсы тока, отличающийся тем, что в качестве электролитического раствора используют раствор после гидротермального синтеза кварца. Раствор предварительно подогревают до 80 - 90° С, а через электроды пропускают однополярные наносекундные импульсы тока большой мощности. Например, пропускают однополярные импульсы тока длительностью 0,2 нс с частотой повторения 1 кГц мощностью 1 МВт. Покрываемым изделием служит внутренняя поверхность автоклава. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости покрытия при одновременном снижении стоимости процесса за счет снижения его энергоемкости. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты автоклава от коррозии, заключающийся в том, что в электролитический раствор погружают электроды, одним из которых является покрываемое изделие, и пропускают через них импульсы тока, отличающийся тем, что в качестве электролитического раствора используют раствор после гидротермального синтеза кварца, раствор предварительно подогревают до температуры 80 - 90^oC, покрываемым изделием служит внутренняя поверхность автоклава, а через электроды пропускают однополярные наносекундные импульсы тока большой мощности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через электроды пропускают однополярные импульсы тока длительностью 0,2 нс с частотой повторения 1 кГц мощностью 1 МВт.