МИНЕРАЛЬНЫЙ АКТИВАТОР АНОДОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ Российский патент 2015 года по МПК C23F13/08 

Изобретение относится к области электрохимической (катодной) защиты подземных сооружений от коррозии и используется в качестве засыпок анодных заземлителей с целью снижения переходного сопротивления анод - грунт, дренирования прианодного пространства от газов, образующихся в процессе электрохимических реакций почвенного электролита, а также для уменьшения рассекания тока молнии при строительстве молниезащиты, при строительстве искусственных заземлителей и для рабочего заземления.

Известен наполнитель для анодного заземлителя, содержащий токопроводящие частицы - металлическую крошку с размером частиц до 8 мм, цемент, воду и гашеную известь при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 20-25, известь гашеная - 40-50, металлическая крошка - 30-35, а содержание воды составляет 15-20% от общей массы указанных компонентов - SU 362076 A1, 1988 г.

Недостатком известного активатора, вследствие высокого содержания цемента и незначительного количества минерального компонента, является высокое сопротивление активатора, незначительное снижение скорости анодного растворения электрода, низкая дренирующая способность электролита.

Прототипом изобретения является коксоминеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащий в качестве основы коксовую мелочь и минеральный компонент, в котором в качестве основы использована смесь коксовой мелочи двух фракций 2-10,0 и 10,0-25,0 мм и минерализатора - нитрофоска, при следующем соотношении компонентов, об.%: нитрофоска - 20,0-40,0, коксовая мелочь фракции 2-10,0 мм и 10,0-25,0 мм в соотношении 1:1 - остальное - патент

RU 2161353 C1, 2000 г.

Недостатки прототипа состоят в следующем.

При выпадении осадков происходит потеря массы активатора из-за его частичного растворения, причиной которого служит взаимодействие нитрофоски с почвенным электролитом. Под действием электрического тока, с течением времени происходит уменьшение поляризационного потенциала и увеличение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение электротехнических характеристик объектов защиты путем стабилизации массы активатора, стабилизации поляризационного потенциала и переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшение сопротивления растекания тока.

Эта задача решена в минеральном активаторе анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащем минеральный компонент, в качестве которого используется шунгитовый порошок и дополнительно - водорастворимый третичный амин с pH 8-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: шунгитовый порошок - 90-99, водорастворимый третичный амин с pH 8-10 - 10-1.

В частных случаях применения активатора используют следующие конкретные компоненты:

- в качестве шунгитового порошка - Карелит;

- в качестве третичного амина - соединение [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]^3,8 - додекан или его водный раствор.

В минеральном активаторе шунгитовый порошок не вымывается по причине того, что углерод в нем находится в связанном состоянии. Следствием является как стабилизация массы активатора, так и уменьшение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.

Шунгитовый порошок Карелит, который может быть использован при производстве смеси, является дешевым, недефицитным, промышленно выпускаемым сырьем, обладающим к тому же бактерицидными свойствами.

Введение в активатор водорастворимого третичного амина с pH 8-11 повышает как бактерицидные, так и антикоррозионные характеристики состава.

Третичный амин, так же как и шунгитовый порошок, обладает бактерицидными свойствами, уменьшая вредное воздействие бактерий и грибов, предотвращая микробиологическую коррозию, вследствие чего происходит увеличение срока службы анодного заземления.

Использование третичного амина с pH<8 не приведет к улучшению указанных характеристик по причине его недостаточной биологической и коррозийной активности.

Использование третичного амина с pH>11 приведет к подщелачиванию грунта и ухудшению экологии.

Получение смеси

Шунгитовый порошок - например Карелит, обрабатывают 50%-ным водным раствором соединения [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]^3,8 - додекан. За счет использования дешевых, промышленно выпускаемых компонентов получают минеральный активатор невысокой стоимости.

В таблице 1 приведены примеры составов, в таблице 2 - их электротехнические характеристики.

Таблица 1 Компонент Соотношение компонентов, мас.% № примера 1 2 3 4 5 Шунгитовый порошок 85 90 95 99 100 Водорастворимый третичный амин 15 10 5 1 0

Таблица 2 Электротехнические характеристики № примера 1 2 3 4 5 Масса активатора уменьшается сохраняется сохраняется сохраняется сохраняется Поляризационный потенциал, B 0,2 0,25 0,3 0,4 0,6 Удельное объемное электросопротивление, Ом·м 0,8 0,6 0,6 0,6 0,5

Из приведенных в таблицах примеров видно, что при увеличении содержания третичного амина более указанного граничного значения (пример 1) происходит уменьшение массы активатора за счет растворения третичного амина грунтовыми водами, выпадающими осадками и т.п., а при уменьшении массы третичного амина ниже указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.

Содержание шунгитового порошка также влияет на электротехнические характеристики: при уменьшении содержания шунгитового порошка ниже указанного граничного значения (пример 1) происходит увеличение удельного сопротивления активатора за счет снижения углеродной составляющей, а при увеличении массы шунгитового порошка выше указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.

Таким образом, смесь шунгитового порошка с водорастворимым третичным амином с pH 8-11 в указанных соотношениях приводит к стабилизации массы активатора анодов, стабилизации поляризационного потенциала и переходного электросопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшению сопротивления растекания тока.

К дополнительно достигаемым эффектам следует отнести следующие.

Под действием третичного амина происходит уничтожение вредных бактерий, влияющих на микробиологическую коррозию металла, а также прекращение роста грибковой микрофлоры, отрицательно влияющей на состояние изоляции трубопроводов.

Указанный водорастворимый третичный амин, обладая антикоррозийными свойствами, под действием электрического тока поляризуется и перемещается к незащищенным изоляцией участкам трубопровода и, взаимодействуя с металлом, изменяет потенциал поляризации коррозии металлов, обеспечивая дополнительную защиту. При этом уменьшается расход минерального активатора и, как следствие, увеличивается срок службы анодного заземления.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в качестве засыпки анодного заземлителя, для уменьшения рассекания тока молнии при строительстве молниезащиты и при строительстве защитного и рабочего заземления. Минеральный активатор содержит, мас.%: шунгитовый порошок 90-99, водорастворимый третичный амин (pH 8-10) 10-1. Технический результат: повышение электротехнических характеристик объектов защиты путем стабилизации массы активатора, стабилизации поляризационного потенциала и переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшение сопротивления растекания тока. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Минеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащий минеральный компонент, отличающийся тем, что в качестве минерального компонента используется шунгитовый порошок и дополнительно - водорастворимый третичный амин с pH 8-11 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шунгитовый порошок - 90-99 водорастворимый третичный амин с pH 8-10 - 10-1

2. Активатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шунгитового порошка используется Карелит.

3. Активатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве третичного амина используется соединение [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]^3,8 - додекан или его водный раствор.