Способ катодной защиты металлических объектов от коррозии Советский патент 1993 года по МПК C23F13/02 

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии в агрессивных средах, а точнее - к способам катодной защиты прерывистым током, включающим как протекторную защиту, так и защиту постоянным током от внешнего источника. Наиболее целесообра- зо его использование для защиты подводных сооружений и внутренних поверхностей металлических емкостей с агрессивными электропроводящими средами, например, нефтепроводов и резервуаров нефтехранилищ. Возможно также применение способа на подземных магистральных трубопроводах.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе катодной защиты металлических объектов от коррозии путем непрерывного повторения цикла операций, включающего контроль состояния поверхности объекта по выбранному электрическому параметру, включение цепи защиты в момент соответствия параметра контроля первой пороговой величине, заданной для процесса деполяризации объекта, поляризацию объекта током заданной силы и отключение параметра контроля второй пороговой величины, заданной для процесса поляризации, согласно изобретению, момент отключения цепи защиты контролируют по величине удельной электрической емкости защищаемого объекта.

о

00

2

Способ поясняется чертежами.

Фиг. 1. Кривая зависимости удельной емкости объекта от изменения состояния его поверхности.

Фиг. 2, Кривые зависимости времени защитного действия катодных осадков от их емкости при различном времени поляризации объекта.

Фиг. 3J Кривые зависимости времени защитного действия катодных осадков от их емкости при различной минерализации электролита.

Фиг. 4. Схема реализации способа. ,

Фиг. 5. Вариант схемы блока измерения емкости,

В способе защиты объекта прерывистым током состояние поверхности металлического объекта (например, внутренней стенки трубопровода) контролируют по ее потенциалу в процессе деполяризации объекта при отключенной цепи защиты. В момент, когда измеренное значение потенциала совпадает с заданным минимальным значением защитного потенциала, замыкают цепь и поляризуют объект током заданной силы. В процессе поляризации объекта контроль состояния его поверхности осуществляют по другому электрическому параметру, нежели в процессе деполяризации, а именно - по удельной электрической емкости объекта. Отключение защитного тока цепи производят в момент, когда удельная электрическая емкость объекта достигает заданной, определенной из предварительных экспериментов величины. Далее цикл деполяризация-поляризация повторяют.

Выбор удельной емкости объекта в качестве параметра контроля состояния поверхности в процессе поляризации основан на устанрвленной зависимости между способностью объекта сохранять достаточно отрицательный потенциал и величиной его удельной емкости. Например, на фиг. 1 это отражено в виде зависимости между величиной удельной емкости объекта в заданных условиях поляризации (ось абсцисс) и потенциалом его поверхности, как функции состояния поверхности (ось ординат).

Преимуществом перехода на этот параметр контроля в условиях протекания поляризующего тока в цепи защиты является исключение из результатов контроля омической составляющей и, следовательно, обеспечение их большей достоверности.

Измеренная величина удельной емкости объекта фактически является суммой не- окольких составляющих: это и емкость двойного электрического слоя на границе электролит-металл, и реактивная составляющая Фарадеевского импеданса, и емкость катодного осадка на поверхности объекта. Последняя составляющая доминирует в результатах измерений, вклад же остальных в данном случае пренебрежимо мал. Исходя из вышеизложенного, емкость катодных осадков на поверхности объекта, поляризуемого прерывистым током, фактически полностью характеризует кар0 тину изменения состояния поверхности при заданных условиях поляризации (составе электролита и плотности тока). На фиг. 2 и 3 приведены конкретные примеры изменения степени защищенности поверхности объек5 та, изменения состояния его поверхности при следующих условиях:

- плотность тока поляризации0,2 А/м2

-минерализация

0 электролита200 г/л (кривая 1)

20 г/л (кривая 2)

- отключение тока

при потенциале 0,78 В (кривая 1) 0,85 В (кривая 2)

5 время поляризации 1000 ч (кривая 1)

720 ч (кривая 2)

Способ может быть реализован посредством электрической системы, представленной на фиг, 4. Защищаемый объект 1

0 (например, внутренняя поверхность металлической емкости), помещен в электролит 2 (жидкий раствор или пористую электротлит- содержащую среду) и проводником первого рода соединен с жертвенным анодом 3, ли5 бо через рабочую цепь переключателя 4 (для случая протекторной защиты), либо через последовательно соединенную рабочую цепь переключателя 4 и источник 5 постоянного тока (для случая катодной защиты на0 ложенным током). Переключатель 4 (например, тиристорный ключ, поляризованное реле и т.п.) одним концом своей управляющей цепи соединен с выходом блока 6 изменения емкости, а другим концом - с

5 выходом устройства 7 для измерения потенциала (например, с вольтметром или потенциометром типа ЭПД-7). Устройство 7 первым входом подключено к защищаемому объекту 1, а вторым входом соединено с

0 электродом 8 сравнения, который погружен в электролит 2 у защищаемой поверхности объекта.

Первый вход блока 6 измерения емкости соединен с объектом 1. Ко второму входу

5 блока 6 подключен датчик 9 емкости, размещенный вблизи поверхности объекта 1 в электролите 2, Блок 6 измерения емкости (фиг. 5) выполнен в виде какого-либо традиционного прибора для измерения емкости, например, в виде мостовой схемы 10, индикатора, например, нуль-индикатора 11, включенного на выходе блока, и источника переменного тока высокой частоты, например, звукового генератора 12.

Датчик 9 (например, платиновый злект- род) служит для исключения погрешности измерений емкости объекта за счет изменения удельной емкости жертвенного анода, которое может происходить, например, в результате изменения коррозионного со- стояния его рабочей поверхности.

При достижении заданной величины емкости сооружения (которую рассчитывают умножением удельной емкости на площадь рабочей поверхности и на которую соответственно настраивают мостовую схему 10 блока 6) блок б подает сигнал на пере- ключатель 4 и ток поляризации прерывается. После выключения цепи защиты потенциал защищаемого объекта 1 не- прерывно или периодически измеряют посредством электрода 8 сравнения и устройства 7 для измерения потенциала. Когда потенциал объекта 1 снизится до заданного уровня, устройство 7 дает сигнал на пере- ключатель 4 и ток поляризации включается. После чего цикл поляризации и деполяризации обы.дта автоматически повторяется.

Сп,;.,.об обеспечивает оптимальный ре жим катодной защиты. Одновременно и благодаря этому обеспечивается экономия средсто, расходуемых в иных способах, на переналадку системы (включая дополниСхЮ , нкф/дм2

тельную аппаратуру, рабочее время обслуживающего персонала), а также на замену поврежденной изоляции объекта.

Преимуществом способа является также то, что ошибка, возможная при измерении емкости, во-первых, существенна лишь в резко гетерогенных средах или,при резких изменениях параметров окружающей среды, во-вторых, может быть точно оценена, в отличие от неподдающейся учету и всегда существенной ошибки за счет омической составляющей.

Формула изобретения Способ катодной защиты металлических объектов от коррозии путем непрерывного повторения цикла операций, включающего контроль состояния поверхности объекта по выбранному электрическому параметру, включение цепи защиты в момент соответствия параметра контроля первой пороговой величине, заданной для процесса деполяризации объекта, поляризацию объекта током заданной силы и отключение цепи защиты в момент соответствия параметра контроля второй пороговой величине, заданной для процесса поляризации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, момент отключения цепи защиты кон- тролируют по величине удельной электрической емкости защищаемого объекта.

Использование: защита от коррозии металлических емкостей с агрессивными электропроводящими средами, например, нефтепроводы, магистральные трубопроводы. Сущность изобретения: способ защиты металлических объектов от коррозии включает непрерывное повторение цикла операции: контроль состояния поверхности объекта по внутреннему электрическому параметру, включение цепи защиты в момент соответствия параметра контроля первой пороговой величине, заданной для процесса деформации объекта; поляризацию объекта током заданной силы и отключение цепи защиты в момент соответствия параметра контроля второй пороговой величине, заданной для процесса полимеризации. Момент отключения цепи защиты контролируют по величине удельной электрической емкости защищаемого объекта. 5 ил. (Л

СМ5 0,55 0,65.. 0,75 0,85 , В (минерализация электролита 20 г/л)

Фиг, I

|й

Кз

о

г 8

Л

К,