Способ защиты металлоконструкций от коррозии под действием токов утечки Советский патент 1983 года по МПК C23F13/00 

г

(Л

'СПОСОБ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТОКОВ УТЕЧКИ, преимущественно, в электролизных цехах, включающий создание электрического контакта защищаемого участка конструкции с растворяющимся, металлическим объектом для стекания тока, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса, в качестве объекта для стекания тока берут тот же металл, который получают на катоде.

СП)

:

Изобретение относится к области защиты от коррозии оборудования, трубопроводов и других металлических конструкций из пассивирующих металлов, применяемых в электрохимических производствах металлургической и химической промьяиленности, где Имеет место электролиз с выделением металла на катоде, ( рафинирование металлов гальванические покрытия и т.п. ).

Способ пpи feним для защиты от коррозии под действием токов утечки практически всех Конструкционных материалов, применяемых в агрессивных технологических средах электрохимических производств с выделением металла на катоде.

Известен способ защиты металлических конструкций от ко розии под действием токов утечки путем создания электрического контакта защищаемого участка с инертными анодами из материала с низким перенапряжением процесс, окисления вещества из электролита 1 .

В этом случае объектами стекания тока являются инертные аноды, на которых анодный ток .расходуется на протекание безвредных в коррозионном отношении процессов выделения таких веществ, как хлор и кислород. При этом предотвращается разрушение защищаемого участка конструкции.

В электрохимических производствах с выделением металла на катоде, в частности, при электрорафинировании меди, применяя известный способ, например, аноды из платинированного титана, можно осуществить защиту некоторых конструкций. В этом случае на объектах стекания то ка.протекают процессы окисления вещества из окружающей среды. Например, .при электрорафинировании меди в сернокислых средах ток утечки расходуется на объектах стекания тока на окисление серйой кислоты до надсерной и на выделение кислорода. Таким образом, устраняется вредное разрушающее действие тока утечки на конструкцию, но ток утечки не находит полезного применения, поскольку он необратимо расходуется на объектах стекания тока на бесполезные процессы.

Окисление вещества из раствора происходит при весьма высоких потенциалах, поэтому с помощью инертных анодов, На которых протекает этот процесс окисления, можно осуществить защиту лишь металлических материалов с высокими величинами потен дна- лов пробоя и практически невозможно осуществить защиту металлов и сплавов, способных подвергаться перепассивации, поскольку этот потенциал,, как пр авило, отрицательней потенциалов окисления веществ из окружакией среды.

Также практически невозможно осуществить защиту металлических конструкций из материалов с низкими зн чениями потенциала пробоя. Это резко ограничивает применение в условиях воздействия токов утечки наиболее распространенных конструкцибнных материалов, так как большинство из них характеризуется низкими значениями потенциалов пробоя или подвергается перепассивации.

В таких средах, как серная кислота, а также в ряде случаев в хлоридных средах достаточной стойкость в условиях воздействия анодных токов обладают объекты стекания тока, изготовленные только из материалов на основе металлов платиновой группы и их окислов ( платина, родий, рутений и др, ). Эти материалы крайне дефицитны, и являются драгоценными металлами, что ограничивает их применение в качестве объектов стекания тока. Тем более, что несмотря на их высокую стойкость, имеют место необратимые потери этих металлов в процессе их длительной эксплутации в условиях воздействия анодны токов.

Наибол:ее близким по технической сущности к изобретению является способ, защиты металлич-еских конструкци от коррозии -под действием токов утеки , включающий создание электрического контакта защища емого участка конструкций с растворяющимся металлическим объектом стекания тока, например, с анодом из чугунного лома 2 .

В этом случае блуждающие токи вызывают коррозию только этого специального анода, замена которого вследствие его малой, стоимости не вызывает затруднений.

Применение данного способа для защиты от коррозии в электрохимических производствах невозможно вследствие того, что технологические среды этих производств характеризуются высокой агрессивностью и чугунный лом растворяется в них с высокой скоростью даже при отсутствии токов утечки и темболее в их присутствии загрязняя технологический раствор. Кроме того, при растворении железа токи утечки теряются безвозвратно.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса.

Эта цель достигается тем, что по предлагаемому способу защиты от коррозии металлоконструкций под действием токов утечки, преимущественно, в электролизных цехах, берут в качестве объекта для стекания тока тот же и1етс1лл, который полу чают на катоде.

Эти объекты стекания тока устанавливают на участках воздействия токов утечки на конструкцию и обеспечивают их электрический контакт по металлу с защищаемым участком. Благодаря низкому перенапряжению растворения этих металлов ток утечки расходуется не на разрушение металла конструкции, а на растворение объекта, стекания тока, протекающего при более отрицательном потенциале. Благодарятому, что объекты стекания тока изготавливаются из того же металла, который выделяют на катоде , то ток утечки, как и ток в электролизной ванне, используется для перевода этого металла в ионное состояние в технологический раствор Таким образом, в результате примейения предлагаемого способа наряду с защитой от коррозии достигается экономия электроэнергии за счет полезного применения токов утечки, оказывавших до этого вредное воздей ствие. При этом электролит на загря няется примесями продуктов коррозии которые могут нарушать технологичес .кий процесс. Технологические среды электрохимических производств с вьщелением металла подбираются таким образом, чтобы перенапряжение анодного растворения металла, выделяющегося затем на катоде, было как можно более низким, так как это позволяет снизить расход электроэнергии. Поэтому потенциал анодного растворения металлов, выделяющихся на катоде, отрицательнее потенциалов пробоя и пе репассивации практически всех конструкционных и защитных .металлических материалов, применяемых в этих производствах. Благодаря этому при создании электрического контакта объекты стекания тока из металла, в деляющегося на катоде, с защищаемым участком конструкции ток будет расходоваться на растворение объекта с кания тока при потенциалах, которые отрицательнее потенциала пробоя или .перепассивации металла защищаемой к струкции. Наиболее целесообразно применени данного способа в электрохимических (процессах с электролитами, обладающими высокой рассеиваквдей способностью, так как в этом случае объек ,ты стекания тока, изготовленые из металла, выделяющего на катоде, растворяются равномерно, что исключает их преждевременный выход из строя в связи с разрушениями местного характера. Пример. В цехе электролита а меди были проведены испытания предложенного способа с целью защиты от коррозии под действием токов утечки титанового вентиля, установленного на технологическом трубопроводе подачи электролита в блок электролизных ванн. Напряжение на ванне составляет 0,32-0,35 В, на блоке из 13-14 ванн - 4-5 В, а на всех 120 блоках цеха электролиза, включенных последовательно в единую электрическую цепь,,- до 600 В. Ток электролиза достигает 23 тысячи А. Внутри трубопровода циркулирует электролит состава; 130 г/л Н,ВО , 52 г/л 00-2+, 20 г/л Ni, 1 г/л , 50 мг/л се , 15 мг/л тиомочевины, 10 мг/л столярного клея ( }. Титановые вентили устанавливаются на технологическом трубопроводе на линии подачи электролита в каждый блок ванн. Ввод электролита непосредственно в ванны осуществляется с помощью полиэтиленовых труб с внутренним диаметром 150 мм, присоединенных накидными фланцами к титановым вентилям. Титановые вентили подвергаются коррозии под действием токов утечки на участках контакта с трубопроводами из электроизоляционного материала (полиэтилена, где происходит отекание тока с титана в электролит/ циркулирующий внутри трубопровода. Возникновение токов утечки вэтих условиях неизбежно, поскольку трубопровод представляет собой боковую цепь, связанную по заполняющеглу его электролиту с основной цепью, которой является серия электролизных ванн. Величина токов утечки оп- . ределяется сопротивлением электро- лита в боковой цепи и составляет, как показали измерения, от 5,5Адо18А. Продолжительность работы титанового вентиля, не имеющего защиты от электрокоррозии, до сквозного разрушения на участке воздействия токов утечки составляет от 0,5 до 1-2 месяцев. Для защиты титанового вентиля Ду-150 от коррозии под действием токов утечки на участке их вЪздей.ствия была установлена медная полукатушка (патрубок с наружным диаметром 130 мм; внутренним диаметром 100 мм и длиной 500 мм, имеющий фланец с одной стороны), изготовленная из нерафинированной электрохимически меди того же состава/ что и меДь ые аноды, подвергаемые растворению в электролизных ваннах. Полукатуш- . ка является растворимым объектом стекания тока. Фланец полукатушки соответствовал по размеру фланцам тита- нового вентиля и присоединенной к нему полиэтиленовой трубы и зажимал-, ся между последними-фланцами. При этом медный патрубок полукатушки располагался консольно внутри полиэтиленовой трубы, соосно с ней. С помощью стальных болтов, ввинченных , в резьбовое отверстие во фланце вентиля и упирающихся во фланец медной гтолукатушкн, обеспечивали электрический контакт по металлу меж ду- вентилем и-медной прлукатушкой. Испытания, проведенные в течение трех месяцев,- показали, что мед.ная полукатушка подвергалась электрокоррозии со стороны свободного конца. За указанное время растворилось 13,8 кг меди (начальный вес катушки 31,5 кг). Это соответствует средней величине тока утечки 5,2 А (принимая выход по току 100% и пренебрегая величиной тока саморастворения меди/. На титановом вентиле не отмечено следов коррозии. Таким образом срок службы медной полукатушки до ее полного растворения (исключая фланец составляет около полугода. После этого она подлежит замене. Пример 2. В цехе электролиза меди на технологическом трубопроводе линии подачи электролита в бло ванн в условиях, аналогичных описанным в примере 1, была испытана защита вентиля Ду-150 из стали Х18Н10Т с помощью медной полукатушки весом 31,7 кг. Конструкция и размеры полукатушки, а также способ установки полностью аналогичны описанйым в примере 1, За 3 месяца час медной катушки растворилась со стороны свободного конца и ее вес уменьшился на 12,8 кг, что соответствует среднему току утечки 4,8 А. На вентиле из стали Х18Н10Т следов коррозии не обнаружено. Таким образом, медная катушка, являющаяся объектом стекания тока, позволяет обеспечить защиту вентиля из стали Х18Н10Т в течение полугода, после чего оставшаяся часть полукатушки подлежит замене. При отсутствии-защиты срок службы вентилей из стали Х18Н10Т еще ниже, чем титановых, всего 1-3 недели. Затраты на проведение защиты с помощью объектов стекания тока из того же материала, из которого изготавливают аноды и который выделяется йа катоде, незначительны, так как этот материал имеется в неограниченном количестве в соответствующих производствах и не требует специальной предварительной обработки. Как показывает предварительный экономический расчет, применение указанного способа для защиты только 200 титановых вентилей Д-100 в цехе электрофинирования меди позволяет получить экономический эффект около 450 тыс. рублей.