Способ электрохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки Советский патент 1983 года по МПК C23F13/00 

Изобретение относится к электрохимической защите от коррозии в электролитах под действием анодных или катодных токов утечки трубопроводов и других конструкций из метал лов, применяемых в химической, элек рохимической и других отраслях промьпштен мости. Известен способ защиты от коррозии под действием анодных токов уте ки оборудования, используемого в электрохимических производствах с в делением металла на катоде, осущест влением контакта защищаемой констру ции с растворимым анодом, в качестве которого используется тот же металл, который выделяется на катоде С 1 , Известен способ для защиты метал лической поверхности от наводороживания и коррозии под действием катодных токов утечки, который заключается в осуществлении контакта защ щаемого участка конструкции с други металлом, принимающим на себя воздействие катодного тока 2 . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ элект рохимической защиты металлических трубопроводов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки путем создания электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекания тока - с инертным -анодом из анодно-активного материала с низким перенапряжением анодного процесса в отношении окисления вещества, из окружаемой среды, протекающего при потенциалах отрицательней потенциала пробоя пассивной плёнки на защищаемом мета,лле З. Однако применение каждого из указанных способов защиты ограничивается коррозионной средой, а также природой металлов, используемых в качестве конструкционного материала и объекта - стекания или натекания тока. Цель изобретения - повышение эффективности защиты от коррозии любы конструкционных Материалов в разли ных средёх. Указанная цель достигается тем, что согласно способу электрохимичес кой защиты металлических трубопрово дов и других конструкций от коррозии в электролите под действием токов утечки, включающему создание электрического контакта защищаемого участка-конструкции с объектом стекания тока (анодом) или натекания (катодом) объект стекания или натекания тока ориентируют вдоль силовы линий электрического поля токов уте ки и располаггиот от конца защищаемо го участка конструкции на расстояни беспечивающем смещение потенциала о значений, безопасных в отношении оррозии. Причем объект стекания тока (анод) асполагают на расстоянии, равном 15-25 размерам внутреннего поперечного сечения трубопровода, в направении движения тока в электролите. Кроме того, объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии, авном 0,5-5 размерам внутреннего оперечного сечения трубопровода, направлении, противоположном движению тока в-электролите. Электрический контакт объекта стеания или натекания тока с защищаемой конструкцией может быть обеспе™ 1ен любым известным способом. -Опредеение направления движения тока по электролиту производят в соответствии с общими правилами, исходя из известного расположения защищаемой конструкции по отношению к положительному или отрицательному, полюсам источника тока. Расстояние от конца защищаемого участка трубопровода, на которое выносят объект стекания или натекания тока, зависит от максимального размера поперечного сечения электролита в трубопроводе, в котором происходит стекание тока с анода или натекание тока на катод. При применении объекта-стекателя тока- анодный процесс окисления вещества осуществляют на вынесенном аноде, а вдоль остальной конструкции происходит падение потенциала до безопасного значения в месте контакта с защищаемой конструкцией. При применении вынесенного объекта - натекателя тока электродный потенциал конструкции определяется падением потенциала на катоде и в электролите в положительную область до безопасного в отношении наводороживания и коррозии значения. В этом случае катодный процесс (выделение водорода и- (или) осаждение металла) реализуется на вынесенном катоде. В качестве объекта - стекателя тока (анода) используется титан марки ВТ1-0 с платиновым или никелевым покрытием, объект - натекатель тока (катод) выполняется из металлов, коррозионностойких в данной среде (см. табл.). Конструктивно анод или катод могут быть выполнены в виде патрубка, цилиндрического стержня или в виде других деталей. Пример 1. Защищают сталь 12 X 18Н10Т от коррозии анодным током утечки в электролите для электролиза меди, г/л: H2S04 130; Ni- 20, Fe2+l; СГ 50 мг/л; тиомочевина 15 мг/л, столярный клей 10 мг/л при комнатной температуре с помощью вынесенного анода из платинового . Для этого стальной трубопровод соединяют с анодом-стекателем тока в виде патрубка с помощью фланцев, при этом обеспечивается надежный электрический контакт между трубопро водом и анодом. Потенциал концевой части трубопро вода из стали 12х18Н10Т без защиты составляет 2,0 В, т.е. он положитель нее потенциала перепассивации (1,2В стали в рассматриваемых условиях и сталь корродирует со скоростью 211 мг/ч. Защита трубопровода из ста ли 12х18Н10Т с внутренним диаметром вн вынесенным анодом на расстояние, которое (с учетом длины самого анода - 50 мм) составляет . L, . 720 мм (отношение L/dg 24) обеспечивает снижение потенциала ко цевого участка защищаемого трубопровода до 1,2В, а скорость коррозии пр этом 0,6 мг/ч. При расстоянии вынесения анода L, 750 мм ( U /о1вн 25) потенциал места контакта становится равным 1,06В, что соответствует области пассивного состояни.я стали 12х18Н10Т в среде электролиза меди, Коррозион ные потери при этом отсутствуют, и в этом случае достигается полная за щита. Потенциал концевого участка платинированного титана, наиболее удаленного от защищаемого образца, достигает 2,5В, т.е. его значение п ложительнее потенциала перепассивации (1,2В) стали 12х18Н10Т в этих условиях. Пример 2. Защищают углеродистую сталь от коррозии анодным током утечки в электрощелоках цеха диафрагменного электролиза растворо .NaCl хлорных производств с помощью вынесенного анода из титана, покрытого никелем. Состав раствора, г/л: NaOH 120; NaCl 200; температура раствора Анод, как и в примере }., предста ляет собой концевую часть трубки (dg 30 мм), на внутреннюю поверхность которой на длину 55 мм нанесе никель методом электроискрового лег рования. Потенциал концевого участка трубопровода из углеродистой ста ли без защиты составляет 0,81 В, т.е. соответствует области активног анодного растворения стали в данном технологическом растворе. При этом сталь корродирует со скоростью 14 мг/ч., При испытаниях с защитой анодом, вынесенным на расстояние (с учетом длины самого анода) L, 330 мм (отношение С./4вн 11). потенциал концевого участка углеродистой стали снижается до -0,1В, а скорость коррозии - до 1,2 мг/ч. При вынесении анода на расстояние L, 360 мм (отношение L/dg., 12) устанавливается потенциал -0,3В на конце защищаемого трубопровода, контактирующего с титаном, что соответствует области коррозионной стойкости сталиСтЗ в рассматриваемых условиях. Коррозионные потери отсутствуют, т.е. достигается полная защита углеродистой стали от коррозии. Потенциал концевого участка анода, наиболее удаленного от защищаемого трубопровода, достигает 0,95В, т.е. значения.положительнее потенциала анодной активации углеродистой стали в растворе электрощелоков (-0,15 в) . Пример 3. Защиту титанового трубопровода с помощью вынесенного катода от наводороживания и коррозии при воздействии катодных токов утечки осуществляют в растворе электролиза никеля, г/л: NiSO. 8S-,- NaCl 5/ . 50/ HjBOj 20, Температура раствора б0-70°С; рН 3,5; скорость потока раствора 0,1-0,2 м/с. 1 У концевого участка титанового трубопровода с внутренним диаметром 20 мм устанавливают вынесенный катод, представляющий собой либо никелевый, либо титановый или свинцовый патрубки длиной 10 мм. Платиновый патрубок - длиной 5 мм. Внутренний диаметр патрубков соответствует внутреннему диаметру трубопровода, т.е. 20 мм. Расстояние по электролиту от вынесенного катода до конца титанового трубопровода регулируют фторопластовыми кольцами толщиной 1 мм и фторопластовыми патрубками длиной 20 мм, которые устанавливаются на конце, трубопровода 4 Электрический контакт между вынесенным катодом и концевым участком трубопровода осуществляют любым известным способом. О степени защиты судят по прекращению выделения водорода на конце титанового трубопровода. Наводороживание концевого участка определяют радиоиэотопным методом с применением радиоактивного изотопа водорода трития, для чего его в виде тритиевой воды вводят в рабочий раствор. Результаты испытаний зависимости наводороживания концевого участка титанового трубопровода от длины вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту до концевого участка представлены в таблице.

Длина катода вместе с

катода расстоянием по электролиту , мм

Без катода

Известный

6(0,3) 10(0,5)

25(1,4)

11(0,55) 25(1,4) 35(1,75) 50(2,5)

11(0,55)

25(1,4)

55(2,75)

11(0,55) 70(3,5) 100(5,0)

Примечание. В скобках указана относительная длина вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту (P/d), где - длина вынесенного катода вместе с расстоянием по электролиту, мм; 3 - длина максимального размера сечения, мм.

Наводороживание, г-моль Н /г-моль

Ti

ce/d)

1,42±0,34 0,91±0,26

0,52+0,11 0,06+0,01 0,04+0,01

2,32+0,14 0,38±0,11 0,18±0,03 0,03±0,01

1,40+0,31 0,72+0,13 0,04+0,02

1,49+ОДЗ 0,85+0,17 0,04+0,02

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ от КОРРОЗИИ в ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ . ТОКОВ УТЕЧКИ путем создания электрического контакта защищаемого участка конструкции с объектом стекания (анодом) или натекания (катодом) тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты в различных средах, объект стекания или натекания тока ориентируют вдоль силовых линий электрического поля токов утечки и располагают от конца защищаемого участка конструкции на расстоянии, обеспечивающем смещение потенциала до значений, безопасных в отношении коррозии. 2.Способ по п. 1, отлича- ю щ и и с я тем, что объект стека- имя тока (анод) располагают на расстоянии, равном 15-25 размерам внут.§ реннего поперечного сечения трубопро вод, в направлении движения тока (Л в электролите. 3.Способ по п. 1, отличас: ющийся тем, что объект натекания тока (катод) располагают на расстоянии, равном 0,5-5 размерам внутреннего поперечного сечения труko бопровода, в направлении, противопо4 ложном движению тока в электролите. СО 00 to 4

Поскольку охрупчивание и коррозионное растрескивание титана наиболее вероятны при образовании гидридов состава TiH - TiH2, то величину наводороживания выражают путем отношения грамм-молей поглощенного водорода к грамм-молям поглотителя, в данном случае титана. Из приведенных примеров видно, что при установке анода у конца заии щаемого металла, ориентации его вдол силовых линий электрического поля то ка и вынесении анода в направлении движения тока в электролите на расстояние, .равное 12-25 максимальным размерам поперечного сечения электро лита., в кбторой происходит стенание тока с анода, достигается полное пре дотвращение коррозии защищаемого металла. Эти расстояния соответствуют крайним значениям интервала длин вынесения анода. Значение 12С (минимальное) соответствует одному из наиболее низких (из используемых) значений -перенапряжения выделения вещества из электролита (в рассматриваемом примере 2 - кислорода на по крытии никеля на титане), а .значе максимальное) - наиболее ние 25 е высокому из известных (вьщеление кис лорода на платине). Наводороживание, приводящее к оррозионному охрупчиванию титановых рубопроводов под действием катодных оков утечки снижается при использоании вынесенного катода, причем наболее эффективно, более чем в 30 раз, ри длине 0,5-5 длины максимального азмера внутреннего сечения трубопроода , При использовании в качестве катода платины (материал, имеющий самое низкое из всех металлов перенапряжение выделения водорода) практически полная защита достигается при длине 0,5 длины максимального размера сеченияу при использовании никеля ияи титана защиты достигается соответственно при 2,0 и 3,0 длины максимального размера сечения. Для свинца, имеющего CeiMoe высокое перенапряжение выделения водорода, необходимое расстояние должно составлять 5,0 длины максимального размера сечения. Годовой экономический эффект от йнедрения вынесенйых анодов для защиты от коррозии под действием анодных токов утечки вентилей из стали 12х18Н10Т в цехе электролиза.меди 107 тыс.руб.

79433248

S . .

Годовой экономический эффект от делительных гребенок для подачи католивиедрения вынесенных катодов для защи- та в ванны электролиза под действием ты от наводороживакия титановых распре- катодных токов утечки 119525 руб.