Устройство для катодной защиты металлических объектов

 

Изобретение относится к защите от коррозии, в частности к электрохимической защите металлических конструкций в растворах электролитов, содержащих галогенид-ионы. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем стабилизации работы анода и предотвращения образования на аноде агрессивных продуктов. Это достигается за счет того, что в устройстве для катодной защиты металлических объектов на внешней поверхности основного анода 1 расположена ионообменная мембрана 2, а в его внутреннем пространстве, заполненном электролитом, представляющим 20%-ный раствор гидроокиси натрия, установлен дополнительный анод 4, который электрически соединен с основным анодом и изготовлен из электрохимически активного материала. В процессе работы на защищаемой конструкции протекает процесс восстановления кислорода, а на анодах 1 и 4 идет выделение кислорода. Избыточное количество ионов натрия в анодном пространстве мигрирует через мембрану в объем защищаемой конструкции, а анионы хлора практически не поступают в анодное пространство. Дополнительный анод не позволяет электродному потенциалу основного электрода смещаться в положительную сторону, тем самым препятствуя возрастанию выходного напряжения на станции катодной защиты при одновременном сохранении коррозионной стойкости анода и высокой плотности тока на нем до 10 А/м<SP POS="POST">2</SP>. 1 ил.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,. БЦ „„160824 (51)5 С 23 P 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHAM

ПРИ ГКНТ СССР

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4626889/27-02 (22) 27. 12. аа .(46) 23.11.90. Бюл. У 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по защите металлов от коррозии и Нроизводственное объединение "Каустик" (72) В.Б.Торшин, С.П.Зеленов, В.А.Левин, Б..А.Ильин, В.В.Беляков, В.В,Варфоломеев, А.М.Федоров и Л.Н.Сергиевская (53) 620.197.5 (088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р "359305, кл. С 23 P 3/00, 1971.

Заявка Японии к= 60-56081, кл. С 23 P,13/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТОДНОЙ ЗАБ ЯТЫ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

2 (57) Изобретение относится к защит — от коррозии, в частности к электрохимической защите металлических конструкций в растворах электролитов, содержащих галогенид-ионы. Бель изобретения — повышение эффективности защиты путем стабилизации работы анода и предотвращения образования на аноде агрессивных продуктов,Это достигается за счет того, что в устройстве для катодной защиты металлических объектов на внешней поверхности основного анода 1 расположена ионообменная мембрана 2, а в его . внутреннем пространстве, заполненном электролитом, представляющим 207-ный раствор гидроокиси натрия, установлен дополнительный анод 4, который

1603246

0 + 2Н 0 + 4е = 40Н

25 электрически соединен с основным анодом и изготовлен из электрохимически активного материала. В процессе работы на защищаемой конструкции протека5 ет процесс восстановления кислорода, а на анодах 1 и 4 идет выделение кислорода. Избыточное количество ионов натрия в анодном пространстве мигрирует через мембрану в объем защищаемой конструкции, а анионы хлора пракИзобретение относится к области защиты от коррозии, в частности к электрохимической защите металлических конструкций в растворах электролитов, содержащих галогенид-ионы, например хлорид-ионы.

Целью изобретения .является повышение эффективности зашиты путем стабилизации работы анода и предотвращения образования на аноде агрессивных продуктов в галогеносодержаших средах.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит пористый анод 30

1, представляющий собой пер@орирован— ную титановую трубу. На аноде с внешней стороны расположена ионообменная мембрана 2, например катионообменная мембрана 4МФСК-200, которая закреплена на аноде титановыми хомутами 3. Внутри анода установлен дополнительный анод 4 в виде стержня, изготовленный из сплава 4207 или из титана с покрытием Ti Ni полученным 40 за счет электроэрозионной обработки титана никелем. Дополнительный анод посредством металлического проводника 5 электрически соединен с анодом, внутреннее пространство которо- 45 го заполнено электролитом 6, представлякщим собой 20%-ный раствор гидроокиси натрия. Устройство устанавливается в защищаемой конструкции на специальной подставке 7 из электро- 50 изоляционного и коррозионно-стойкого материала, например фторопласта.

Устройство работает следующим образом.

В процессе осуществления катоднои 55 защиты при Фиксированном потенциале защиты на защища MoH конструкции протекает процесс восстановления кислорода: тически не поступают в анодное пространство. Дополнительный анод не позволяет электродному потенциалу основного электрода смещаться в положительную сторону, тем самым препятствуя возрастанию выходного напряжения на станции катодной защиты при одновременном сохранении коррозионной стойкости анода и высокой плотности тока на нем до 10 А/м . 1 ил.

На анодах в отличие от прототипа идет не окисление хлорид-иона до хлора, а выделение кислорода по реакции, обратной приведенчой. Избыточное количество ионов натрия в анодном пространстве мигрирует через мембрану в объем защищаемой конструкции, при этом анионы хлора практически не поступают в анодное пространство. Дополнительный анод, изготовленный из анодно-активного материала, стабилизирует работу основного анода, т.е. не позволяет электродному потенциалу титана смещаться в положительную сторону, тем самым препятствуя возрастанию выходного напряжения на станции катодной защиты при одновременном сохранении коррозионной стойкости анода и высокой плотности тока на нем (до 10 А/м 1.

Следовательно, эа счет применения дополнительного анода удается избежать трудоемкой операции покрытия внутренней поверхности анода анодноактивным покрытием, что значительно удешевляет стоимость защиты, а также позволяет увеличить ресурс работы как анода, так и самого дополнительного анода.

В таблице представлены результаты лабораторных испытаний прототипа и предлагаемого устройства (время испытаний 20 ч, защищаемый металл— ст.3, среда — раствор 300 г/л ИаС1 при 80 С), Таким образом, в процессе осуществления катодной защиты посредством прототипа на аноде выделяется хлор, что приводит к повышенным (почти в 20 раз) затратам электричества; Дпя того, чтобы сохранить постоянным баланс по электричеству

1608246 между проуотипом и предлагаемым устройством, необходимо произвести восьмикратный обмен раствора внутри анода прототипа. Кроме того, в предлагаемом устройстве не используются аноды, содержащие благородные металлы. Исключение из устройства дополнительного анода дестабилизирует работу всего анодного узла.

1О

Формула изобретения

Параметр

Прототип Предлагаемое устройство

Потенциал защиты, В (н.в.э.)

Состав электролита в объеме анода

-0,52

20% NaOH

-0,52

300 г/л

NaC1

Ru0 /Тд

Есть

Тз.,сплав 4207

Нет, 4,02 10 2,23 10

178

1,4

2,2

2,8

Ф

5,1

11Наблюдалось увеличение напряжения в течение всего опыта.

Составитель Л,Груднева

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Сердюкова, Корректор Л.Бескид

Тираж 831

Заказ 3597

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

На основании результатов испытаний можно заключить, что предлагаемое устройство обеспечивает экономическую и стабильную защиту металлоконструкции.

Устройство для катодной защиты 2О металлических объектов, контактируюМатериал анода или анодноактивного покрытия

Выделение хлора на аноде

Количество затраченноro на защиту электричества, К (без смены раствора внутри объема анода)

Количество смен раствора внутри анода для того, чтобы количество затраченного электричества составляло 2,5 ° 10 К

Содержание хлорид-ионов в объеме анода после испытаний,. г/л

Напряжение, В: между анодом и. емкостью в отсутствие дополнительного анода щих с агрессивными средами, содержа- щее катодную станцию, положительный полюс которой подключен к аноду в виде трубчатого полого тела, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем стабилизации работы анода и предотвращения образования на нем агрессив ных продуктов в галогеносодержащих средах, оно снабжено ионообменной мембраной, расположенной на внешней поверхности анода, и дополнительным анодом, установленным внутри основного анода и электрически соединенным с положительным полюсом катодной станции и основным анодом, причем дополнительный анод выполнен из материала с более отрицательным электродным потенциалом, чем материал основного анода.