Способ электрохимического пассивирования внутренней поверхности длинномерных металлических труб

 

Изобретение относится к химической поверхностной обработке металлического материала и предназначено для антикоррозийной защиты внутренней поверхности длинномерных металлических труб. Способ включает выдержку обрабатываемой поверхности в циркулирующей среде окислителя, при этом трубы заполняют раствором окислителя, обогащенным атомарным кислородом, и во время выдержки по трубам пропускают переменный ток. Технический результат: пассивирование внутренней поверхности металлических длинномерных труб или трубопроводных магистралей в сборе. 2 ил.

Изобретение относится к химической поверхностной обработке металлического материала и предназначено для антикоррозийной защиты внутренней поверхности длинномерных металлических труб и трубопроводных магистралей в сборе при работе с агрессивными средами, поэтому может быть использовано для защиты водопроводных сетей, нефтепроводов и. т.п.

В настоящее время известны способы защиты труб от агрессивных рабочих сред, описанные в литературе, например:

- Григорьев В.П. Электрохимическая коррозия металлов. Соросовский образовательный журнал. - Том 6, выпуск 9, 2000. - С. 54.

- Колотыркин Я. М. Металлы и коррозия. - М.: Металлургия, 1985. - С. 31.

- Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку. - Л.: Химия, 1989. - С. 70.

Наиболее близкие к предлагаемому способу аналоги описаны в литературе, например:

- Способ получения защитных покрытий по а. с. СССР №387045, МКИ С 23 С 31/00, БИ № 27/1973.

- Способ азотирования титана и его сплавов по а. с. СССР №411169, МКИ С 23 С 11/14, БИ № 2/1974.

По способу получения защитных покрытий, описанному в а.с. №387045, на изделиях из сплава железа наносится слой предварительно окисленной суспензии, содержащий окисел металла в заданной концентрации, после чего изделие подвергается сушке и термообработке.

По описанному аналогу необходимо изделие подвергать сушке и термообработке, что невозможно выполнить для внутренней поверхности длинномерных труб.

Прототипом данного изобретения является способ азотирования титана и его сплавов по а. с. СССР №411169, МКИ С 23 С 11/14. БИ № 2/1974.

Способ по прототипу заключается в изотермической выдержке обрабатываемой поверхности в разреженной азотосодержащей среде в герметичной камере с введением кислородактивных веществ.

Так как для способа по прототипу требуются термические установки, то с его помощью можно обработать малогабаритные детали и защитить их от коррозии только с внешней стороны.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является пассивирование внутренней поверхности металлических длинномерных труб или трубопроводных магистралей в сборе.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем выдержку обрабатываемой поверхности в циркулирующей среде окислителя, предусмотрено заполнение труб раствором окислителя, обогащенного атомарным кислородом, и во время выдержки по ним пропускают переменный ток.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является заполнение длинномерных металлических труб раствором окислителя, обогащенным атомарным кислородом, и пропускание переменного тока по трубам.

Как известно, образование оксидной пленки протекает интенсивно в условиях насыщения раствора кислородом при высоких давлениях, температуре или с участием ингибиторов. Кроме того, в последние годы в ИрГТУ обнаружен и исследован способ индукционных токов, которые оказывают значительное влияние на все химические реакции.

Способ индукционных токов описан в литературе, например:

- Вертинский А.П. “Исследование и разработка локального электрохимического модуля для очистки металлосодержаших сточных вод.” Автореф. диссерт. к.т.н. ИрГТУ. Иркутск-2000-15 с.

- Вертинская Н.Д., Коротеева Т.В., Медведева Е.Ю., Сидоренко О.А., Федореева И.О. Многомерное математическое моделирование процессов влияния индукционных токов на протекание химических реакций в растворах. Сб. науч. тр.: Проблемные вопросы Восточно-Сибирского региона. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ-2001- С. 25.

- Коротеева Т.В., Медведева Е.Ю., Сидоренко О.А., Федореева И.О., Вертинская Н.Д. Многомерное математическое моделирование безэлектродного электрохимического процесса в одно- и двухкомпонентных растворах. Тезисы докладов VI Всероссийской студенческой научно-практической конференции “Новый взгляд на проблемы безопасности в XXI веке”. “Безопасность XXI”. - Иркутск: изд-во ИрГТУ. - 2001 г. - T.1. - С. 145.

Для активизации ионов вблизи поверхности металлических труб необходимо в этой области создать индукционные токи от подведенного к системе переменного тока.

Так как вблизи проводника с переменным током образуется переменное магнитное поле, под действием которого индуцируется вторичный ток, то при пропускании переменного тока по трубе непосредственно вблизи ее поверхности создается зона действия индукционных токов. Все компоненты раствора, находясь в этой зоне ионизации, подвергаются ионизации. В том числе ионизации подвергается кислород, растворенный в воде. Особенно интенсивно протекает процесс в растворе, насыщенном кислородом. Произвести насыщение раствора кислородом возможно растворением в воде соединений кислорода, например перекиси водорода.

Способ поясняется чертежами, где представлены:

фиг.1 - схема образования индукционных токов в растворе вблизи стенок металлической трубы;

фиг.2 - схема применения заявляемого способа на примере двухтрубной системы отопления.

Для способа электрохимического пассивирования внутренней поверхности длинномерных металлических труб требуются источник переменного тока 1, соединительные электропровода 2, обрабатываемые трубы 3, дозирующее устройство 4, емкость для раствора 5, электрические клеммы 6, шунтирующие перемычки 7.

Обрабатываемые металлические длинномерные трубы 3 могут быть соединены между собой через отопительные приборы 8. При отсутствии отопительных приборов 8 трубы 3 могут быть соединены через магистральный трубопровод 9 из труб прямого и обратного направления, соединенных перемычкой 10.

Клеммы 6 служат для присоединения электропроводов 2 к источнику переменного тока 1 и к трубе 3. Клеммы 6 применяются типовые и служат по своему прямому назначению, поэтому на чертежах показаны условно.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Источник переменного тока 1 подключают с помощью соединительных электропроводов 2, снабженных электрическими клеммами 6, к обрабатываемым трубам 3 трубопроводной сети с обоих ее концов.

Для обработки внутренней поверхности длинномерных металлических труб трубопроводную сеть заполняют, например, водным раствором окислителя, который в процессе обработки должен циркулировать, например, с помощью сетевого насоса. Дозирующее устройство 4 гидравлически соединено с емкостью 5 с раствором окислителя, например перекиси водорода, и с обрабатываемыми трубами 3.

При включении источника переменного тока 1 по трубе 3 протекает переменный электрический ток. Так как переменный ток создает переменное магнитное поле, то в растворе окислителя индуцируются вторичные короткозамкнутые токи, которые ионизируют все компоненты раствора. Так как водный раствор перекиси водорода обогащен атомарным кислородом, то вблизи внутренней поверхности труб 3 создается область, обогащенная ионизированным атомарным кислородом.

Так как наиболее высокая ЭДС индукции вблизи внутренней поверхности трубы 3, то все компоненты раствора вблизи поверхности трубы ионизированы, то есть интенсивно вступают в соединение с атомами поверхности трубы 3. Таким образом, в процессе протекания переменного тока по трубе 3 на ее внутренней поверхности происходит пассивирование металла, т.е. образуется оксидная пленка, которая в дальнейшем в рабочих условиях защищает трубу 3 от коррозии, что и является достижением технического результата.

Эффективность способа по описанному определяется величиной тока, пропускаемого по трубе, временем обработки, концентрацией окислителя, например перекиси водорода, типом и размерами обрабатываемых труб.

Конкретный режим обработки труб но изобретению определяется заданными условиями его применения.

Пример.

Для пассивации трубопроводной сети отопления жилого дома общей длиной труб 1280 м типового размера 32×4 в течение 4 часов подвергают выдержке их внутренней поверхности в водном растворе окислителя, и пропускают по всей системе труб переменный ток силой 25 А. В результате на внутренней поверхности длинномерных труб образуется пассивная пленка, препятствующая их разрушению от коррозии. Этого невозможно достичь в прототипе или другими аналогичными способами.

Формула изобретения

Способ электрохимического пассивирования внутренней поверхности длинномерных металлических труб, включающий выдержку обрабатываемой поверхности в циркулирующей среде окислителя, отличающийся тем, что трубы заполняют раствором окислителя, обогащенным атомарным кислородом, и во время выдержки по ним пропускают переменный ток.

РИСУНКИ