Минеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии
Владельцы патента RU 2559597:
Делекторский Александр Алексеевич (RU)
Притула Всеволод Всеволодович (RU)
Платонова Елена Геннадьевна (RU)
Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в качестве засыпки анодного заземлителя, для уменьшения рассекания тока молнии при строительстве молниезащиты и при строительстве защитного и рабочего заземления. Минеральный активатор содержит, мас.%: шунгитовый порошок 90-99, водорастворимый третичный амин (pH 8-10) 10-1. Технический результат: повышение электротехнических характеристик объектов защиты путем стабилизации массы активатора, стабилизации поляризационного потенциала и переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшение сопротивления растекания тока. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области электрохимической (катодной) защиты подземных сооружений от коррозии и используется в качестве засыпок анодных заземлителей с целью снижения переходного сопротивления анод - грунт, дренирования прианодного пространства от газов, образующихся в процессе электрохимических реакций почвенного электролита, а также для уменьшения рассекания тока молнии при строительстве молниезащиты, при строительстве искусственных заземлителей и для рабочего заземления.
Известен наполнитель для анодного заземлителя, содержащий токопроводящие частицы - металлическую крошку с размером частиц до 8 мм, цемент, воду и гашеную известь при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 20-25, известь гашеная - 40-50, металлическая крошка - 30-35, а содержание воды составляет 15-20% от общей массы указанных компонентов - SU 362076 A1, 1988 г.
Недостатком известного активатора, вследствие высокого содержания цемента и незначительного количества минерального компонента, является высокое сопротивление активатора, незначительное снижение скорости анодного растворения электрода, низкая дренирующая способность электролита.
Прототипом изобретения является коксоминеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащий в качестве основы коксовую мелочь и минеральный компонент, в котором в качестве основы использована смесь коксовой мелочи двух фракций 2-10,0 и 10,0-25,0 мм и минерализатора - нитрофоска, при следующем соотношении компонентов, об.%: нитрофоска - 20,0-40,0, коксовая мелочь фракции 2-10,0 мм и 10,0-25,0 мм в соотношении 1:1 - остальное - патент
RU 2161353 C1, 2000 г.
Недостатки прототипа состоят в следующем.
При выпадении осадков происходит потеря массы активатора из-за его частичного растворения, причиной которого служит взаимодействие нитрофоски с почвенным электролитом. Под действием электрического тока, с течением времени происходит уменьшение поляризационного потенциала и увеличение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение электротехнических характеристик объектов защиты путем стабилизации массы активатора, стабилизации поляризационного потенциала и переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшение сопротивления растекания тока.
Эта задача решена в минеральном активаторе анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащем минеральный компонент, в качестве которого используется шунгитовый порошок и дополнительно - водорастворимый третичный амин с pH 8-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: шунгитовый порошок - 90-99, водорастворимый третичный амин с pH 8-10 - 10-1.
В частных случаях применения активатора используют следующие конкретные компоненты:
- в качестве шунгитового порошка - Карелит;
- в качестве третичного амина - соединение [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]3,8 - додекан или его водный раствор.
В минеральном активаторе шунгитовый порошок не вымывается по причине того, что углерод в нем находится в связанном состоянии. Следствием является как стабилизация массы активатора, так и уменьшение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.
Шунгитовый порошок Карелит, который может быть использован при производстве смеси, является дешевым, недефицитным, промышленно выпускаемым сырьем, обладающим к тому же бактерицидными свойствами.
Введение в активатор водорастворимого третичного амина с pH 8-11 повышает как бактерицидные, так и антикоррозионные характеристики состава.
Третичный амин, так же как и шунгитовый порошок, обладает бактерицидными свойствами, уменьшая вредное воздействие бактерий и грибов, предотвращая микробиологическую коррозию, вследствие чего происходит увеличение срока службы анодного заземления.
Использование третичного амина с pH<8 не приведет к улучшению указанных характеристик по причине его недостаточной биологической и коррозийной активности.
Использование третичного амина с pH>11 приведет к подщелачиванию грунта и ухудшению экологии.
Получение смеси
Шунгитовый порошок - например Карелит, обрабатывают 50%-ным водным раствором соединения [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]3,8 - додекан. За счет использования дешевых, промышленно выпускаемых компонентов получают минеральный активатор невысокой стоимости.
В таблице 1 приведены примеры составов, в таблице 2 - их электротехнические характеристики.
| Таблица 1 | |||||
| Компонент | Соотношение компонентов, мас.% | ||||
| № примера | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Шунгитовый порошок | 85 | 90 | 95 | 99 | 100 |
| Водорастворимый третичный амин | 15 | 10 | 5 | 1 | 0 |
| Таблица 2 | |||||
| Электротехнические характеристики | № примера | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Масса активатора | уменьшается | сохраняется | сохраняется | сохраняется | сохраняется |
| Поляризационный потенциал, B | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,6 |
| Удельное объемное электросопротивление, Ом·м | 0,8 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,5 |
Из приведенных в таблицах примеров видно, что при увеличении содержания третичного амина более указанного граничного значения (пример 1) происходит уменьшение массы активатора за счет растворения третичного амина грунтовыми водами, выпадающими осадками и т.п., а при уменьшении массы третичного амина ниже указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.
Содержание шунгитового порошка также влияет на электротехнические характеристики: при уменьшении содержания шунгитового порошка ниже указанного граничного значения (пример 1) происходит увеличение удельного сопротивления активатора за счет снижения углеродной составляющей, а при увеличении массы шунгитового порошка выше указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.
Таким образом, смесь шунгитового порошка с водорастворимым третичным амином с pH 8-11 в указанных соотношениях приводит к стабилизации массы активатора анодов, стабилизации поляризационного потенциала и переходного электросопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшению сопротивления растекания тока.
К дополнительно достигаемым эффектам следует отнести следующие.
Под действием третичного амина происходит уничтожение вредных бактерий, влияющих на микробиологическую коррозию металла, а также прекращение роста грибковой микрофлоры, отрицательно влияющей на состояние изоляции трубопроводов.
Указанный водорастворимый третичный амин, обладая антикоррозийными свойствами, под действием электрического тока поляризуется и перемещается к незащищенным изоляцией участкам трубопровода и, взаимодействуя с металлом, изменяет потенциал поляризации коррозии металлов, обеспечивая дополнительную защиту. При этом уменьшается расход минерального активатора и, как следствие, увеличивается срок службы анодного заземления.
1. Минеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащий минеральный компонент, отличающийся тем, что в качестве минерального компонента используется шунгитовый порошок и дополнительно - водорастворимый третичный амин с pH 8-11 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| шунгитовый порошок - | 90-99 |
| водорастворимый третичный амин с pH 8-10 - | 10-1 |
2. Активатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шунгитового порошка используется Карелит.
3. Активатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве третичного амина используется соединение [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4]3,8 - додекан или его водный раствор.
