Brevet FR2364976A1 — publié le 19780414

L'invention se rapporte à la protection des métaux entre la corrosion et, notamment, aux installations pour la protection anodique contre la corrosion d'installations technologiques se trouvant en contact avec des milieux agressifs conducteurs de l'électricité et fabriquées en matériaux pouvant devenir passifs dans ces milieux. L'invention peut outre utilisée pour la protection contre la corrosion des installations des industries chimique, alimentaire, textile et du papier. On connatt déJà différents procédés et dispositifs pour protéger les installations technologiques contre la corrosion, la protection par polarisation anodique étant quelquefois la plus efficace. Il est connu qu'au contact d'un milieu agressif le métal se corrode et à sa surface s'établit un potentiel dit stationnaire. Si l'on modifie le potentiel du métal vers les valeurs positives, la vitesse de corrosion du métal décrit, pour certaines valeurs du potentiel et, dans nombre de cas, elle diminue brusquement. Ordinai- relent, ce phénomène est nom6 passivation du métal et le processus de déplacement du potentiel de métal vers le domaine des valeurs indiquées s'appelle aussi passivation. La plage des valeurs de potentiels pour lesquelles on observe la passivation est appeleidomaine -passii. Les forment l'étendue de ce domaine dépendent de la nature du métal attaqué et du milieu agressif entrant en contact avec le métal.En déplaçant le potentiel du métal vers le domaine passif, on peut le protéger contre la corrosion. D'habitude, on obtient ce déplacement de potentiel soit par amenée d'un courant, appelé courant de polarisation, circulant entre le métal à protéger qui sert, dans ce cas, d'anode et une électrode auxiliaire (cathode), à partir d'une source de courant extérieure, soit par addition de constituants divers (inhibiteurs) au milieu corrosif. La passivation du métal à l'aide d'un courant de polarisation fait l'objet de la protection anodique contre la corrosion tandis que le processus de passivation lui-mdme est nommé, dans ce cas, polarisation anodique du métal. Pour utaiser ce procédé dans des conditions industrielles, il faut disposer d'installations maintenant le potentiel dewhnstallations à protéger dans le domaine passif et satisfaisant à certaines exigences spécifiques, dont la principale est une grande sdreté de maintien dans des limites voulues du potentiel desdits appareils. Ces installations comportent habituellement des dispositifs de réglage du courant de polarisation, en fonction des potentiels des installations à protéger (régulateurs de potentiels), ainsi que, se trouvant toutes en contact aveo le milieu agressif, des électrodes auxiliaires (cathodes) et des électrodes-étalons reliées auxdits régulateurs. On connais dé des installations pour la protection anodique des appareils contre la corrosion comprenant une électrode auxiliaire et deux électrodes-étalons, placées dans le milieu agressif, et un régulateur de potentiel relié auxdites électrode auxiliaire et électrode-6talon et à l'appareil protégé. Ces installations possèdent un dispositif pour la comparaison des potentiels desdites électrodes-étalons, relié à ces électrodes et à un dispositif de commutation connecté, en outre, au régulateur de potentiel. En cas de variation du potentiel de l'appareil protégé, le régulateur du potentiel modifie le courant de polarisation de sorte que le potentiel de l'installation à protéger reste dans des limites voulues.En cas dè défaillance de l'une des électrodes-étalons, le dispositif de comparaison des potentiels avertit de cette défectuosité et agit sur le dispositif de commutation L'installation décrite ci-dessus permet d'augmenter la fiabilité en cas de panne de l'un seulement de ses éléments: ltélectrode-étalon. Dans le cas de défaillance de tout autre ensemble ou élément que l'électrode-étalon, l'installation ci-dessus décrite n'assure pas le maintien du potentiel de l'installation à protéger dans les limites prescrites et, par conséquent, elle ne satisfait pas à l'exigence principale imposée aux dispositifs de ce genre: une haute fiabilité.De plus, elle ne permet pas de protéger simultanément plusieurs installations technologiques indépendantes, On connaît des installations pour la protection anodique contre la corrosion de plusieurs appareils à l'aide d'un seul régulateur de potentiel comportant une électrode auxiliaire étalon, placée dans chacune des installations à protéger et liée par un commutateur synchrone au régu- lateur de potentiel. Pour maintenir les potentiels des installations à protéger dans des limites prescrites, le régulateur de potentiel est branché, à l'aide d'un commutateur pendant des durées égales, successivement avec chacune des installations. En cas d'écart de potentiel sur l'unes installatimns, le régulateur snfPRie le courant de polarisation pendant une durée déterminée pour que le potentiel de cette installation reste dans des limites voulues. Le cycle de commutations est préétabli alors en fonction des particularités des installations i protéger et dure ordi nairenent de 1 à 10 minutes, pour chaque installation en restant constant pendant toute la durée de travail. Cette installation fonctionne selon un cycle de col- mutations préétabli, dans des limites susindiquées, cycle qui reste constant uêae en cas de modifications de l'état passif ou actif vis-à-vis de la corrosion de l'installation à protéger. De plus, cette installation n'assure pas la protection de nombreuses installations, car l'augmentation du nombre de ces dernières aboutit à l'allongement con sidérale du cycle de commutations et, par conséquent, à l'augmentation du temps, durant lequel l'installation à protéger n'est pas soumise à la polarisation anodique et au contrôle.Globalement ceci diminue notablement la sécurité du maintien des potentiels des installations à protéger. La panne de n'importe quel ensemble ou élément de l'installation conduit aussi à- l'interruption de la protection des installations technologiques reliés à elle. lifaut noteroqu'au cours de l'exploitation de l'installation de protection anodique, on est obligé de réaliser des travaux de réparation, des visites préventives ou de remplacement des éléments constitutifs de l'installation (par exemple, des régulateurs de potentiel, des électrodes-étalons etc), Les installations connues ne permettent pas d'effectuer ces travaux sans entraver le maintien des potentiels des appareils protégés, ce qui limite aussi leur domaine d'utilisation. En plus, les installations connues n'assurent pas le maintien du potentiel des installations à protéger, dans des limites prescrites, en cas de modification du régime technologique d'emploi des appareils, par exemple, lors de l'augmentation de la concentration du milieu corrosif ou en cas de défaillance * l'un des éléments de l'installation, par exemple, du régulateur de potentiel. Un plus large emploi du procédé de polarisation ane- dique pour la protection des installations technologiques contre la corrosion dans différentes branches industrielles est limité actuellement par le fait que, pour le passage du métal des installations à protéger à l'état passif, il faut recourir soit à l'utilisation de grands courants de polarisation soit à l'addition d'inhibiteurs au milieu corrosif. De grands courants de polarisation nécessitent l'emploi de sources de courant, puissantes et encombrantes, extérieures aux installations. L'addition des inhibiteurs au milieu agressif n'est souvent pas admise par la technologie de production. Lors de la mise en service de telles ou telles channes de productions ces restrictions peuvent Outre négligées, sans nuire au processus technologique. Mais au cours de l'exploitation, les installations pour la protection anodique des appareils contre la corrosion doivent satisfaire à des exigences très sévères en ce qui concerne le maintien du potentiel des appareils protégés dans des limites voulues. D'ordinaire, la chaîne technologique comporte une série d'installations diverses, ou de même type, qui doivent étre protégées contre la corrosion. C'est pourquoi, il est souhaitable que les installations pour la protection anodique puissent être branchées simultanément à plusieurs installations technologiques fonctionnant dans une ou plusieurs channes technologiques. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients susmentionnés. On s'est proposé de mettre au point une installation pour la protection anodique des installations technologiques, dans laquelle les circuits de réglage et de contrôle des potentiels des installations à protéger soient indépendants. L'installation selon l'invention pour la protection anodique contre la corrosion des objets métalliques se trouvant en contact avec des milieux conducteurs de l'électri- cité comporte: des régulateurs de potentiel v alimentés en électricité par un réseau général1 individualisés ou indépendants pour chacun des objets à protégera reliés à des électrodesétalons (normales) et à des électrodes auxiliaires (cathodes) toutes encontact avec lesdits milieux conducteurs de ltélectricité, l'installation formant des circuits indépendants de réglage du potentiel des différents objets à protéger; une source d'alimentation électrique de réserve, dont la puissance dépasse notablement la puissance de chacun des régulateurs de potentiel indépendants; un commutataur commandant le branchement des régulateurs de potentiel indépendants et de la source d'alimentation électrique de réserve aux objets à protéger; et un moyen de contrôle ou d'asservissement des potentiels desdits objets, inséré dans le circuit de commande du commutateur précédent et débitant le signal de commande pour le branchement, par le commutateur, de la source d'alimentation électrique de réserve à l'objet dont le potentiel diffère de la valeur prescrite. La présence de régulateurs de potentiel indépendants, individualisés pour chaque objet à protéger, permet de maintenir individuellement le potentiel sur chaque objet et d'effectuer la polarisation de tous les objets, indépendamment l'un de l'autre, en conformité avec leurs particularités L'installation selon l'invention comportant une alimentation électrique de réserve, dont la puissance dépasse de deux à trois fois la puissance nécessaire à chacun des régulateurs de potentiel indépendant, ainsi qu'un commutateur commandant la connexion aux objets protégés des régulateurs de potentiel indépendants et de la source d'alimentation électrique de réserve, il est possible de brancher tel ou tel objet à protéger sur-la source d'alimentation électrique de réserve ce qui assure la possibilité de réparation et de visites préventives des régulateurs de potentiel, des électrodes-étalons ou de la source d'alimentation de réserve, sans supprimer ou diminuer la protection des objets eux-memes. Le moyen de contrôle ou d'asservissement des potentiels des objets, fournissant un signal pour le branchement, par-le commutateur, de la source d'alimentation de réserve à l'objet technologique à protéger, permet d'assurer le maintien parfait des potentiels des objets à protéger, en cas de défaillance de n'importe quel régulateur de potentiel et en cas d'écart des potentiels relevssspar suite de la modification des paramètres technologiques des objets. Selon l'une des variantes de l'invention, le moyen de contrôle ou d'asservissement des potentiels des objets comporte un dispositif pour la mesure des potentiels des objets à protéger, doté d' électrodes-étalons (normales) et auxiliaires se trouvant toutes en contact avec le milieu conducteur d'électricité et lié, par l'intermédiaire d'un dispositif d'interrogation, audit dispositif pour la mesure des potentiels. L'une des sorties de ce dispositif est connectée, par l'intermédiaire d'un élément logique "ET", au commutateur commutant l'objet à la source d'alimentation de réserve en cas d'écart de potentiel sur cet objet. Cet1isation du moyen de contrôle ou d'asservissement des potentiels des objets assure la fiabilité du maintien des potentiels des objets à protéger dans des limites prescrites, soit en cas de défaillance des électrodesétalons, soit en cas de variation des paramètres technologiques des objets. Le dispositif d'interrogation permet d'effectuer le contrôle régulier ou continu des potentiels de tous les objets ce qui, de pair avec la présence des circuits indépendants de régulation du potentiel, permet de brancher à l'installation un grand nombre d'objets technologiques, de monte type ou de types différents. Le nombre de ces derniers se détermine, principalement > par le nombre de positions du dispositif d'interrogation. Une source indépendante de potentiel, par exemple, un accumulateur, utilisée comme alimentation électrique de réserve, permet de maintenir de manière fiable le potentieldes objets à protéger dans des limites voulues en cas d'interruption accidentelle du courant d'alimentation général. La puissance de la source d'alimentation de réserve doit Entre suffisante pour le maintien simultané des potentiels de tous les objets protégés. Du fait que les régulateurs de potentiel, ainsi que le moyen de contrôle des potentiels des objets, peuvent Entre réglés à différentes valeurs des potentiels des objets, en fonction des conditions particulières d'emploi, l'installation selon l'invention peut entre utilisée dans différentes branches industrielles, tant pour la protection des appareils de production en service, que pour les projets d'extension ainsi que pour la protection de channes technologiques toute entière. Les autres obJectifs et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un exemple de réalisation et des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un schéma-bloc de l'installation suivant l'invention; - la figure 2 représente le schéma électrique de principe de l'une des variantes possibles de réalisation de la présente invention. L'installation selon l'invention pour la protection des objets 1 (figure 1) contre la corrosion comporte des régulateurs de potentiel 2, en nombre correspondant au nombre d'objets 1, alimentés en électricité par un réseau général non représenté, reliés à lMLde d'un commutateur 3 par leurs pâles positifs aux objets 1 et, par leurs poles négatifs, aux électrodes auxiliaires (cathode) 4 placées dans chaque objet 1. L'entrée de chaque régulateur 2 est reliée à une électrode-étalon 5 placée aussi dans chaque objet 1. Les cathodes 4 et les électrodes 5 sont en contact avec le milieu conducteur de l'électricité 6 contenu dans ou au contact de chaque objet 1. De la sorte, les régulateurs de potentiel 2, les cathodes 4/les objets 1 et les électrodes-étalons 5 forment des circuits indépendants de réglage des potentiels des objets à protéger 1. Dans chaque objet 1 est placée, en outre, une électrodeétalon auxiliaire 7 liée à l'aide d'un dispositif d'interrogation 8 à un dispositif 9 pour la mesure des potentiels des objets à protéger 1. Le dispositif 9 est connecté à l'une des entrées d'un élément logique "ETw 10, dont la deuxième entrée est liée au dispositif d'interrogation 8. Les sorties du dispositif d'interrogation sont reliées au commutateur 3 et à un dispositif de signalisation Il des cas où les potentiels des objets diffèrent des valeurs prescrites. L'installation possède une alimentation électrique de réserve 12 qui peut Entre branchée au moyen du commutateur 3 aux objets 1. La puissance de cette alimentation 12 dépasse notablement la puissance de l'alimentation électrique ion représentée) de chaque régulateur de potentiel indépendant 2. Elle est choisie selon bus conditinns d'emploi. D'ordinaire la puissance de la source 12 est suffisante pour le maintien du potentiel de la moitié des objets 1 branchés à l'installation. Le moyen de contrôle des potentiels des objets 1, composé du dispositif 9 pour la mesure despotentiels, des électrodes-étalons auxiliaires 7, du dispositif d'interrogation 8 et de l'élément logique "ET" 10 est indépendant des circuits de réglage des potentiels des objets 1 décrits ci-dessus. L'installation proposée fonctionne de la manière suivante. Le réglage du potentiel sur chaque objet à protéger 1 se fait d'une manière indépendante à l'aide des régulateurs de potentiel 2 correspondants. Le contrôle des potentiels des objets à protéger 1 est assuré par un dispositif 9 de mesure du potentiel, à l'aide des électrodes-étalons 7 auxiliaires branchées pendant des durées égales par le dispositif d'interrogation 8, au dispositif 9 pour la mesure du potentiel. En cas de variation du potentiel d'un objet à protéger 1 par modification du régime technologiqué ou défaillance d'un élément quelconque, par exemple, du régulateur de potentiel 2, le dispositif 9 de mesure du potentiel débite un signal à ltélément logique "ET" 10. Après avoir reçu du dispositif d'interrogation 8, l'information identifiant l'objet parmi tous les objets protégés 1, qui est à ce moment en cours de contrôle de son potentiel, l'élément logique 10 agit sur le commutateur 3. Le commutateur débranche l'objet 1 intéressé du régulateur de potentiel 2 correspondant et le branche à la source d'alimentation de réserve 12. Simultanément, l'élément logique 10 met en action le dispositif Il qui signale l'écart du potentiel de l'appareil correspondant. Après 11 élimination des dérangements le dispositif 11 est remis au repos. Une variante de l'invention est représentée à la-figure 2. Les éléments communs avec ceux représentés sur la figure 1 ont des symboles identiques sur la figure 2. Conformément à l'invention, les régulateurs 2 sont reliés par leurs bornes positives (non représentées) à l'objet à protéger 1 et par leurs bornes négatives aux cathodes correspondantes 4, à l'aide des contacts d'ouverture des commutateurs 13 et des contacts d'ouverture 14 des relais électromagnétiques 15. Lmlimentation électrique de réserve 12 est connectée elle aussi, par sa borne positive, à l'objet à protéger I et par sa borne négative aux cathodes 4 à l'aide des résistances ballast 16 et des contacts de fermeture 17 des relais 15 précédents. Les contacts de fermeture 17 des relais 15 sont shuntés par les contacts de fermeture des-commutateurs 13 susindiqués. Les électrodes-étalons 5 sont branchées dirèctement aux régulateurs 2 correspondants et les électrodes 7, à l'aide du dispositif d'interrogation 8, au dispositif 9 pour la mesure du potentiel. Dans 11 exemple décrit, comme dispositif 9 pour la mesure du potentiel, on a utilisé un potentiomètre automatique à points multiples. En ce cas, le commutateur de positions du potentiomètre sert de dispositif d'interrogation 8. L'élément logique "ET" (repère 10 sur la figure 1) est formé dans cet exemple par un contact de secours 18 dudit potentiomètre, par les contacts 19 du commutateur de positions du même potentiomètre et par les relais électromagnétiques 15. Les contacts 19 du commutateur de positions sont reliés aux relais 15. Les channes des contacts 19 du commutateur de positinns sont shuntées par les contacts 20 des relais 15 et par les boutons d'ouverture 21 couplés en série avec ces contacts 20 et sont reliées par ceux-ci à la phase ou au pôle "A" du courant d'alimentation générale. Les contacts de fermeture 22 du relais 15 sont en connexion avec des lampes témoins 23 correspondantes du dispositif d'asservissement 11. Le maintien du potentiel des objets à protéger 1, dans des limites prescrites, est réalisé à 1'aide des régulateurs de potentiel 2. Les contacts de tous les relais et commutateurs se trouvent alors dans l'état montré à la figure 2. Lorsque le potentiel d'une installation quelconque diffère de sa valeur préétablie, le contact de secours 18 du potentiomètre se ferme. Le contact correspondant 19 du commutateur de positions du potentiomètre se trouve alors fermé. Le relais 15 correspondant à l'objet 1 dont le potentiel diffère de la valeur prescrite, est mis sous tension par l'intermédiaire des contacts 18 et 19. I1 se met en action et fait débrancher, par le contact 14tntéressé le régulateur de potentiel 2 correspondant de la cathode correspondante 4, en faisant brancher, par le contact 17 convenable, la source d'alimentation électrique de réserve 12 à la cathode 4, à travers une résistance ballast 16 qui sert à limiter le courant de polarisation. Le contact 22 allume la lampe témoin 23 correspondante. Le relais 15 est mis sous tension, par l'intermédiaire du contact 20 et du bouton 21. Ceci assure le maintien du relais correspondant 15 à l'état enclenché après l'ouverture du contact 19, par suite du passage du commutateur de positions 8 du potentiomètre à la position suivante de contrôle. Après avoir localisé et éliminé le dérangement, l'opé- rateur rompt le circuit d'alimentation du relais 15 par pression sur le bouton correspondant 21 et l'installation retourne à l'état initial. Pour les travaux d'entretien préventifs et de réparation, on fait commuter l'un des commutateurs 13. L'obJet protégé 1 correspondant est débranché du régulateur de potentiel 2 correspondant et branché à la source d'alimentation de réserve 12. Pour remettre l'installation à l'état initial il suffit de ramener le commutateur 13 à sa position antérieure. L'objet protégé 1 correspondant est alors débranché de la source d'alimentation de réserve 12 et branché au régulateur 2 correspondant. Pour la clarté du raisonnement les figures 1 et 2 représentent des schémas de protection de trois installations technologiques. Cependant, ni le nombre ni la disposition des ensembles de l'installation ne sont limités aux schémas donnés. I1 est à noter que l'installation décrite peut être utilisée également pour le maintien du potentiel des objets protégés par protection cathodique. I1 suffit de changer la polarité de branchement des régulateurs de potentiel et de la source d'alimentation de réserve d'une part à l'objet protégé servant, dans ce cas, de cathode et d'autre part à l'électrode auxiliaire servant alors d'anode. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au- mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Installation pour la protection anodique contre la corrosion des objets métalliques se trouvant en contact avec des milieux conducteurs de l'électricité caractérisée par le fait qu'elle comporte des régulateurs de potentieyirmenti en électricité par un réseau général, indépendants pour chaque objet protégé, dont les sorties sont reliées à des électrodesétalons (normales) et à des électrodes-cathodes auxiliaires toutes en contact avec lesdits milieux, l'installation formant des circuits indépendants de réglage des potentiels des différents objets protégés, en ce qu'elle possède une source d'alimentation électrique de réserve, dont la puissance dépasse notablement la puissance de chacun des régulateurs de potentiel indépendants, un commutateur commandant le branchement des régulateurs de potentiel indépendants et de la source d'alimentation électrique de-réserve aux objets pro tétés et un moyen d'asservissement des potentiels des objets, inséré dans le circuit de commande du commutateur précédent et débitant le signal de commande pour le branchement, par le commutateur, de la source d'alimentation électrique de réserve à I'obSetdont le potentiel diffère de la valeur prescrite. 2. Installation, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le commutateur commandant le branchement d'un objet à protéger à la source d'alimentation électrique de réserve, lorsque le potentiel de cet objet diffère des valeurs prescrites, est commandé par un moyen de contrôle des potentiels des objets comprenant un dispositif de mesure des potentiels des objets à protéger, par rapport à des électrodes-étalons (normales) dont chacune se trouve en contact avec le milieu conducteur de l'électricité et est liée au dispositif pour la mesure du potentiel à l'aide d'un dispositif d'interrogation dont l'une des sorties est connectée à l'aide d'un élément logique "ET" au commutateur. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la source d'alimentation électrique de réserve est un accumulateur.