Протектор для защиты от коррозии металлических сооружений

Протектор для защиты от коррозии металлических сооружений
Заявляемая полезная модель относится к строительству, а именно, к средствам для защиты от подземной коррозии, вызываемой грунтовой водой, различных металлических сооружений, например, стальных резервуаров для топлива и т.п.
Для оценки новизны и промышленной применимости заявленного решения, рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.
Известен протектор для защиты от коррозии металлических сооружений, например, сварных стыков внутри трубопровода, см. патент РФ № 2194914, F16L 58/00. Рабочий элемент протектора выполнен в виде армированной арматурой шины с отверстиями по ее длине. Шина выполнена с возможностью ее изгиба, а отверстия арматуры соосны с отверстиями шины. Диаметр отверстий арматуры выбран в интервале 0,5-1,0 диаметра отверстий шины. Расположение отверстий обеспечирает крепление протекгора внутри трубопровода и максимальное использование массы рабочего элемента.
Известен протектор для защиты от коррозии металлических сооружений, в частности для защиты от коррозии автотранспорта, см. патент РФ № 2019578, C23F 13/00. Протектор закреплен на металлической конструкции в охватывающем его с зазором перфорированном кожухе, прикрепленном к металлической конструкции, и снабжен активатором, выполненным в виде по меньшей мере одного твердого тела из текстолита и размещенным в упомянутом зазоре с возможностью перемещения, при этом кожух выполнен вибрирующим, а в активатор введен абразивный порошок в количестве 25,0 - 98,0 мас.% активатора. Кроме того, в устройство могут быть введены воздухоподающая камера, установленная с нижней стороны перфорированной части кожуха, газораспределительная решетка, размещенная на перфорированной части кожуха и соединяющая последний с воздухоподающей камерой, и пульсатор воздуха со следящим устройством, соединенный трубопроводом с воздухоподающей камерой. Кроме того, устройство может быть выполнено с датчиком контроля коррозии металлической конструкции, установленным на последней и электрически соединенным со следящим устройством. При этом источник вибраций может быть выполнен в виде генератора звуковых колебаний, соединенного посредством упруМПК: C23F 13/00, F16L 58/00
//OЯJ
гих элементов с кожухом и электрически - с датчиком контроля коррозии металлической конструкции и со следящим устройством.
Известен алюминиевый протектор для защиты от коррозии стальных конструкций морских гидротехнических сооружений, состоящий из отливки алюминиевого протекторного сплава и стального сердечника, соединенного с защищаемой конструкцией, который характеризуется тем, что сердечник выполнен в виде сферы с положительной плавучестью и соединен с защищаемой конструкцией буйрепом, см. авторское свидетельство СССР №1675837, C23F 13/00.
По наибольшему количеству сходных признаков данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
В прототипе достигается расширение функциональных возможностей протектора путем уменьшения коррозионного разрушения металлических конструкций, погруженных в морской грунт или придонный ил.
Недостатки прототипа и всех известных заявителям аналогов заключаются в его низкой эффективности при защите от подземной коррозии днищ различных массивных металлических сооружений и в первую очередь - резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.
В связи с увеличением добычи нефти объем строительства стальных емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов значительно вырос. Преждевременный выход из строя емкостей вследствие коррозии приводит к значительным потерям нефтепродуктов, а также перебоям в работе промыслов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтяных баз. Нефть, ряда месторождений России и СНГ, содержит значительное количество минерализованной воды, которая входит в состав нефтяных эмульсий. При разрушении эмульсий естественным путем или на электрообессоливающих установках, вода скапливаясь внизу резервуара, вызывает интенсивную коррозию днища и нижних поясов. Хотя эта вода периодически сливается, однако непрерывная закачка нефти в резервуары пополняет запасы воды у днищ. Например, при хранении сернистых нефтей днища и нижние пояса резервуаров выходят из строя в результате сквозных проржавлений в среднем через 5-6 лет. Защита днищ резервуаров от коррозии различного рода покрытиями не обеспечивает сохранность днища на длительный срок.
тора для надежной автономной электрохимической защиты днищ металлических сооружений от подземной коррозии.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Согласно заявляемой полезной модели протектор для защиты от коррозии металлических сооружений, включающий анод, выполненный в виде металлической отливки, характеризуется тем, что анод выполнен в виде цилиндрической отливки из сплава, основу которого составляет магний, которая изнутри сооружения через изолирующий экран прикреплена к днищу защищаемого сооружения посредством стержня, размещенного в контактной втулке в центральной зоне отливки, при этом один конец стержня прикреплен к днищу сооружения, а другой - к верхней части контактной втулки.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
-анод может быть выполнен из магниевого сплава при следующем сочетании компонентов, %
алюминий - 0,1 -8,0 цинк- 0,1 - 7,0 марганец - 0,001 - 1,0 примеси - не более 2,0, магний - остальное.
-анод может быть выполнен с углублением со стороны, противоположной той, которой он обращена к днищу защищаемого сооружения, с образованием кольцеобразной краевой стенки по периферии этой стороны.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, существенные признаки которых идентичны признакам заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию новизна.
За счет реализации отличительных признаков заявляемой полезной модели обеспечивается значительное удешевление протектора при обеспечении возможности длительной автономной его работы на протяженных подземных сооружениях.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез по аноду протектору, на фиг. 2 - характер распределения линий тока от анода к днищу защищаемого сооружения в начальный период эксплуатации протектора, на фиг.З - тоже, после срабатывания краевой стенки анода протектора.
Протектор для защиты от коррозии металлических сооружений включает анод, выполненный в виде цилиндрической отливки 1 из сплава, основу которого составляет магний. Анод 1 через изолирующий экран 2 изнутри прикреплен к днищу 3 защищаемого сооружения.
АНОД 1 выполнен из магниевого сплава при следующем сочетании компонентов (%): алюминий - 0,1 - 8,0, цинк- 0,1 - 7,0, марганец - 0,001 -1,0, примеси не более 2,0, магний - остальное.
Анод 1 выполнен с углублением со стороны, противоположной той, которой он обращен к днищу 3 защищаемого сооружения, с образованием кольцеобразной краевой стенки 4 по периферии этой стороны. Анод 1 снабжен контактной втулкой 5, размещенной в сквозном отверстии, выполненном в центральной зоне анода, в которой размещен стержень 6, один конец которого приварен к днищу 3 сооружения, а другой - к верхней части контактной втулки 5.
Устройство работает следующим образом.
Электрохимическая защита при помощи протекторов основана на том, что за счет разности потенциалов анода протектора и защищаемого металла в среде, представляющей собой электролит, происходит восстановление металла и растворение тела анода. Поскольку основная масса металлических конструкций в мире делается из железа, в качестве анода протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у железа, электродным потенциалом. Их три - цинк, алюминий и магний. Основное отличие магниевых анодов заключается в наибольшей разности потенциалов магния и стали, благотворно влияющей на радиус защитного действия, который составляет от 10 до 200 м, что позволяет использовать меньшее количество магниевых анодов , чем цинковых и алюминиевых. Кроме того, у магния и магниевых сплавов, в отличие от цинка и алюминия, отсутствует поляризация, сопровождаемая уменьшением токоотдачи. Эта особенность определяет основное преимущество применения магниевых анодов для защиты днищ металлических сооружений в грунтах с высоким удельным сопротивлением.
Принцип действия заявленного протектора заключается в создании защитного потенциала при протекании тока в гальванической паре « металлическое днище сооружения - анод протектора. Стационарный потенциал анода 1 протектора имеет более отрицательное значение, чем потенциал металла днища сооружения. При замыкании цепи «металлическое днище 3 сооружения - скопившаяся у днища вода - анод 1 протектора последний становиться анодом, а днище 3 - катодом. Ток, стекая с анода 1 протектора проходит через слой воды и входит в днище 3 сооружения, прекращая действие коррозионных процессов на его поверхности, а следовательно и коррозионное разрушение днища и сооружения в целом. Контактная втулка 5 и стержень 6 обеспечивают надежной крепление протектора к днищу 3 защищаемого сооружения.
Использование заявленного протектора с магниевым анодом целесообразно в случае, когда концентрация солей в дренажной воде превышает 0,3%, иначе коррозия незначительна и использование протектора малоэффею-ивно.
Технология монтажа протекторной защиты несложна, не связана с использованием токсичных материалов и тщательной подготовки поверхности. Протекторная защита проста и надежна.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть реализовано с использованием известных компонентов и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.
Использование заявленного решения обеспечивает следующие преимущества по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения:
-упрощение конструкции протектора,
-повышение эффективности протектора,
-обеспечение автономной электрохимической защиты металлических днищ различных сооружений от коррозии, вызываемой грунтовой водой.