Устройство для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций

Полезная модель относится к области электрохимической защиты, в частности к средствам защиты металлов от коррозии в водных средах, может использоваться при эксплуатации подводных частей трубопроводов, находящихся под водой, рассчитанных на длительный срок службы. Полезная модель применима в условиях сложности или невозможности замены средств электрохимической защиты трубопровода.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана заявка США на изобретение №2008199258. Устройство катодной защиты для морской конструкции содержит вертикальные колонны, установленные в дно под водой вокруг защищаемой конструкции. Аноды колонн электрически соединены с морской конструкцией. Недостатком является невысокий срок службы анодов из-за неравномерного их разрушения. Части анодов, обращенные к защищаемой конструкции, разрушаются скорее по сравнению с участками анодов, более удаленными от защищаемой конструкции, находящимися на обратной стороне анодов.
Известна анодная сборка для катодной защиты по международной заявке на изобретение WO 2005121760, C23F 13/00, C23F 13/06, G01N 27/00, 2005, содержащая жертвенный анодный элемент, расположенный частично в кожухе из электрохимического активирующего агента с покрытием из материала с ионной проводимостью. Анод сконфигурирован таким образом, что стороны с проводящим покрытием имеют плотный контакт с защищаемыми стальными стержнями арматуры. Недостатками данного устройства являются сложность применения его для защиты конструкций, находящихся в воде, неравномерное растворение расходуемого анодного элемента, низкий срок его службы.
В качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели выбрана анодная сборка для противокоррозионной защиты по международной заявке на изобретение WO 2014019863, C23F 13/06, C23F 13/10, E04G 23/02, 2014. Сборка содержит тело анода и электрический проводник для подсоединения к защищаемому объекту. Тело анода выполнено из двух расходуемых слоев металлов, различных по электрохимическому потенциалу. При этом оба расходуемых металла анода являются более отрицательными по электрохимическим свойствам, чем сталь защищаемого объекта. Тело анода выполнено цилиндрической формы и для наилучшего контакта с защищаемыми металлическими стержнями имеет продольную выемку. Благодаря выемке поперечное сечение тела анода элемента представляет собой С-, U- или V-образную форму. При установке анода на защищаемый объект между анодным элементом и защищаемой стальной конструкцией может быть проложен изоляционный клеевой слой, контактирующий с анодным элементом и стальной конструкцией. Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, невысокий срок службы тела анода из-за его неравномерного растворения. Неравномерное растворение вызвано близостью расположения защищаемых стержней к материалу анода в одной его части, а именно в продольной выемке, в которой и происходит более быстрое разрушение.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение срока службы анода в устройстве для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций, содержащем анод из протекторного материала и соединенный с ним электрический проводник для подключения к защищаемой конструкции, согласно полезной модели часть тела анода покрыта слоем диэлектрического материала на основе эпоксидной смолы.
Технический результат обеспечивается тем, что на часть поверхности анода, выполненного, например, в форме цилиндра, с одной его стороны наносят защитный слой на основе эпоксидной смолы. Это позволяет уменьшить расход протекторного металла с той части анода, которая при соединении с защищаемой конструкцией расположена наиболее близко к ней. Происходит более равномерный расход протекторного сплава анода при его работе, толщина его поверхностного слоя со всех сторон уменьшается равномерно. Исключается возможность его преждевременного повреждения за счет образования глубоких выемок с одной стороны, по которым в дальнейшем происходит слом тела анода. За счет чего повышается срок службы анода в целом. Выполнение защитного слоя из эпоксидной смолы обусловлено ее диэлектрическими, влагостойкими, прочностными и адгезионными свойствами.
На фигуре представлена схема устройства для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций.
Устройство для защиты от коррозии подводной части металлических конструкций содержит анод 1 с защитным покрытием 2 на части боковой поверхности, электрические проводники 3 для подсоединения к защищаемой конструкции 4.
Анодный элемент 1 выполнен из протекторного сплава, имеющего более отрицательный электрохимический потенциал, чем потенциал защищаемой конструкции 4, находящейся под водой, например, стального трубопровода. В качестве данного материала используют в основном сплав на основе алюминия, также используют сплавы на основе цинка и магния, например, следующих марок МП-1, МП-2, AZ63. Анод 1 может быть выполнен из сплавов на основе магния, цинка или алюминия, так как эти сплавы стабильно имеют во время эксплуатации более отрицательный электродный потенциал, чем потенциал материала защищаемого трубопровода 4. Материалом для труб магистральных трубопроводов является сталь. Трубы диаметром до 500 мм включительно изготавливаются из спокойных и полуспокойных углеродистых и низколегированных сталей. Трубы диаметром до 1020 мм изготавливаются из спокойных и полуспокойных низколегированных сталей. А при изготовлении труб диаметром до 1420 мм применяются низколегированные стали. Защитное покрытие 2 выполняют из эпоксидной смолы. Состав на основе эпоксидной смолы наносят на часть боковой поверхности цилиндрического тела анода 1. Высокие диэлектрические свойства эпоксидной смолы позволяют снижать расход протекторного сплава в части анода 1, расположенной наиболее близко к защищаемому трубопроводу 4. Кроме того, эпоксидная смола является стойкой к повышенной влажности, что позволяет использовать ее в водной среде. Эпоксидная смола обладает высокой адгезией и легко наносится на защищаемые поверхности. Для защитного покрытия используют эпоксидные смолы любых марок, например смолы марок ЭД-16, Э-40, может использоваться смола ЭД-8. Используют анод 1, имеющий, в основном, цилиндрическую форму. Оптимальная площадь поверхности анода 1, обращенной к защищаемому объекту и покрытой защитным слоем, составляет 1/3 всей площади поверхности анода. При площади защитного покрытия менее 1/3 от всей площади протектора происходит быстрое растворение материала по границам защитного слоя, опережающее растворение основной части анода 1, в результате чего применение данного слоя становится не эффективным. При площади покрытия более 1/3 от всей площади анода ухудшаются его протекторные свойства как устройства защиты от коррозии. Толщина наносимого слоя зависит от размеров анода 1.
Анод для защиты от коррозии работает следующим образом.
Анод 1 с помощью электрических проводников 3 подсоединяют к находящемуся в воде защищаемому трубопроводу 4. Анод 1 устанавливают таким образом, что часть боковой поверхности с защитным покрытием 2 из эпоксидной смолы располагают напротив защищаемого трубопровода 4. Возникает гальваническая пара с отрицательным зарядом на аноде и положительным на защищаемом объекте, являющемся катодом. В результате более активный металл анода разрушается, а металл защищаемой конструкции восстанавливается. В известных анодах из-за неравномерности распределения заряда по телу анода одна его часть разрушается быстрее другой. Быстрее разрушается часть, расположенная ближе к защищаемой конструкции. Защитное покрытие 2 на основе эпоксидной смолы способствует более равномерному распределению заряда по анодному элементу 1. Благодаря чему процесс разрушения материала протекает равномерно по всей массе анодного элемента 1, что приводит к увеличению срока службы анода в целом.
Таким образом, полезная модель позволяет увеличить срок службы анода для защиты от коррозии металлических конструкций.