ПРОТЕКТОР ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ (ВАРИАНТЫ)
ANTIRUST PROTECTOR FOR METAL STRUCTURES (VERSIONS)

Заявляемая группа изобретений относится к области защиты металлических конструкций от коррозии и может быть использована для защиты от коррозии строительных металлоконструкций.
Известен жертвенный анод по патенту Японии JP 2011026673, B22F 3/11, C23F 13/00, 2011, содержащий разрушаемый электрод, выполненный из анодного материала, и расположенный на его поверхности магнит, за счет которого анод крепится на защищаемой конструкции.
Недостатком известного анода является резкое сокращение зоны защиты металлической конструкции при разрушении электрода до поверхности магнита вследствие переноса защитного действия протектора с защищаемой конструкции на магнит.
Известен протектор для защиты металлоконструкции от коррозионного действия агрессивной среды (патент РФ №1813798, C23F 13/00, F28F 19/00, 1993), содержащий разрушаемый пластинчатый сменный элемент произвольной формы с отверстиями в виде усеченного конуса, магнитный вкладыш, вмонтированный в тело разрушаемого элемента, и изоляционные прокладки, одна из которых расположена на контактной поверхности сменного элемента, а другая - на наружной поверхности магнитного вкладыша. Известный протектор выбран в качестве ближайшего аналога для заявляемой группы изобретений как наиболее сходный по существенным признакам.
В результате разрушения материала протектора до открытой поверхности магнита, защитное действие электрода переносится на магнит, в результате чего резко сокращается поверхность зоны защитного действия на защищаемой металлической конструкции.
Технической задачей заявляемой группы изобретений является повышение защитного действия протектора.
Технический результат заключается в предотвращении сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.
Технический результат по первому варианту изобретения достигается тем, что в протекторе для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащем разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, согласно изобретению, между электродом и магнитным элементом расположен материал с односторонней проводимостью, направленной от магнитного элемента к электроду.
Технический результат достигается также тем, что в протекторе для защиты металлических конструкций от коррозии, содержащем разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки, согласно второму варианту изобретения, между электродом и магнитным элементом установлена прокладка из диэлектрика, частично изолирующая контакт между электродом и магнитным элементом, при этом контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора.
Кроме того, в протекторе, согласно второму варианту, верхняя кромка прокладки из диэлектрика расположена ниже верхней поверхности разрушаемого электрода не более чем на 15% от высоты электрода.
Кроме того, в протекторе, согласно второму варианту, прокладка из диэлектрика выполнена с рядами сквозных отверстий, а на внутренней поверхности разрушаемого электрода выполнены выступы, соответствующие отверстиям прокладки.
Технический результат по первому варианту обеспечивается тем, что между разрушаемым электродом и магнитным элементом изобретения расположен слой материала с односторонней проводимостью, например, германия или кремния, вектор которой направлен от магнитного элемента к разрушаемому электроду. Слой материала с односторонней проводимостью не допускает протекания тока в направлении, при котором будет происходить восстановление материала магнитного элемента, вместо защищаемой металлической конструкции. Использование материала с односторонней проводимостью с вектором, направленным от магнита к электроду, препятствует протеканию ослабляющих защиту металлической конструкции токов от электрода к магниту и уменьшающих зону защитного действия на защищаемой конструкции.
По второму варианту, технический результат обеспечивается тем, что между магнитным элементом и электродом установлена частично изолирующая контакт прокладка из диэлектрического материала. При этом для осуществления работы гальванической пары «электрод-защищаемая конструкция» контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора. При разрушении электрода в протекторе появляются открытые участки магнитного элемента, после чего резко сокращается зона защитного действия на защищаемой металлической конструкции. Открытые участки магнитного элемента под действием агрессивной среды, так же как и защищаемая конструкция, подвергаются коррозии. При наличии прямого контакта металлического элемента с разрушаемым электродом во влажной среде магнитный элемент начинает выступать как катод в гальванической паре, в результате чего защитное действие переносится с защищаемой конструкции на магнитный элемент. Использование частично изолирующей прокладки из диэлектрика ограничивает непосредственный контакт между электродом и магнитным элементом, что позволяет при разрушении электрода предотвратить перенос защитного действия с защищаемой конструкции на магнитный элемент и вследствие этого избежать сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой конструкции. Экспериментально установлено, что частично изолирующая прокладка, обеспечивающая контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом до величины, не превышающей 10% от полного сопротивления протектора, ограничивает взаимодействие электрода с магнитным элементом, не прекращая работу гальванической пары «электрод - защищаемая металлическая конструкция». В наилучшем исполнении изобретения по второму варианту частично изолирующая диэлектрическая прокладка может быть установлена таким образом, что верхняя поверхность электрода расположена выше верхней кромки диэлектрической прокладки не более, чем на 15% от высоты электрода в начальный момент работы протектора. В другом частном случае осуществления изобретения по второму варианту диэлектрическая прокладка выполняется с рядами отверстий, в которые входят соответствующие выступы, расположенные на внутренней поверхности электрода, контактирующие с магнитным элементом. Диэлектрическая прокладка может быть выполнена из токонепроводящих полимерных материалов, полиэфирных смол, например, эпоксидной смолы. Установленная диэлектрическая прокладка, так же как и слой из материала с односторонней проводимостью, не позволяет сокращать зону защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.
На фиг.1 изображен протектор со слоем материала с односторонней проводимостью между электродом и магнитным элементом.
На фиг.2 изображен протектор с частично изолирующей прокладкой из диэлектрического материала, верхняя кромка которой расположена ниже верхней поверхности электрода.
На фиг.3 изображен протектор, с прокладкой из диэлектрического материала, которая закрепляется на выступах внутренней поверхности электрода.
Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии, установленный на поверхности защищаемой конструкции 1 по первому варианту содержит разрушаемый электрод 2, магнитный элемент 3, вмонтированный в тело электрода 2, изоляционную прокладку 4, установленную между защищаемой металлической конструкцией 1 и электродом 2, изоляционную накладку 5, установленную на свободной поверхности магнитного элемента 3, слой материала с односторонней проводимостью 6, расположенный между электродом 2 и магнитным элементом 3.
Электрод 2 выполняют из протекторного сплава на основе магния, или цинка, или алюминия в зависимости от материала, размеров и назначения защищаемой конструкции 1. Изолирующую прокладку 4 и изолирующую накладку 5 изготавливают из диэлектрического материала, например полимерного материала. Слой из материала с односторонней проводимостью 6, вектор которой направлен от магнитного элемента 3 к разрушаемому электроду 2, наносят напылением на внутреннюю поверхность электрода 2 или на магнитный элемент 3. В качестве материала с односторонней проводимостью может быть использован германий или кремний.
Например, для защиты стальных конструкций, устанавливают протектор, содержащий электрод 2 в виде усеченного конуса, из магниевого сплава марки МП-1. На внутреннюю поверхность электрода 2 методом напыления наносят слой германия в качестве материала с односторонней проводимостью. Внутри усеченного конуса электрода 2 устанавливают магнитный элемент 3. Между защищаемой конструкцией 1 и электродом 2 размещают изолирующую прокладку 4. На поверхность магнитного элемента устанавливают изолирующую накладку 5. Прокладку 4 и накладку 5 выполняют из эпоксидной смолы. Слой германия между разрушаемым магниевым электродом 2 и магнитным элементом 3 за счет своих свойств препятствует движению электронов в направлении от электрода 2 к магнитному элементу 3 и предотвращает перенос защитного действия с защищаемой конструкции на магнитный элемент 3.
Устройство по первому варианту работает следующим образом.
Протектор устанавливают на поверхность защищаемой конструкции 1, выполненной из железа или его сплавов. Протектор за счет магнитного элемента 3 удерживается на поверхности защищаемой металлической конструкции 1. Защита осуществляется за счет разности потенциалов материалов защищаемой конструкции 1, например, стали, и электрода 2, например, из магниевого сплава. При взаимодействии металлов с разным потенциалом во влажной среде, действующей как электролит, образуется гальваническая пара, возникает электрический ток. Происходит восстановление менее активного металла защищаемой конструкции 1, являющейся катодом, и растворение более активного металла электрода 2 протектора, являющегося анодом. При разрушении материала электрода 2 слой материала с односторонней проводимостью не допускает протекания тока в направлении, при котором будет происходить восстановление материала магнитного элемента и сокращение зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.
Во втором варианте исполнения протектора для защиты металлических конструкций от коррозии, между электродом 2 и магнитным элементом 3 устанавливают частично изолирующую прокладку 7 из диэлектрика.
В качестве диэлектрика могут быть использованы любые токонепроводящие полимерные материалы, например, полиэфирные смолы.
Например, частично изолирующую прокладку 7 из эпоксидной смолы помещают между электродом 2, выполненным из цинкового сплава марки ЦП1, и магнитным элементом 3 так, что ее верхняя кромка расположена ниже кромки верхней поверхности электрода 2 не более чем на 15% от высоты протектора, что обеспечивает величину контактного сопротивления между электродом 2 и магнитным элементом 3 не более 10% от полного сопротивления протектора. Это ограничивает взаимодействие электрода 2 с магнитным элементом 3, но не прерывает работу гальванической пары электрод 2 - стальная конструкция 1.
В другом частном случае исполнения протектора с частично изолирующей прокладкой 7 цинковый электрод 2 выполняют с двумя рядами выступов на внутренней поверхности, а прокладку 7 из эпоксидной смолы выполняют с двумя рядами ответных сквозных отверстий. Прокладку 7 устанавливают отверстиями на соответствующие выступы, расположенные на внутренней поверхности разрушаемого электрода 2, что способствует получению величины контактного сопротивления не более 10% от полного сопротивления протектора.
Принцип работы устройства по второму варианту тот же, что и в устройстве по первому варианту и основан на восстановление менее активного металла защищаемой конструкции и растворении более активного металла электрода протектора. При этом прокладка 7 частично изолирует контакт разрушаемого электрода 2 с магнитным элементом 3, обеспечивая величину контактного сопротивление между электродом и магнитным элементом, не более 10% от полного сопротивления протектора. Ограничение контакта между электродом 2 и магнитным элементом 3 обеспечивает предотвращение переноса защитного действия с защищаемой конструкции 1 на магнитный элемент 3 и вследствие этого позволяет избежать сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой конструкции.
Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет повысить защитное действие протектора, за счет предотвращения сокращения зоны защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции.