СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ В АГРЕССИВНОЙ СРЕДЕ
METHOD OF METAL SURFACE ANNTIRUST PROTECTION IN AGGRESSIVE MEDIUM

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к области электрохимической защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты металлических поверхностей в агрессивной среде, в частности для защиты трубопроводов в водоснабжении, газовой и нефтяной промышленности.
Уровень техники.
Известен способ катодной защиты инженерных сооружений, трубопроводов в грунте (патент RU 2053422). В данном способе используется постоянный электрический ток для создания защитного потенциала. Эксплуатация катодной защиты может осуществляться только в токопроводящей среде. По различным причинам происходит изменение параметров этой среды, что приводит к необходимости постоянной регулировки и изменению величины защитного потенциала. Изменение величины защитного потенциала приводит к целому ряду негативных процессов, например наводораживанию защищаемой металлической поверхности, что, в свою очередь, увеличивает хрупкость металла и вызывает изменение параметров системы, требующих постоянной регулировки. Так как грунт, по которому проходит постоянный электрический ток, содержит в своем составе воду и различные химические вещества, то в нем происходят электрохимические процессы, связанные с диссоциацией воды и переносом ионов химических веществ. Сезонные колебания влажности грунта изменяют его электропроводность. Все это значительно осложняет эффективность катодной защиты.
Следует отметить, что указанный способ может применяться при защите внешней поверхности и малоэффективен при защите внутренней поверхности, например, трубопроводов.
Известен способ защиты от коррозии газопроводов и/или газоконденсаторопроводов и/или нефтепродуктопроводов, водопроводов и их инженерного обустройства и комплекса объектов по добыче и транспортировке газа, нефти и воды импульсным током (Патент RU 2172887). Указанный способ содержит размещение в грунте заземлителей и подачу на защищаемый объект импульсного тока, причем импульсы отрицательной полярности 1 м - 10 с. Реализация этого способа возможна также в токопроводящей среде, которой является грунт. Кроме того, в момент подачи на катод импульсного тока потенциал катода резко смещается в сторону отрицательных значений. Именно в момент подачи импульса, из-за резкого скачка потенциала, активизируется процесс диссоциации воды, что приводит к увеличению степени наводораживания и изменяет электрические параметры системы. В процессе эксплуатации постепенно увеличивается электрическое сопротивление системы, что приводит к необходимости корректировки параметров электрического тока. Большое влияние на электрическое сопротивление грунта, в котором размещены заземлители, оказывают погодно-климатические условия, в частности влагонасыщенность грунта. Реализация указанного способа возможна только при защите коммуникаций, размещенных в грунте и только их внешней части, что не позволяет использовать его для защиты поверхностей коммуникаций и механизмов, не находящихся в грунте, например во влажной газовоздушной среде. Указанный аналог взят в качестве прототипа.
Сущность изобретения.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение скорости коррозии и исключение недостатков, присущих известным техническим решениям.
Для решения указанной задачи предлагается способ защиты от коррозии металлической рабочей поверхности инженерных сооружений, а также механизмов машин, агрегатов и различных коммуникаций в любой агрессивной среде, включающий подачу на защищаемую поверхность от источника питания по замкнутой последовательно соединенной электрической цепи переменного тока, у которого величина потенциала в отрицательный полупериод превышает величину потенциала в положительный полупериод, при этом переменный ток в замкнутой цепи подают через регулируемый балластный резистор, которым устанавливают величину потенциала в отрицательный полупериод, равную величине потенциала коррозии.
В процессе реализации предлагаемого способа на защищаемом объекте возникают импульсы отрицательной полярности. Регулируемым балластным резистором устанавливают отрицательное значение потенциала на защищаемом объекте, равное потенциалу коррозии, тем самым нейтрализуя его
1
2
E=E,
1
где - E величина отрицательного потенциала, В.
2
Е - величина потенциала коррозии, В.
Использование предложенного решения позволяет снизить скорость коррозии на всех поверхностях инженерного сооружения, так как регулируемым балластным резистором изначально в процессе запуска защиты устанавливается (регулируется) необходимый потенциал с определенным постоянным значением, то в процессе работы защиты параметры не изменяются и не зависят от внешних условий.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема замкнутой электрической цепи.
Осуществление изобретения
Источник питания 1 вырабатывает переменный электрический ток, у которого величина отрицательного потенциала в отрицательный полупериод превышает величину положительного потенциала в положительный полупериод.
Цепь составляется из соединительных проводников 2 и последовательно включенных в нее защищаемого объекта 3, регулироемого балластного резистора 4. При прохождении электрического тока от источника питания 1 к защищаемому объекту 3 с помощью регулируемого балластного резистора 4 устанавливают на защищаемом объекте величину отрицательного потенциала, равную величине положительного потенциала коррозии, нейтрализуя тем самым ее.
Пример 1.
Защищаемый объект - стальная труба 60 мм, длиной 1000 мм, помещена в грунт - влажный суглинок. Внутренняя полость трубы заложена суглинком, а внешняя поверхность трубы покрыта лаком ПХЛ. Труба подключена к источнику питания и к одному из выводов регулируемого резистора, который вторым своим выводом подключен к другому выводу источника питания. Источник питания вырабатывает переменный ток, у которого величина потенциала в отрицательный полупериод составляет 12 В, а в положительный - 6 В. Величина положительного потенциала коррозии, определенная между трубой и грунтом, составляет 1,8 В. Общее электрическое сопротивление проводников и трубы составляет 1 Ом. Сопротивление регулируемого резистора устанавливается равным 5,66 Ом, таким образом, чтобы в отрицательный полупериод падение напряжения (отрицательный потенциал на защищаемом объекте трубы составил 1,8 В, т.е. нейтрализовал потенциал коррозии. После 2 месяцев эксплуатации определялась скорость коррозии по изменению массы трубы. Изменения массы не произошло.
Пример 2.
Защищаемый объект - стальной пруток длиной 1000 мм, диаметром 25 мм, находится в агрессивной среде - влажном суглинке. Потенциал коррозии 1,2 В. Защищаемый объект с помощью проводников подключен к одному из выводов источника тока, а к другому - из регулируемого балластного резистора, а второй вывод резистора подключен к другому выводу источника тока. Переменное напряжение вырабатывается источником тока с частотой 50 Гц с отрицательным потенциалом 12 В. Один из выводов вольтметра с высоким входным сопротивлением подключается к защищаемому объекту, а другой - медносульфатному электроду сравнения, размещенному в грунте на расстоянии 2,5 м от защищаемого объекта. Потенциал коррозии составил 1,2 В. Теоретически пренебрегая незначительным сопротивлением проводников, сопротивление устанавливается равным 20 Ом. При этом отрицательный потенциал на защищаемом прутке составляет 1,2 В, а выходная мощность - 14,4 ватта. После извлечения прутка его сравнили с контрольным образцом. Для контрольного образца скорость коррозии составила 1,3 мм/год, а для экспериментального по предлагаемому способу составила 0,5 мм/год.