МИНЕРАЛЬНЫЙ АКТИВАТОР АНОДОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ
MINERAL ACTIVATING AGENT FOR ANODES OF CATHODIC PROTECTION

Изобретение относится к области электрохимической (катодной) защиты подземных сооружений от коррозии и используется в качестве засыпок анодных заземлителей с целью снижения переходного сопротивления анод - грунт, дренирования прианодного пространства от газов, образующихся в процессе электрохимических реакций почвенного электролита, а также для уменьшения рассекания тока молнии при строительстве молниезащиты, при строительстве искусственных заземлителей и для рабочего заземления.
Известен наполнитель для анодного заземлителя, содержащий токопроводящие частицы - металлическую крошку с размером частиц до 8 мм, цемент, воду и гашеную известь при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 20-25, известь гашеная - 40-50, металлическая крошка - 30-35, а содержание воды составляет 15-20% от общей массы указанных компонентов - SU 362076 A1, 1988 г.
Недостатком известного активатора, вследствие высокого содержания цемента и незначительного количества минерального компонента, является высокое сопротивление активатора, незначительное снижение скорости анодного растворения электрода, низкая дренирующая способность электролита.
Прототипом изобретения является коксоминеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащий в качестве основы коксовую мелочь и минеральный компонент, в котором в качестве основы использована смесь коксовой мелочи двух фракций 2-10,0 и 10,0-25,0 мм и минерализатора - нитрофоска, при следующем соотношении компонентов, об.%: нитрофоска - 20,0-40,0, коксовая мелочь фракции 2-10,0 мм и 10,0-25,0 мм в соотношении 1:1 - остальное - патент
RU 2161353 C1, 2000 г.
Недостатки прототипа состоят в следующем.
При выпадении осадков происходит потеря массы активатора из-за его частичного растворения, причиной которого служит взаимодействие нитрофоски с почвенным электролитом. Под действием электрического тока, с течением времени происходит уменьшение поляризационного потенциала и увеличение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение электротехнических характеристик объектов защиты путем стабилизации массы активатора, стабилизации поляризационного потенциала и переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшение сопротивления растекания тока.
Эта задача решена в минеральном активаторе анодов электрохимической защиты от коррозии, содержащем минеральный компонент, в качестве которого используется шунгитовый порошок и дополнительно - водорастворимый третичный амин с pH 8-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: шунгитовый порошок - 90-99, водорастворимый третичный амин с pH 8-10 - 10-1.
В частных случаях применения активатора используют следующие конкретные компоненты:
- в качестве шунгитового порошка - Карелит;
3,8
- в качестве третичного амина - соединение [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4] - додекан или его водный раствор.
В минеральном активаторе шунгитовый порошок не вымывается по причине того, что углерод в нем находится в связанном состоянии. Следствием является как стабилизация массы активатора, так и уменьшение переходного сопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор.
Шунгитовый порошок Карелит, который может быть использован при производстве смеси, является дешевым, недефицитным, промышленно выпускаемым сырьем, обладающим к тому же бактерицидными свойствами.
Введение в активатор водорастворимого третичного амина с pH 8-11 повышает как бактерицидные, так и антикоррозионные характеристики состава.
Третичный амин, так же как и шунгитовый порошок, обладает бактерицидными свойствами, уменьшая вредное воздействие бактерий и грибов, предотвращая микробиологическую коррозию, вследствие чего происходит увеличение срока службы анодного заземления.
Использование третичного амина с pH<8 не приведет к улучшению указанных характеристик по причине его недостаточной биологической и коррозийной активности.
Использование третичного амина с pH>11 приведет к подщелачиванию грунта и ухудшению экологии.
Получение смеси
3,8
Шунгитовый порошок - например Карелит, обрабатывают 50%-ным водным раствором соединения [1,3,6,8] тетраазатрицикло [1,1,4,4] - додекан. За счет использования дешевых, промышленно выпускаемых компонентов получают минеральный активатор невысокой стоимости.
В таблице 1 приведены примеры составов, в таблице 2 - их электротехнические характеристики.
Таблица 1
Компонент
Соотношение компонентов, мас.%
№ примера
1
2
3
4
5
Шунгитовый порошок
85
90
95
99
100
Водорастворимый третичный амин
15
10
5
1
0
Таблица 2
Электротехнические характеристики
№ примера
1
2
3
4
5
Масса активатора
уменьшается
сохраняется
сохраняется
сохраняется
сохраняется
Поляризационный потенциал, B
0,2
0,25
0,3
0,4
0,6
Удельное объемное электросопротивление, Ом·м
0,8
0,6
0,6
0,6
0,5
Из приведенных в таблицах примеров видно, что при увеличении содержания третичного амина более указанного граничного значения (пример 1) происходит уменьшение массы активатора за счет растворения третичного амина грунтовыми водами, выпадающими осадками и т.п., а при уменьшении массы третичного амина ниже указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.
Содержание шунгитового порошка также влияет на электротехнические характеристики: при уменьшении содержания шунгитового порошка ниже указанного граничного значения (пример 1) происходит увеличение удельного сопротивления активатора за счет снижения углеродной составляющей, а при увеличении массы шунгитового порошка выше указанной границы (пример 5) происходит возрастание поляризационного потенциала, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии на электрохимическую защиту.
Таким образом, смесь шунгитового порошка с водорастворимым третичным амином с pH 8-11 в указанных соотношениях приводит к стабилизации массы активатора анодов, стабилизации поляризационного потенциала и переходного электросопротивления на границе раздела фаз грунт-активатор, уменьшению сопротивления растекания тока.
К дополнительно достигаемым эффектам следует отнести следующие.
Под действием третичного амина происходит уничтожение вредных бактерий, влияющих на микробиологическую коррозию металла, а также прекращение роста грибковой микрофлоры, отрицательно влияющей на состояние изоляции трубопроводов.
Указанный водорастворимый третичный амин, обладая антикоррозийными свойствами, под действием электрического тока поляризуется и перемещается к незащищенным изоляцией участкам трубопровода и, взаимодействуя с металлом, изменяет потенциал поляризации коррозии металлов, обеспечивая дополнительную защиту. При этом уменьшается расход минерального активатора и, как следствие, увеличивается срок службы анодного заземления.