Анодный узел для системы катодной защиты от морской коррозии металлических судов и сооружений
Полезная модель относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использована, например, для изготовления анодных узлов систем катодной защиты судов 1, преимущественно, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях. В анодном узле системы катодной защиты от морской коррозии корпусов металлических судов 1 и сооружений, содержащем диэлектрическую основу 2 с выполненной в ней канавкой 3, в которую вмонтирована биметаллическая анодная пластина 5 с токоподводящим элементом 6 при этом диэлектрическая основа 2 снабжена плакирующим слоем из силиконовой резины, стойкой к воздействию продуктов электролиза морской воды, в диэлектрической основе 2 выполнена параллельная первой канавке 3 дополнительная канавка 4, в которую вмонтирован дополнительная анодная биметаллическая пластина 7, электрически связанная с первой биметаллической пластиной 5 посредством перемычки 8, при этом диэлектрическая основа 2 закрыта защитным листом 9 из титана, в защитном листе 9 над канавками 3 и 4, выполненными в диэлектрической основе 2, выполнены прорези 10 и 11, при этом защитный лист 9 соединен с корпусом защищаемого металлического судна 1 или сооружения через выполненный из титана контактный стержень 12 и цепь 13 последовательно соединенных диодов. Повышается эффективность электро-химической защиты металлических судов 1 и сооружений в ледовых условиях за счет защиты диэлектрической основы 2 анода от механического воздействия ледовых масс, а также за счет повышения токоотдачи анода.
Полезная модель относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использована, например, для изготовления анодных узлов систем катодной защиты судов, преимущественно, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях.
Известна конструкция анодного узла катодной защиты, содержащая изоляционную основу, анод и токоподводящую шпильку, SU 517533. Анодный узел имеет токоподводящий биметаллический анод, встроенный в канавке диэлектрической основы. Края анода примерно на половину ширины рабочей поверхности закрыты диэлектрической основой. Края канавки основы выполнены с закруглениями.
Эта конструкция имеет следующие существенные недостатки:
- срок службы анодных узлов сравнительно не велик, около 5 лет. Это обусловлено применением в качестве электроизоляционной основы конструкционного полимерного материала, например, эпоксидного стеклопластика, нестойкого к воздействию активного хлора (хлорноватистая кислота, гипохлорид натрия и т.д.), выделяющегося на аноде при работе системы катодной защиты;
- конструкция предусматривает установку анода в основе снизу, требует выполнения в основе сквозного технологического отверстия по размерам анода, что значительно уменьшает прочность анодного узла; края анода примерно на половине его ширины находятся под основой, под которой дополнительно может собираться активный хлор, разрушающий основу;
- установки анода снизу и последующая заформовка отверстия увеличивает трудоемкость сборки анодного узла.
Известен также анодный узел, содержащий диэлектрическую основу, имеющую в средней части канавку, в которую вмонтирован анод, содержащий биметаллическую пластину с токоподводящим элементом; диэлектрическая основа выполняется монолитной (без технологического отверстия) из достаточно прочного изоляционного конструкционного материала, например, эпоксидного стеклопластика, с наружным плакирующим слоем из химически стойкого к активному хлору полимерного материала, например, фторсодержащего полимера, а пластина анода, например, биметаллическая (платина-ниобий), керамическая (магнетит, феррит), либо с активным поверхностным слоем, устанавливается сверху на дно канавки в основе и жестко с ней соединяется, RU 2064531.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатками прототипа является низкая механическая прочность диэлектрической основы в ледовых условиях вследствие отсутствия ее защиты от механического воздействия льда. При повреждении диэлектрической основы эффективность защиты от коррозии снижается или защита полностью прекращается.
Кроме того, при взаимодействии льда с корпусом судна (сооружения) происходит деполяризация металла. Кроме того, имеет значение то обстоятельство, что поверхность корпуса судна, взаимодействующая со льдом изготовляется в настоящее время из плакированной стали. Между поверхностью корпуса из плакированной стали (ледового пояса) и остальной поверхностью, находящейся под водой, выполняемой из гомогенной стали, возникает контактная коррозия вследствие разности потенциалов.
Указанные обстоятельства требуют более высокой токоотдачи анода, что не обеспечивается конструкцией, принятой за прототип. В результате не достигается достаточно эффективная электрохимическая защита от коррозии в ледовых условиях.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности электро-химической защиты металлических судов и сооружений в ледовых условиях за счет защиты диэлектрической основы анода от механического воздействия ледовых масс, а также за счет повышения токоотдачи анода.
Согласно полезной модели в анодном узле системы катодной защиты от морской коррозии корпусов металлических судов и сооружений, содержащем диэлектрическую основу с выполненной в ней канавкой, в которую вмонтирована биметаллическая анодная пластина с токоподводящим элементом при этом диэлектрическая основа снабжена плакирующим слоем из силиконовой резины, стойкой к воздействию продуктов электролиза морской воды, в диэлектрической основе выполнена параллельная первой канавке дополнительная канавка, в которую вмонтирован дополнительная анодная биметаллическая пластина, электрически связанная с первой биметаллической пластиной посредством перемычки, при этом диэлектрическая основа закрыта защитным листом из титана, в защитном листе над канавками, выполненными в диэлектрической основе, выполнены прорези, при этом защитный лист соединен с корпусом защищаемого металлического судна или сооружения через выполненный из титана контактный стержень и цепь последовательно соединенных диодов.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - вид сверху;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.
Анодный узел системы катодной защиты от морской коррозии металлических судов 1 и сооружений содержит диэлектрическую основу 2, которая в данном примере выполнена из композиционного материала горячего прессования, состоящую из стеклоткани и эпоксидного связующего. В диэлектрической основе 2 выполнены канавки 3 и дополнительная канавка 4, а также монтажные отверстия по ее контуру. В канавку 3 вмонтирована платиново-ниобиевая биметаллическая анодная пластина 5 с токоподводящим элементом 6; в дополнительную канавку 4 вмонтирована дополнительная платиново-ниобиевая биметаллическая анодная пластина 7, электрически связанная с биметаллической анодной пластиной 5 посредством перемычки 8, выполненной из ниобия. Диэлектрическая основа 2 закрыта защитным листом 9 выполненным из титана марки ВТ-1-0, в котором над канавками 3 и 4 выполнены прорези, соответственно, 10, 11. Защитный лист 9 соединен с корпусом защищаемого металлического судна 1 (сооружения) через контактный стержень 12, выполненный из титана, и цепь 13 последовательно соединенных силовых диодов. В конкретном примере использованы диоды D161-250-3 в количестве 10 штук. Эти диоды имеют большую и стабильную величину порогового напряжения, составляющую 0,5 В. Диэлектрическая основа 2 содержит плакирующий слой 14 из силиконовой резины, прочно связанный с композиционным материалом посредством горячего прессования.
К токоподводящему элементу 6 присоединен плюсовой полюс источник питания катодной защиты (на чертежах не показан), а к корпусу судна (сооружения) его отрицательный полюс. Анодный узел системы катодной защиты работает следующим образом: при включении источника постоянного тока осуществляется подача защитного тока с биметаллических пластин 5 и 7 анодного узла на корпус защищаемого судна 1 или сооружения. При прохождении тока через морскую воду у поверхности биметаллических пластин 5 и 7 происходит электролиз морской воды, продуктом которого является активный хлор и продукты его растворения, разрушающие основу. Наличие плакирующего слоя силиконовой резины, обладающего высокой адгезией к материалу диэлектрической основы и химической стойкостью к активному хлору, обеспечивает защиту основы анодного узла от воздействия продуктов электролиза морской воды.
При этом электроизолированный от корпуса судна 1 (сооружения) защитный титановый лист 9 работает как биполярный электрод, т.е. на участках его поверхности в непосредственной близости от анодных пластин 5 и 7 ток входит в титановый лист 9 и осуществляется его катодная поляризация, а на кромках титанового листа 9 часть тока выходит. Для исключения возможности электрокоррозии защитного титанового листа 9 его потенциал не должен превышать потенциала пробоя окисной пленки на его поверхности.
Установлено, что технический титан марки ВТ-1-0 имеет наиболее высокую величину потенциала пробоя при анодной поляризации в морской воде, которая составляет 8 В, и, что для обеспечения потенциала защитных титановых листов, не превышающего 8 В, титановые листы должны подключаться к корпусу защищаемого судна (сооружения) через диодную цепь 13, шунтирующую часть тока анода при максимальном выходном напряжении источника питания катодной защиты.
Выбор диодов типа определяется тем, что они должны иметь достаточно большую и стабильную величину порогового напряжения, составляющую около 0,5 В. За величину порогового напряжения открытия диодов принимается напряжение, при котором ток через диодную цепь 13 составляет 1А. Пороговое напряжение открытия диода типа Д161-250-3 составляет 0,5 В. Поскольку потенциал пробоя титана марки ВТ-1-0 составляет 8 В, то для того, чтобы диодная цепь 13, через которую защитный титановый лист 9 подключается к корпусу 1, гарантированно открылась раньше, чем потенциал титанового листа достигнет потенциала пробоя, количество диодов в диодной цепи 13 равно 10. При этом диоды открываются при достижении разности потенциалов между титановым листом 9 и корпусом судна 1~5В.
Анодный узел системы катодной защиты от морской коррозии корпусов металлических судов 1 и сооружений, содержащий диэлектрическую основу 2 с выполненной в ней канавкой 3, в которую вмонтирована биметаллическая анодная пластина 5 с токоподводящим элементом 6, при этом диэлектрическая основа снабжена плакирующим слоем 14 из силиконовой резины, стойкой к воздействию продуктов электролиза морской воды, отличающийся тем, что в диэлектрической основе выполнена параллельная первой канавке дополнительная канавка 4, в которую вмонтирована дополнительная анодная биметаллическая пластина 7, электрически связанная с первой биметаллической пластиной посредством перемычки 8, при этом диэлектрическая основа закрыта защитным листом 9 из титана, в защитном листе 9 над канавками в диэлектрической основе 2 выполнены прорези 10, 11, при этом защитный лист 9 соединен с корпусом 1 защищаемого металлического судна или сооружения через выполненный из титана контактный стержень 12 и цепь 13 последовательно соединенных диодов.
