Устройство для защиты металлов от коррозии в водной среде

 

Изобретение относится к средствам протекторной защиты металлов от коррозии в водной среде. Устройство для защиты металлов от коррозии в водной среде содержит металлический протектор с развитой пористой поверхностью, поры которого заполнены ингибитором коррозии. Протектор выполнен литьем. В зависимости от среды в качестве ингибитора используют ингибитор коррозии металла протектора или ингибитор коррозии защищаемого металла. Применение изобретения обеспечивает комплексную антикоррозионную защиту. 2 з.п.ф-лы.

Заявляемое устройство относится к средствам защиты металлов от коррозии в водных средах, в частности протекторной защите, и может быть использовано при антикоррозионной защите металлических узлов и изделий, работающих в соответствующих условиях.

Проблема защиты металлов от коррозии является остроактуальной и постоянно привлекает к себе внимание специалистов. Из уровня техники известны следующие способы защиты металлов от коррозионного разрушения: нанесение покрытий (лакокрасочных, металлических, резинобитумных и т.д.); легирование защищаемого металла; ингибирование коррозионноактивных сред; применение электрохимических методов.

К электрохимическим методам относятся катодная или анодная (с помощью внешних источников электроэнергии) и протекторная защиты. Самым распространенным методом протекторной защиты является размещение вблизи или на поверхности защищаемого металла специальных изделий - протекторов из более электроотрицательного металла. При попадании в водную среду (раствор электролита) защищаемый металл и металл-протектор, соединенные проводником первого рода, образуют гальваническую пару, в которой окислению и растворению подвергается металл-протектор, в то время как защищаемый металл не разрушается [1] . Протекторная защита обладает рядом полезных качеств, которые обеспечивают ее достаточно широкое использование. К таким относятся: сравнительно простая возобновляемость протекторов; техническая простота монтажа и обслуживания; возможность изготовления протекторов из металлов и сплавов различными методами : штамповкой, литьем и т. д.

Наряду с несомненными достоинствами протекторной защиты она имеет весьма существенный недостаток: ограниченную зону защиты. Это связано с тем, что при фиксированной разности бестоковых потенциалов между защищаемым металлом и металлом-протектором указанной величины напряжения недостаточно, чтобы создать защитный потенциал на значительном удалении от протектора. Общая величина напряжения распределяется между тремя составляющими: падением напряжения в электролите, перенапряжением катодного процесса и перенапряжением анодного процесса. Наиболее благоприятным вариантом является случай, когда основная часть исходного напряжения приходится на катодное перенапряжение. Уменьшить долю анодного перенапряжения можно за счет развития поверхности протектора. В связи с этим в литературе появились сведения о применении протекторов с развитой поверхностью, например в виде волокон [2], сетки [3], дисперсных частиц [4 - 6] и т.п. В этом случае развитая анодная поверхность обеспечивает, в частности, уменьшение реальной плотности тока, и как следствие, уменьшение анодного перенапряжения.

Из уровня техники также известна комбинированная антикоррозионная защита металлов путем введения в водную среду ингибитора коррозии и использования металла-протектора [7].

При использовании такого комбинированного метода защиты от коррозии эффективность его зависит от наличия определенной концентрации ингибитора в растворе, обеспечивающей защиту. Это возможно лишь в случае отсутствия смены электролита, исключения протекания потока электролита. В противном случае необходима постоянная корректировка содержания ингибитора в растворе, постоянное его добавление в электролит.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для протекторной защиты, выполненное из металла протектора с развитой поверхностью, в частности порошка, и связующего [5]. Связующее обеспечивает удержание порошкообразного металла в компактном виде.

Недостатком такого протектора является использование дорогостоящего порошкообразного металла, а также экранирование поверхности протектора связующим, вследствие чего реальная рабочая поверхность протектора уменьшается и эффективность его работы снижается.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности работы протектора.

Поставленная задача решается за счет того, что металлический протектор выполнен литым и пористым, причем поры заполнены ингибитором коррозии. Ингибитор может быть выбран из группы веществ, замедляющих коррозию как защищаемого металла, так и металла-протектора.

Технология получения литых пористых металлов известна из уровня техники и описана в [8,9].

Полученная пористая заготовка пропитывается раствором ингибитора и просушивается. Количество введенного в поры ингибитора определяется полнотой заполнения пор, что зависит от продолжительности пропитки, а также концентрации раствора ингибитора.

Конструктивное выполнение протектора некритично, например, он может представлять из себя закрепленные на защищаемом металле пластинки, диски, цилиндры и т. д., изготовленные вышеописанным методом, а также подвешенные внутри защищаемых резервуаров с коррозионно-активными средами.

Преимуществом этого метода является ступенчатое дозирование ингибитора, его экономное расходование и возможность использования такого протектора при протекании электролита, смене объема электролита в защищаемой конструкции. Преимуществом предлагаемого способа защиты является и то, что поры протектора могут быть заполнены ингибитором комплексного действия: при коррозии защищаемого металла ингибитор снижает скорость коррозии корродирующей конструкции, усиливая действие протектора, уменьшая скорость его растворения и увеличивая срок службы. При смене коррозионной среды на среду, которая пассивирует защищаемый металл, но является агрессивной по отношению к металлу-протектору, ингибитор коррозии может защищать протектор от самопроизвольного химического растворения.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами выполнения.

Пример 1. Образцы, изготовленные из стали Ст. 3, помещали в стакан с электролитом при pH 7,3. За 142 суток испытаний скорость коррозии образцов составляла 1,08710^-5 мг/см²ч. Аналогичные образцы в присутствии пористого цинкового протектора не корродировали, скорость растворения протектора составляла 0,2510^-3 мг/см²ч.

Пример 2. Образцы, изготовленные из стали Ст. 3, помещали в электролит с pH 6 при температуре 80^oC. Продолжительность испытаний составила 10 суток. Средняя скорость коррозии образцов без протектора и ингибитора 1,110² мг/см²ч. При наличии в растворе ингибитора скорость коррозии снижалась: с 5 - 10% дициклогексиламином до 3,310^-5 мг/см²ч, с 1% гидразином до 0,810^-5 мг/см²ч. В присутствии протектора коррозия стальных образцов подавлялась, скорость растворения протектора уменьшалась на 20 - 30%.

Представленные примеры подтверждают воспроизводимость заявляемого устройства и решение поставленной задачи.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты металлов от коррозии в водной среде, содержащее металлический протектор с развитой поверхностью, отличающееся тем, что протектор выполнен литым и пористым, а поры заполнены ингибитором коррозии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поры протектора заполнены ингибитором коррозии защищаемого металла.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поры протектора заполнены ингибитором коррозии металла протектора.