Химсопрмат

Для успешного применения анодной защиты объект должен от-

вечать следующим требованиям [24]:

1)материал аппарата должен пассивироваться в технологической

среде;

2)конструкция аппарата не должна иметь заклепок, количество щелей и воздушных карманов должно быть минимальным, сварка –

качественной; 3) катод и электрод сравнения в защищаемом устройстве должны

постоянно находиться в растворе.

Важной особенностью анодной защиты является малая защитная плотность тока, которая не может быть выше плотности тока коррозии.

7.2.5. Электродренажная защита

Третьей разновидностью ЭХЗ является электродренажная защи-

та, использующая в качестве катодного (натекающего) тока блуж-

дающий ток рельсового электротранспорта, который, как правило,

питается от сети постоянного тока. Блуждающий ток есть часть тяго-

вого тока электропоезда или трамвая.

Дренажные установки являются наиболее эффективным методом отвода блуждающих токов из анодной зоны подземного сооружения в рельсовую сеть или на отрицательную шину тяговой подстанции

(рис. 7.27). Прямой дренаж имеет двустороннюю проводимость

(рис. 7.27, а), поэтому он присоединяется только к отсасывающему пункту или к отрицательной шине тяговой подстанции. Поляризован-

ный дренаж (рис. 7.27, б) обладает проводимостью в одном направ-

лении и применяется в том случае, когда потенциал защищаемого со-

оружения по отношению к рельсам и земле положительный или зна-

копеременный. Усиленный дренаж (рис. 7.27, в) представляет собой катодную установку, в которой отрицательный полюс присоединен к защищаемому подземному сооружению [37].

349

Электродренажные установки (рис. 7.29) представляют собой ре-

лейно-контактные или полупроводниковые схемы односторонней проводимости (поляризованный дренаж), присоединенные с помо-

щью дренажных кабелей к защищаемому сооружению и элементам отрицательных питающих линий электрифицированного транспорта.

Эффективная работа поляризованного электродренажа возможна лишь при значительной положительной разности потенциалов между точками его подключения (не менее 1В) [37].

Рис. 7.29. Электродренажная установка ЭДС

Включение электродренажей меняет распределение потенциалов в системе «рельсы – земля – подземные сооружения», вследствие чего абсолютные значения потенциалов на рельсовой сети снижаются. Это приводит к тому, что последующее подключение поляризованных электродренажей в данном районе затрудняется. В связи с этим в практике защиты большое распространение нашли усиленные дренажи, представляющие собой сочетание поляризованного дренажа с дополнительным источником постоянного тока. Последовательное включение дополнительных ЭДС в цепь дренажа позволяет в широких пределах регулировать потенциалы на подземном сооружении.

352

В ряде случаев усиленный дренаж представляет собой единственно эффективное средство защиты подземных сооружений от коррозии, вызываемой блуждающими токами: либо когда подземные сооружения находятся в зоне действия нескольких источников блуждающих токов и дренирование на рельсовую цепь одного из них не является достаточно эффективной мерой, либо при сильно разветвленной сети подземных сооружений, имеющих плохое изоляционное покрытие, если с помощью поляризованного дренажа можно защитить весьма ограниченные участки подземных коммуникаций. Круглосуточная работа усиленного дренажа обеспечивает защиту сооружений от почвенной коррозии.

Поскольку при электродренировании блуждающих токов распре-

деление потенциалов на защищаемых сооружениях обусловлено главным образом колебаниями тяговых нагрузок, то для обеспечения стабилизации потенциалов широко применяют автоматические элек-

тродренажные устройства (преобразователи). Автоматический дре-

нажный усиленный преобразователь типа ПДУ предназначен для преобразования трехфазного переменного тока в плавно регулируе-

мый выпрямленный ток, обеспечивающий дренажную защиту под-

земных металлических сооружений от коррозии, вызываемой блуж-

дающими токами.

Рис. 7.30. Схема электродренажной установки:

1 – защищаемый объект; 5 – кабельная перемычка; 7 – электродренажное устройство

353

Простейшая электродренажная установка представляет собой ка-

бельную перемычку между трубопроводом и рельсами (рис. 7.30).

Величина тока в перемычке будет определяться разностью потенциа-

лов «труба» – «рельсы» в точках их соединения [11, 16].

Блуждающий ток будет выполнять свои защитные функции, если потенциал рельсов отрицательнее потенциала трубопровода. В этом случае ток по перемычке направлен из трубопровода в рельсы, а не наоборот.

7.2.6. Кислородная защита

Кислородная защита является разновидностью электрохимиче-

ской защиты, при которой смещение потенциала защищаемой метал-

локонструкции в положительную сторону осуществляется путем на-

сыщения коррозионной среды кислородом. В результате этого ско-

рость катодного процесса настолько возрастает, что становится воз-

можным перевод стали из активного в пассивное состояние. По-

скольку величина критического тока пассивации сплавов Fe-Cr, к ко-

торым относятся и стали, существенно зависит от содержания в них хрома, ее эффективность повышается с увеличением концентрации хрома в сплаве. Кислородная защита применяется при коррозии теп-

лоэнергетического оборудования, эксплуатирующегося в воде при высоких параметрах (высокая температура и давление).

На рис. 7.31 представлена зависимость скорости коррозии низко-

легированной стали от концентрации кислорода в высокотемператур-

ной воде. Как видно, увеличение концентрации растворенного в воде кислорода приводит к первоначальному росту скорости коррозии, по-

следующему ее снижению и дальнейшей стабилизации. Низкие ста-

ционарные скорости растворения стали (в 10-30 раз ниже имеющих место без защиты) достигаются при содержании кислорода в воде

354

приблизительно 1,8 г/л. Кислородная защита металлов нашла приме-

нение в атомной энергетике [24].

Рис. 7.31. Зависимость скорости коррозии низколегированной стали в воде при температуре 300 °С от концентрации кислорода в воде

7.3.Защитные тонкослойные покрытия

Ктонкослойным защитным покрытиям относятся неорганиче-

ские, лакокрасочные и гальванопокрытия.

Выбор того или иного вида покрытия зависит от сроков эксплуа-

тации изделий и скорости коррозии (рис. 7.32) [23, 24, 34].

Из рисунка видно, что применение лакокрасочных покрытий вы-

годно при долговечности не более 10 лет и скорости коррозии метал-

ла до 0,05 мм/год. Для повышения долговечности изделия применяют метод комбинированных металлизационных лакокрасочных покры-

тий.

На рис. 7.33 представлена классификация основных способов об-

работки поверхности металла [23].

355

7.3.1. Фосфатирование

Фосфатирование применяется в различных отраслях промыш-

ленности для защиты изделий из чугуна, конструкционной стали, а

также магниевых и алюминиевых сплавов. Фосфатный слой на ме-

талле способствует повышению сцепления лакокрасочного покрытия с основанием. Защитные свойства фосфатной пленки, полученной на металле, значительно повышаются после покрытия ее асфальтовым или битумным лаком. В этом случае покрытие становится коррози-

онно-стойким не только в атмосфере, но и в пресной воде. В раство-

рах кислот и щелочей фосфатная пленка разрушается.

Рис. 7.32. Распределение Р удельного веса различных способов защиты

взависимости от требуемой долговечности Д стальных конструкций

вобъеме применяемых противокоррозионных средств:

1– электрометаллизация (80 мкм) + (лакокрасочное покрытие) ЛКП; 2 – горячее цинкование (60-80 мкм); 3 – ЛКП (120 мкм) по пескоструйнообработанной поверхности; 4 – низколегированная сталь без ЛКП; 5 – ручная металлизация (150-200 мкм); 6 – ручная металлизация (150-200 мкм) + ЛКП;

7 – ЛКП (120 мкм) на поверхности с ручным удалением ржавчины.

I, 2, 4, 6 – 0,5-1,0 мм/год; 3, 7 – 0,05 мм/год

356

Погружение в фосфатирующий раствор стальных или чугунных изделий вызывает усиление деятельности на их поверхности анодных и катодных участков. Анодные участки, разрушаясь, посылают в рас-

твор ионы железа Fe Fe2 2e, а на катодных участках совершает-

ся процесс 2H 2e 2H H2 , в результате чего слой раствора,

граничащий с поверхностью фосфатируемых изделий, обогащается ионами железа, а также ионами HPO42 и PO43 . Произведение раство-

римости гидроортофосфата железа и марганца (FeHPO4 и MnHPO4 ),

а также нормальных фосфатов этих металлов (Fe3 (PO4 )2 и

Mn3 (PO4 )2 ) крайне невелики, а потому граничащий с изделиями слой раствора становится пересыщенным относительно этих солей. По-

следние кристаллизуются на обрабатываемой поверхности, образуя фосфатное покрытие по реакциям [24]:

3Fe2 2PO43 Fe3 (PO4 )2 ,

3Mn2 2PO43 Mn3 (PO4 )2 .

Температуру раствора рекомендуется поддерживать на уровне 9698 °С. Понижение температуры приводит к образованию грубого кри-

сталлического покрытия и к замедлению процесса фосфатирования.

Повышение температуры вызывает загрязнение покрытия шламом.

Химическое ускоренное фосфатирование часто называют бонде-

ризацией. Процесс предназначается для обработки главным образом

358