Сплав протекторного захисту від корозії підземних споруд

1 Сплав протеїсгорного захисту від корозії підземних споруд, що включає магній, алюміній, цинк, марганець в активаторі з сульфату натрію, сульфату кальцію та бентонітової глини, який відрізняється тим, що в його склад вводять свинець при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас % магній 91 -ь2, алюміній 3 -ь 5, цинк 1 -ь 2, марганець 0,4-ь0,5, свинець 1 - 2, домішки Мп < ,01, Си < ь 0,04, Ni < 0,001, Fe < 0,004, Si < 0,05 2 Сплав протекторного захисту від корозії підземних споруд по п 1 , який відрізняється тим, що в активатор, крім сульфату натрію, вводять азотнокислий натрій в КІЛЬКОСТІ 3 -ь 5% ваг від маси активатора Винахід відноситься до антикорозійного захисту підземних споруд та комунікацій, частково виготовленню магнієвих сплавів (протекторів) захисту від корозії трубопроводів та інших об'єктів Протектори з магнієвих сплавів типу ПМ (ТУ 48-10-74) знаходять широке використання при електрохімічному захисті від корозії [1], головним чином сталевих споруд Вони мають ХІМІЧНИЙ склад (% ваг) Основні компоненти АІ_ - 5 -ь 7, Zn - 2 -ь 4, Мп - 0,02 -ь 0,5, домішки Fe - 0,003, Си - 0,004, Ni - 0,001, Si 0,04, Ті - 0,04, Mg - решта Виготовлення означеного сплаву здійснюється металургійним процесом шляхом введення основних компонентів в розплавлений магній Найбільш близьким технічним рішенням відносно заявляючого є магнієвий сплав протекторного захисту AZ31 [2], який має склад (% ваг) Основні компоненти AL 2,5 - 3,5, Zn 0,7 + ь 1,3, Мп < 0,2 Si < 0,1, домішки Си 0,04, Fe - 0,002, Ni - 0,001, Pb - 0,01, Sn - 0,01, Mg - решта введенні цинку як основного компоненту Сплави мають також значну величину власної корозії (негативний діференц-ефект), яка призводить до великих матеріальних та економічних витрат при виготовленні та експлуатації протекторів У найбільш ефективних магнієвих сплавів при сприятливих умовах експлуатації коефецієнт корисної дії не перевищує 50 -ь 55%, а решта матеріалу витрачається на власну корозію з водневою деполяризацією Сплави протекторного захисту означного складу мають обмежене використання із-за складності ведення металургійного процесу, недостатньо високих механічних властивостей та значної поляризованості в активаторах на основі розчинів сульфатів Слід відзначити, що до складу цього сплаву входить свинець, як домішка 0,01%, і вона не впливає на механічні та електрохімічні властивості протектора Свинець в сплав надходить при Задачею винаходу є створення протектора корозійного захисту трубопроводів водопостачання, транспорту газу, нафти та інших підземних споруд з високими електрохімічними та технологічними параметрами, які включають максимальну КІЛЬКІСТЬ електрики з одиниці ваги, незначне саморозчинення, високий термін експлуатації, доступні технологічні операції при виготовленні з використанням вітчизняних сировинних матеріалів Поставлена задача досягається запропонованим шляхом виготовлення магнієвих протекторів, яка полягає в плавці шихти складу (% вагових) Mg - 90 -ь 91, АІ - 3 -ь 5, Zn - 1 -ь 2, Pb - 1 -ь 2, Мп - 0,4 -ь 0,5, домішки Си - 0,004, Fe - 0,003, Ni - 0,001, Si 0,05 Використання означених протекторів дозволяє значно підвищити їх ефективність і зменшити швидкість корозії підземних споруд Введення в со 44131 розподілу свинцю по об'єму Потім проводять рафінування сплаву за допомогою флюсу і видержують його на протязі однієї години Після витримки сплаву його розливають у форми протекторів, підігріті до t = 120°С Охолоджені до кімнатної температури форми розкривають і з них вигружають готові протектори Введення в склад активатора менше 3% NaNO3 не впливає на струмовіддачу протектора і його коефіцієнт корисної дм (ККД), а введення його в активатор в КІЛЬКОСТІ більшій ніж 5% негативно діє на швидкість реакції розчинення магнію завдяки можливого пасивування аноду і зниження його потенціалу розчинення Перевірка корозійних властивостей експериментального протектора, що пропонується, здійснена по методиці типових при сплав свинцю як основного компоненту, на відміну від прототипу, де він знаходиться в складі сплаву в вигляді домішки, суттєво зменшує саморозчин протектора внаслідок ліквідації негативного діференц-ефекту "завдяки великій" перенапрузі виділення водню на свинці Гальмування реакції водневої деполяризації покращує рівномірносте розчинення магнію в умовах експлуатації протектора в зв'язку з відсутністю газових утворень на межі "протектор-електроліт" активатора, що дозволяє покращити умови протікання реакції іонізації магнію та дифузію продуктів реакції від поверхні протектора Для покращення умов протікання реакції іонізації магнію в склад активатора введено З - 5% азотнокислого натрію, який підвищує розь чинність продуктів реакції Азотнокислий свинець, що утворюється в активаторі, стабілізує його склад і подавляє можливість протікання бюкорозійних процесів скорених корозійних ІСПИТІВ Були виготовленні моделі магнієвих протекторів діаметром 0 15мм з висотою 80мм Корозійні іспити проведені на матеріалах з сплаву МПУ,% Введення в склад протектора менш ніж 1% свинцю зменшує максимальну струмовіддачу протектора завдяки нерівномірному розчиненню протектора, а збільшення його КІЛЬКОСТІ на 2% зменшує стаціонарний потенціал протектора майже на ЮОмВ Плавка протекторів проводиться шляхом розплавлення магнієвого сплаву МА8Ц в газовій печі з сталевим тиглем Спочатку тигель печі підігрівають до t° = 300°С, після чого туди загружають куски сплаву магнію Потім температуру підвищують до розплавлення магнію (t = 650 -ь 660°С) Для запобігання окислення сплаву (горіння) використовується захисний флюс ВІ-2, який на поверхні розплавленого металу утворює тонку захисну плівку Далі в розплавлену масу вводять свинець за допомогою спеціального пристрою Після введення свинцю сплав перемішується з метою рівномірного ( К М д И 9 F 0 e • * • 9 0 1 , , 0 Z 0 3 n , 2 С • * • и З , А 0 , І 3 0 0 • 4 * • , 5 N , М i п 0 0 , , 0 4 0 • 1 * • , 0 S , 5 i , Д 0 О , М 0 І 5 Ш ) сплаву найбільш близького, що заявляється, AZ31,% (Мд 94 •• 96, АІ 2,5 •• 3,5, Zn 0,7 •• 1,3, Мп < * * * 0,2, Si < 0,4, Си < 0,04, Fe < 0,002, Ni < 0,001, Pb < 0,01, Sn < 0,01) Варіанти зразків з сплаву, який заявляється містили мінімальну і максимальну КІЛЬКІСТЬ свинцю та азотнокислого натрію в активаторі Оптимальним складом сплаву, що заявляється, було взято, % ваг (Мд - 92, АІ - 4, Zn - 2, Мп 0,45, РЬ - 1,5, ДОМІШКИ Si - 0,05, Си - 0,04, Fe 0,003, Ni - 0,001) В таблиці наведені приклади корозійних ІСПИТІВ варіантів моделей зразків з сплавів різного ХІМІЧНОГО складу Таблиця корозійних випробувань зразків магнієвих протекторів № Протектор % РЬ ваг Активатор, % ваг Еф стац В н е ІсрГпА 1 2 3 4 5 6 ДкСР х, діб Дт, г Л ккд 7 8 9 10 5 0,5 ЗО 3,5 50 2 А/м Приклад 1 1 МПУ АК' 1,23 Приклад 2 2 AZ31 АК1 1,1-Й,15 4,5 0,51 ЗО 2,95 52 3 AZ31 АК2 1,1-Й,12 4,4 0,51 ЗО 3,05 52 1,24 4,8 0,51 ЗО 3,2 51 1,24 4,8 0,49 ЗО 3,3 56 1,23 4,5 0,48 ЗО 3,2 55 Приклад 3 1 4 МПЗ 5 МПЗ 6 МПЗ NaNO3-3 AK 97 NaNO3-4 AK196 NaNO3-5 AK'95 і Приклад 4 5 7 МПЗ 44131 Mm 1 8 МПЗ On 1,5 9 МПЗ 6 1,22 30 2,9 60 4,6 0,51 30 2,8 65 1,20 4,5 0,52 30 2,8 62 1,24 4,7 0,49 30 2,9 59 1,24 4,6 0,52 30 2,8 65 1,18 Max 2 0,52 1,22 АК'-96 NaNO34 4,8 4,5 0,51 30 2,8 62 Приклад 5 10 МПЗ 1,5 11 МПЗ 1,5 12 МПЗ 1,5 NaNO3-3 AK97 NaNO3-4 AK96 NaNO3-5 AK95 Примітка AK1 - активатор (Na2SO4 - 25, CaSO4 (гіпс) - 25, бентоншова глина - 50 AK2 - активатор (CaSO4 (гіпс) - 70, бентоншова глина -10, Na2SO4 - 5 В прикладах 1 та 2 приведені корозійні випробування типових протекторів, які випускає промисловість Роси та протекторів, що описані в прототипі [2] Корозійні іспити тривали ЗО діб в стандартному активаторі, до складу якого входять 50% бентонітової глини, 25% гіпсу та 25% сульфату натрію ККД протекторів А331 в 1,25 рази вищий в порівнянні з протекторами, описаними в прототипі, а стаціонарний потенціал на 10 -ь 15мВ менший В прикладі 3 показані корозійні іспити серійних протекторів ПМУ, а також заявлених МПЗ, в яких до складу активатора добавлено азотнокислий натрій Введення до активатора менше 3% NaNO3 підвищує ККД протекторів, а більш ніж 5% веде до зменшення стаціонарного потенціалу протектора (електроди 4 та 6) В прикладі 4 наведені корозійні іспити електродів з різним складом свинцю і оптимальною КІЛЬКІСТЮ азотнокислого натрію (4%) в активаторі В таких протекторах суттєво збільшується ККД електродів за рахунок зменшення власної корозії за рахунок "діференц-ефекту" В прикладі 5 також показана більш ефективна робота протекторів МПЗ з домішкою свинцю та нітрату натрію в активаторі Кращими показниками відзначаються електроди, в яких в сплаві знаходиться свинцю 1,5 -ь 2% та в активаторі 4% нітрату натрію Таким чином, порівняння наведених даних в прикладах ІСПИТІВ показує, що заявлений склад магнієвого сплаву має найбільш високі експлуатаційні параметри з мінімальною швидкістю саморозчинення магнію та рівномірним розчиненням протектора зумовленим гальмуванням корозії об'єкту в грунті При виготовленні сплаву використовуються доступні ВІТЧИЗНЯНІ матеріали та обладнання Виготовлення протекторів можна реалізувати в звичайному ливарному виробництві, де проходить виплавка сталі Економічна та соціальна ДОЦІЛЬНІСТЬ виготовлення протекторів, що пропонуються, зумовлена більшим ресурсом їх експлуатації в різноманітних корозійних середовищах, більш стабільними показниками корозійного процесу, що дозволяє майже в 2 рази збільшити ефективність їх експлуатації Література 1 Защита подземных металлических сооружений от коррозии Справочник - М Стройиздат, 1990 -220 с 2 Бекман В , ШвенкВ Катодная защита от коррозии Справочник -М Металлургиздат, 1984 -250 с ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90