Активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии (варианты)

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использовано для защиты от коррозии подземных металлических конструкций.

Известен коксо-минеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии (патент РФ на изобретение № 2161353, C23F 13/16, 2000), содержащий в качестве основы коксовую мелочь в виде смеси двух фракций 2-10 мм и 10-25 мм в соотношении 1:1 и минеральный компонент - нитрофоска при следующем соотношении компонентов, об. %:

Ниторофоска - 20,0-40,0,

Коксовая мелочь - остальное.

Известный активатор выбран в качестве ближайшего аналога для первого варианта заявляемого изобретения.

Недостатком известного активатора является высокое переходное сопротивление из-за недостаточно высокой электропроводности заполнителя околоэлектродного пространства.

Известен минеральный активатор анодов электрохимической защиты от коррозии (патент РФ на изобретение № 2559597, C23F 13/08, 2014), содержащий минеральный компонент в виде шунгитового порошка и водорастворимого третичного амина с рН8-11 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Шунгитовый порошок - 90-99,

Водорастворимый третичный амин с рН 8-10 - 10-1.

Известный минеральный активатор выбран в качестве ближайшего аналога для второго варианта предлагаемого изобретения.

Недостатком известного минерального активатора является недостаточно высокая электропроводность, вследствие чего электрод обладает высоким переходным сопротивлением.

Техническим результатом является уменьшение переходного сопротивления на границе раздела грунт-анод и сопротивления растеканию электрического тока.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии, содержащий основу и минеральный компонент, согласно изобретению, содержит в качестве основы коксовую мелочь с размерами частиц 0,2-20 мм, а в качестве минерального компонента - калийно-магниевое минеральное удобрение, с содержанием хлорида калия 65-76 мас. % и хлорида магния 4-8 мас. % при следующем соотношении компонентов, мас. %:

калийно-магниевое минеральное удобрение - 20-40;

коксовая мелочь - остальное.

Технический результат по второму варианту достигается тем, что активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии, содержащий основу и минеральный компонент, согласно изобретению, содержит в качестве основы шунгитовый порошок с размерами частиц 0,2-10 мм, а в качестве минерального компонента содержит калийно-магниевое минеральное удобрение с содержанием хлорида калия 65-76 мас. % и хлорида магния 4-8 мас. % при следующем соотношении компонентов, мас. %:

калийно-магниевое минеральное удобрение - 20-40;

шунгитовая крошка - остальное.

Технический результат по обоим вариантам активатора обеспечивается тем, что к углеродсодержащим электропроводным компонентам активатора - коксовой мелочи или шунгитовой крошке, добавляют калийно-магниевое минеральное удобрение, которая содержит в своем составе высокорастворимые соединения калия и магния. При содержании в составе активатора по первому и второму вариантах калийно-магниевого удобрения менее 20 мас. % не достигается заявляемый технический результат. Содержание данной минеральной добавки более 40 мас. % является нецелесообразным.

При растворении в грунтовых водах соединений калия и магния образуется электролитический раствор с высокой электропроводностью. Благодаря этому повышается электропроводность пространства вокруг электрода и, как следствие, снижается переходное сопротивление на границе между анодом и грунтом и уменьшается сопротивление растеканию тока.

Использование коксовой мелочи или шунгитовой крошки заявляемых фракций обусловлено наибольшим контактом между частицами для повышения электропроводности заявляемого активатора при сохранении способности к фильтрации электролита или воды через объем активатора. В связи с этим же активатор по второму варианту включает основу из шунгитовой крошки двух фракций 5-10 мм и 0,2-2 мм, что обеспечивает высокую плотность засыпки, в целях получения наибольшего контакта между частицами основы, и, одновременно, создает максимальную возможность для проникания воды или электролита при увлажнении активатора.

Активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии как по первому, так и по второму варианту изобретения, изготавливают путем интенсивного механического смешивания компонентов с помощью смесительных аппаратов, работающих без дробления перемешиваемых компонентов. Например, с помощью агрегатов, типа бегунов или бетономешалок.

Активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии по первому варианту получают следующим образом.

В качестве калийно-магниевого минерального удобрения берут любое известное калийно-магниевое удобрение, содержащее высокорастворимые соединения калия и магния, например, такие как хлорид калия и хлорид магния. Такие минеральные калийно-магниевые удобрения известны, например, из SU 1546454, SU 1571043, SU 1637238. Наиболее эффективно и доступно применение калийно-магниевого удобрения «Калимаг», изготовленного по ТУ 2184-001-50267458-02, имеющего в своем составе: KCl - 65,0-76,0 мас. % и MgCl₂ - 4,0-8,0 мас. %.

Коксовую мелочь фракции 0,2-20 мм смешивают механическим путем с калийно-магниевой минеральной добавкой. Коксовая мелочь может быть получена из каменноугольного или пекового кокса.

Соотношения компонентов в составе заявляемого активатора определяли опытным путем.

В таблице 1 приведены примеры составов активатора по первому варианту изобретения.

Активатор анода электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии по второму варианту изготавливают следующим образом.

Смешивают механическим путем шунгитовый порошок двух фракций 5-10 мм и 0,2-2 мм с калийно-магниевой минеральной добавкой по ТУ 2184-001-50267458-02.

В таблице 2 приведены примеры составов активатора по второму варианту.

При катодной защите металлических подземных сооружений в грунтах с высоким удельным сопротивлением более 50 Ом активатор по первому или второму варианту используют в качестве электропроводящей засыпки анодных полимерных заземлителей.

Аноды для электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии с засыпкой из активатора по первому и второму варианту устанавливали в грунте с удельным сопротивлением 60 Ом и проводили измерения переходного сопротивления на границе двух фаз грунт-анод и сопротивления растеканию электрического тока.

Измерения показали, что переходное сопротивление на границе двух фаз грунт-анод при использовании активатора как по варианту 1, так и по варианту 2 уменьшается приблизительно в 2 раза.

Результаты измерений сопротивления растеканию тока при использовании активаторов по вариантам 1 и 2 приведены в таблицах 3 и 4 соответственно. Для сравнения была измерена величина сопротивления растеканию тока при использовании ранее известных аднодных заземлителей. Эта величина составила 80 Ом.

В результате опытов установлено, что сопротивление растеканию электрического тока после применения заявляемого активатора как по первому, так и по второму варианту в грунте с высоким удельным сопротивлением 60 Ом уменьшается с 80 Ом до 18-23 Ом.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет повысить электропроводность околоэлектродной зоны, уменьшить переходное сопротивление на границе грунт-анод, а также позволяет снизить сопротивление растеканию электрического тока.