MD504Z - Procedeu de fabricare a anodului puţin solubil pentru protecţie catodică - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnologia protecţiei electrochimice a metalelor în medii naturale şi artificiale, şi anume la electrozii utilizaţi în calitate de anozi pentru protecţie catodică anticorosivă a construcţiilor metalice subterane.Esenţa invenţiei constă în formarea pe o eboşă din oţel carbon nealiat a unui strat superficial cu solubilitate redusă. Procedeul include depunerea galvanică pe eboşă a unui strat intermediar de nichel cu grosimea de 110…150 µm, iar apoi, prin metoda alierii prin scântei electrice, formarea unui strat superficial compus din intermetalide titan-nichel, carburile respective şi grafit, cu un conţinut total de carbon de 6…11% mas. de la masa stratului superficial.Rezultatul constă în reducerea de cca 2,1 ori a costului fabricării anodului puţin solubil pe suport de oţel, comparativ cu analogul proxim pe suport de titan, cu menţinerea rezistenţei înalte a anodului contra coroziunii chimice şi electrochimice.

Description

Invenţia se referă la tehnologia protecţiei electrochimice a metalelor în medii naturale şi artificiale, şi anume la electrozii utilizaţi în calitate de anozi pentru protecţie catodică anticorozivă a construcţiilor metalice subterane.

Normele faţă de anozii de protecţie catodică a construcţiilor metalice subterane (CMS) sunt mai înalte decât faţă de anozii de protecţie în mediu acvatic din cauza nivelului înalt de acţiune corozivă a solurilor, coroziei cauzate de curenţii turbionari şi biocoroziunii.

Este cunoscut procedeul de fabricare a anozilor persistenţi prin acoperirea bazei din titan cu o suspensie din titan-nichel şi laminarea ulterioară prin valţuri sau topirea în vid [1]. Aliajele intermetalice se prepară conform unor tehnologii specifice în cuptoare cu vid, după care se fărâmiţează şi se aleg fracţii de anumite mărimi.

Dezavantajele acestei metode constau în dificultatea aplicării procedeului în condiţiile de adezivitate redusă a acoperirii la substrat şi stabilitatea insuficientă a anodului.

Cea mai apropiată soluţie tehnică reprezintă procedeul de fabricare a anodului care prevede depunerea pe un substrat din titan a unei compoziţii din titan-nichel, grafit şi carburi cu utilizarea alierii prin scânteii electrice [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în costul relativ înalt al anodului, în legătură cu utilizarea în calitate de suport a eboşelor costisitoare din titan, pe suprafaţa cărora se depune o acoperire puţin solubilă.

Problema pe care o rezolvă invenţia este reducerea costului de fabricare a anodului puţin solubil la o rezistenţă înaltă contra coroziunilor electrochimice.

Problema se soluţionează prin formarea pe o eboşă din oţel carbon nealiat a unui strat superficial cu solubilitate redusă. Procedeul include depunerea galvanică pe eboşă a unui strat intermediar de nichel, după care prin metoda alierii prin scântei electrice se formează un strat superficial eterogen compus din intermetalide titan-nichel, carburile respective şi grafit. Grosimea stratului de nichel rezultat prin depunerea galvanică trebuie să fie de cca 110…150 µm.

Utilizarea în calitate de eboşă a oţelului carbon nealiat reduce semnificativ costul anodului în comparaţie cu analogul proxim, de asemenea se simplifică montarea anodului, iar stratul de nichel depus galvanic protejează anodul de coroziunea chimică.

Rezultatul constă în reducerea de cca 2,1 ori a costului fabricării anodului puţin solubil pe suport de oţel, comparativ cu analogul proxim pe suport de titan, cu menţinerea rezistenţei înalte a anodului contra coroziunii chimice şi electrochimice.

Analiza comparativă a procedeului dat cu analogul proxim arată că procedeul propus se caracterizează prin aceea că în calitate de substrat se utilizează oţel carbon nealiat, iar stratul de suprafaţă se formează atât cu ajutorul procedeului de aliere prin scântei electrice, cât şi cu ajutorul nichelării galvanice. Grosimea stratului de nichel depus trebuie să fie cuprinsă în limitele 110…150 µm.

Procedeele cunoscute de fabricare a anodului [1, 2] nu permit obţinerea unei rezistenţe înalte a anodului împotriva coroziunii la un cost de producere relativ redus caracteristic procedeului propus.

Exemple de realizare

Exemplul 1

Iniţial, pe suprafaţa ţevii din oţel carbon nealiat cu diametrul de 57 mm se depune nichel prin metoda depunerii galvanice. În scopul ridicării calităţii depunerii nichelului, prealabil se poate depune, tot prin metoda galvanică, un strat subţire din cupru care mai uşor se polarizează şi se depune într-un strat mai dens.

Acoperirea de nichel este compusă dintr-un strat mat, deasupra căruia este depus un strat de nichel lucios. Prezenţa a două straturi de nichel separate micşorează porozitatea suprafeţei. Ulterior, prin metoda descărcării electrice prin scântei, cu ajutorul dispozitivului de scântei electrice ЭФИ-23М se formează acoperirea, care conţine intermetalidele de titan cu nichel şi fazele de grafit şi carburile respective metalice.

Analiza procesului fabricării anodului a demonstrat că la grosimi mai mici de 110 µm a stratului de nichel nu se asigură o rezistenţă suficientă împotriva coroziunii chimice, iar o grosime mai mare de 150 µm duce la exfolierea stratului galvanizat la alierea ulterioară prin scântei electrice.

Exemplul 2

Iniţial, pe suprafaţa ţevii din oţel carbon nealiat cu diametrul de 57 mm şi lungimea 0,8 m, se depune un strat de nichel prin metoda descrisă în ex. 1. După aceasta, prin metoda alierii prin scântei electrice (descrisă în ex. 1) se formează stratul final rezistent la coroziune.

Ulterior, trei ţevi prelucrate prin procedeul descris mai sus se îmbină între ele prin filet, la care se conectează un conductor cu multe fire din cupru. În aşa mod, şase conexiuni de acest fel formează legarea la pământ anodică, care este cea mai des aplicată la protecţia catodică a comunicaţiilor metalice subterane.

Anodurile produse în aşa mod, denumite АЗТН-3, au fost supuse testărilor de câmp în sol după instalarea lor în reţele de gaze într-o serie de raioane din Republica Moldova cu scopul protejării reţelelor de coroziunea electrochimică. Conform rezultatelor studiului realizat de specialiştii întreprinderilor raionale „Moldova-Gaz” din perioada anilor 2010 - 2011, s-a constatat că anozii experimentali au funcţionat stabil cu menţinerea parametrilor nominali.

Analiza comparativă a costului fabricării anodului prin procedeul propus şi conform analogului proxim (la o lungime a anodului de 14,4 m şi calcularea doar a acelor parametri după care procedeele se deosebesc) au demonstrat că preţul fabricării anodului conform procedeului propus este aproximativ de 2,1 ori mai mic comparativ cu analogul proxim.

1. SU 783365 1980.11.30

2. MD 1705 G2 2001.07.31

Claims (1)

1. Procedeu de fabricare a anodului puţin solubil pentru protecţie catodică care include formarea pe suprafaţa unui suport metalic prin metoda alierii prin scântei electrice a unui strat superficial compus din intermetalide de titan-nichel, carburile respective şi grafit, cu un conţinut total de carbon de 6…11% mas. de la masa stratului superficial, caracterizat prin aceea că în calitate de suport metalic se foloseşte oţel carbon nealiat, pe care prin metoda galvanică se depune un strat intermediar de nichel cu grosimea de 110…150 µm, după care se formează stratul superficial menţionat.