一种涉及与腐蚀性环境接触并与一个或多个阳极电连接的导电结构的腐蚀控制的装置、系统、方法和计算机程序产品，其中，该阳极比该导电结构更廉价，其中通过可控滤波器和被设置为处理至少一种储存或测定参数的相应电子控制单元来控制腐蚀，其中，所述装置、系统和方法用于通过使其牺牲特征降低、最小化或基本上消除来延长所述一个或多个阳极的寿命。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 专利
本专利技术涉及用于延长作为基于阴极保护的防腐系统中 一部分的牺牲阳极 的寿命的装置、系统和方法。技术背景依照贝特尔(Battelle )和北美特种钢工业(Specialty Steel Industry of North America )于1995年发布的名为"在美国金属腐蚀的经济影响(Econimic Effects of Metallic Corrosion in the United States )，，的报告，在美国经济中金属腐蚀的 每年花费约为3000亿美元。该报告的整个内容由此引入作为参考。该报告估 计该腐蚀费用中的三分之一 (1000亿美元)是可以避免的，并且可以通过在 维修中更广泛应用防腐材料和来自设计的最佳防腐实践来节约。该估计是由贝 特尔(Battelle)和国家标准和技术研究所(National Institute of Standards and Technology)所进行的名为"在美国金属腐蚀的经济影响(Econimic Effects of Metallic Corrosion in the United States )"的研究发现的贝特尔(Battelle)科学 家的部分更新而产生的，其整个内容由此引入作为参考。在1978年的原作包 括估计在1975年，金属腐蚀花费820亿美元(国民生产总值的4.9% )，约330 亿美元是可以避免的，因为当时没有使用最佳的实践。在过去的几个世纪，开发了多种用于控制腐蚀的方法，特别着重于用于延 长处于腐蚀环境中的金属结构的寿命的方法。这些方法通常包括(a)基于阴 极保护的系统，其使用由比被保护的金属基体更廉价的金属制成的阳极，使得 牺牲腐蚀的是该阳极而不是与其连接的该基体，和(b)保护性涂层，其主要 用于提高铁类金属(例如钢)和一些非铁类金属(例如铝)的防腐蚀性，并用 于避免使用更昂贵的合金的需求。因此，它们同时提高了性能并降低了成本。 然而，这种保护性涂层通常具有几个缺点，包括对经受腐蚀或结垢的非金属结 构的适用性较差。保护性涂层分为两主要类型。这些类型中最大的是表面涂层，例如用作对环境的物理屏障的涂料。第二类由牺牲涂料例如锌或镉构成，它们被设计为优 先腐蚀以保护基础金属不受侵蚀。区别在于阴极保护通过从外部来源(例如牺牲阳极)引入电流以抵消正常的电化学腐蚀反应来防止腐蚀，而涂层形成了用于阻挡腐蚀电流或电子在天然形 成的阳极和阴极之间或在电耦合内流动的屏障。这些方法中的每种都提供了有限的成功。迄今为止，涂层代表了通常腐蚀防护的最广泛方法(参见Leon等 的美国专利3,562,124和Hayashi等的美国专利4，219，358 )。然而，阴极保护已 经用于保护处于埋藏或浸入状态的数十万英里管道和数十万英亩钢铁表面。阴极保护用于通过为其提供足够的阴极电流使其阳极溶解速率变得微乎 其微来降低金属表面的腐蚀(例如，参见Pryor的美国专利3，574,801; Wasson 的美国专利3,864,234; Maes的美国专利4，381，981; Wilson等的美国专利 4,836,768; Webster的美国专利4,863,578和Stewart等的美国专利4,957,612 )。 通过使用足够的电流使阴极极化到阳极的电势使本地阳极和阴极表面之间的 电势差消失，进行阴极保护操作。换言之，使用阴极电流的作用在于减少继续 作为阳极的面积，而不是降低这种剩余阳极的腐蚀速率。当该阳极全部消失时 就实现了完全保护。从电化学观点来看，这表示有足够多的电子被输送到待保 护的金属中，由此平衡了该金属离子化或进入溶液的任何趋势。最近对腐蚀的研究工作发现，电化学腐蚀似乎与电化学系统的电性质中的 随机波动有关，例如电池电流和电极电势。这些随机波动在技术本领域被称为 "噪声"。约20年前，科学家们发现一旦由于该材料中的杂质造成的电化学活 性形成，所有导电材料就会开始腐蚀。后来发现这种活性可以使用检测产生的 电流(现在通常称作"腐蚀噪声")的电子装置来监控。基本上，该电流量越 大，该材料的噪声就越大，因此腐蚀速率越快。例如，钢材是比铜的"噪声" 大，以更快的速率腐蚀。研究人员开始应用噪声分析技术来研究电化学系统中 的腐蚀过程。附图说明图1表示在未处理的金属101中存在的电化学噪声。测定随机波动电压并 显示为波形102 (显示为锯齿波形，但实际的波形将具有更宽的波段组成，以 及性质上是随机的)。图2是使用各种滤波器的腐蚀电势随时间变化的图。横轴401测定以天计算的时间，而纵轴402表示相对于半导体元件的以毫伏特计算的电势。在针对 确定各种腐蚀环境的最佳滤波器特性的试验过程中，对七种系统在三个时间点 进行测试。对于这三种样品记录七种滤波器结构中各种的测定电势，并用图例 中所列的各种符号来表示。该图显示了在从410-430所示的取样点上七种滤 波器中各种的不同结果。在Dowling的美国专利6，325，915、美国专利6,402,933、美国专利6,562,201 的半导体涂层和相关系统中以及美国专利6,811,681的电子控制单元(ECU) 中已经提出了腐蚀问题的一种解决方法，各专利文献的整个内容由此引入作为 参考。Dowling专利中的半导体涂层、ECU和系统可以与各种半导体基体一起 使用以提供一 系列重要的性质。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种用于延长传统阴极保护系统中的牺 牲阳极的寿命的方法。本专利技术的另 一 目的在于提供一种用于延长阴极保护系统的牺牲阳极的寿 命的装置和系统。本专利技术的另一目的在于提供一种改进的阴极保护系统，其具有电子控制单 元(ECU)、可控滤波器(任选地包括固定的无源滤波器)、基体和一个或多个 包含比该基体更廉价的金属或金属合金的阳极。通过此处所述的本专利技术系统和方法，单独或结合地实现了本专利技术的这些和 其它目的。本专利技术人认识到通过将ECU与被保护的基体(所述阴极)或该 牺牲阳极电连接，可以使用例如美国专利6，811，681 (由此引入作为参考)中 所述的电子控制单元(ECU)和可控滤波器来延长在其它传统阴极保护系统中 的牺牲阳极的寿命。这些优点通过以下方法来实现，该方法用于监控由阴极保 护系统产生的噪声，并且根据一组预定参数和/或响应于系统中所产生的腐蚀 噪声的测定参数，非必要地(尽管并不限定于)使用可调节的滤波器组件和/ 或固定组件来控制过滤器，由此控制(显著减少)该阴极保护系统的牺牲阳极 的消耗速率。所述一组预定参数和/或测定的参数包括以下参数中的至少 一种 温度、盐度/水的纯度、湿度、使用年龄、短期工作周期、长期工作周期、容器的即时速度、容器速度历史、即时地理位置、地理位置历史、涂层使用年龄、 涂层劣化、涂层厚度、涂覆的表面积和涂覆面积的形状。本专利技术针对防止在航空结构/航空器、汽车结构/车辆、桥梁、船舶/海上建 筑物、管道、机动轨道车/轨道结构、钢结构和储油罐中的腐蚀，尽管它们可 以与其它物体一起使用，只要所述结构易于用传统阴极保护系统进行保护。正如本专利技术人所确定的，可控滤波器和控制器可以用于腐蚀噪声降低系统 中，其中，该控制器通过考虑各种参数来动态调整腐蚀噪声的滤波器特性，以 平衡该系统的防腐特性。这些本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于延长阴极腐蚀保护系统的一个或多个阳极的寿命的系统，所述阴极腐蚀保护系统用于控制与腐蚀环境相接触的导电结构的腐蚀，该系统包括： 一种或多种阳极材料，其与所述导电结构电连接，其中，所述一种或多种阳极材料比所述导电结构在电学上更廉价； 滤波器，其与所述导电结构、所述一个或多个阳极、或其组合中的至少一种相连接，并且具有可控滤波器特性；以及 与所述滤波器连接的电子控制装置，其包括与本地传感器、数据库和遥控装置中的至少一种的连接，并且被设置为与本地传感参数、存储的参数和远程提供的信号中的至少一种相对应来控制所述可控制滤波器特性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫B道林，
申请(专利权)人：应用半导体国际有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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