Анодная защита трубопроводов от коррозии: технология, виды и средства защиты труб и трубопроводов от коррозии

Содержание

технология, виды и средства защиты труб и трубопроводов от коррозии


Защита трубопроводов от коррозии


Трубопроводные магистрали сегодня являются наиболее распространенным средством для осуществления доставки носителей энергии. К сожалению, у них есть существенный недостаток – они подвержены образованию ржавчины. Чтобы избежать появления коррозии на магистральных трубопроводах, выполняют катодную защиту. В чем же заключается ее принцип действия?


В наши дни существует много способов защиты водопроводов от коррозии. Суть их проста: металл, из которого изготовлены трубы, вступает в реакцию с определенными растворами и веществами. Результатом процесса становится образование небольшой защитной пенки.


Специалистами выделяются следующие методы защиты трубопроводов от коррозии:


Электрохимическая защита


Достаточно результативный способ защиты металлоконструкций от электрохимической коррозии. Иногда воссоздать лакокрасочную оболочку или защитное оберточное покрытие просто невозможно. Вот в таких случаях и уместно применение электрохимической защиты. 


Восстановление покрытия трубопровода, расположенного под землей, или днища морского судна – процесс достаточно трудоемкий и дорогой, а в некоторых случаях и невозможный. Благодаря электрохимической защите изделие будет надежно защищено от коррозии: покрытия подземных трубопроводов, днищ судов, всевозможных резервуаров не будут разрушаться.


Электрохимическая защита от коррозии


  • Используется метод в ситуациях, когда потенциал свободной коррозии пребывает в области усиленного распада основного металла или перепассивации. То есть, когда металлоконструкция интенсивно разрушается.

  • При электрохимической защите к изделию из металла подключают постоянный электрический ток. Благодаря ему на поверхности металлической конструкции образуется катодная поляризация электродов микрогальванических пар и анодные области становятся катодными. А вследствие негативного влияния коррозии разрушается не металл, а анод.

  • Электрохимическая защита может быть анодной или катодной: это будет зависеть от того, в какую сторону сдвинется потенциал металла (в положительную или в отрицательную).


Катодная защита


Метод, достаточно часто используемый для защиты металлоконструкций от коррозии. Применяется в тех случаях, когда металл не имеет склонности к пассивации. Суть метода проста: к изделию подается внешний электроток от отрицательного полюса, который обеспечивает поляризацию катодных участков коррозионных составляющих и поднимает значение потенциала до анодных. После прикрепления положительного полюса источника тока к аноду коррозия защищаемого изделия становится почти нулевой.


Катодная защита от коррозии


Анод требует периодической замены, так как со временем происходит его разрушение. 


  • Способы катодной защиты: поляризация от внешнего источника электротока, торможение развития катодного процесса, связь с металлом, имеющим более электроотрицательный потенциал свободной коррозии в определенной среде (протекторная защита).

  • С помощью поляризации от внешнего источника электротока защищают конструкции, находящиеся в почве и в воде, цинк, олово, алюминий и его сплавы, титан, медь и ее сплавы, свинец, высокохромистые, углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали.

  • Роль внешнего источника электротока выполняют станции катодной защиты. Их главные составляющие — выпрямитель, токоподвод к защищаемому объекту, анодные заземлители, электрод сравнения и анодный кабель.

  • Катодная защита может быть использована в качестве самостоятельного или дополнительного способа коррозионной защиты.


Основной показатель результативности метода – защитный потенциал. Защитным называют тот потенциал, при котором быстрота коррозионного процесса металлического изделия становится минимальной. 


Однако катодная защита обладает определенными недостатками. Один из них – опасность перезащиты. Такой эффект может наблюдаться в случае большого смещения потенциала защищаемого изделия в отрицательную сторону. Вследствие этого разрушаются защитные оболочки, начинается водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание. 


Протекторная защита


Вид катодной защиты, в процессе которого к защищаемому объекту подсоединяют металл с более высоким электроотрицательным потенциалом. При этом разрушается не металлоконструкция, а протектор. Через определенный промежуток времени протектор корродирует и его потребуется заменить на новый. 


Протекторы для защиты труб от коррозии


  • Эффект от протекторной защиты будет заметен только в том случае, если переходное сопротивление между протектором и окружающей средой незначительно. 

  • У каждого протектора есть свой радиус защитного действия – предельно возможное расстояние, на которое можно удалить протектор без утраты защитного эффекта. Протекторную защиту применяют, когда ток к объекту подвести трудно, дорого или просто невозможно.

  • С помощью протекторов защищают объекты, находящиеся в нейтральных средах (море, реке, воздухе, почве и т.д.).

  • Материалом для изготовления протекторов служит магний, цинк, железо, алюминий. Металлы в чистом виде не смогут стать эффективной защитой для конструкций, поэтому, изготавливая протекторы, их дополнительно легируют. 


Для изготовления железных протекторов используют углеродистые стали или чистое железо.


Анодная защита


Используется для титановых конструкций, объектов из низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Метод применяют в хорошо электропроводной коррозионной среде. 


Анодная защита трубопровода


При анодной защите происходит сдвиг потенциала защищаемого металла в более положительную сторону. Смещение будет длиться до тех пор, пока не достигнется инертное устойчивое состояние системы. К преимуществам анодной электрохимической защиты можно отнести не только существенное торможение скорости коррозии, но и то, что продукты коррозии не оказываются в производимом продукте и среде. 


  • Существует несколько способов реализации анодной защиты: можно сдвинуть потенциал в положительную сторону с помощью источника внешнего электротока или ввести в коррозионную среду окислители, которые способны повысить эффективность катодного процесса на металлической поверхности.    

  • Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму имеет много общего с анодной поляризацией. 

  • При использовании пассивирующих ингибиторов с окисляющими характеристиками (бихроматов, нитратов и т.д.), защищаемая металлическая поверхность под воздействием возникшего тока становится пассивной. Однако эти вещества способны сильно загрязнять технологическую среду. 

  • Если ввести в сплав добавки, реакция восстановления деполяризаторов, которая происходит на катоде, пройдет не с таким большим перенапряжением, как на защищаемом металле. 

  • При прохождении электротока через защищаемую конструкцию потенциал сдвигается в положительную сторону. 

  • В состав установки для анодной электрохимической защиты входит источник внешнего электротока, электрод сравнения, катод и защищаемая конструкция. 


Для эффективности метода в той или иной среде используют легкопассивируемые металлы и сплавы. Кроме этого требуется высокое качество выполнения соединительных элементов и постоянное нахождение электрода сравнения и катода в растворе. 


Подход к проектированию схемы расположения катодов должен быть индивидуальным для каждого случая. 


Электрохимическую анодную защиту нержавеющих сталей используют для хранилищ серной кислоты, аммиачных растворов, минеральных удобрений, различных сборников, цистерн, мерников. 


Анодную защиту используют, чтобы предотвратить коррозию ванн химического никелирования и теплообменных установок в изготовлении искусственного волокна и серной кислоты. 


Электродренажная защита


Это способ защиты трубопроводов от разрушения с помощью блуждающих токов. Метод предусматривает их дренаж (отвод) с защищаемой конструкции на источник блуждающих токов или специальное заземление. 


Электродренажная защита трубопровода


  • Дренаж бывает прямым, поляризованным и усиленным. Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство, имеющее двустороннюю проводимость. При величине тока, превышающей допустимую величину, выйдет из строя плавкий предохранитель. Электрический ток пойдет по обмотке реле, оно включится, после чего произойдет включение звука или света. 

  • Прямой электрический дренаж используют для тех трубопроводов, чей потенциал всегда выше потенциала рельсовой сети, служащей для отвода блуждающих токов. Иначе отвод станет каналом для натекания блуждающих токов на трубопровод. 

  • Поляризованный электрический дренаж является дренажным устройством, имеющим одностороннюю проходимость. Отличие поляризованного дренажа от прямого заключается в присутствии у первого элемента односторонней проводимости ВЭ. В случае поляризованного дренажа ток течет только в одном направлении — от трубопровода к рельсу. Это не позволяет блуждающим токам натекать на трубопровод по дренажному проводу. 

  • Усиленный дренаж используется тогда, когда требуется не только отвести блуждающие токи с трубопровода, но и создать на нем определенную величину защитного потенциала. Усиленный дренаж – это обычная катодная станция. Ее отрицательный полюс подсоединяют к защищаемой конструкции, а положительный — к рельсам электрифицированного транспорта, а не к анодному заземлению. 

  • Как только трубопровод введут в эксплуатацию, регулируют работу системы его защиты от коррозии. Если возникает необходимость, осуществляют подключение станций катодной и дренажной защиты и протекторных установок.


Использование какой-либо из технологий защиты промысловых, стальных и прочих видов трубопроводов от коррозии – обязательная составляющая их эксплуатации. Все методы антикоррозийной защиты требуется реализовывать в строгом соответствии с ГОСТом.

Анодная защита от коррозии трубопроводов

Период эксплуатации трубопровода зависит от его возможностей противостоять коррозии — ржавчина нарушает структуру, со временем приводит к полному выходу изделия из строя. Существует множество методов препятствовать распространению этого явления, один из них — анодная защита трубопроводов от коррозии. Это не очень распространенная технология, но она нашла применение в защите от коррозии титана, высоколегированных, нержавеющих и инструментальных сталей. Максимальный эффект анодной защиты достигается наличием хорошей электропроводящей среды.

Способы анодной защиты

Перед тем, как ознакомиться с технологией анодной защиты трубопроводов, важно понять ее суть. Дело в том, что при включении тока потенциал конструкции, требующей защиты, смещается в положительную зону. Смещение происходит до тех пор, пока система не стабилизируется в устойчивом состоянии. Это приводит к уменьшению скорости развития коррозионных процессов в сотни и тысячи раз, а также позволяет предотвратить попадание продуктов коррозии в рабочую среду.

Существует два популярных способа анодной защиты от коррозии. Первый подразумевает защиту трубопровода путем смещения потенциала посредством введения внешнего источника тока в систему. Второй способ состоит во введении ингибиторов в жидкость или добавок на металл — это максимально увеличивает катодную активность на поверхности. Многие ингибиторы (нитраты, бихроматы) экологически небезвредны, поэтому их применяют с осторожностью, но метод позволяет произвести анодную защиту в самых труднодоступных местах.

Анодная защита с внешним источником тока состоит из:

  • ИП (источника питания).
  • Сравнивающего электрода.
  • Катода.
  • Объекта защиты.

Анодная электрохимзащита подходит не для всех материалов. Обычно, прежде чем ее использовать, проводятся определенные исследования объекта. В первую очередь строят поляризационные кривые, после чего вычисляют потенциал коррозии для исследуемой конструкции в конкретной коррозионной среде, то есть, в той, где планируется использовать изделие. Также определяют значения пассивной устойчивости, обозначают ее примерную область и предполагаемую в ней плотность тока.

Самое распространенное применение

Область использования анодной защиты от коррозии достаточно обширна, но для достижения максимального эффекта объект должен отвечать ряду требований:

  • Сварочные швы на трубопроводе или на другом объекте должны быть качественными, без пустот и неровностей.
  • Металл изделия должен «уметь» переходить в пассивное состояние.
  • В трубопроводе должны отсутствовать щели, или их количество необходимо свести к минимуму.
  • Наличие заклепок снижает эффективность электрохимической защиты.
  • В объекте важно контролировать, чтобы электрод и катод всегда размещался в растворе.

В химической отрасли анодную антикоррозионную защиту внедряют для теплообменников или, например, для емкостей и установок цилиндрической формы.

Нержавеющие стали на химических объектах достаточно популярны. Из них делают хранилища для h3SO4, аммиачных растворов, а также для минеральных удобрений. Этот металл — основа для производства мерников, всевозможных цистерн и сборников. Для продления срока службы таких изделий используется анодная защита от коррозии.

Другие области применения — ванны для химического никелирования, производство серной кислоты, а также искусственного волокна. В последних двух случаях защита устанавливается на теплообменных установках.

Это достаточно дорогая технология, для которой характерен большой расход электричества, что делает ее менее распространенной, чем другие способы. Но в некоторых областях анодная защита является единственной и самой эффективной технологией.

СТО Газпром 9.2-002-2009 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»

На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

О роли электрохимзащиты трубопроводов от коррозии Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622. 276

О РОЛИ ЭЛЕКТРОХИМЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ

В. А. Кузнецов, В. Д. Гребнев

Пермский государственный технический университет

М. Р. Галиханов

ООО «Сервис-ТТ»

На основе анализа данных эксплуатации промысловых трубопроводов определяется целесообразность оснащения их средствами электрохимзащиты от коррозии.

Надежность и сроки службы нефтегазопромысловых систем в значительной степени определяются эффективностью защиты металлических поверхностей труб и оборудования от коррозионного разрушения. Внутреннюю часть трубопроводов обычно защищают пассивными методами, покрывая поверхность труб лаками, красками, мастиками и др. Активная защита, включая катодную, протекторную и электродренажную, применяется для наружных металлических поверхностей.

Подземные промысловые трубопроводы эксплуатируются в среде, представляющей собой почвенный электролит, активно воздействующий на поверхность трубы и вызывающий ее коррозионное разрушение. Важным техническим мероприятием по предупреждению или значительному подавлению коррозии является предотвращение непосредственного контакта металлической поверхности трубопроводов с агрессивной средой за счет создания на этой поверхности специальной оболочки в виде изоляционного покрытия. Снижению коррозии способствует также применение коррозионностойких материалов при изготовлении труб, воздействие на окружающую среду с целью подавления ее агрессивности, применение электрохимической защиты (ЭХЗ) трубопроводов. Катодная поляризация металлических сооружений применяется в средах

с высокой электропроводностью (катодная защита). При катодной поляризации, вызванной электрическим контактом материала трубы или другого изделия с металлом, обладающим более отрицательным потенциалом, обеспечивается протекторная защита трубопроводов. Электродренажная защита от блуждающих токов осуществляется путем предупреждения или уменьшения возможности их возникновения на самом источнике тока, а также путем отвода блуждающих токов от защищаемых сооружений (установки УДЗ, электрические экраны, изолирующие фланцы и др.).

Данные эксплуатации трубопроводов в ООО ЛУКОЙЛ-Пермь», ООО «УралОйл» и ЗАО «Пермнефтегазпереработка» указывают на высокую эффективность применения активных способов защиты подземных коммуникаций. Качество отказов трубопроводов с активной защитой и незащищенных находится в соотношении 1:4 (рисунок). В настоящее время 30 % промысловых трубопроводов на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» не имеют активной защиты (ЭХЗ). В таблице приведены данные об отказах трубопроводов за период с июля 2004 г. по март 2005 г. включительно. Из таблицы следует, что в среднем около 19 % всех отказов связано с проявлением внешней коррозии, причем практически все эти отказы происходят там, где отсутствует электрохимзащита. Оснащение всех трубопроводов средствами ЭХЗ существенно снизит количество ремонтных работ, выполняемых в связи с отказами.

20%

80%

Рис. Соотношение отказов трубопроводов: ■ сооружения, имеющие ЭХЗ, □ сооружения, не имеющие ЭХЗ

Отказы нефтепроводов на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»

Кол-во от- Доля от-

Общее казов по казов из-

Периоды времени кол-во от- причине за внеш-

казов внешней ней кор-

коррозии розии, %

Июль, 2004 г 212 49 23,1

Август 242 18 7,4

Сентябрь 242 48 19,8

Октябрь 190 38 20,0

Ноябрь 175 38 21,7

Декабрь 173 25 14,5

Январь, 2005 174 43 24,7

Февраль 144 24 16,7

Март 174 39 22,4

За весь период 1726,0 322,0 18,7

Средний за календарный месяц 191,8 35,8 18,7

Список литературы

1. Промысловые трубопроводы и оборудование / Ф. М. Мус-тафин [и др.]. — М.: Недра, 2004. — 662 с.

2. Нефтегазовое строительство / В. Я. Беляева [и др.]. -М.: Омега, 2005. — 774 с.

Получено 04.12.06.

Протекторная защита от коррозии | Мир инженера

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Из этой статьи Вы узнаете, что такое электрохимзащита (ЭХЗ) и как электрохимическая защита от коррозии устроена, также узнаете, как устроена протекторная защита от коррозии трубопроводов о которой мы поговорим подробно.

Электрохимзащита (ЭХЗ расшифровка) разделяется на 4 вида:

1) Протекторная защита;

2) Катодная защита;

3) Электродренажная защита;

4) Анодная защита.

Схемы ЭХЗ трубопроводов

а) протекторная защита трубопроводов

б) катодная защита трубопроводов

в) электродренажная защита трубопроводов

1 – трубопровод;

2 – протектор;

3 – анодный заземлитель;

4 – выпрямитель переменного тока;

5 – рельсы электротранспорта.

Протекторная защита от коррозии – электрохимзащита трубопроводов с помощью тока гальванической пары. Принцип действия протекторной защиты заключается в защите стального защищаемого сооружения (это является катодом) при помощи электрохимического потенциала протекторных материалов (сплавы на основе магния, алюминия и цинка – аноды, некие “жертвенные” электроды), чей потенциал более электроотрицателен. Благодаря разности потенциалов в гальванической паре возникает ток, стекающий с анода (более электроотрицательного электрода) и натекающий из электролита на катод. Создание натекающего тока — цель электрохимической защиты от коррозии.

При разрушении анода-протектора его ионы уходят безвозвратно в землю, а освободившиеся электроны перетекают, как избыточные, на катод-трубопровод, заряжая его отрицательно. Т.е. под действием э.д.с. гальванопары “труба-протектор” в контуре “протектор — земля — трубопровод” возникает защитный ток, натекающий, как и положено при ЭХЗ, из земли на трубопровод. Вот такой принцип работы ЭХЗ.

Приведу пример расчета протекторной защиты трубопроводов одного из проектов тепловой сети.

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

  1. Общие сведения
  2. Характеристики защищаемых подземных сооружений
  3. Расчет протекторной защиты трубопроводов
  4. Монтажные указания
  5. Монтаж протекторных установок
  6. Указания к пуско-наладочным работам
  7. Эксплуатация протекторных установок
  8. Мероприятия по охране труба
  9. Пожарная безопасность
  10. Мероприятия по обеспечению безопасности населения

1. Общие сведения

Рабочая документация по защите от электрохимической коррозии футляров тепловой сети под железнодорожным полотном на 10км 6ПК+50м станции Среднерогатская, разработан на комплекс работ по строительству объекта: «Реконструкция тепловой сети от ТК с восточной стороны дома №36 корп.4 по Пулковскому шоссе, до ТК на границе территории по адресу: Пулковское шоссе, д.30, литер В (2-й этап строительства)», выполнена в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

— ГОСТ 9.602-2016  «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии (ИУС 3-2017)»;

— «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии», РД 153-39.4-091-01, 2002г.

Рабочая документация соответствует строительным нормам и правилам, и другим нормативным документам, согласованным с Госгортехнадзором России.

Проектом предусматривается:

1) Прокладка 2-х стальных футляров 720х10 мм ГОСТ 10704-91 ст.3сп в ВУС изоляции по ГОСТ 9.602-89 тип 7 протяженностью 77,5 м методом ГНБ под железнодорожным полотном ОАО «РЖД».

2) Подземная прокладка в футлярах стальных трубопроводов тепловых сетей Т1, Т2 426х8/560 мм в заводской изоляции пенополиуретаном с защитным слоем из полиэтилена.

3) Обустройство 2-х тепловых камер вне полосы отвода железной дороги из сборного железобетона по Сер. 3.903 КЛ13 вып.1-3: ТК22, ТК23 с установкой запорной арматуры 2Ду400 мм для отключения участка теплосети и спускников 2Ду125 мм для опорожнения сети.

4) Обустройство 2-х неподвижных опор и сильфоных компенсационных узлов для компенсации температурного расширения.

Для электрохимзащиты (ЭХЗ) прокладываемых стальных футляров, проектом предусмотрено устройство узлов протекторной защиты от коррозии трубопроводов включая протектор магниевый ПМ-20У с установкой контрольно-измерительных пунктов.

2. Характеристики защищаемых подземных сооружений

№ п/п

Подземные

сооружения

Изоляция,

способ

прокладки

Диаметр,

мм

Длина,

м

1

Футляр

Подземный

720

77,5

2

Футляр

Подземный

720

77,5

3. Расчет протекторной защиты трубопроводов

Для защиты от электрохимической коррозии футляров настоящим проектом предусмотрена установка магниевых протекторов типа ПМ-20У, помещенных в мешки с активатором. Активатор предназначен для обеспечения равномерности растворения протектора и уменьшения сопротивления растеканию.

Размеры протектора — протектор магниевый ПМ-20У, мм

Тип

анода

L

Н

а

r

Dl

Масса,

кг, min

ПМ-20У

610±7

155±4

175±4

75±3

5±1

20

Размеры магниевых протекторов упакованных, мм

Тип

анода

LА,

min

Б

d

DПР

Масса,

кг, min

ПМ-20У

710

50±3

206±4

270±5

60

1.Расчет протекторной защиты футляров.

Исходные данные: Длина футляра – LФ = 155 м; (2шт. по 77,5 м)

Диаметр футляра – dФ = 720 мм;

Глубина установки футляра — tФ = 4 м;

Футляр размещен в грунтах с средней коррозионной агрессивностью, в расчетах среднее удельное сопротивление грунта принимаем 31 Ом*м.

Расстояние протектора от трубопровода выбирают обычно равным 3…5 м, глубину заложения — на уровне трубопровода.

Определяем площадь поверхности футляра:

SФ = π*dФ*LФ = 3,14 * 0,72 * 155 = 350 м2;

Определяем ток необходимый для защиты футляра от коррозии:

IЗ = (ΔU/RИЗ,MIN)*SФ = (0,5/100)*350 = 1,752 А;

Определяем сопротивление футляра:

RФ = (ρ/2*π*LФ)*[ln (LФ2/dФ*tФ) + 0,5 ln (1 + (4*tФ2/ LФ2))] =

= (31 / 6,28*155) * [ln (24025/0,72*4) + 0,5 ln (1 + (4*16 / 24025))] = 0,288 Ом;

Определяем сопротивление протектора ПМ-20У:

RПР = (ρ/2*π*LА)*[ln (2LА2/DПР) + 0,5 ln ((4*tПР + LА) /(4*tПР — LА))] =

= (31 / 6,28*0,71) * [ln (1,42/0,27) + 0,5 ln ((4*3 + 0,71)/(4*3 — 0,71))] = 9,598 Ом;

где: LА — длина протектора, 0,71 м;

DПР — диаметр протектора 0,27 м;

tПР — глубина установки протектора, 2,5 м.

Определяем токоотдачу протектора ПМ-20У:

IПР = ΔU / (RПР + RФ1) = 0,9 / (9,598 + 0,288) = 0,091 А;

где: ΔU = UOD — UСТ = 1,6 — 0,7 = 0,9В — разность стационарных потенциалов между трубопроводом и магниевым протектором ПМ-20У;

Находим требуемое количество ПМ-20У протекторов:

N = IЗ / IПР = 1,752 / 0,091 = 20 шт.

В интернете есть программа расчета протекторной защиты — АРМ-ЭХЗ-6П, АРМ-ЭХЗ-7П, а также ElectriCS ECP электрохимзащита. Так что советую к использованию.

И самое важное. Необходимость установки протекторной защиты определяется отраслевыми регламентами и документами, по которым Вы работаете. Если согласно Вашей нормативной документации необходима защита, то делайте её. Для расчёта необходимо просто корректно ввести все исходные данные во все поля. Но для корректного расчёта необходим некий опыт и понимание того, что вы делаете, в вашем случае, необходимо знать электрифицированная данная ж/д или нет, есть ли блуждающие токи (а они скорее всего есть) и сами грунтовые условия (удельное сопротивление грунта). Возможно в Ваших условиях применение протекторов не возможно, и не целесообразно и нужна более серьёзная защита. Это всё зависит от необходимости и ответственности защищаемого сооружения.

4. Монтажные указания

Проектом предусмотрены узлы протекторной ЭХЗ трубопроводов подземных футляров, состоящих из протекторов магниевых ПМ-20У расположенных в скважинах, с выводами в контрольно-измерительный пункт в соответствии с планом расположения.

Контактное присоединение к футлярам выполнить без установки ковера.

При оборудовании контрольно-измерительного пункта неполяризующимся медносульфатным электродом сравнения длительного действия (ЭНЕС-1) с датчиком потенциала, устанавливают в КИП так, чтобы дно корпуса и датчик находились на уровне нижней образующей трубопровода и на расстоянии 100 мм от его боковой поверхности. При этом плоскость датчика должна быть перпендикулярна к оси трубопровода, а на боковой поверхности трубопровода не должно быть дефектов в изоляции.

Медносульфатные электроды сравнения после установки (так же, как контрольно-измерительные пункты, электроперемычки, контактные устройства, индикаторы коррозии и др.) необходимо засыпать вручную.

Монтажные указания по электрической схеме ЭХЗ трубопроводов

Узел ЭЗ-1:

  1. Установить проектируемый блок совместной защиты (БДРМ-10-2-22) на проектируемую стойку контрольно-измерительного пункта выносного типа;
  2. Установить протекторы типа ПМ-20У по чертежу ЭЗК—34.00 серия 5.905-32.07:

— в узле ЭЗ-1 в количестве 8 шт. вертикально в 4 — х скважинах глубиной 4,0 м;

  1. Для регулирования защитного тока и контроля защитного потенциала произвести подключение протекторов к стальным футлярам через контрольно-измерительный пункт с блоком совместной защиты (БДРМ-10-2-22) с установкой стального и медносульфатного электродов сравнения по чертежу ЭХ3.132 (альбом ДОАО “Газпроектинжиниринг”). Медносульфатный электрод сравнения длительного действия (ЭНЕС-ЗМ) устанавливается на специальную подушку из хорошо увлажненной глины, на уровне нижней образующей трубопровода. Рядом с ним установить стальной электрод сравнения из круга d=8 мм, L=1 м. Присоединение к трубопроводу выполнить по чертежу ЭЗК26.00 (серия 5.905-32.07 в.2).
  2. Электродренажные и контрольные кабели проложить в траншее на глубине 0,7 м от существующих отметок поверхности земли.

Узел ЭЗ-2:

  1. Установить проектируемый блок совместной защиты (БДРМ-10-2-22) на проектируемую стойку контрольно-измерительного пункта выносного типа;
  2. Установить ПМ-20У протекторы по чертежу ЭЗК—34.00 серия 5.905-32.07:

— в узле ЭЗ-2 в количестве 12 шт. вертикально в 6 -х скважинах глубиной 4,0 м;

  1. Для регулирования защитного тока и контроля защитного потенциала произвести подключение протекторов к стальным футлярам через контрольно-измерительный пункт с блоком совместной защиты (БДРМ-10-2-22) с установкой стального и медносульфатного электродов сравнения по чертежу ЭХ3.132 (альбом ДОАО “Газпроектинжиниринг”). Медносульфатный электрод сравнения длительного действия (ЭНЕС-ЗМ) устанавливается на специальную подушку из хорошо увлажненной глины, на уровне нижней образующей трубопровода. Рядом с ним установить стальной электрод сравнения из круга d=8 мм, L=1 м. Присоединение к трубопроводу выполнить по чертежу ЭЗК26.00 (серия 5.905-32.07 в.2).
  2. Электродренажные и контрольные кабели проложить в траншее на глубине 0,7 м от существующих отметок поверхности земли.

После выполнения СМР протекторной защиты необходимо произвести измерения электрических параметров с представителем специализированной организации:

— потенциал защищаемого сооружения до присоединения протекторов;

— разность потенциалов между защищаемыми сооружениями и протекторами до присоединения проводников;

— потенциал сооружения после подключения протекторной защиты;

— сила тока в цепи протектор — защищаемое сооружение;

Произвести ПНР протекторных установок.

5. Монтаж протекторных установок

При применении протекторов, не укомплектованных активатором, на монтажно-заготовительном участке следует предварительно зачистить поверхность протекторов, произвести спайку изолированных проводов с контактными сердечниками протекторов, место спайки тщательно изолируется и заливается слоем битума толщиной не менее 4 мм.

Монтаж протекторов ПМ-20У, упакованных в порошкообразном активаторе на заводе-изготовителе, выполняется в такой последовательности:

— с протекторов снимаются наружные мешки; протектор захватывается при помощи стальной 5-миллиметровой проволоки, загнутой на одном конце в виде крючка, за петлю хлопчатобумажного мешка и опускается в скважину или шурф;

— после равномерной засыпки протектора внутри скважины или шурфа мягким грунтом и послойной утрамбовки его монтажную проволоку вынимают;

— после удаления проволоки и закрепления протектора скважину досыпают грунтом и утрамбовывают с предосторожностями, необходимыми для сохранения протектора, соединительного провода и мест контакта провода с сердечником.

В сухих грунтах, при глубоком залегании грунтовых вод, после установки протектора и присыпки его грунтом в скважину заливают 2-3 ведра воды, после чего скважину полностью засыпают грунтом с послойной утрамбовкой. Допускается перед опусканием в скважину упакованного протектора окунуть его в бачок с водой для увлажнения после снятия внешнего бумажного мешка.

Перед приваркой контактных пластин, скоб или стержней к защищаемым сооружениям необходимо осмотреть состояние изоляции сооружений и в случае неудовлетворительного ее состояния известить об этом владельцев сооружений.

Контактные скобы и пластины присоединяют к действующим подземным сооружениям с помощью газо-, электро-, или термической сварки предприятиями, эксплуатирующими подземные сооружения.

6. Указания к пуско-наладочным работам

Проверка работы и промежуточная приемка протекторов осуществляется в течение 3-х суток после их монтажа, при этом производится измерение их электрических параметров.

Удовлетворительной считается работа протекторной установки, когда сдвиг потенциала на подземном сооружении при ее работе будет более чем на 0,2В в катодную сторону, а сила тока равна или близка расчетной.

Измерению подлежат следующие параметры установки:

— потенциал защищаемого сооружения до присоединения установки;

— потенциалы протекторов относительно земли до присоединения к защищаемым сооружениям;

— разность потенциалов между защищаемым сооружением и протекторами до присоединения проводников;

— потенциал сооружения после подключения протекторной защиты;

— сила тока в цепи «протектор — защищаемое сооружение».

Если при измерениях установлена неудовлетворительная работа протекторной установки, то необходимо определить причину неисправности и устранить ее. Основные показатели неудовлетворительной работы протекторов и ее причины, следующие:

— отсутствие электрического тока в цепи протектор-сооружение – обрыв проводников или нарушение контактных соединений;

— сила тока в цепи протектор — сооружение более чем на 50% меньше расчетной;

— плохое состояние контактов или неправильно смонтирован активатор.

7. Эксплуатация протекторных установок

При эксплуатации протекторных установок производят периодический технический осмотр, проверку эффективности.

Технический осмотр установок производят 2 раза в год. Контрольные измерения потенциалов на защищаемом сооружении производят 2 раза в год.

При проверке параметров установки протекторной (гальванической) защиты измеряют:

1) силу тока в цепи гальванический анод (ГА) — защищаемое сооружение;

2) разность потенциалов между ГА и сооружением;

3) потенциал сооружения в точке присоединения ГА при подключенном ГА.

Эффективность действия протекторной защиты определяют путем сравнения сдвига потенциала на защищаемом сооружении при контрольных замерах по отношению к пуско-наладочным значениям.

При ремонте и восстановлении протекторных установок должны производиться ревизия и осмотр всех скрытых контактных соединений.

Потенциалы протекторов, отключенных от сооружений, значения которых (по абсолютной величине) не ниже 1,2 В, характеризуют протекторы, как исправные.

8. Мероприятия по охране труда

При выполнении работ необходимо проводить мероприятия по организации безопасной работы с применением механизмов, транспортных средств и средств малой механизации.

До начала производства работ должна быть выполнена подготовка производства, включая проведение общих организационно-технических мероприятий, выполняемых в соответствии с действующей нормативно-технической документацией РФ и договором подряда.

До начала производства работ необходимо проверить все помещения на загазованность воздуха в них с помощью газоанализаторов взрывозащищенного исполнения. Места отборов проб воздуха определяются местной инструкцией. газоопасные работы должны выполняться под руководством и контролем руководителя работ. В процессе ее проведения все распоряжения выдаются только этим лицом.

При проведении газоопасных работ должны соблюдаться следующие правила:

— использование электрифицированных инструментов, дающих искрение, запрещается;

— инструмент должен быть из цветного металла, исключающего возможность искрообразования. Допускается использовать инструмент из черного металла, при этом его рабочая часть смазывается смазкой;

— в качестве переносного источника света должны использоваться светильники взрывозащищенного исполнения. Использование открытого огня в газоопасных местах запрещается;

— обувь персонала должна быть без стальных подковок и гвоздей.

Перед началом производства работ на всех дорогах, проездах должны быть поставлены предупредительные знак

технологических трубопроводов, резервуаров, сосудов, свай, причалов, мостов и многого другого — электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ

Метод электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии уже многие годы применяется инженерами для продления срока службы различных металлических устройств и сооружений. Однако так повелось, что наиболее широко известны технические решения по использованию ЭХЗ для противокоррозионной защиты больших металлоемких конструкций и сооружений, таких как подземные трубопроводы в нефтегазовой промышленности и в сфере ЖКХ или большие стальные резервуары, хотя принцип работы ЭХЗ универсален, и может быть успешно использован практически везде, где есть контакт металла и агрессивного электролита. В этой статье мы бы хотели дать, безусловно, очень краткий обзор других возможностей применения электрохимзащиты вокруг нас — в индустриальной, общественной и даже приватной сфере жизни современного человека.

Электрохимическая защита основана на управлении токами электрохимической коррозии, всегда возникающими при контакте любого металлического сооружения и электролита. С помощью ЭХЗ анодная разрушающаяся зона переносится с защищаемого объекта либо на специальное анодное заземление (при катодной защите), либо на отдельное изделие из более активного металла (при протекторной защите). Более подробно о физико-химических принципах катодной и протекторной защиты от коррозии можно прочитать здесь. Главное, что следует понимать при принятии решения о применении ЭХЗ — это то, что необходим обязательный контакт защищаемого объекта/системы объектов и внешнего анода (анодного заземления или протектора), как посредством проводника первого рода (металлического кабеля или прямого металлического контакта), так и посредством проводника второго рода (электролита). Электрическая цепь «сооружение — кабель — анод — электролит» обязательно должна замкнуться, иначе защитного тока в системе просто не возникнет. Простой пример — трубопровод или свая, выходящая из земли на поверхность. ЭХЗ будет работать только на подземной части. Однако есть несколько примеров, когда, на первый взгляд, это правило не работает. Например, постоянный контакт сооружения и электролита не обеспечивается в зонах переменного смачивания, таких как приливно-отливная зона свай на морских пирсах и причалах, зона волнового смачивания аналогичных сооружений пресноводных водоемов и т.д. В этих случаях приходится применять довольно хитрые схемы ЭХЗ, работающие только в моменты увлажнения коррозионно-опасных зон. Но как, например, организовать ЭХЗ от атмосферной коррозии металлического сооружения во влажном морском или промышленном воздухе? Оказывается и это возможно! Но начнем мы с более простых случаев.

Простой и очевидный пример объекта, подвергающегося электрохимической коррозии, которую можно замедлить с помощью ЭХЗ — это закопанное в землю или стоящее на земле любое металлическое сооружение: свая, резервуар, трубопровод любого назначения. Конечно, применять ЭХЗ везде и всюду нет никакой необходимости, однако если объект находится в грунте высокой коррозионной агрессивности (высокая влажность или засоленность — явные признаки такого грунта!), либо это промышленно значимый и плохо ремонтопригодный объект — ЭХЗ явно не будет лишней. Проект такой системы ЭХЗ не очень сложен. Например, если нужно защитить свайный фундамент, то достаточно станции катодной защиты малой мощности (может хватить и аккумулятора) и несколько правильно расположенных точечных анодов, или несколько небольших отрезков протяженного анода. Только нужно не забыть, что если сваи сделаны из труб, то они могут корродировать и изнутри, там, где ЭХЗ работать не будет. Одиночный, полностью закопанный резервуар также прекрасно защищается точечными анодами по периметру сооружения, а днище резервуара, стоящего на грунте — одним точечным анодом или изогнутым отрезком протяженного анода. Если есть возможность менять анодные заземления и сопротивление грунта мало, то вместо точечных анодов можно установить протекторные установки, срок эффективной работы которых обычно составляет 5-7 лет.

Теперь перейдем к не очень распространенному, но очень продуктивному способу электрохимической защиты от коррозии внутренней поверхности трубопроводов и резервуаров (сосудов) любой емкости и назначения, имеющих контакт с агрессивным водным электролитом (промышленными сточными водами или просто водой с высоким содержанием минеральных солей и кислорода). В этом случае применение ЭХЗ позволяет продлить срок безремонтной эксплуатации объекта в несколько раз. Более простой случай — внутренняя ЭХЗ резервуара, когда во внутреннем пространстве резервуара размещаются протекторы или анодные заземления. Эффективность ЭХЗ существенно повысится, если внутренняя поверхность резервуара будет дополнительно защищена изоляционным покрытием с хорошими диэлектрическими свойствами. Более сложное техническое решение применяется для внутренней электрохимической защиты трубопровода. В этом случае наиболее эффективно ввести во внутреннюю полость трубопровода протяженный гибкий анод (ПГА) из токопроводящей резины. Длина такого анода обычно равна протяженности защищаемого участка трубопровода. Определенную техническую сложность вызывает укладка такого анода в уже эксплуатируемый трубопровод, хотя это также выполнимо на практике. Иногда для защиты участков ограниченной протяженности (5-30 м) достаточно установки во внутреннюю полость единичного точечного анода или протектора.

Внутренняя ЭХЗ трубопровода с применением протекторов

Такие системы внутренней электрохимзащиты чрезвычайно эффективны, даже когда ничего больше не помогает в принципе. Например, срок службы трубопроводов и различных очистительных установок —  очень коррозионно-агрессивных сточных вод промышленных предприятий — продлевается за счет внутренней ЭХЗ в 5-20 раз!

Следующий интересный случай применения систем ЭХЗ — это причальные сооружения, основания нефтегазовых платформ, опоры мостов или любые другие металлические конструкции в морской воде. Кстати, воды некоторых пресных водоемов в нашей «экологически чистой» стране, особенно вблизи крупных городов и промышленных предприятий, по коррозионной агрессивности приближаются к морской воде, поэтому все излагаемое ниже распространяется и на них с небольшими оговорками.

Коррозия сваи в зоне переменного смачивания и забрызгивания

Итак, металлические конструкции в морской воде подвергаются активной электрохимической коррозии, которая не может быть остановлена обычной покраской. По механизму коррозионного процесса на таких объектах обычно выделяют три основных зоны:

  • зона переменного смачивания и забрызгивания;
  • зона полного погружения в воду;
  • зона погружения сваи в грунт.

Наибольшую сложность при реализации систем электрохимической защиты представляет зона переменного смачивания, где нет постоянной электрической цепи «сооружение — электролит — анод». Для этих зон необходимы анодные заземления (протекторы) сетчатой или браслетной формы, обеспечивающие раздельную защиту локально увлажненных участков металлической конструкции. В самых сложных случаях имеет смысл обеспечить принудительное постоянное увлажнение зоны переменного смачивания конструкции, для постоянной работы средств ЭХЗ.

Электрохимзащита зоны полного смачивания металлических свай в водной среде может быть реализована в зависимости от конструкции разными способами, среди которых имеет смысл выделить следующие:

  • размещение нескольких подвесных точечных анодов, каждый из которых защищает ближайшие, окружающие его, сваи;
  • на более глубоких участках возможно использование протяженных гибких анодов, которые крепятся к тросам, закрепляемым концами на металлическом сооружении и дне водоема;
  • если нет возможности подвести электричество к защищаемому сооружению, тогда приемлемым методом электрохимической защиты будет использование больших глубинных протекторов с длительными расчетными сроками эксплуатации.
Магниевый протектор для электрохимзащиты морских сооружений

Теперь вернемся к анонсированной ЭХЗ от атмосферной коррозии металлического сооружения во влажном морском или промышленном воздухе. По своему механизму этот случай чем-то напоминает коррозию в зоне переменного смачивания — также большое количество локально-увлажненных участков, только еще более маленьких. В этом случае единственный способ обеспечить электрохимическую защиту всей поверхности защищаемого изделия — это обеспечить свою локальную систему ЭХЗ на каждом увлажненном участке. Эта цель достигается путем нанесения на поверхность изделия специального покрытия, содержащего частицы металла, обладающего защитными протекторными свойствами по отношению к стали. Обычно этим металлом является цинк. Таким образом, на каждом участке поверхности обеспечивается своя маленькая установка протекторной защиты, которая активируется при увлажнении.

В этой статье мы рассказали только о нескольких основных случаях применения электрохимической защиты разнообразных металлических конструкций. На самом деле можно привести гораздо больше таких примеров — ЭХЗ может использоваться повсеместно: кузова автомобилей, корпуса морских судов, бытовые нагреватели воды, морские трубопроводы и т.д. Иногда даже приходится обеспечивать электрохимзащиту железобетонных конструкций, но это настолько объемная тема, что требует отдельного обзора. Поэтому можно смело говорить, что пока наш век металла не сменился веком композиционных материалов, именно электрохимическая защита будет одной из наиболее важных и востребованных человечеством технологий.

Защита трубопроводов от коррозии

Способы защиты
трубопроводов от наружной коррозии
подраз­деляются на пассивные и
активные
.

Пассивные
способы защиты

предусматривают изоляцию наруж­ной
поверхности трубы от контакта с грунтовыми
водами и от блуж­дающих электрических
токов, которая осуществляется с помощью
противокоррозионных диэлектрических
покрытий, обладающих во­донепроницаемостью,
прочным сцеплением с металлом,
механиче­ской прочностью. Для изоляции
трубопроводов применяют покрытие на
битумной основе, на основе полимеров и
лаков.

Битумная мастика
для покрытий содержит минеральный
наполни­тель или резиновую крошку
для повышения ее вязкости в горячем
состоянии и увеличения механической
прочности покрытия. Для по­вышения
прочности и долговечности битумных
покрытий использу­ют бризол и
стекловолокнистые материалы.

Покрытия на основе
полимеров представляют собой
полиэтилено­вые или полихлорвиниловые
ленты с применением клея. Ленту нама­тывают
на очищенный и загрунтованный трубопровод.

Лаки применяются
для защиты наземных трубопроводов от
атмо­сферной коррозии.

При длительной
эксплуатации трубопроводов, защищенных
толь­ко изоляционным покрытием,
возникают сквозные коррозионные
повреждения уже через 5—8 лет после
укладки трубопроводов в грунт вследствие
почвенной коррозии, так как изоляция
со временем теря­ет прочностные
свойства и в ее трещинах начинаются
интенсивные процессы наружной
электрохимической коррозии. Суть
процессов электрохимической коррозии
заключается в следующем.

Электрохимическая
коррозия (коррозионное разрушение)

возника­ет под действием
коррозионно-активной среды, разнообразна
по ха­рактеру, вызывает большинство
коррозионных разрушений трубо­проводов
и оборудования. Электрохимическая
коррозия протекает с наличием двух
процессов — катодного и анодного.
Процессы элек­трохимической коррозии
протекают по законам электрохимической
кинетики, когда общая реакция взаимодействия
может быть разделена на следующие, в
значительной степени самостоятельные
электрод­ные процессы:

а) анодный процесс
— переход металла в раствор в виде ионов
(в вод­ных растворах, обычно
гидратированных) с оставлением
эквивалент­ного количества электронов
в металле;

б) катодный процесс
— ассимиляция появившихся в металле
из­быточных электронов деполяризаторами.

Соответственно
для защиты от электрохимической коррозии
при­меняются активные способы
электрохимической защиты.

Активные
способы защиты

трубопроводов от наружной коррозии
предусматривают создание такого
электрического тока, в котором весь
металл трубопровода, несмотря на
неоднородность его включений, ста­новится
катодом, а анодом является дополнительно
размещенный в грунте металл. Существуют
два вида активной защиты трубопрово­дов
от наружной коррозии — протекторная и
катодная
.

При протекторной
защите рядом с трубопроводом размещают
более активный ме­талл (протектор),
который соединяют с трубопроводом
изолированным проводником. Протекторы
изготовляют из цинка, алюминия или
маг­ниевых сплавов.

При катодной защите
с помощью источника постоян­ного тока
(катодной станции) (рис. 13.24) создают
разность потенциа­лов между трубопроводом
и размещенными рядом с трубопроводом
кус­ками металла (обычно обрезки
старых труб, металлолом) так, что на
трубопровод подается отрицательный
заряд, а на куски металла — по­ложительный.
Таким образом, дополнительно размещаемый
в грунте металл как в протекторной, так
и в катодной защите, является анодом и
подвергается разрушению, а наружная
коррозия трубопровода не происходит.

Принцип действия
протекторной защиты аналогичен работе
галь­ванического элемента (рис. 13.25).

Два электрода
(трубопровод и протектор, изготовленный
из более элек­троотрицательного
металла, чем сталь) опущены в почвенный
электролит и соединены проводником.
Так как материал протектора является
более электроотрицательным, то под
действием разности потенциалов
происхо­дит направленное движение
электронов от протектора к трубопроводу
по проводнику. Одновременно ион-атомы
материала протектора переходят в
раствор, что приводит к его разрушению.
Сила тока при этом контроли­руется с
помощью контрольно-измерительной
колонки.

Таким образом
разрушение металла все равно имеет
место, но не трубопровода, а протектора.

Метод защиты
трубопроводов от разрушения блуждающими
тока­ми, предусматривающий их отвод
(дренаж) с защищаемого сооруже­ния на
сооружение — источник блуждающих токов
— либо специаль­ное заземление,
называется
электродренажной защитой
.

Применяют
прямой, поляризованный и усиленный
дренажи (рис. 13.26.).

Прямой
электрический дренаж

— это дренажное устройство дву­сторонней
проводимости. Схема прямого электрического
дренажа включает в себя: реостат (R),
рубильник (К), плавкий предохрани­тель
(Пр ) и сигнальное реле (Ср ). Сила тока в
цепи «трубопровод-рельс» регулируется
реостатом. Если величина тока превысит
допустимую величину, то плавкий
предохранитель сгорит, ток потечет по
обмотке реле, при включении которого
срабатывает звуковой или световой
сигнал.

Прямой электрический
дренаж применяется в тех случаях, когда
потенциал трубопровода постоянно выше
потенциала рельсовой сети, куда отводятся
блуждающие токи. В противном случае
дренаж пре­вратится в канал для
натекания блуждающих токов на трубопровод.

Поляризованный
электрический дренаж

— это дренажное устрой­ство, обладающее
односторонней проводимостью. От прямого
дре­нажа поляризованный отличается
наличием элемента односторон­ней
проводимости (вентильный элемент) ВЭ.
При поляризованном дренаже ток протекает
только от трубопровода к рельсу, что
исклю­чает натекание блуждающих токов
на трубопровод по дренажному проводу.

Усиленный
дренаж

применяется в тех случаях, когда нужно
не толь­ко отводить блуждающие токи
с трубопровода, но и обеспечить на нем
необходимую величину защитного
потенциала. Усиленный дренаж представляет
собой обычную катодную станцию,
подключенную от­рицательным полюсом
к защищаемому сооружению, а положитель­ным
— не к анодному заземлению, а к рельсам
электрифицирован­ного транспорта.

Следует отметить,
что контуры защитных заземлений
технологиче­ского оборудования,
расположенного на КС, ГРС, НПС и других
анало­гичных площадках, не должны
оказывать экранирующего влияния на
систему электрохимической защиты
подземных коммуникаций.

Сооружение устройств
электрохимической защиты отличается
широким фронтом работ, растянутым на
многокилометровой трассе магистрального
трубопровода, наличием труднопроходимых
для ко­лесного транспорта участков,
а также многочисленностью
строитель­но-монтажных операций.

Эффективная работа
электрохимической защиты возможна
толь­ко при высоком качестве монтажа
всех конструктивных элементов. Для
этого требуются научно обоснованная
организация работ, мак­симальная
механизация и высокая квалификация
строительно-мон­тажных рабочих. Так
как для защиты трубопроводов применяется
ограниченное число типов установок, а
элементы электрохимической защиты
являются в основном типовыми, следует
производить пред­варительную заготовку
основных монтажных узлов и блоков в
завод­ских условиях.

Для сооружения
электрохимической защиты магистральных
тру­бопроводов от коррозии применяются
средства и установки катод­ной,
электродренажной, протекторной защиты,
электрические пере­мычки,
контрольно-измерительные пункты и
конструктивные узлы типовых проектов.

Работы по сооружению
электрохимической защиты необходимо
осу­ществлять в две стадии. На первой
стадии необходимо выполнять следующие
работы:

• разметку трасс
участка производства работ, ЛЭП и
кабелей, под­готовку строительной
площадки;

• выбор и обустройство
места для хранения оборудования,
мон­тажных узлов, деталей, метизов,
инструментов и материалов;

• доставку техники,
машин и механизмов;

• подготовку
участка для производства работ;

• доставку
оборудования установки катодной защиты,
монтажных узлов, деталей, метизов,
инструмента, приспособлений и мате­риалов;

• разработку
грунта в траншеях и котлованах. Обратную
засыпку с трамбовкой после установки
оборудования и кабелей до уров­ня,
указанного в рабочей документации;

• сооружение
анодных и защитных заземлений, монтаж
и уклад­ку протекторов;

• прокладку
подземных коммуникаций;

• монтаж катодных
и контрольных электрических выводов
от тру­бопроводов, а также контактных
соединений анодных, защитных заземлений
и протекторных выводов;

• установку и
закладку в сооружаемые фундаменты
несущих опор­ных конструкций для
монтажа оборудования.

Работы первой
стадии следует вести одновременно с
основны- ‘ ми строительными работами
по технологической части трубопро­вода.

Во второй стадии
необходимо осуществлять работы по
установке оборудования, подключение к
нему электрических кабелей, проводов
и индивидуальное опробование электрических
коммуникаций и установленного
оборудования.

Работы второй
стадии должны быть выполнены, как
правило, по­сле окончания основных
видов строительных работ и одновременно
с работами специализированных организаций,
осуществляющих пуск, опробование и
наладку средств и установок электрохимической
защиты по совмещенному графику.

Пуск, опробование
и наладку средств и установок
электрохимиче­ской защиты проводят
с целью проверки работоспособности как
от­дельных средств и установок ЭХЗ,
так и системы электрохимической защиты,
ввода ее в действие и установления
режима, предусмотрен­ного проектом
для обеспечения электрохимической
защиты участка подземного трубопровода
от внешней коррозии в соответствии с
дей­ствующей нормативно-технической
документацией.

Условия, способствующие подземной коррозии меди

Этот документ представляет собой отредактированную версию статьи, опубликованной в журнале American Water Works Association Journal , август 1984 г., и перепечатывается с разрешения American Water Works Association .

Автор: J.R. Myers
JRM Associates, 4198 Merlyn Drive, Franklin, OH 45005

A. Cohen
Copper Development Association Inc., 260 Madison Ave., New York, NY 10016

Медь, благородный металл, который встречается в природе в своей элементарной форме, почти полностью невосприимчив к коррозии, вызываемой почвами, встречающимися во всем мире.Но было бы ошибкой делать вывод о том, что медь не подвержена коррозии. В этой статье описывается множество возможных ситуаций, в которых медные трубы или трубки могут подвергаться внешней коррозии. Эти ситуации подробно обсуждаются, и даются предложения о том, как определить подземную коррозию медных труб без выемки грунта и как смягчить существующие условия коррозии.

Убеждение знающих инженеров, архитекторов и персонала водоканала в том, что на медь не оказывает негативного воздействия на большинство почв во всем мире, вполне обосновано.Медные артефакты необычной хорошей сохранности продолжают находить в Месопотамии из-под глины, отложившейся в результате «Великого потопа», который, как полагают, произошел около 4000 г. 1 Многие подземные медные трубы, использовавшиеся для транспортировки воды в Египте около 5000 лет назад, все еще существуют. Кроме того, медь — один из немногих металлов, который существует как элемент в своей естественной форме. Также существует выдающаяся история использования медных труб как материала с высокой коррозионной стойкостью в большинстве подземных сред.Однако есть условия, которые могут вызвать коррозию меди при контакте с определенными почвами. К ним относятся:

  • аномально агрессивные почвы,
  • локализованных и длиннолинейных концентрационных ячеек, созданных различиями в составе почвы,
  • Действие блуждающих постоянных токов (DC), протекающих в земле,
  • дефект конструкции и изготовления,
  • определенные условия, создаваемые переменным током (AC),
  • термогайванических эффектов и
  • гальваническое воздействие на разнородные материалы.

Вернуться к началу

Аномально агрессивные почвы

Медь практически не подвержена коррозии. В большинстве подземных сред он ведет себя как благородный металл из-за естественной защитной пленки, образующейся на поверхности металла. Если эта пленка, которая часто состоит из красновато-коричневой закиси меди (Cu 2 0), будет разрушена и не подлежит ремонту, медь подвергнется коррозии. К счастью, защитная пленка на меди остается неповрежденной или легко ремонтируется в большинстве почвенных условий.

Были проведены три окончательных исследования подземной коррозии меди. 2-4 Очень вероятно, что это очевидное отсутствие интереса к коррозии меди со стороны почвы является результатом известной коррозионной стойкости металла в подземных средах.

Анализ результатов этих трех независимых исследований ясно показывает, что подземная коррозия меди необычайно сложна. В общем, коррозия не может быть напрямую связана с каким-либо одним или даже несколькими факторами, поскольку в ней задействовано множество взаимосвязанных почвенных условий.Данные, представленные в трех исследованиях, и результаты других 5,6 позволяют сделать некоторые предварительные выводы относительно коррозии меди в подземных средах. К ним относятся:

  • Коррозия часто связана с сочетанием повышенного содержания сульфатов или хлоридов в почве в сочетании с плохим дренажем, почвой, обладающей значительной способностью удерживать влагу, и умеренным или сильным годовым количеством осадков (обычно более 76 см [30 дюймов]). ]).
  • Повышенные концентрации сульфата или хлорида или того и другого в почве, вероятно, являются основным фактором в процессе подземной коррозии, но для поддержания электрохимического воздействия требуется значительная влажность.Сульфаты и хлориды не могут отрицательно повлиять на медь, если выпадают небольшие осадки и достаточный дренаж.
  • Очень низкое удельное сопротивление почвы (т.е. менее 100-500 Ом-см) обычно указывает на то, что почва может быть агрессивной.
  • Почвы, содержащие большое количество органических веществ (особенно почвы, содержащие органические кислоты), могут вызывать коррозию
  • Влажные огарочные засыпки обычно вызывают коррозию либо из-за присутствующих сульфидов, либо из-за гальванического воздействия, создаваемого частицами углерода в огарках
  • Строительный щебень, содержащий значительное количество извести, не должен быть особенно коррозионным, при условии, что ячейки локальной концентрации, особенно ячейки дифференциального кислорода, не образуются во время обратной засыпки
  • Грунты, такие как глина, песок, гравий, суглинок и мел, редко обладают сочетанием свойств, связанных с коррозией
  • Органические почвы, поддерживающие активные анаэробные бактерии (т.е.например, сульфатредуцирующие вещества) могут образовывать сульфиды, агрессивные по отношению к меди
  • Почвы, содержащие неорганические кислоты, могут быть необычно агрессивными по отношению к меди

Почвы, содержащие значительное количество соединений аммиака, обычно вызывают коррозию меди. Внешний вид медной поверхности и идентификация продуктов коррозии обычно позволяют понять причину ухудшения качества. Например, продуктами коррозии зеленой меди часто являются основной карбонат меди, основной сульфат меди или оксихлориды меди.Присутствие заметных количеств оксихлоридов меди в продуктах коррозии можно ожидать для медной водяной трубы, которая была закопана в приливно-болотной среде с низким удельным сопротивлением. Густой черный слой на меди указывает на присутствие сульфида меди и возможность активности анаэробных бактерий как причины коррозии. Присутствие аммиака в сочетании с сульфатными соединениями на поверхности меди указывает на то, что причиной коррозии могут быть удобрения для газонов.

Коррозия подземной меди может быть равномерной или локализованной (рисунок ниже).

Локальная коррозия предполагает наличие ячеек местного действия, например, создаваемых неоднородной засыпкой. Подозрение на местную коррозию электролизера также возникает в том случае, если обратная сторона горизонтальной медно-водяной трубы подвержена преимущественной коррозии.

Вернуться к началу

Коррозия ячеек концентрации

Существует по крайней мере три типа электрохимических концентрационных ячеек, которые вызывают коррозию металла или сплава из-за различий в окружающей среде.К ним относятся кислородные, нейтрально-солевые и водородно-ионные элементы.

Области на металлической поверхности, контактирующие с почвой, которая имеет повышенное содержание кислорода, обычно будет катодной по сравнению с областями, где присутствует меньше кислорода. Кислород обычно действует как катодный деполяризатор; кроме того, участки с повышенным содержанием кислорода, как правило, являются предпочтительными катодными участками, где может происходить восстановление кислорода:

2H 2 0 + 0 2 + 4e — 40H

Это обычно называется ячейкой с дифференциальной концентрацией кислорода.Коррозия концентрационных ячеек кислородного типа часто является объяснением преимущественной коррозии нижней стороны медных водяных трубок. Нижняя сторона трубы часто находится в контакте с ненарушенной почвой с пониженным содержанием кислорода, тогда как верхняя часть трубы подвергается аэрированной засыпке. Коррозия на нижней стороне трубки усугубляется существующим большим отношением площади катода к площади анода. Ячейки с дифференциальной концентрацией кислорода также могут быть созданы за счет неоднородной засыпки.Металлы и сплавы, контактирующие с кусками глины, почти всегда будут анодными по отношению к ближайшему металлу, когда основным материалом засыпки является супесчаный суглинок. Точно так же могут существовать протяженные токи коррозии, если линия обслуживания проходит через участки с большими перепадами почвы.

Коррозия подземной меди может быть вызвана определенными ячейками концентрации нейтральных солей. Области с повышенным содержанием хлоридов обычно анодны по отношению к областям с пониженным содержанием хлоридов. Такие концентрационные ячейки хоридного типа иногда создаются с помощью противообледенительных солей, например, в траншее, которое может действовать как подземный дренажный канал в течение нескольких лет после его выемки и обратной засыпки.

Есть также основания полагать, что области на поверхности металла, контактирующие с почвой, имеющей низкий pH, будут катодными по сравнению с участками на том же металле, где локализованный pH несколько выше. Концепция ячеек с концентрацией водородных ионов частично подтверждается наблюдением, что потенциал коррозии металла или сплава обычно становится все более положительным по мере снижения pH окружающей среды. 7

Вернуться к началу

Коррозия от рассеянного постоянного тока

Коррозия или помехи из-за рассеянного тока, которые слишком часто ошибочно называют «электролизом», могут возникать на подземных медных водопроводных трубах, когда в этом районе существуют неконтролируемые постоянные токи.Эта форма коррозии связана с величиной и направлением постоянных токов, протекающих в земле не по предназначенным путям. Когда блуждающие токи протекают по подземной конструкции, коррозия не происходит, поскольку эти участки имеют катодную защиту. Эти паразитные токи также не вызывают ухудшения, когда они протекают внутри и вдоль конструкции. Однако токи должны в конечном итоге покинуть структуру, вернуться на землю и течь к своему источнику генерации. Области, где эти токи покидают конструкцию и входят в почву, являются анодными, и в этих местах может возникнуть серьезная коррозия.

Обычным источником паразитной электроэнергии постоянного тока является система катодной защиты с подаваемым током, например, системы, которые широко используются коммунальными предприятиями, компаниями по транспортировке газа и нефти для уменьшения коррозии подземных стальных трубопроводов. Системы электропередачи высокого напряжения постоянного тока (HVDC), транзитные системы с питанием от постоянного тока, сварочное оборудование и горное оборудование также являются потенциальными источниками паразитного постоянного тока.

Вернуться к началу

Неисправность конструкции и изготовления

В дополнение к проблемам, создаваемым аномально агрессивными почвами, концентрационными ячейками и случайным постоянным током, коррозия подземной меди может усугубляться неправильной конструкцией и производством.

Необходимо сделать поправку на тепловое расширение и сжатие, когда медные водяные трубы проходят через бетонную плиту здания. Если этого не сделать, иногда может возникнуть коррозионная усталость на выпуклой поверхности труб вблизи того места, где они проходят через бетон. 5, 8 Коррозионная усталость проявляется при наличии хрупких поперечных трещин в пластичной трубе. Хотя случаи коррозионной усталости случаются редко, они могут произойти на неправильно установленных, находящихся под плитой, линиях горячего водоснабжения, где имеют место периодические расширения и сжатия.

Также известно, что неправильно подготовленные или установленные развальцованные трубные соединения на подземных коммуникациях, вызванные наличием остаточных заусенцев на посадочной поверхности, могут привести к локальной эрозии и коррозии. Когда это происходит, проблема легко распознается по U-образным ямкам на пораженных участках, которые практически не содержат остаточных продуктов коррозии (рисунок ниже).

Это может усугубляться аномально высокой скоростью воды в системе распределения.

Вернуться к началу

Действие переменного тока

Роль переменного тока в подземной коррозии меди изучена недостаточно. 9 Некоторые исследователи утверждают, что любой металл, растворенный во время анодного полупериода, должен быть переотложен во время катодного полупериода. Другие считают, что эффективность анодного полупериода выше, чем эффективность катодного полупериода, и, следовательно, может возникнуть коррозия, вызванная переменным током. Сохраняется аргумент относительно того, может ли оксид меди на внешней поверхности подземной медной водяной трубы исправлять переменный ток, хотя некоторые недавние исследования показывают, что такого исправления не происходит. 10, 11

Некоторые исследователи полагают, что критическая плотность переменного тока должна быть превышена, чтобы возникла коррозия на переменном токе. 12, 13 Также возможно, что переменный ток способствует деполяризации локальных анодов и катодов на подземной поверхности меди. 11 Ожидается, что эта деполяризация увеличит плотность тока коррозии и, как следствие, скорость коррозии.

До тех пор, пока эти разногласия не будут согласованы и результаты недавних исследований не подтверждены, разумно полагать, что обычно применяемая практика заземления электрических систем на подземные медные водные системы может привести к коррозии.Если медная водопроводная система подключена к непроводящей магистрали, такой как асбестоцемент, можно ожидать некоторого коррозионного повреждения там, где ток покидает медь, даже если ток переменный. Кроме того, закись меди может стать полупроводником при определенных условиях pH почвы и напряженности электрического поля. Заземление системы переменного тока на подземные медные водопроводные трубы и дисбаланс в системе переменного тока вполне могут быть вовлечены в процесс подземной коррозии.

Вернуться к началу

Термогальванические эффекты

Движущий потенциал для коррозии меди может быть создан из-за разницы температур в линиях горячей и холодной воды под плитой, которые находятся в металлическом контакте друг с другом в водонагревателе.Это явление следует заподозрить, если внешняя коррозия медных водопроводов происходит только на трубах с горячей водой.

Тепловые воздействия в непосредственной близости от подземных водопроводных труб могут иногда усугублять проблему коррозии из-за концентрации солей в этих местах за счет испарения воды, которая может стекать через почву.

Гальваническое действие. Хотя медь обычно является катодом по отношению к наиболее часто используемым подземным металлам и сплавам, таким как сталь, гальванизированная сталь и чугун, подземные медные трубопроводы могут иметь две формы гальванической коррозии. 14 Это углеродно-медные ячейки, связанные с определенными заполнителями из шлака, и ячейка «медь-почва-медь-бетон», связанная со строительством на плите.

Медь анодна по отношению к углероду, и можно ожидать возникновения коррозии, если огарки, используемые для засыпки, содержат заметные количества углерода. Однако для этого гальванического действия должна присутствовать влага.

Также известно, что медь, внедренная в бетон, обычно будет катодной по отношению к меди, находящейся рядом с почвой.Эта тонкая форма гальванической коррозии может вызвать разрушение меди, контактирующей с почвой в непосредственной близости от границы раздела грунт-бетон. Сообщается, что эта форма коррозии является причиной того, что в некоторых районах Южной Калифорнии требуется полное бетонное покрытие медных водяных труб. 5

Вернуться к началу

Выявление проблемы коррозии без выемки грунта

Обследование с близким интервалом между трубами и почвой часто может использоваться для прогнозирования тех областей, где имеет место активная коррозия подземной меди. 15-17

На основании одного исследования, 17 , которое подтверждается другим, 18 , предполагается, что данные в таблице 1 могут быть использованы для прогнозирования коррозионной активности подземной системы медных водопроводных труб.

Подобные потенциальные исследования могут быть использованы для выявления основных областей коррозии от блуждающих токов.

Таблица 1 . Ориентировочная корреляция между потенциалом между трубами и почвой и подземной коррозионной активностью меди 17
V-потенциал по сравнению с сульфатом меди и меди Коррозионная активность
-0.5 или более отрицательных Медь хорошо защищена; предполагает, что медь имеет катодную защиту
-0,25 или более отрицательное Отсутствие коррозии в большинстве почв
-0,1 или менее отрицательное Может вызывать коррозию
0,0 или положительный Вероятно, коррозия

Как правило, отрицательные потенциалы регистрируются там, где паразитный ток входит в медную трубку и материал имеет катодную защиту.Намного менее отрицательные и даже положительные потенциалы будут получены там, где блуждающий ток покидает подземную конструкцию, возвращается на землю и вызывает коррозию. Блуждающая коррозия также может быть подтверждена с помощью метода исследования потенциала от трубы до почвы. Прерывание источника тока, вызывающего нарушение, часто выявляет значительные потенциальные различия между показаниями обесточенного и включенного тока, особенно если эталонная ячейка находится в месте основной анодной активности.

Вернуться к началу

Устранение подземной коррозии меди

Подземную коррозию меди можно эффективно уменьшить с помощью ряда методов.К ним относятся:

  • катодная защита,
  • дренаж улучшенный,
  • Избегание неоднородных и золошлаковых засыпок,
  • разумное использование выборочных неагрессивных ответных действий,
  • — надлежащая конструкция системы и стандартное качество изготовления, а
  • снижение любой коррозии, вызванной паразитными токами.

Катодная защита является одним из наиболее экономичных методов снижения коррозии меди, подверженной воздействию агрессивных сред. 17, 19 Контроль коррозии достигается, когда потенциалы катодов на корродирующей поверхности меди поляризованы до потенциалов холостого хода анодов местного действия. Для большинства систем медь-водяные трубки это легко сделать с помощью расходных анодов. Цинковые аноды могут использоваться в засыпных засыпках при условии, что удельное сопротивление грунта составляет менее 2000 Ом-см. Упакованные магниевые аноды следует использовать, если удельное сопротивление почвы превышает примерно 2000 Ом-см.

Хотя ток, необходимый для катодной защиты подземной меди, будет варьироваться в зависимости от местных почвенных условий, медь, по-видимому, довольно легко поляризуется в большинстве почв. Ток, необходимый для защиты квадратного фута голой меди, может составлять всего 0,4–1,7 мА. 20 Вера в то, что для катодной защиты подземной меди требуются относительно небольшие токи, подтверждается наблюдением, что эта форма контроля электрохимической коррозии обычно достигается автоматически, когда рабочие линии находятся в металлическом контакте с чугунной водопроводной сетью.Общие рекомендации по проектированию работоспособной системы катодной защиты подземной меди доступны в технической литературе.

Для устранения проблем подземной коррозии меди можно использовать усовершенствования в схеме дренажа, позволяющие отводить воду от здания или линии обслуживания. Траншея, в которой проходит линия обслуживания, не должна располагаться непосредственно после дренажных систем канализации или водосточных водостоков. Точно так же траншея не должна быть резервуаром для противогололедных солей и удобрений для газонов.

Для тех участков, где известно, что подземная медь будет подвергаться воздействию аномально агрессивных почв, можно полностью заключить металл в выборочную засыпку. Эти засыпки могут быть приготовлены путем смешивания песка с цементным порошком, просеянного грунта с мелом или просеянного грунта с измельченным известняком. Однако выборочная засыпка может не достичь поставленной цели, если дренаж таков, что агрессивные частицы могут концентрироваться и вступать в контакт с медью.

Блуждающая коррозия подземной меди должна быть устранена ответственной организацией. Эта опасная форма подземной коррозии легко становится безвредной за счет резистивных соединений и правильной установки расходуемых анодов на поврежденную конструкцию. В тяжелых условиях, когда источником помехи является система катодной защиты с подаваемым током, иногда необходимо переместить анодный слой, связанный с причиной помех.

Трудно переоценить тот факт, что подземные системы медно-водопроводных труб должны быть правильно спроектированы и установлены. Необходимо предусмотреть возможность теплового расширения в местах прохождения медных труб с горячей водой через бетонные плиты. Следует избегать неправильно установленных развальцованных трубных соединений на медных коммуникационных линиях.

Вернуться к началу

Сводка

Медные водяные трубы обладают выдающейся устойчивостью к коррозии в большинстве подземных сред. Медь не подвергается естественной коррозии в большинстве глин, мелов, суглинков, песков и гравий.Однако некоторые агрессивные почвенные условия могут вызвать коррозию. Основной предпосылкой коррозии является присутствие значительного количества влаги. Другие факторы, которые могут способствовать процессу коррозии, включают почвы, имеющие: (1) повышенные концентрации сульфатов, хлоридов, соединений аммиака или сульфидов; (2) плохая аэрация, которая поддерживает активность анаэробных бактерий; (3) большие количества органической или неорганической кислоты; и (4) большой перепад кислорода или нейтральных солей (особенно хлоридов).

Медь также подвержена коррозии из-за рассеянного электричества постоянного тока. Очевидно, на него могут отрицательно повлиять определенные условия в системе переменного тока, к которым он может быть заземлен. Сообщается, что подземная медь подвержена термогальваническим эффектам и коррозии разнородных материалов. Медные водяные трубы могут иногда испытывать коррозионную усталость.

К счастью, в тех редких случаях, когда медь подвергается коррозии в подземной среде, причину ухудшения можно определить.Как только это будет достигнуто, коррозию можно экономически уменьшить с помощью различных методов.

Вернуться к началу

Список литературы

  1. Медный грунт: устойчивость к коррозии почвы.
    Copper Development Assn. Публ. 40. Лондон (1947).
  2. ДЕНИСОН, И.А. Электролитическое поведение черных и цветных металлов в почвенно-коррозионных контурах.
    Пер. Electrochemical Soc., 81: 435 (1942).
  3. GILBERT, P.T. Коррозия образцов меди, свинца и свинцовых сплавов после захоронения в ряде почв на период до 10 лет.
    Jour. Текущий месяц металлов, 73: 139 (1947).
  4. РОМАНОФФ, М. Подземная коррозия.
    Natl. Бушель Циркуляра стандартов 579. NBS, Вашингтон, округ Колумбия (1957).
  5. WOODSIDE, R.D .; WATERS, F.O .; & CORNET, Коррозия и другие проблемы медных труб в некоторых жилых районах Южной Калифорнии.
    Proc. Третий международный Конгресс Металлической Коррозии, Москва (1966).
  6. KROON D.H. Обнаружение коррозии медных концентрических нейтралей на кабеле URD.
    Proc. Энн. Краткий курс обучения подземной коррозии Аппалачей, Моргантаун, В.Ва. (1979).
  7. MYERS, J.R .; BECK, F.H .; И ФОНТАНА, М.Г. Анодное поляризационное поведение никель-хромовых сплавов в растворах серной кислоты.
    Коррозия, 21: 277 (1965).
  8. WATERS, D.M. Внутренняя и внешняя коррозия меди в системах водоснабжения.
    Proc. AWWA Ann. Конф., Анахайм, Калифорния (май 1977 г.).
  9. ZASTROW, O.W. Влияние переменного тока на коррозию подземных электрических распределительных кабелей.
    Materials Performance, 20:12:41 (декабрь 1981 г.).
  10. УИЛЬЯМС, Дж.F. Коррозия металлов под действием переменного тока.
    Защита материалов, 5: 2: 52 (февраль 1966 г.).
  11. COMPTON, K.G. Коррозия концентрических нейтралов.
    Представление материалов, 16:12 (1974).
  12. KRUGER, S. & BIRD, C.E. Коррозия металлов под действием переменного тока.
    British Corrosion journal, 13: 163 (1978).
  13. SERRA, E.T .; DE ARAUJO, M.M .; И MANN. HFIMER, W.A. О влиянии переменного тока на коррозию алюминия и меди при контакте с почвой.
    Proc. Коррозия ’79, Атланта (1979).
  14. ДЕНИСОН, И.А. И РОМАНОФФ, М. Исследования коррозии почвы, 1946 и 1948: медные сплавы, свинец и цинк.
    Jour. Местожительство Natl. Бушель Стандарты, 44: 259 (1950).
  15. KROON, D.H. Подземная коррозия меди.
    Proc. Коррозия ’75, Торонто, Онтарио, Канада (1975).
  16. HUSOCK, B. Использование потенциальных измерений для анализа коррозии концентрических нейтралов в кабелях URD.
    Proc. Коррозия ’78, Хьюстон (1979).
  17. Руководство по подземной коррозии в сельских электрических системах.
    Администрация электрификации сельских районов. Bull. 161-23. USDA, Вашингтон, округ Колумбия (1977).
  18. KROON, D.H. Оценка коррозии и катодная защита кабеля URD.
    Proc. Коррозия ’76, Хьюстон (1976).
  19. ROGERS, P.C .; GROSS, E.E .; И ХАСОК Б. Катодная защита подземных тепловых сетей.
    Защита материалов, 1: 7 (1962).
  20. ZASTROW, O.W. Гальваническое поведение нейтральных проводов подземных кабелей и материалов оболочки.
    Представление материалов, 16:11 (1977).

Вернуться к началу

,

Анодная защита | Статья об анодной защите от The Free Dictionary

Выбор условий для катодной и анодной защиты упрощается для построения этих диаграмм. Эти методы обычно включают: использование сплавов вместо чистого металла, улучшение металлического покрытия (органического или неорганического), улучшение конструкции металла (предотвращение чрезмерного напряжения, минимизация вдавливание), электрохимическая защита (анодная защита, пониженная температура, пониженная скорость жидкости, удаление кислорода из окружающей среды, пониженная концентрация раствора, использование ингибиторов коррозии) и т. д.Помимо этого, было предложено несколько действующих механизмов защиты от коррозии, таких как барьерная защита, ингибирование коррозии и анодная защита. Было высказано предположение, что анодная защита, смещение потенциала коррозии от активной области к пассивной, может объяснить защитную способность полипропилена по отношению к стали [18-20]. Хотя существует ряд вариантов, в том числе изменение окружающей среды посредством использование ингибиторов, катодной и анодной защиты — даже с использованием более высоколегированных специальных нержавеющих сталей — нанесение коррозионно-стойких покрытий, возможно, является наиболее широко используемым способом защиты стали.Это может быть связано с анодной защитой нитрата цирконила. Для снижения скорости коррозии обычно применяются три подхода, включая катодную защиту, анодную защиту (пассивацию) и нанесение барьерных покрытий [1]. (2010) изучали электрокоагуляцию биологически обработанных барды, и они обнаружили образование локализованных ямок на поверхности анода из-за присутствия хлорид-ионов, которые могли бы привести к агрессивной коррозионной среде, но не было никаких доказательств анодной защиты при плотности тока ниже 5 мА [см.sup.-2]. Там, где трубы подвергаются воздействию сред с высоким содержанием серной кислоты, таких как медеплавильные заводы, трубы с эпоксидным покрытием заменяют необходимость в установке систем катодной и анодной защиты, традиционно устанавливаемых для предотвращения коррозии ». Однако наша модель показала в этом нет смысла, потому что такое количество практически не обеспечивает анодной защиты ». Было обнаружено, что покрытия PANi / Ny могут обеспечить анодную защиту от агрессивных сред, в которых подвергаются воздействию металлов. Телеридер Nertec TL410 с анодной защитой обеспечивает катодную защиту от коррозии. ,Телерадор анодной защиты TL410 от NERTEC — это устройство для телеметрического мониторинга, которое подключается к системе катодной защиты подземных трубопроводов и доставляет свои данные через общедоступные сетевые инфраструктуры.
,