ECP (електрохимична защита) като универсален метод за защита от корозия на метални конструкции и конструкции: технологични тръбопроводи, резервоари, съдове, пилоти, кейове, мостове и много други. Катодна защита от корозия

М. Иванов, гл. н.

Корозията на металите, особено на желязото и нелегираната стомана, причинява голяма вреда на устройствата и тръбопроводите, работещи в контакт с вода и въздух. Това води до намаляване на експлоатационния живот на оборудването и допълнително създава условия за замърсяване на водата с корозионни продукти.

Можете да се абонирате за статии на

Както е известно, корозията е електрохимичен процес, при който настъпва окисление на метал, т.е. освобождаване на електрони от неговите атоми. Този процес протича в микроскопична част от повърхността, наречена анодна област. Това води до нарушаване на целостта на метала, чиито атоми влизат химична реакция, особено активен в присъствието на атмосферен кислород и влага.

Тъй като металите са добри проводници на електричество, освободените електрони свободно преминават към друга микроскопична област, където в присъствието на вода и кислород, редукционни реакции. Тази област се нарича катод.

Появата на електрохимична корозия може да се противодейства чрез прилагане на напрежение от външен източник на постоянен ток, за да се измести електродният потенциал на метала до стойности, при които процесът на корозия не възниква.

На тази основа са изградени системи за катодна защита на подземни тръбопроводи, резервоари и други метални конструкции. Ако към защитения метал се приложи електрически потенциал, върху цялата повърхност на металната структура се установяват такива потенциални стойности, при които могат да възникнат само редукционни катодни процеси: например металните катиони ще приемат електрони и ще се трансформират в йони от по-нисък степен на окисление или неутрални атоми.

Технически методът за катодна защита на металите се осъществява по следния начин ( ориз. 1). Към металната конструкция, която трябва да бъде защитена, например стоманен тръбопровод, се подава проводник, който се свързва към отрицателния полюс на катодната станция, в резултат на което тръбопроводът става катод. На известно разстояние от металната конструкция в земята е разположен електрод, който се свързва с проводник към положителния полюс и става анод. Потенциалната разлика между катода и анода се създава по такъв начин, че напълно да елиминира възникването на окислителни процеси върху защитената структура. В този случай слаби токове ще протичат през влажната почва между катода и анода в дебелината на почвата. Ефективната защита изисква поставянето на няколко анодни електрода по цялата дължина на тръбопровода. Ако е възможно да се намали потенциалната разлика между защитената конструкция и почвата до 0,85-1,2 V, тогава скоростта на корозия на тръбопровода се намалява до значително ниски стойности.

И така, системата за катодна защита включва източник на постоянна електрически ток, контролна точка и анодно заземяване. Обикновено станцията за катодна защита се състои от AC трансформатор и диоден токоизправител. Като правило се захранва от 220 V мрежа; Има и станции, захранвани от линии с високо (6-10 kV) напрежение.

За да работи катодната станция ефективно, създадената от нея потенциална разлика между катода и анода трябва да бъде най-малко 0,75 V. В някои случаи около 0,3 V е достатъчно за успешна защита.В същото време, като технически параметриСтанциите за катодна защита използват номиналните стойности на изходния ток и изходното напрежение. Така обикновено номиналното изходно напрежение на станциите е от 20 до 48 V. При голямо разстояние между анода и защитения обект необходимото изходно напрежение на станцията достига 200 V.

Като аноди се използват спомагателни инертни електроди. Анодните заземяващи електроди, например моделът AZM-3X, произведен от JSC Katod (село Развилка, Московска област), са отливки, изработени от устойчива на корозия сплав, оборудвана със специален проводник с медна сърцевина в подсилена изолация, както и херметичен куплунг за свързване към главния кабел на станцията за катодна защита. Най-рационално е използването на заземителни проводници в среди с висока и умерена корозивна активност, когато съпротивлениепочва до 100 Ohm.m. За оптимално разпределение на силата на полето и плътността на тока в тялото на оборудването, около анодите се поставят специални екрани под формата на запълване от въглища или кокс.

За да се оцени ефективността на станция за катодна защита, е необходима система, която се състои от измервателен електрод и референтен електрод и е основната част от контролно-измервателната точка. Въз основа на показанията на тези електроди се регулира потенциалната разлика на катодната защита.

Измервателните електроди са изработени от високолегирана стомана, силициев чугун, платиниран месинг или бронз и мед. Референтните електроди са сребърен хлорид или меден сулфат. По мой собствен начин дизайнреферентните електроди могат да бъдат потопяеми или дистанционни. Съставът на използвания в тях разтвор трябва да бъде близък до състава на средата, от вредни ефектикоето оборудването трябва да бъде защитено.

Могат да се отбележат дългодействащите биметални референтни електроди от типа EDB, разработени от VNIIGAZ (Москва). Те са проектирани да измерват потенциалната разлика между подземен метален обект (включително тръбопровод) и земята за управление на станция за катодна защита в автоматичен режимпри условия на голямо натоварване и на значителна дълбочина, т.е. там, където други електроди не могат да осигурят постоянно поддържане на дадения потенциал.

Оборудването за катодна защита се доставя предимно от местни производители. Така споменатото ЗАО „Катод” предлага станция „Минерва-3000” ( ориз. 2), предназначени за защита на главни водоснабдителни мрежи. Номиналната му изходна мощност е 3,0 kW, изходното напрежение е 96 V, защитният ток е 30 A. Точността на поддържане на защитния потенциал и стойността на тока е съответно 1 и 2%. Стойността на пулсациите е не повече от 1%.

Друг Руски производител- JSC Energomera (Ставропол) - доставя модули от марките MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 и PN-OPE-M11, осигуряващи ефективна катодна защита на подземни метални конструкции в зони с висока опасност от корозия. Модулът MKZ-M12 е с номинален ток 15 или 20 A; номиналното изходно напрежение е 24 V. За моделите MKZ-M12-15-24-U2 изходното напрежение е 30 V. Точността на поддържане на защитния потенциал достига ±0,5%, посоченият ток е ±1%. Техническият ресурс е 100 хиляди часа, а експлоатационният живот е минимум 20 години.

LLC "Electronic Technologies" (Tver) предлага станции за катодна защита "Tvertsa" ( ориз. 3), оборудван с вграден микропроцесор и телемеханична система за дистанционно управление. Контролно-измервателните точки са оборудвани с неполяризиращи дългодействащи електроди за сравнение с електрохимични сензори за потенциал, които осигуряват измерване на поляризационните потенциали на тръбопровода. Тези станции включват също регулируем източник на катоден ток и блок от сензори за електрически параметри на веригата, който е свързан чрез контролер към устройство за отдалечен достъп. Трансформаторът на тази станция е направен на базата на феритни сърцевини от типа Epcos. Използва се и система за управление на преобразувател на напрежение, базирана на микросхема UCC 2808A.

Компанията Kurs-OP (Москва) произвежда станции за катодна защита Elkon, чието изходно напрежение варира в диапазона от 30 до 96 V, а изходният ток в диапазона от 20 до 60 A. Пулсации на изходното напрежение - не повече от 2 % . Тези станции са предназначени за защита на еднонишкови тръбопроводи от корозия на почвата и с използване на съвместна защитна единица, многонишкови тръбопроводи в зони без блуждаещи токове при умерени климатични условия (от -45 до +40 ° C). Станциите включват монофазен силов трансформатор, преобразувател със стъпаловидно регулиране на изходното напрежение, високоволтова апаратура, двуполюсен ръчен разединител и ограничители на пренапрежение.

Могат да се отбележат и инсталации за катодна защита от серията NGK-IPKZ, произведени от NPF Neftegazkompleks EKhZ LLC (Саратов), чийто максимален изходен ток е 20 или 100 A, а номиналното изходно напрежение е 48 V.

Един от доставчиците на станции за катодна защита от страните от ОНД е Hoffmann Electric Technologies (Харков, Украйна), който предлага оборудване за електрохимична защита от почвена корозия на главни тръбопроводи.

Електрохимична защита – ефективен методзащита на готовите продукти от електрохимична корозия. В някои случаи е невъзможно да се поднови боята или защитния опаковъчен материал, тогава е препоръчително да се използва електрохимична защита. Покриване на подземен тръбопровод или дъно морски корабподновяването е много трудоемко и скъпо, понякога е просто невъзможно. Електрохимичната защита надеждно защитава продукта от, предотвратявайки разрушаването на подземни тръбопроводи, дъна на кораби, различни резервоари и др.

Електрохимичната защита се използва в случаите, когато потенциалът за свободна корозия е в зоната на интензивно разтваряне на основния метал или репасивация. Тези. когато има интензивно разрушаване на метални конструкции.

Същността на електрохимичната защита

Към крайния метален продукт отвън се свързва постоянен ток (източник на постоянен ток или протектор). Електрическият ток върху повърхността на защитения продукт създава катодна поляризация на електродите на микрогалваничните двойки. Резултатът от това е, че анодните зони върху металната повърхност стават катодни. И поради влиянието на корозивна среда, не се разрушава металът на конструкцията, а анодът.

В зависимост от посоката (положителна или отрицателна) се измества металният потенциал, електрохимичната защита се разделя на анодна и катодна.

Катодна защита от корозия

Катодната електрохимична защита от корозия се използва, когато металът, който се защитава, не е склонен към пасивиране. Това е един от основните видове защита на металите от корозия. Същността на катодната защита е прилагането на външен ток към продукта от отрицателния полюс, който поляризира катодните участъци на корозивните елементи, приближавайки стойността на потенциала до анодните. Положителният полюс на източника на ток е свързан към анода. В този случай корозията на защитената конструкция е почти сведена до нула. Анодът постепенно се разваля и трябва периодично да се сменя.

Има няколко варианта за катодна защита: поляризация от външен източник на електрически ток; намаляване на скоростта на катодния процес (например обезвъздушаване на електролита); контакт с метал, чийто свободен корозионен потенциал в дадена среда е по-електроотрицателен (така наречената жертвена защита).

Поляризацията от външен източник на електрически ток се използва много често за защита на конструкции, разположени в почвата, водата (дъна на кораби и др.). Освен това този видзащитата от корозия се използва за цинк, калай, алуминий и неговите сплави, титан, мед и неговите сплави, олово, както и високохромни, въглеродни, легирани (ниско и високолегирани) стомани.

Външният източник на ток са станции за катодна защита, които се състоят от токоизправител (преобразувател), захранващ ток към защитената конструкция, анодни заземителни проводници, референтен електрод и аноден кабел.

Катодна защитаИзползват се както независими, така и допълнителни видове защита от корозия.

Основният критерий, по който може да се прецени ефективността на катодната защита, е защитен потенциал. Защитният потенциал е потенциалът, при който скоростта на корозия на метала в определени условия заобикаляща средавзема най-ниската (доколкото е възможно) стойност.

Използването на катодна защита има недостатъци. Една от тях е опасността повторна защита. Свръхзащитата се наблюдава при голяма промяна в потенциала на защитения обект отрицателна страна. В същото време се откроява. Резултатът е разрушаване на защитните покрития, водородна крехкост на метала и корозионно напукване.

Защита на протектора (използване на протектор)

Един вид катодна защита е жертвената. При използване на жертвена защита към защитения обект се свързва метал с по-електроотрицателен потенциал. В този случай не се разрушава структурата, а протекторът. С течение на времето протекторът корозира и трябва да се смени с нов.

Защитата на протектора е ефективна в случаите, когато има малко преходно съпротивление между протектора и околната среда.

Всеки протектор има свой радиус на защитно действие, който се определя от максимума възможно разстояние, на които протекторът може да се сваля без да се губи защитния ефект. Защитната защита се използва най-често, когато е невъзможно или трудно и скъпо да се подаде ток към конструкцията.

Протекторите се използват за защита на конструкции в неутрална среда (море или речна вода, въздух, почва и др.).

За направата на протектори се използват следните метали: магнезий, цинк, желязо, алуминий. Чистите метали не изпълняват напълно своите защитни функции, поради което при производството на протектори те се легират допълнително.

Железните протектори са изработени от въглеродна стомана или чисто желязо.

Цинкови протектори

Цинковите протектори съдържат около 0,001 - 0,005% олово, мед и желязо, 0,1 - 0,5% алуминий и 0,025 - 0,15% кадмий. Цинковите прожектори се използват за защита на продуктите от морска корозия (в солена вода). Ако се използва цинков протектор в слабо солена, прясна вода или почва, той бързо се покрива с дебел слой оксиди и хидроксиди.

Магнезиев протектор

Сплавите за производство на магнезиеви протектори са легирани с 2–5% цинк и 5–7% алуминий. Количеството мед, олово, желязо, силиций, никел в сплавта не трябва да надвишава десети и стотни от процента.

Магнезиевият протектор се използва в леко осолени, пресни води, почви. Протекторът се използва в среди, където цинковите и алуминиевите протектори са неефективни. Важен аспект е, че магнезиевите протектори трябва да се използват в среда с pH 9,5 - 10,5. Това се обяснява с високата скорост на разтваряне на магнезия и образуването на трудноразтворими съединения на повърхността му.

Магнезиевият протектор е опасен, защото... е причина за водородна крехкост и корозионно напукване на конструкции.

Алуминиеви протектори

Алуминиевите протектори съдържат добавки, които предотвратяват образуването на алуминиеви оксиди. Към такива протектори се добавят до 8% цинк, до 5% магнезий и десети до стотни силиций, кадмий, индий и талий. Алуминиевите протектори се използват в крайбрежен шелф и течаща морска вода.

Анодна защита от корозия

Анодната електрохимична защита се използва за конструкции от титан, нисколегирани неръждаеми стомани, въглеродни стомани, черни високолегирани сплави и различни пасивиращи метали. Анодната защита се използва в силно електропроводими корозивни среди.

При анодната защита потенциалът на защитения метал се измества в по-положителна посока, докато се постигне пасивно стабилно състояние на системата. Предимствата на анодната електрохимична защита са не само много значително забавяне на скоростта на корозия, но и фактът, че продуктите от корозията не навлизат в произведения продукт и околната среда.

Анодната защита може да се реализира по няколко начина: чрез изместване на потенциала в положителна посока с помощта на външен източник на електрически ток или чрез въвеждане на окислители (или елементи в сплавта) в корозивната среда, което повишава ефективността на катодния процес върху метална повърхност.

Анодна защита с помощта на окислители защитен механизъмподобно на анодната поляризация.

Ако се използват пасивиращи инхибитори с окислителни свойства, защитаваната повърхност става пасивна под въздействието на генерирания ток. Те включват дихромати, нитрати и др. Но те замърсяват околната технологична среда доста силно.

Когато в сплавта се въвеждат добавки (главно легиране с благороден метал), реакцията на редукция на деполяризатора, протичаща на катода, протича с по-ниско пренапрежение, отколкото при защитения метал.

Ако електрически ток премине през защитената конструкция, потенциалът се измества в положителна посока.

Инсталацията за анодна електрохимична защита от корозия се състои от външен източник на ток, референтен електрод, катод и самия защитен обект.

За да се установи дали е възможно прилагането на анодна електрохимична защита за определен обект, се правят анодни поляризационни криви, с помощта на които може да се определи корозионният потенциал на изследваната конструкция в определена корозивна среда, областта на стабилна пасивност и плътността на тока в тази област.

За производството на катоди се използват слабо разтворими метали, като високолегирани неръждаеми стомани, тантал, никел, олово и платина.

За да бъде ефективна анодната електрохимична защита в определена среда, е необходимо да се използват лесно пасивни метали и сплави, референтният електрод и катод винаги да са в разтвор, а свързващите елементи да са с високо качество.

За всеки случай на анодна защита катодното разположение се проектира индивидуално.

За да бъде ефективна анодната защита за даден обект, е необходимо той да отговаря на определени изисквания:

Всички заварки трябва да бъдат направени с високо качество;

В технологична среда материалът, от който е направен защитеният обект, трябва да премине в пасивно състояние;

Броят на въздушните джобове и пукнатини трябва да бъде минимален;

Върху конструкцията не трябва да има нитове;

В устройството, което се защитава, референтният електрод и катод трябва винаги да са в разтвор.

За прилагане на анодна защита в химическа индустрияЧесто се използват топлообменници и инсталации, които имат цилиндрична форма.

Електрохимичната анодна защита на неръждаеми стомани е приложима за индустриално съхранение на сярна киселина, разтвори на амонячна основа, минерални торове, както и всички видове колектори, резервоари и мерителни резервоари.

Анодна защита може да се използва и за предотвратяване на корозионно разрушаване на вани за безелектрическо никелиране, топлообменни агрегати при производството на изкуствени влакна и сярна киселина.

Тръбопроводите са най-разпространеното средство за транспортиране на енергийни носители. Очевидният им недостатък е податливостта им към ръжда. За тази цел се извършва катодна защита на главните тръбопроводи от корозия. Какъв е принципът му на действие?

Причини за корозия

Мрежи от тръбопроводи за животоподдържащи системи са разпространени в цяла Русия. С тяхна помощ ефективно се транспортират газ, вода, петролни продукти и нефт. Неотдавна беше положен тръбопровод за транспортиране на амоняк. Повечето видове тръбопроводи са изработени от метал, а основният им враг е корозията, която има много видове.

Причините за образуването на ръжда върху метални повърхности се основават на свойствата на околната среда, както външната, така и вътрешната корозия на тръбопроводите. Риск от корозия за вътрешни повърхностибазиран на:

Взаимодействие с вода.
Наличието на основи, соли или киселини във водата.

Такива обстоятелства могат да възникнат в главните водоснабдителни системи, системи за топла вода (БГВ), парни и отоплителни системи. Не по-малко важен факторе методът на полагане на тръбопровода: надземен или подземен. Първият е по-лесен за поддръжка и отстраняване на причините за образуване на ръжда в сравнение с втория.

При метода на монтаж тръба в тръба рискът от корозия е нисък. При директно инсталиране на тръбопровод на открито може да се образува ръжда поради взаимодействие с атмосферата, което също води до промяна в дизайна.

Тръбопроводите, разположени под земята, включително пара и гореща вода, са най-уязвими на корозия. Възниква въпросът за податливостта на корозия на тръбите, разположени на дъното на водоизточниците, но само малка част от тръбопроводите са разположени на тези места.

Според предназначението си тръбопроводите с риск от корозия се разделят на:

главни линии;
риболов;
за отоплителни и животоподдържащи системи;
за отпадъчни води от промишлени предприятия.

Податливост на корозия на главните тръбопроводни мрежи

Корозията на тръбопроводите от този тип е най-добре проучена и тяхната защита от излагане външни факториопределени от стандартните изисквания. Нормативните документи обсъждат методите на защита, а не причините за образуването на ръжда.

Също толкова важно е да се има предвид, че в този случай се разглежда само външната корозия, на която е податлива външната част на тръбопровода, тъй като инертните газове преминават вътре в тръбопровода. В този случай контактът на метала с атмосферата не е толкова опасен.

За защита от корозия, според GOST, се разглеждат няколко секции на тръбопровода: повишена и висока опасност, както и опасни от корозия.

Въздействие на негативни фактори от атмосферата за райони повишена опасностили видове корозия:

Блудащите токове възникват от източници на постоянен ток.
Излагане на микроорганизми.
Създаденото напрежение провокира напукване на метала.
Складиране на отпадъци.
Солени почви.
Температурата на транспортираното вещество е над 300 °C.
Корозия от въглероден диоксид на нефтопровод.

Монтажникът за защита на подземни тръбопроводи от корозия трябва да познава конструкцията на тръбопровода и изискванията на SNiP.

Електрохимична корозия от почвата

Поради разликата в напреженията, образувани в отделните секции на тръбопроводите, възниква електронен поток. Процесът на образуване на ръжда протича според електрохимичния принцип. Въз основа на този ефект част от метала в анодните зони се напуква и изтича в основата на почвата. След взаимодействие с електролита се образува корозия.

Един от значимите критерии за осигуряване на защита срещу негативни прояви е дължината на линията. По пътя има почви с различен състави характеристики. Всичко това допринася за появата на разлика в напрежението между части от положените тръбопроводи. Мрежата има добра проводимост, така че се образуват галванични двойки с доста голяма степен.

Провокира увеличаване на скоростта на корозия на тръбопровода висока плътностелектронен поток. Дълбочината на линиите е не по-малко важна, тъй като тя запазва значителен процент влажност и не се допуска температурата да пада под знака "0". Мелничният котлен камък също остава по повърхността на тръбите след обработката и това влияе върху появата на ръжда.

Чрез дирижиране изследователска работаУстановена е пряка връзка между дълбочината и площта на образуваната ръжда върху метала. Това се основава на факта, че металът с по-голяма повърхност е най-уязвим към външни негативни прояви. Специалните случаи включват появата на значително по-малки количества разрушения върху стоманените конструкции под въздействието на електрохимичния процес.

Агресивността на почвите към метала се определя преди всичко от техния собствен структурен компонент, влажност, устойчивост, алкална наситеност, въздушна пропускливост и други фактори. Монтажникът за защита на подземни тръбопроводи от корозия трябва да е запознат с проекта за изграждане на тръбопровода.

Корозия под въздействието на блуждаещи токове

Ръждата може да възникне от променлив и постоянен поток от електрони:

Образуване на ръжда под въздействието на постоянен ток. Блуждаещите течения са течения, открити в почвата и в структурни елементи, разположени под земята. Произходът им е антропогенен. Те възникват в резултат на работата на технически устройства с постоянен ток, разпространяващ се от сгради или конструкции. Те могат да бъдат заваръчни инвертори, системи за катодна защита и други устройства. Токът има тенденция да следва пътя на най-малкото съпротивление, в резултат на което със съществуващи тръбопроводи в земята ще бъде много по-лесно токът да премине през метала. Анодът е участъкът от тръбопровода, от който блуждаещият ток излиза на повърхността на почвата. Частта от тръбопровода, в която влиза токът, действа като катод. На описаните анодни повърхности токовете имат повишена плътност, така че на тези места се образуват значителни петна от корозия. Скоростта на корозия не е ограничена и може да бъде до 20 мм на година.
Образуване на ръжда под въздействието на променлив ток. Когато се намират в близост до електропроводи с мрежово напрежение над 110 kV, както и при паралелно разположение на тръбопроводи, възниква корозия под въздействието на променливи токове, включително корозия под изолацията на тръбопроводите.

Корозионно напукване под напрежение

Ако метална повърхност е изложена едновременно на външни негативни факториИ високо напрежениеот електропроводи, които създават сили на опън, възниква образуване на ръжда. Според проведените изследвания, новата теория за водородната корозия спечели своето място.

Малки пукнатини се образуват, когато тръбата е наситена с водород, което след това осигурява повишаване на налягането отвътре до нива, по-високи от необходимия еквивалент на връзката на атоми и кристали.

Под въздействието на протонна дифузия, хидрогенирането на повърхностния слой се извършва под въздействието на хидролиза при повишени нивакатодна защита и едновременно излагане на неорганични съединения.

След отваряне на пукнатината процесът на ръждясване на метала се ускорява, което се осигурява от смления електролит. В резултат на това под въздействието на механични въздействия металът се подлага на бавно разрушаване.

Корозия, причинена от микроорганизми

Микробиологичната корозия е процесът на образуване на ръжда върху тръбопровода под въздействието на живи микроорганизми. Това могат да бъдат водорасли, гъбички, бактерии, включително протозои. Установено е, че най-съществено влияние върху този процес оказва пролиферацията на бактериите. За поддържане на жизнената активност на микроорганизмите е необходимо да се създадат условия, а именно азот, влажност, вода и соли. Също така условията са:

Индикатори за температура и влажност.
налягане.
Наличие на осветление.
Кислород.

Организми, които създават киселинни условия, също могат да причинят корозия. Под тяхно влияние на повърхността се появяват кухини, които са черни на цвят и лоша миризмаводороден сулфид. Сулфат-съдържащите бактерии присъстват в почти всички почви, но скоростта на корозия се увеличава с нарастването на броя им.

Какво е електрохимична защита

Електрохимичната защита на тръбопроводите от корозия е набор от мерки, насочени към предотвратяване на развитието на корозия под въздействието на електрическо поле. За преобразуване на постоянен ток се използват специализирани токоизправители.

Защитата от корозия се постига чрез създаване електромагнитно поле, в резултат на което се придобива отрицателен потенциал или зоната действа като катод. Тоест участък от стоманени тръбопроводи, защитен от образуване на ръжда, придобива отрицателен заряд и заземяването става положително.

Катодната защита на тръбопроводите срещу корозия е придружена от електролитна защита с достатъчна проводимост на средата. Тази функция се изпълнява от почвата при полагане на метални подземни магистрали. Контактът на електродите се осъществява чрез проводящи елементи.

Индикаторът за определяне на показателите за корозия е високоволтов волтметър или корозионен габарит. С този уред се следи показателя между електролита и почвата, специално за случая.

Как се класифицира електрохимичната защита?

Корозията и защитата на главните тръбопроводи и резервоари от нея се контролират по два начина:

Към металната повърхност е свързан източник на ток. Тази зона придобива отрицателен заряд, т.е. действа като катод. Анодите са инертни електроди, които нямат нищо общо с дизайна. Този метод се счита за най-често срещаният и не възниква електрохимична корозия. Тази техника е насочена към предотвратяване на следните видове корозия: питинг, поради наличието на блуждаещи токове, кристален тип от неръждаема стомана, както и напукване на месингови елементи.
Галваничен метод. Защитата на главните тръбопроводи или жертвената защита се осъществява от метални пластини с голям отрицателен заряд, изработени от алуминий, цинк, магнезий или техни сплави. Анодите са два елемента, така наречените инхибитори, докато бавното разрушаване на протектора спомага за поддържане на катодния ток в продукта. Защитната защита се използва изключително рядко. ECP се извършва върху изолационното покритие на тръбопроводите.

За характеристиките на електрохимичната защита

Основната причина за разрушаването на тръбопровода е резултатът от корозия на метални повърхности. След образуването на ръжда се образуват пукнатини, разкъсвания и кухини, които постепенно се увеличават по размер и допринасят за разкъсването на тръбопровода. Това явление се среща по-често в близост до магистрали, положени под земята или в контакт с подпочвените води.

Принципът на катодната защита е създаването на разлика в напрежението и действието на двата метода, описани по-горе. След извършване на измервателни операции директно на мястото на тръбопровода беше установено, че необходимият потенциал за забавяне на процеса на разрушаване трябва да бъде 0,85 V, а за подземни елементи тази стойност е 0,55 V.

За да се забави скоростта на корозия, катодното напрежение трябва да се намали с 0,3 V. В тази ситуация скоростта на корозия няма да надвишава 10 микрона/година, което значително ще удължи експлоатационния живот на техническите устройства.

Един от съществените проблеми е наличието на блуждаещи течения в почвата. Такива токове възникват от заземяването на сгради, конструкции, железопътни линии и други устройства. Освен това е невъзможно да се направи точна оценка къде могат да се появят.

За да се създаде разрушителен ефект, достатъчно е да се заредят стоманени тръбопроводи с положителен потенциал по отношение на електролитната среда, включително тръбопроводи, положени в земята.

За да се осигури веригата с ток, е необходимо да се подаде външно напрежение, чиито параметри ще бъдат достатъчни, за да пробият съпротивлението на почвената основа.

По правило такива източници са електропроводи с мощност от 6 до 10 kW. Ако не може да се достави електрически ток, тогава могат да се използват дизелови или газови генератори. Монтажникът за защита на подземни тръбопроводи от корозия трябва да се запознае с проектните решения преди извършване на работа.

Катодна защита

За да се намали процента на ръжда върху повърхността на тръбите, се използват електродни защитни станции:

Анод, направен под формата на заземителни проводници.
Преобразуватели на постоянни електронни потоци.
Оборудване за контрол на процеса и наблюдение на този процес.
Кабелни и жични връзки.

Станциите за катодна защита са доста ефективни, когато са директно свързани към електропровод или генератор, те осигуряват инхибиращ ефект на токовете. Това осигурява защита на няколко участъка от тръбопровода едновременно. Параметрите могат да се регулират ръчно или автоматично. В първия случай се използват трансформаторни намотки, а във втория - тиристори.

Най-често срещаната в Русия е високотехнологичната инсталация - Миневра -3000. Мощността му е достатъчна за защита на 30 000 м магистрали.

Предимства на техническото устройство:

характеристики с висока мощност;
актуализиране на режима на работа след претоварване за четвърт минута;
чрез цифрово регулиране се наблюдават работните параметри;
плътност на високо критични връзки;
свързване на устройството към дистанционно управление на процеса.

Използват се и ASKG-TM, въпреки че тяхната мощност е ниска, те са оборудвани с телеметричен комплекс или дистанционноим позволява да бъдат не по-малко популярни.

На работната площадка трябва да има схема на изолационната магистрала на водопровода или газопровода.

Видео: катодна защита от корозия - какво е това и как се изпълнява?

Защита от корозия чрез инсталиране на дренаж

Монтажникът за защита от корозия на подземни тръбопроводи трябва да е запознат с дренажната система. Такава защита срещу образуване на ръжда на тръбопроводите от блуждаещи течения се осъществява чрез дренажно устройство, необходимо за отклоняване на тези течения към друга част от земята. Има няколко опции за дренаж.

Видове изпълнение:

Изпълнен под земята.
Направо.
С полярности.
Подсилени.

При извършване на земен дренаж електродите се монтират в анодните зони. За да се осигури права дренажна линия, се прави електрически джъмпер, свързващ тръбопровода към отрицателния полюс на източници на ток, например заземяване от жилищна сграда.

Поляризираният дренаж има еднопосочна проводимост, т.е. когато се появи положителен заряд на земната верига, той автоматично се изключва. Подобреният дренаж работи от токов преобразувател, допълнително свързан към електрическа схема, и това подобрява отстраняването на блуждаещи токове от главната линия.

Увеличението за корозия на тръбопровода се извършва изчислително, съгласно РД.

Освен това се използва инхибиторна защита, т.е. използва се върху тръби специален съставза защита от агресивни среди. Корозия на място възниква, когато котелното оборудване не работи дълго време; за да се предотврати това, е необходима поддръжка на оборудването.

Монтажникът за защита на подземни тръбопроводи от корозия трябва да притежава знания и умения, да бъде обучен по Правилата и периодично да преминава медицински преглед и да полага изпити в присъствието на инспектор от Rostechnadzor.

Защитата на метала от корозия чрез прилагане на външен постоянен електрически ток, който радикално променя електродния потенциал на материала и променя скоростта на неговата корозия, се нарича електрохимична защита. Надеждно защитава повърхностите от корозия, предотвратявайки разрушаването на подземни резервоари, тръбопроводи, дъна на кораби, газови резервоари, хидравлични конструкции, газопроводи и др. Този метод се използва в случаите, когато корозионният потенциал е в зона на интензивен разпад или по време на пасивация , тоест когато настъпва активно разрушаване на метални конструкции.

Принцип на действие на електрохимичната защита

Към металната конструкция отвън е свързан източник на постоянен електрически ток. На повърхността на продукта електрически ток образува катодна поляризация на електродите, в резултат на което се получава обмен и анодните зони се трансформират в катодни. В резултат на това под въздействието на корозивна среда се разрушава анодът, а не изходният материал. Този вид защита се разделя на катодна и анодна, в зависимост от това в каква посока (отрицателна или положителна) се измества потенциалът на метала.

Катодна защита от корозия

Пример: (+0,8)Au/Fe(-0,44)

За да се увеличи стабилността на металните части в контакт с всякаква агресивна среда или по време на работа, изложени на морска вода или почва, се използва катодна защита от корозия. В този случай катодната поляризация на съхранявания метал се постига чрез образуване на микрогалванична двойка с друг метал (алуминий, цинк, магнезий), намаляване на скоростта на катодния процес (деаерация на електролита) или прилагане на електрически ток от външен източник .

Тази техника обикновено се използва за запазване на черни метали, тъй като повечето обекти, намиращи се в почвата и водата, са направени от тях - например стълбове, пилотни конструкции, тръбопроводи. Този метод е намерил широко приложение и в машиностроенето, за предотвратяване на корозионни процеси в нови и използвани машини, при обработка на каросерии, кухини на странични елементи, компоненти на шасито и др. Трябва да се отбележи, че същият метод се използва за производство ефективна защитадолната част на автомобила, която най-често е изложена на агресивни среди.

Катодната защита, с много предимства, все още има недостатъци. Един от тях е излишната защита, това явление се наблюдава, когато потенциалът на съхранявания продукт е силно изместен в отрицателна посока. Резултатът е чупливост на метала, корозионно напукване на материала и разрушаване на всички защитни покрития. Типът му е защита на протектора. При използването му към съхранявания продукт се прикрепя метал с отрицателен потенциал (протектор), който впоследствие се унищожава, запазвайки обекта.

Анодна защита

Пример: (-0,77)Cd/Fe(-0,44)

Анодна защита срещу корозия на метала се използва за продукти от високолегирани железни сплави, въглеродна и киселинноустойчива стомана, намиращи се в корозивни среди с добра електропроводимост. При този метод потенциалът на метала се измества в положителна посока, докато достигне стабилно (пасивно) състояние.

Анодната електрохимична инсталация включва: източник на ток, катод, референтен електрод и съхраняван обект.

За да бъде защитата възможно най-ефективна за всеки конкретен артикул, трябва да се спазват определени правила:

минимизиране на броя на пукнатини, пукнатини и въздушни джобове;

качеството на заварките и връзките на металните конструкции трябва да бъде максимално;

катодът и референтният електрод трябва да бъдат поставени в разтвора и да останат там постоянно

МЕТАЛНИ КОНСТРУКЦИИ"

Теоретична основа

Катодна защита на подземни метални конструкции

Принцип на действие на катодната защита

Когато металът влезе в контакт с почви, свързани с електролитни среди, възниква процес на корозия, придружен от образуване на електрически ток и се установява определен електроден потенциал. Големината на електродния потенциал на тръбопровода може да се определи от потенциалната разлика между два електрода: тръбопровода и неполяризиращия елемент от меден сулфат. По този начин стойността на потенциала на тръбопровода е разликата между неговия електроден потенциал и потенциала на референтния електрод по отношение на земята. На повърхността на тръбопровода електродните процеси протичат в определена посока и промените във времето имат стационарен характер.

Стационарният потенциал обикновено се нарича естествен потенциал, което означава липсата на блуждаещи и други индуцирани токове в тръбопровода.

Взаимодействието на корозиращ метал с електролит се разделя на два процеса: аноден и катоден, които протичат едновременно при различни областиинтерфейс между метал и електролит.

При защита срещу корозия се използва териториално разделяне на анодния и катодния процес. Към тръбопровода е свързан източник на ток с допълнителен заземителен електрод, с помощта на който към тръбопровода се подава външен постоянен ток. В този случай анодният процес протича на допълнителен заземяващ електрод.

Катодната поляризация на подземни тръбопроводи се осъществява чрез прилагане на електрическо поле от външен източник на постоянен ток. Отрицателният полюс на източника на постоянен ток е свързан към защитаваната конструкция, докато тръбопроводът е катод спрямо земята, а изкуствено създаденият заземителен анод е положителен полюс.

Схематична диаграмакатодната защита е показана на фиг. 14.1. При катодна защита отрицателният полюс на източника на ток 2 е свързан към тръбопровода 1, а положителният полюс е свързан към изкуствено създаденото анодно заземително устройство 3. Когато източникът на ток е включен, източникът на ток от неговия полюс през анодното заземяване навлиза в земята и през повредени участъци от изолация 6 към тръбата. След това, през дренажната точка 4 по протежение на свързващия проводник 5, токът се връща отново към минуса на източника на захранване. В този случай процесът на катодна поляризация започва в откритите участъци на тръбопровода.

Ориз. 14.1. Схематична диаграма на катодна защита на тръбопровода:

1 - тръбопровод; 2 - външен източникпостоянен ток; 3 - анодно заземяване;

4 - дренажна точка; 5 - дренажен кабел; 6 - катоден клемен контакт;

7 - катоден извод; 8 - повреда на изолацията на тръбопровода

Тъй като напрежението на външния ток, приложен между заземяващия електрод и тръбопровода, значително надвишава потенциалната разлика между електродите на корозионните макродвойки на тръбопровода, стационарният потенциал на анодното заземяване не играе решаваща роля.

С включване на електрохимична защита ( j 0a.добавете) разпределението на токовете на корозионните макродвойки е нарушено, стойностите на потенциалната разлика „тръба - земя“ на катодните секции ( j 0k) с потенциалната разлика на анодните секции ( j 0a), са осигурени условия за поляризация.

Катодната защита се регулира чрез поддържане на необходимия защитен потенциал. Ако чрез прилагане на външен ток тръбопроводът се поляризира до равновесния потенциал ( j 0k = j 0a) разтваряне на метала (фиг. 14.2 а), след което анодният ток спира и корозията спира. По-нататъшното увеличаване на защитния ток е непрактично. При по-положителни стойности на потенциала възниква явлението непълна защита (фиг. 14.2 b). Може да възникне при катодна защита на тръбопровод, разположен в зона на силно влияние на блуждаещи токове или при използване на протектори, които нямат достатъчно отрицателен електроден потенциал (цинкови протектори).

Критериите за защита на метала от корозия са защитна плътност на тока и защитен потенциал.

Катодната поляризация на гола метална конструкция до защитния потенциал изисква значителни токове. Най-вероятните стойности на плътността на тока, необходими за поляризирането на стомана в различни среди до минималния защитен потенциал (-0,85 V) по отношение на референтния електрод с меден сулфат, са дадени в таблица. 14.1

Ориз. 14.2. Корозионна диаграма за случай на пълна поляризация (а) и

непълна поляризация (b)

Обикновено катодната защита се използва заедно с изолационни покрития, нанесени върху външната повърхност на тръбопровода. Повърхностното покритие намалява необходимия ток с няколко порядъка. По този начин, за катодна защита на стомана с добро покритие в почвата е необходимо само 0,01 ... 0,2 mA / m 2.

Таблица 14.1

Плътност на тока, необходима за катодна защита

гола стоманена повърхност в различни среди

Плътността на защитния ток за изолирани главни тръбопроводи не може да се превърне в надежден критерий за защита поради неизвестното разпределение на повредената изолация на тръбопровода, което определя действителната контактна площ на метала със земята. Дори за неизолирана тръба (патрон при подземен проход през железопътни линии и магистрали), плътността на защитния ток се определя от геометричните размери на конструкцията и е фиктивна, тъй като делът на повърхността на патрона остава неизвестен, покрит с постоянно присъстващи пасивни защитни слоеве (нагар и др.) и неучастващи в процеса на деполяризация. Следователно плътността на защитния ток като критерий за защита се използва за някои лабораторни изследванияизвършва се върху метални проби.