Катодная защита газопроводов от коррозии

Катодная защита — это электрохимическая защита от коррозии, основанная на наложении отрицательного потенциала на защищаемую деталь [1] [2] . Катодную защиту, как правило, совмещают с нанесением защитных покрытий.

Сдвиг потенциала защищаемого металлического объекта осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока (станции катодной защиты) или же соединением с протекторным анодом, изготовленным из металла, более электроотрицательного относительно объекта. При этом поверхность защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех её участках протекает только катодный процесс. Обусловливающий коррозию анодный процесс перенесён на вспомогательные электроды. Отсюда названия — жертвенный анод, жертвенный электрод. Если, однако, сдвиг потенциала в отрицательную сторону превысит определённое значение, возможна так называемая перезащита, связанная с выделением водорода, изменением состава приэлектродного слоя и другими явлениями, что может привести к деградации защитного (изоляционного) покрытия и протеканию процесса стресс-коррозии катодно защищаемого объекта.

Содержание

История открытия [ править | править код ]

Катодная защита была впервые описана сэром Гемфри Дэви в серии докладов, представленных Лондонскому королевскому обществу [3] по развитию знаний о природе в 1824 году. После продолжительных испытаний впервые катодную защиту применили в 1824 г. на судне HMS Samarang [4] . Анодные протекторы из железа были установлены на медную обшивку корпуса судна ниже ватерлинии, что значительно снизило скорость корродирования меди. Медь, корродируя, высвобождает ионы меди, которые обладают антиобрастающим эффектом. В связи с чрезмерным обрастанием корпуса и снижением эффективности корабля Королевский военно-морской флот Великобритании принял решение отказаться от протекторной защиты, чтобы получить преимущества от антифоулингового эффекта вследствие корродирования меди.

Применение [ править | править код ]

Катодная защита широко применяется для защиты от коррозии наружной поверхности:

• больших металлоемких объектов энергетического комплекса, таких как подземные и наземные магистральные и промысловые трубопроводы нефти, газа и нефтепродуктов, тепловые сети, крупные резервуары и т. д. В случае невозможности или нецелесообразности применения катодной защиты для защиты от коррозии небольших объектов может применяться протекторная защита.
• металлических свайных фундаментов в грунте.
• морских причалов, оснований нефтегазовых платформ, опор мостов или любых других металлических конструкций в морской воде, причём для разных зон контакта сооружения с морской водой (зона переменного смачивания, зона полного погружения и зона погружения в морской грунт) необходимо применять разные технические решения по катодной защите.
• судов от коррозии в морской воде (преимущественно протекторная защита).
• стальной арматуры в железобетоне для свай, фундаментов, дорожных сооружений (в том числе горизонтальных покрытий) и зданий.

Не очень известным, но очень эффективным способом электрохимической защиты от коррозии является катодная защита внутренней поверхности трубопроводов и резервуаров (сосудов) любой ёмкости 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 катодной защиты позволяет продлить срок безремонтной эксплуатации объекта в несколько раз.

Побочный эффект [ править | править код ]

Основным вредным последствием работы систем катодной защиты подземных сооружений (преимущественно трубопроводов), возникающим вследствие ошибок при проектировании и строительстве подобных систем, может быть ускоренная электрокоррозия (коррозия блуждающими токами) соседних с защищаемым металлических объектов. Для ее предотвращения обычно используется дренажная защита при помощи устройств с источником наложенного (принудительного) тока и устройств без источника тока (поляризованный дренаж).

Пассивная защита подземных газопроводов изолиру­ющими покрытиями дополняется электрической защитой. Задачи электрической защиты следующие.

1. Отвод блуждающих электрических токов с защищаемого газо­провода и организованный возврат их к электрическим установкам и сетям постоянного тока, являющимся источником этих токов.
2. Подавление протекающих по газопроводу токов в местах их вы­хода в землю (анодные зоны) токами от внешнего источника, а также токов, возникающих за счет почвенной электрохимической коррозии, созданием гальванической цепи и защитного электрического потен­циала на трубах газопровода.
3. Предотвращение распространения электрических токов по газопроводам путем секционирования последних изолирующими фланцами.

Задача отвода блуждающих токов может быть решена путем создания:

1. дополнительных заземлений для отвода токов в землю. Недо­статок — возможность вредного влияния на соседние трубопроводы токов, стекающих с защищаемого газопровода;
2. простой или прямой дренажной защиты, т.е. электрического соединения защищаемого газопровода с рельсами трамвая или элек­трической железной дороги с целью возврата через них токов к их источнику. Простой дренаж имеет двустороннюю проводимость, т.е. может пропускать ток туда и обратно, и поэтому применяется в устойчивых анодных зонах. Недостатком этой защиты является не­обходимость выключения дренажа, если изменилась полярность тока или если потенциал на газопроводе стал меньшим, чем на рельсах;
3. поляризованной дренажной защиты, т.е. дренажа с односто­ронней проводимостью, исключающей обратное течение тока от рельсов к защищаемому газопроводу;
4. усиленной дренажной защиты, т.е. такой защиты, в цепь кото­рой для повышения эффективности включен внешний источник тока. Таким образом, усиленный дренаж — это объединение поля­ризованного дренажа с катодной защитой.

Задача подавления токов, протекающих по защищаемому газо­проводу, может быть решена с помощью:

1. Катодной защиты внешним током (электрозащита), т.е. при­соединением защищаемого газопровода к внешнему источнику тока — к его отрицательному полюсу в качестве катода. Положитель­ный полюс источника тока присоединяется к заземлению — аноду. Создается замкнутая цепь, в которой ток течет от анода через землю к защищаемому газопроводу и далее к отрицательному полюсу внешнего источника тока. При этом происходит постепенное разрушение анодных зазем­лений, но обеспечивается защита газопровода за счет его катодной поляризации и предотвращения стекания токов с труб в землю. В ка­честве внешнего источника могут применяться станции катодной защиты( СКЗ);
2. Протекторной защиты, т.е. защиты путем использования в электрической цепи протекторов из металлов, обладающих в кор­розионной среде более отрицательным потенциалом, чем металл трубопровода. Электрический ток возникает в системе протекторной защиты, так же как в гальваническом элементе, причем электроли­том служит грунт, содержащий влагу, а электродами являются газопровод и металл протектора. Возникающий защитный ток подавля­ет токи электрохимической коррозии и обеспечивает создание за­щитного электрического потенциала на газопроводе.

Принципиальная схема катодной защиты подземного газопровода

1 — анодное заземление; 2,4 — дренажные кабели; 3 — внешний источник электри-ческого тока; 5 — точка при-соединения дренажного кабеля; 6 — защищаемый газопровод

Принципиальная схема протекторной защиты подземного газопровода

1 — защищаемый газопровод; 2 — изолированные кабели; 3 — контрольный вывод; 4 — протектор; 5 — заполнитель для протектора

Задача электрического секционирования трубопроводов решается установкой изолирующих фланцев с паронитовыми или текстолито­выми прокладками, текстолитовыми втулками и шайбами. Пример конструкции изолирующих фланцев представлен на рисунке ниже.

Устройство изолирующих фланцев

1— изолирующая текстолитовая или паронитовая втулка; 2— изолирующая шайба из текстолита, резины или хлорвинила; 3 — стальная шайба; 4 — свинцовые шайбы; 5— текстолитовое кольцо-прокладка

Основными факторами, характеризующими степень коррозион­ного воздействия на подземные стальные газопроводы, являются:

• величина и направление блуждающих токов в грунте;
• величина и полярность потенциала газопровода относительно других металлических подземных коммуникаций и рельсов электри­фицированного транспорта;
• направление и сила токов, протекающих по газопроводу;
• состояние противокоррозионной защиты газопроводов;
• величина удельного электрического сопротивления фунта.

Все эти факторы подлежат периодическому контролю.

Периодичность элекфических измерений такова:

• в районах установок электрозащиты газопроводов и других за­щищаемых сооружений, а также около тяговых подстанций и депо элекфотранспорта, вблизи рельсов фамвая и элекфифицированных железных дорог и в местах пересечений газопроводов с ними — не реже одного раза в 3 месяца, а также при изменениях режимов уста­новок электрозащиты, защищаемых сооружений или источников блуждающих токов;
• в неопасных с точки зрения электрозащиты участках — не реже одного раза в год в летнее время, а также при всяких изменениях ус­ловий, могущих вызвать электрокоррозию.

Для протекторной защиты применяют протекторы из цветных металлов — обычно магния, цинка, алюминия и их сплавов.

Контроль работы электрозащитных установок и измерение по­тенциалов на контактах производятся (не реже): на дренажных уста­новках — 4 раза в месяц; на катодных установках — 2 раза в месяц; на протекторных установках — 1 раз в месяц.

Читайте также:

1. II. Искупление как защита
2. Административно-правовая защита прав и свобод граждан.
3. Анодная защита
4. Атака и Защита
5. Билет 33. Защита права собственности.
6. Билет 54. Защита трудовых прав работника.
7. БОНИТАРНОЕ ОБЛАДАНИЕ. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ. ЗАЩИТА
8. Борьба с рудничных пылью и пылевзрывозащита
9. Б№- 25 Осуществление и защита гражданских прав.
10. Б№-37 Защита права собственности и иных вещных прав.
11. В основном же, защита должна выстраиваяться сознательно, системно и постоянно.
12. Вещно-правовая защита владения

Этот вид защиты применяется от электрохимической коррозии и блуждающих токов. При катодной защите на газопровод накладывают отрицательный потенциал посредством помещения к нему источника постоянного тока, т.е. переводят весь защищаемый участок газопровода в катодную зону. Отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с газопроводом, а положительный – с анодом, удаленным от трубопровода на 50–500 м. Принципиальная схема катодной защиты приведена на рис. 7.2.

Рисунок 7.2 – Схема катодной защиты:

1 – дренажный кабель; 2 – источник постоянного тока; 3 – соединительный кабель; 4 – заземлитель (анод); 5, 6 – пути движения токов: 5 – блуждающих, 6 – защитного в грунте; 7 – газопровод; 8 – точка дренирования

В качестве анодов применяют малорастворимые материалы – железокремниевые, графитовые, углеграфитные, графитопластовые, стальные, чугунные, а также отходы черного металла, которые помещают в грунт вблизи газопровода. Тип анодного заземления выбирают в зависимости от удельного сопротивления, глубины примерзания грунта, расположения других подземных металлических конструкций.

По конструктивному исполнению и глубине заложения анодные заземления делятся на:

1. подпочвенные заземления, устанавливаемые в грунтах с глубиной погружения до 10 м и ниже поверхности земли с горизонтальным (глубина заложения 1–2,5 м), вертикальным и комбинированием расположением электродов;

2. глубинные заземления, устанавливаемые в специально пробуренные скважины глубиной более 12 – 15 м;

3. протяженные заземления, прокладываемые, как правило, вдоль защищаемого сооружения.

Основной качественный показатель заземлителей – стабильность сопротивления растеканию тока. Для городских условий наиболее эффективны глубинные аноды. Они представляют собой цилиндрическое тело, собранное из отдельных элементов, соединенных между собой при помощи резьбы. В этом случае исключается коррозийное влияние на смежные подземные металлические сооружения и увеличивается зона защиты.

Дата добавления: 2015-05-07 ; Просмотров: 1950 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет