Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрохимическая защита технологических трубопроводов

Электрохимическая защита технологических трубопроводов

При укладке в траншею изолированного трубопровода и его последующей засыпке изоляционное покрытие может быть повреждено, а в процессе эксплуатации трубопровода оно постепенно стареет (теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию). Поэтому при всех способах прокладки, кроме надземной, трубопроводы подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ) независимо от коррозионной активности грунта.

К средствам ЭХЗ относятся катодная, протекторная и электродренажная защиты.

Защита от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рисунке.

Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток от вдольтрассовой ЛЭП 1, поступающий через трансформаторный пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью соединительного провода 4 подключен к защищаемому трубопроводу 6, а положительным — к анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принципиальная схема катодной защиты

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — соединительный провод; 5 — анодное заземление; 6 — трубопровод

Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока— защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся в глубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Подземные коммуникации нефтебаз защищают катодными установками с различными типами анодных заземлений. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К — коэффициент оголенности коммуникаций, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления изоляционного покрытия Rnep и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке ниже.

Необходимая величина защитной плотности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки нефтебазы в соответствии с таблицей ниже.

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводом 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Зависимость коэффициентов оголенности подземных трубопроводов от переходного сопротивления изоляционного покрытия для грунтов удельным сопротивлением, Ом-м

1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5

ЭлектроХимическая Защита

Электрохимическая защита – эффективный способ защиты готовых изделий от электрохимической коррозии. Электрохимическая защита надежно защищает изделие от коррозии, предупреждая разрушение подземных трубопроводов, резервуаров и иных технических устройств, и сооружений.

Пассивные

Активные

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.

В основу протекторного метода положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом и будет разрушаться, защищая, тем самым, металл с менее отрицательным потенциалом. На практике в качестве жертвенных гальванических анодов используются протекторы из магниевых, алюминиевых и цинковых сплавов.

Катодная защита — способ защиты сооружений принудительной катодной поляризацией с помощью внешнего источника постоянного тока. Отрицательный полюс внешнего источника тока подключают к защищаемому сооружению, которое исполняет роль катода. Для образования замкнутой по току цепи положительный полюс источника соединяется со вспомогательным электродом — анодом, который находится в той же среде (грунт, вода), что и защищаемый объект.

Анод электрической цепи — специальное анодное заземление. Потенциал анода более положительный, чем потенциал защищаемого объекта. Следовательно, происходит его анодное растворение. Для увеличения срока службы анодов их обычно изготавливают из материалов, по возможности меньше подвергающихся анодному растворению, стойкими к другим химическим и физическим воздействиям, допускающих высокую токовую нагрузку и имеющих достаточно низкое сопротивление.

Наряду с хорошо изолированными участками трубопроводов встречаются участки, имеющие как отдельные дефекты изоляционных покрытий, так и распределенные точечные повреждения. Трубопроводы с такими распределенными повреждениями, без катодной защиты поляризуются при контакте с электролитом грунта до величины естественного потенциала (Uест). При включении станций катодной защиты (СКЗ) под действием защитного тока, протекающего через имеющиеся повреждения изоляционного покрытия, начинаются поляризационные процессы, изменяющие строение двойного электрического слоя на границе металл — электролит грунта.

Для ЭХЗ трубопроводов необходимо обеспечить его катодную поляризацию внешним током. Однако при равенстве защитного и коррозионного токов обеспечивается 50 %-я степень защиты, поэтому об эффективности ЭХЗ судят по величине поляризационного потенциала Uп или его смещения >Uп, исходя из теоретического соотношения: >Uп = — 0,059 lgjк/jа, где >Uп — минимальное защитное смещение потенциала, В; jк — плотность тока коррозии; jа — предельно допустимая плотность тока коррозии при ЭХЗ.

Так, для снижения скорости коррозии в 100 раз, т.е. jк/jа= 100, необходимо сместить потенциал на 118 мВ: >Uп = — 0,059 Ig 100 = — 0,118 В. Таким образом, защищенность подземных металлических сооружений от коррозии оценивают по косвенному критерию — величине разности потенциала труба-земля Uз, измеренной относительно земли. Об истинной защищенности трубопроводов можно судить только по величине поляризационного потенциала Uп.

Расчет защитного потенциала:

Условия прокладки и эксплуатации трубопровода

Минимальный защитный потенциал относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения, В

Е

поляризационный

U

с омической составляющей

При прокладке трубопровода с температурой выше 60 °С, в грунтах с удельным электрическим сопротивлением менее 10 Ом·м или при подводной прокладке трубопровода

При других условиях прокладки трубопроводов:

Условия прокладки и эксплуатации трубопровода

Максимальный защитный потенциал относительно насыщенного медно-сульфатного электрода сравнения, В

Е

поляризационный

U

с омической составляющей

Грунты с удельным электрическим сопротивлением более 10 Ом·м или содержанием водорастворимых солей не более 1 г на 1 кг грунта или при температуре транспортируемого продукта не более 293 К (20 °С)

Грунты с удельным электрическим сопротивлением менее 10 Ом·м или содержанием водорастворимых солей более 1 г на 1 кг грунта, или опасном влиянии блуждающих токов промышленной частоты (50 Гц) и постоянных токов, или при возможной микробиологической коррозии, или при температуре транспортируемого продукта более 293 К (20 °С)

Удельное сопротивление грунта (ρг)

Коррозионная агрессивность грунта

Удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м

Средняя плотность катодного тока, А/м

От 20 до 50 включ.

От 0,05 до 0,20 включ.

Удельное сопротивление грунта как обобщающий фактор коррозионной активности играет важную роль и определяет величину электрохимического потенциала трубопровода, которая в среднем составляет минус 0,55 В по неполяризующемуся медносульфатному электроду сравнения (МСЭ).

Показатель рН

На скорость коррозии трубопровода влияют внутренние и внешние факторы, присущие как металлу, так и коррозионной среде. Внутренние факторы определяются природой металла, его составом, структурой, состоянием поверхности, наличием напряжений. Внешние факторы влияют на скорость коррозии металлов и определяются природой и свойствами коррозионной среды. К ним относятся: концентрация водородных ионов (рН), скорость движения электролита, температура, давление, контакт с другими металлами, внешние токи.

Читать еще:  Как превратить табак в порошок своими руками

На скорость коррозии существенное влияние оказывает концентрация ионов H+. Повышение pH приводит к замедлению коррозии, поскольку восстановление O2 из H2O замедляется. При pH = 9–10 коррозия железа практически прекращается.

Измерение электрических параметров трубопроводов

Для контроля защищенности трубопроводов нашими специалистами проводятся следующие измерения:

— измерения удельного сопротивления грунтов;

— измерение pH грунта;

— измерение потенциалов трубопровода на КИП и в шурфах;

— измерения в зоне блуждающих токов;

— интегральная оценка состояния изоляции трубопровода.

Измерение удельного сопротивления грунта

Измерение удельного сопротивления грунта проводится с помощью приборов ИС-10 или аналогичных, согласно схеме, приведенной ниже. Согласно ГОСТ 9.602 измерение удельного электрического сопротивления грунта проводят с шагом 10 м вдоль оси трубопровода в соответствии с ГОСТ 9.602.

Измерение pH грунта.

Измерения показателя pH грунта проводятся с применением портативных рН-метров в растворе грунта в дистиллированной водой.

Измерение потенциалов

Измерение защитного потенциала трубопровода Uз проводятся с применением прибора коррозионных изысканий ПКИ-02 по схеме, показанной на рисунке ниже. Количество измерений и расстояние между ними зависит от требований нормативно-технической документации на объект контроля.

Оценка влияния блуждающих токов

Определение опасного влияния блуждающего постоянного тока проводится в соответствии с ГОСТ 9.602-2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии». При определении наличия блуждающих токов измерения проводятся по следующей схеме:

— измерение и фиксация Uз каждые 10 с в течение 10 мин.

— определение ΔU = Uзmax – Uзmin

— ΔU ≤0,04В – отсутствие опасного влияния блуждающего пост.тока.

Интегральная оценка состояния изоляции трубопровода.

Интегральная оценка состояния изоляции проводится в соответствии с ВРД 39-1.10-026-2001 «Методика оценки фактического положения и состояния изоляции подземных газопроводов». В процессе работы к трубопроводу подключается генератор низкой частоты. Далее с помощью многофункционального приемного устройства (приемник) определяется положение трубопровода и глубина его залегания. Также приемник позволяет измерить величину переменного тока, протекающего в подземном трубопроводе. По изменению величины тока в зависимости от пройденного расстояния от точки подключения генератора оценивается состояние изоляции трубопровода. Ниже приведен примерный график представления результатов интегральной оценки состояния изоляции и пример таблицы с результатами измерений.

Нормативная документация

  1. ГОСТ 9.602-2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».
  2. Методика проведения экспертизы промышленной безопасности и определения срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов КС ООО «Газпром трансгаз Югорск» с использованием результатов внутритрубного диагностирования.
  3. СТО Газпром 2-2.3-310-2009 «Организация коррозионных обследований объектов ОАО «Газпром». Основные требования».
  4. СТО Газпром 2-2.3-328-2009 «Оценка технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций».
  5. СТО Газпром 2-2.3-173-2007 «Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением».
  6. СТО Газпром 2-2.3-412-2010 «Инструкция по определению потенциально опасных стресс-коррозионных участков и техническому диагностированию технологических трубопроводов газа компрессорных станций».
  7. ВРД 39-1.10-026-2001 Методика оценки фактического положения и состояния изоляции подземных газопроводов

Электрохимическая защита магистральных трубопроводов и резервуаров

  • 16 марта – 27 марта
  • 16 ноября – 27 ноября
  • Записаться
Трудоемкость обучения:96 час(ов)
Для кого:лица, имеющие или получающие среднее профессиональное и (или) высшее образование
Продолжительность обучения:год(а)
По окончании обучения выдается:Удостоверение о повышении квалификации

Программа имеет своей целью качественное изменение следующих профессиональных компетенций слушателей, необходимых для профессиональной деятельности в рамках имеющейся квалификации:

  • способность участвовать в реконструкции систем электрохимической защиты и других объектов трубопроводного транспорта нефти с переводом их на новый технический уровень;
  • способность проводить электрометрические изыскания и рассчитывать параметры электрохимической защиты;
  • способность анализировать новые направления в разработке средств защиты от коррозии, использовать технологические приемы изменения состава и физико-химических свойств технологических сред с целью снижения коррозионной агрессивности;
  • способность участвовать в совершенствовании существующих систем электрохимической защиты в нормативное состояние с учетом требований отраслевых нормативных документов;
  • способность осуществлять эксплуатацию оборудования электрохимической защиты на объектах трубопроводного транспорта нефти.

В результате освоения программы слушатель должен приобрести следующие знания и умения, необходимые для качественного изменения указанных компетенций:

слушатель должен знать:

  • основы учения об электричестве, теории коррозии и применения защитных покрытий;
  • основные виды коррозионных разрушений и причины их образования;
  • основные методы электрохимической защиты и измерений;
  • основные термины и определения в области коррозии металлов и сплавов;
  • контроль качества защитных покрытий;
  • требования к защитным покрытиям и их влияние на катодную защиту;
  • особенности электрохимической защиты подземных и подводных металлических конструкций;
  • методики измерений на подземных и подводных металлических конструкциях;
  • методы анализа и оценки эффективности систем электрохимической защиты;
  • методы защита от коррозии блуждающим током от систем постоянного тока;

слушатель должен уметь:

  • выполнять контроль, проверку и испытания во время монтажа, технического обслуживания элементов системы электрохимической защиты;
  • выбирать способы проведения измерений и испытаний в системах электрохимической защиты;
  • выполнять работы по монтажу, плановому техническому обслуживанию систем электрохимической защиты;
  • определять мероприятия по повышению эффективности электрохимической защиты;
  • выполнять проектные работы по антикоррозионной защите;
  • оценивать качество скрытых работ по итогам проведения визуально-измерительного контроля;
  • следить за соблюдением временных интервалов между подготовкой поверхности и нанесением систем защитных покрытий и соблюдением временных интервалов между последующим нанесением слоев систем защитных покрытий;
  • выявлять различные виды дефектов при выполнении скрытых работ;
  • рассчитывать систему защиты от коррозии.

Программа разработана на основе профессиональных стандартов:

  • «Специалист по электрохимической защите от коррозии линейных сооружений и объектов» утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 8 сентября 2014 г. №614н.
  • «Специалист по системам защитных покрытий поверхности зданий и сооружений опасных производственных объектов» утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 13 октября 2014 г. №709н.

СНиП 2.05.06-85 : Защита трубопроводов от коррозии

10.1. При проектировании средств защиты стальных трубопроводов (подземных, наземных, надземных и подводных с заглублением в дно) от подземной и атмосферной коррозии следует руководствоваться требованиями ГОСТ 25812—83* и нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

10.2. Противокоррозионная защита независимо от способа прокладки трубопроводов должна обеспечить их безаварийную (по причине коррозии) работу в течение эксплуатационного срока.

10.3. Защита трубопроводов (за исключением надземных) от подземной коррозии, независимо от коррозионной агрессивности грунта и района их прокладки, должна осуществляться комплексно: защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты.

10.4. В зависимости от конкретных условий прокладки и эксплуатации трубопроводов следует применять два типа защитных покрытий: усиленный и нормальный.

Усиленный тип защитных покрытий следует применять на трубопроводах сжиженных углеводородов, трубопроводах диаметром 1020 мм и более независимо от условий прокладки, а также на трубопроводах любого диаметра, прокладываемых:

южнее 50 ° северной широты;

в засоленных почвах любого района страны (солончаковых, солонцах, солодях, такырах, сорах и др.);

в болотистых, заболоченных, черноземных и поливных почвах, а также на участках перспективного обводнения;

на подводных переходах и в поймах рек, а также на переходах через железные и автомобильные дороги, в том числе на защитных футлярах и на участках трубопроводов, примыкающих к ним, в пределах расстояний, устанавливаемых при проектировании, в соответствии с табл. 3 и 4;

на пересечениях с различными трубопроводами — по 20 м в обе стороны от места пересечения;

на участках промышленных и бытовых стоков, свалок мусора и шлака;

на участках блуждающих токов;

на участках трубопроводов с температурой транспортируемого продукта 313К (40° С) и выше;

на участках нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, прокладываемых на расстоянии менее 1000 м от рек, каналов, озер, водохранилищ, а также границ населенных пунктов и промышленных предприятий.

Во всех остальных случаях применяются защитные покрытия нормального типа.

Читать еще:  Зенкер по металлу: особенности и технология зенкерования

10.5. Трубопроводы при надземной прокладке должны защищаться от атмосферной коррозии лакокрасочными, стеклоэмалевыми, металлическими покрытиями или покрытиями из консистентных смазок.

10.6. Лакокрасочные покрытия должны иметь общую толщину не менее 0,2 мм и сплошность — не менее 1 кВ на толщину.

Контроль лакокрасочных покрытий следует производить: по толщине толщиномером типа МТ-41НЦ ( ТУ 25-06.2500-83 ), а по сплошности — искровым дефектоскопом типа ЛКД-1м или типа «Крона-1Р» (ТУ 25-06.2515-83).

10.7. Толщина стеклоэмалевых покрытий (ОСТ 26-01-1-90) должна быть не менее 0,5 мм, сплошность — не менее 2 кВ на толщину.

Примечание. Контроль стеклоэмалевых покрытий следует производить приборами, указанными в п. 10.6.

10.8. Консистентные смазки следует применять в районах с температурой воздуха не ниже минус 60 °С на участках с температурой эксплуатации трубопроводов не выше плюс 40 °С.

Покрытие из консистентной смазки должно содержать 20 % (весовых) алюминиевой пудры ПАК-З или ПАК-4 и иметь толщину в пределах 0,2— 0,5 мм.

10.9. Противокоррозионную защиту опор и других металлических конструкций надземных трубопроводов следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП III-23-81*.

10.10. В условиях повышенной коррозионной опасности: в солончаках с сопротивлением грунтов до 20 Ом?м, на участках, где не менее 6 мес в году уровень грунтовых вод находится выше нижней образующей трубопровода и на участках с температурой эксплуатации трубопроводов плюс 40°C и выше следует предусматривать, как правило, резервирование средств электрохимической защиты.

10.11. 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.

10.12. В качестве токоотводов заземляющих устройств следует использовать, как правило, протекторы, количество которых определяется расчетом с учетом срока службы и допустимого значения сопротивления растеканию защитного заземления, определяемого ПУЭ, утвержденными Минэнерго СССР.

10.13. Установку анодных заземлений и протекторов следует предусматривать ниже глубины промерзания грунта в местах с минимальным удельным сопротивлением.

10.14. В местах подключения дренажного кабеля к анодному заземлению должна быть предусмотрена установка опознавательного знака.

10.15. Дренажный кабель или соединительный провод к анодному заземлению следует рассчитывать на максимальную величину тока катодной станции и проверять этот расчет по допустимому падению напряжения.

10.16. При использовании для электрохимической защиты анодных заземлений незаводского изготовления присоединение электродов следует предусматривать кабелем сечением не менее 6 мм2 (по меди).

10.17. При проектировании анодных заземлений с коксовой засыпкой грануляция коксовой мелочи должна быть не более 10 мм.

10.18. Все контактные соединения в системах электрохимической защиты, а также места подключения кабеля к трубопроводу и анодному заземлению должны иметь изоляцию с надежностью и долговечностью не ниже принятых заводом для изоляции соединительных кабелей.

10.19. На участках подземной прокладки соединительного кабеля в цепи анодное заземление-установка катодной защиты—трубопровод следует предусматривать применение кабеля только с двухслойной полимерной изоляцией.

10.20. Электроснабжение установок катодной защиты трубопроводов должно осуществляться по II категории от существующих ЛЭП напряжением 0,4; 6,0; 10,0 кВ или проектируемых вдоль трассовых ЛЭП или автономных источников.

10.21. Показатели качества электроэнергии установок катодной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 13109-87.

10.22. Электрохимическую защиту кабелей технологической связи трубопроводов следует проектировать согласно ГОСТ 9.602—89

10.23. Для подземных и наземных трубопроводов, прокладываемых в районах распространения вечномерзлых грунтов, должна предусматриваться электрохимическая защита независимо от коррозионной активности грунтов.

10.24. Катодную защиту следует применять для трубопроводов, вокруг которых грунт промерзает в зимний период («холодные» участки) .

10.25. При отсутствии источников электроэнергии допускается применять на «холодных» участках вместо катодных станций протяженные протекторы.

10.26. Протекторную защиту (в том числе и протяженными протекторами) допускается применять на любых участках трубопровода, где грунт вокруг него находится в талом состоянии.

10.27. В установках катодной защиты следует применять протяженные, свайные и глубинные анодные заземления.

10.28. Расчетный срок службы протяженных и свайных анодных заземлений должен быть не менее 10, а глубинных — не менее 20 лет.

10.29.Минимальный защитный потенциал при температурегрунта (в диапазоне положительных температур не ниже плюс 1° C ),в котором расположен трубопровод, следует определять по формуле

, ( 63 )

минимальный защитный потенциалпри температуре грунта 18°C (при отсутствии опасности бактериальной коррозии Uмин18= -0,85 В по медно-сульфатному электроду сравнения);

;

температура грунта непосредственно около стеноктрубопровода, °C;

температурный коэффициент потенциала, ° C -1(для температуры грунта 0—18 °C b u = 0,003; для температуры грунта 18-30 °C b u = 0,01) .

В интервалетемператур транспортируемого продукта от минус 5 до минус 1°C Uминt=Uмин1°С, а в интервале температур ±1°C U минt = -0,85 В.

10.30.Трубопроводы, температура стенок и грунта вокруг которых в процессеэксплуатации не превышает минус 5 °С, электрохимической защите не подлежат.

Способы защиты трубопроводов от коррозии

Под понятием коррозия подразумевается химическое и механическое разрушение металлических поверхностей вследствие воздействия среды.

Различают внешнюю и внутреннюю коррозию, причиной которой являются атмосферные явления, грунтовые воды или агрессивная среда, транспортируемая внутри магистральных трубопроводов.

Коррозия – это медленный процесс, который может длиться годами, постепенно разрушая оборудование. Защита нефтепромысловых трубопроводов от коррозии является важной задачей для профильной отрасли промышленности.

Негативные последствия коррозии на трубопроводы очевидны:

  • разрушение трубопроводов изнутри;
  • уменьшение времени между профилактическими осмотрами магистралей и ремонта;
  • дополнительные затраты на замену оборудования и труб;
  • полная или частичная остановка нефтеперерабатывающего комплекса.

Как защитить трубопровод от разрушения?

Существуют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

  • пассивный (использование особых методов укладки магистрали, нанесение защитных покрытий);
  • активный (электрохимическая защита трубопроводов от коррозии);
  • уменьшение агрессивности среды.

Каждый из методов используется исходя из типа трубопровода, способа его установки и взаимодействия с внешней и внутренней средой.

Для комплексной защиты используют несколько способов, что гарантирует длительный срок эксплуатации оборудования при значительных нагрузках в непосредственном контакте с агрессивными средами.

Методы пассивной защиты трубопроводов

Пассивная защита трубопроводов от коррозии – популярный метод, который применяется для подземных магистралей.

Существует три разновидности такой защиты:

  • особый способ укладки. Защита подземных трубопроводов от коррозии производится на стадии монтажа системы. Между почвой и металлической поверхностью трубы оставляется воздушный зазор, который препятствует воздействию грунтовых вод, солей и щелочей, которые находятся в земле. Для большей эффективности используют дополнительные методы защиты;
  • нанесение антикоррозийных покрытий. Внешняя поверхность труб окрашивается составами, которые не разрушаются от воздействия почвенных солей и щелочей. Яркий пример – грунтовка труб и последующая их покраска алкидными эмалями или нанесение мастики на металлическую поверхность;
  • обработка специальными химическими составами. Трубопровод покрывают тонким слоем фосфатов, которые образуют защитную пленку на поверхности изделий.

Методы активной защиты трубопроводов

Активная защита трубопроводов от коррозии – это комплекс методов, в основе которых используется электрический ток и электрохимические реакции ионообменного типа:

  • электродренажная защита трубопроводов от коррозии. Это комплекс мероприятий, который позволяет бороться с блуждающими токами – установка дренажной защиты, изоляция фланцев и установка электроэкранов;
  • анодная защита от коррозии трубопроводов. Принцип действия основан на использовании магниевых анодов, которые под действием электрических токов выделяют ионы магния, замедляя процессы разрушения металла;
  • катодная защита трубопроводов от коррозии. Метод основан на явлении катодной поляризации металлов под действием постоянного тока. Объект воздействия превращается в катод с низким потенциалом, что исключает вероятность возникновения коррозии.

Уменьшение агрессивности среды

В нефтегазопроводах при добыче углеводородов на внутреннюю поверхность магистрали оказывает сильное разрушающее воздействие вода и агрессивные химические примеси. Для уменьшения активности среды используется ингибиторная защита от коррозии трубопроводов.

Эффект достигается благодаря введению в агрессивную среду веществ-ингибиторов, которые вступают в реакцию с молекулами примесей и блокируют их разрушающее воздействие на внутреннюю поверхность трубопроводов. Этот способ отличается высокой эффективностью, простотой использования и низкими затратами.

Современные способы защиты трубопроводов от коррозии демонстрируются на выставке «Нефтегаз».

Защита трубопровода 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?

Читать еще:  Цинковые сплавы: описание, структура и свойства

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.

  • 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.

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.

  • 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.

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.

  • 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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector