Электрохимзащита трубопроводов что это такое


Электрохимическая защита трубопроводов | ЭХЗ-ЦЕНТР Москва

Сооружение электрохимической защиты трубопроводов предполагает выполнение комплекса работ.

Требуется проконтролировать коррозионное состояние подземных конструкций из металла, выполнить монтаж установок для электрохимзащиты, провести пусконаладочные работы, электроизмерительные работы в лабораторных условиях, а также доставить оборудование и материалы для ремонта ЭХЗ трубопроводов и их обслуживания.

Виды электрохимической защиты трубопроводов

Эффективным средством борьбы с коррозией металла выступают 2 вида электрохимической защиты:

  • протекторная;
  • катодная.

Протекторная основана на остановке процесса коррозии металлических конструкций под действием постоянного тока. Ее применяют вместе с защитными лакокрасочными покрытиями для продления срока их службы и обеспечения равномерного распределения электрического тока по поверхности металлоконструкций.

Катодная заключается в предохранении сооружений принудительной катодной поляризацией посредством внешнего источника постоянного тока. Отрицательный полюс такого источника подключают к защищаемому объекту, выполняющему роль катода. Чтобы получилась замкнутая по току цепь, полюс источника со знаком «плюс» подсоединяется к аноду. Тем самым сооружение отрицательно поляризуется, его потенциал сдвигается до показателя, при котором процесс коррозии металла сводится к нулю.

Монтажные работы

Монтаж подземных приборов контроля

Подземные приборы контроля требуется подключать, чтобы иметь возможность обнаружить повреждения в материалах строительства трубопроводов, не вскрывая поверхности грунта, а также чтобы определить глубину и расположение залегания трубопроводной трассы.

Монтаж стоек контрольно-измерительных пунктов

КИП разработаны для указания местоположения подземных трубопроводных трасс. С их помощью также контролируют электрохимическую защиту конструкций. Контрольно-измерительные пункты состоят из стойки и зафиксированного на ней терминала.

Монтаж анодных заземлителей

Глубинные заземлители защищают металлоконструкции, которые контактируют с водой и грунтом, сокращая случаи ремонта трубопроводов из материалов, подверженных коррозии. Используются в местах ограниченного землеотвода под анодное поле, на участках с низкой электропроводностью поверхностного грунтового слоя и в сложных районах залегания. Заземлители выполняются из ферросилидовых сплавов, благодаря чему достигается их стойкость к анодному растворению.

Монтаж станций катодной защиты

Станции катодной защиты — составляющие установок ЭХЗ. Широко применяются при эксплуатации нефтегазопроводов и стационарных нефтегазопромысловых сооружений, подземных помещений для хранения и скважин.

Пусконаладка

Пусконаладка включает в себя мероприятия по вводу смонтированного оборудования в эксплуатацию. Пусконаладочные работы проводят для выявления расхождений с проектом электроснабжения, настройки смонтированного оборудования и проверки готовности построенной системы к использованию. В результате их проведения обеспечивается бесперебойная работа оборудования в течение всего срока эксплуатации.

moscow.ehz.center

Катодная защита от коррозии трубопроводов: оборудование, принцип работы - статья

Станция катодной защиты и другие средства борьбы с процессом коррозии дают возможность продлить срок эксплуатации конструкции из металла и сохранить ее технико-физические показатели. Эффективность защитных методик зависит как от качества протекторной технологии, так и от условий применения. Лучшие свойства по сбережению металлических сооружений демонстрируют устройства, работающие на катоде.

Принцип работы

Катодная защита от коррозии имеет следующий принцип действия: к объекту, например, стальной или медной трубе, от внешнего источника подводят ток с отрицательным полюсом, в результате происходит поляризация катода, его потенциал переходит в анодное состояние. Благодаря этому коррозийная активность защищаемого объекта сводится к нулю.

Оборудование

Для противокоррозионного предохранения подземных сооружений используют специальное оборудование — станции, обычно входящие в общую инфраструктуру техобслуживания трубопроводов. Станция катодной защиты (СКЗ) стабильно обеспечивает металлический объект током. Такое оборудование используют в трубах водоснабжения, газо- и нефтепроводов, тепловых сетях. СКЗ включает в своем составе следующие элементы:
  • преобразователь тока;
  • анодный заземлитель;
  • провод для подводки к защищаемому сооружению.
Станции делятся на трансформаторные и инверторные. Трансформаторные установки относятся к устаревшим. В качестве основы в них применяется тиристорный преобразователь катодной защиты или низкочастотный трансформатор. Для управления тиристорами используют фазоимпульсные регуляторы мощности или более функциональные контроллеры. Устройства, работающие на основе трансформаторов, позволяют регулировать показатели напряжения, выравнивать защитные потенциалы. Их недостатком выступает высокая степень пульсации выходного тока при низком коэффициенте мощности. Более современны установки инверторного типа, в которых используются импульсные высокочастотные преобразователи. Они отличаются высоким КПД — 95% против 80% у трансформаторных. К преимуществам инверторных установок относятся и небольшие габариты, что позволяет применять их на сложных участках. Такие устройства быстро окупаются и требуют минимум вложений в обслуживание. Устройство катодной защиты может быть выполнено в различных корпусах, габаритах и формах. Грамотный расчет характеристик в соответствии с масштабностью защищаемого объекта дает возможность оптимизировать затраты на установку оборудования, хранение и транспортировку.

moscow.ehz.center

Принцип действия протекторной защиты и особенности применения

Протекторная защита — один из способов электрохимзащиты. Используется для предотвращения разрушения конструкций из металла от воздействия коррозии. Относится к активной группе методов антикоррозионной защиты — электрохимической.

Принцип работы

Цель протекторной защиты: снизить потенциал основного материала, тем самым обеспечивая его предохранение от коррозионного разрушения. С этой целью к конструкции присоединяется специальный электрод — «жертвенный анод», изготовленный из более активного металла по отношению к основному. В результате такого присоединения негативное воздействие коррозии принимает на себя протекторное устройство, за счет чего повышается долговечность металлического объекта, с которым он соединен. Так, используя магниевые протекторы с правильно подобранными параметрами, можно защитить от коррозионного разрушения участок трубопровода из металла длиной 7,5 км. Таким образом, по принципу действия защита с помощью протекторов представляет собой вариант катодной. Отличие заключается в том, что в электроцепи используется анодный заземлитель, который обладает более отрицательным электрохимическим потенциалом по сравнению с металлом защищаемого объекта.

Выбор материала

Чаще всего протекторную защиту используют на объектах, выполненных из железа или стали. По сравнению с ними более активными металлами выступают цинк, алюминий, магний, хром и кадмий. Для изготовления протекторов эти материалы применяют не в чистом виде, а в качестве основы для сплавов. При выборе материала учитывается, в какой среде будет использоваться изделие. Например, размещать протектор из цинка нецелесообразно, если речь идет о сухом грунте. Изделия из магния применяются преимущественно в водах, в составе которых присутствует хлор. Если необходимо защитить закрытую систему, например, резервуар, при установке магниевых изделий следует учесть, что может образоваться гремучий газ. Дело в том, что катодная реакция на магниевом сплаве протекает с выделением водорода.

Когда лучше использовать?

Протекторы оптимально использовать в следующих случаях:
  • при небольшом бюджете;
  • при необходимости защитить от коррозии малогабаритные объекты;
  • при работе с металлическими изделиями, которые имеют поверхностную изоляцию.
Максимально эффективная работа протектора обеспечивается при небольших показателях переходного сопротивления между ним и окружающей средой. Дальность действия протекторной защиты ограничена определенным расстоянием. Для его обозначения специалисты пользуются термином «радиус защитного действия». Это расстояние, на которое протекторное устройство можно удалить от защищаемого объекта. Такой метод лучше всего действует для борьбы с коррозией в почве, морской и речной воде. Нежелательно обращаться к этому способу, если необходимо защищать объекты в кислых средах: из-за высокой скорости саморастворения электрода в такой среде его часто придется менять на новый. Специалисты компании «ЭХЗ-Центр» в Перми всегда готовы помочь выбрать оптимальный вариант протекторной защиты и ответить на любые вопросы по эксплуатации протекторов.

ehz.center

Анодные заземлители: материалы, свойства и использование при электрохимической защите

Катодная электрохимическая защита — эффективный способ антикоррозионной борьбы на нефтегазопромысловых объектах. Надежность таких установок обеспечивается особенностями конструкции и материалом изготовления анодов. Так как анодные заземлители (АЗ) невозможно осмотреть и отремонтировать, они должны отличаться высокой прочностью. Организовать беспрерывное функционирование систем катодной защиты способны только АЗ, имеющие особые характеристики, основные из которых:
  • высокая электрохимическая устойчивость при анодной поляризации;
  • высокая электропроводность;
  • химическая стойкость к воздействию продуктов электролиза среды;
  • сочетание достаточной прочности и пластичности;
  • качество продукции;
  • технологичность производства.
Анодное заземление используется для введения тока в грунт при обеспечении защиты от коррозии трубопровода, проложенного под землей. На анодном заземлении протекают 2 вида реакций: образование кислорода из воды грунтового электролита — 2Н2О → О2 + 4е- + 4Н+, а также растворение анодного материала — Me → Меn+ + nе-. В зависимости от вклада второй реакции в процесс преобразования тока из электронного в ионный материалы АЗ делятся на несколько типов:
  • растворимые;
  • нерастворимые;
  • малорастворимые.
Эксплуатационные характеристики материалов анодных заземлителей влияют на сферу использования. АЗ могут быть выполнены из металла, графита или другого материала, проводящего ток. Нередко для удешевления конечных изделий в качестве материалов для анодов, предназначенных для установок катодной защиты, выбирают стальной лом. Рассмотрим, в чем отличия средств противокоррозионной защиты из различных материалов и какому варианту отдать предпочтение при выборе.

Виды материалов для анодных заземлителей

Железо

Сплавы на основе железа относятся к растворимым материалам для АЗ. Анодное растворение железа проходит на скорости около 10 кг/(А • год). Такая высокая скорость растворения анодов — существенный минус, который не позволяет широко использовать сплавы на основе железа для системы катодной защиты. Кроме того, растворимые материалы имеют немало других отрицательных факторов. Например, при применении подобных АЗ грунтовые воды сильно загрязняются ионами железа. А из-за неэлектропроводности продуктов растворения такие аноды быстро выходят из строя.

Графит

Графит относится к малорастворимым материалам. Анодные заземлители из графита имеют более продолжительный срок службы. Однако среди других малорастворимых материалов (графитсодержащих, ферросилида и магнетита) графит имеет наибольшую скорость анодного растворения — до 1 кг/(А • год). Графитовые аноды используются в электрохимической промышленности с давних пор и нашли применение в системах катодной защиты. Графит — стабильная модификация углерода, под действием электрохимического процесса он превращается в двуокись углерода. В том случае, если весь накладываемый на графитовый анод ток при катодной защите будет образовывать углекислый газ, такой анод начнет разрушаться со скоростью 1 кг/(А • год). Одна из причин, почему графит разрушается, заключается в выделении кислорода на его поверхности. Но при высокой концентрации хлора в грунтовых электролитах процесс разрушения графита под воздействием кислорода замедляется, поскольку хлор выделяется намного быстрее кислорода. Поэтому графитовые АЗ демонстрируют хорошие показатели в морской воде и прочих средах, содержащих хлор. Материалы, содержащие графит, также имеют ряд недостатков:
  • высокое продольное сопротивление графита;
  • отсутствие стойкости к влажности грунта;
  • подверженность так называемому холодному горению;
  • невысокая рабочая плотность тока.
Оценить скорость анодного растворения подобных материалов сложно из-за наличия в них неэлектродных связующих. С учетом добавленных связующих материалы подразделяют на 2 типа: жесткие — графитопласты, гибкие — графитонаполненная резина или полимеры.

Полимеры

Чтобы получить композицию полимерного электрода, производят пластификацию каучукоосновного связующего, а также вводят в смесь пластификатор и наполнитель, содержащий углерод. Полимерные аноды привлекательны с точки зрения стоимости, но имеют ряд существенных недостатков. Главный минус такой композиции в том, что электроды на основе подобных полимеров характеризуются высоким электрическим сопротивлением и низкими показателями максимально допустимого анодного тока. При повышении анодного тока электрод разогревается и на границе раздела фаз токоввод-полимерная электропроводная композиция образуется высокоомная оксидная пленка. В результате работа заземлителя полностью блокируется. Контактный узел электрода на основе полимеров по причине особенностей технологии производства невозможно выполнить при экструзии. Узел устанавливают в электрод, когда последний уже готов. Отсюда и недостатки:
  • невысокая механическая надежность;
  • увеличенное переходное сопротивление контактного узла.
Из-за таких недостатков заземлитель быстро выходит из строя. Вдобавок в процессе растворения полимерный анод оказывает отрицательное влияние на экологию: графит вырабатывается, а в почве остается чистый пластик, не разрушающийся веками.

Ферросилид

Ферросилид — сплав железа с кремнием. Для анодов его используют при обычных плотностях тока с малыми потерями металла. Потери ферросилида варьируются в диапазоне 0,08-0,5 кг/(А • год). Устойчивость этого сплава против электрохимического разрушения объясняется тем, что на его поверхности образуется проводящая, сцепляющаяся пленка диоксида кремния. Пленка образуется в результате соединения ионов кремния с кислородом. Со временем она покрывает всю поверхность АЗ и не дает ионам железа выйти, за счет чего препятствует растворению анода. Поскольку процессы, протекающие на анодном заземлении, осуществляются с участием электронов, скорость их протекания зависит от величины стекающего, т.е. защитного тока. Железокремнистые анодные заземлители в условиях преимущественного выделения кислорода на аноде работают лучше, чем графитовые. Применение ферросилида в разных грунтах продемонстрировало его высокую эффективность как материала изготовления точечных заземлителей: как поверхностных, так и глубинных.

Магнетит

Магнетит — перспективный материал для изготовления анодных заземлителей. Представляет собой сплав на основе оксидов железа. Магнетитовые изделия производят путем отливок при высокой температуре с использованием специальных добавок. Литой электрод получается гладким, плотным и твердым, напоминая стекло. Скорость растворения магнетита — 0,02 кг/(А•год). Анодное растворение магнетита проходит по такому же принципу, как у ферросилида, но есть несколько отличий. Магнетит обладает большей допустимостью плотности тока, поэтому подходит для широкого применения в различных грунтах и морской воде. Но у него как у материала для анодных заземлителей есть существенные недостатки: сложный технологический процесс и высокая стоимость конечных изделий.

Платина и платинированные металлы

Современный опыт катодной защиты включает использование в качестве материала анодных заземлителей платинированного титана. Такие аноды имеют трубчатую форму и сердечник из меди. Их диаметр составляет от 3 до 25,6 мм. Изделия покрыты платиновым слоем толщиной 20 мкм. У платинированного титана как анода есть не только преимущества, но и недостатки: хрупкость, ломкость, высокая цена. Скорость растворения металла находится на уровне 0,08-0,15 кг/(А•год). Аноды на основе покрытого платиной тантала целесообразно применять в условиях высокого рабочего напряжения в системах катодной з ащиты, в которых возможна авторегулировка потенциала. Поскольку пластина отличается высокой химической стойкостью, платинированные аноды допустимо использовать при плотности анодного тока в пределах 2000-3000 А/м2. Что касается применения чистой платины, то такая возможность ограничивается дефицитностью и высокой стоимостью металла. По этим причинам платину используют только в двух видах: как тонкослойное покрытие на подложке из подверженных пассивации металлов тантала, титана, ниобия или в виде сетки (проволоки), укрепленной в диэлектрической основе. В процессе продолжительных испытаний при плотностях тока в пределах 4,4-40 А/м2 сплавов титана и никеля для анодов в системах катодной защиты было выявлено, что расход материала составляет 1-10 г/(А • год). Такие результаты были бы впечатляющими, не будь процесса образования питтингов. Если на поверхности анода выделяется кислород или хлор, скорость саморастворения анода возрастает из-за подкисления слоя при электроде пропорционально плотности тока. С учетом этого литые аноды из титана с никелем нельзя признать надежными в плане обеспечения работы катодной защиты.

Вывод

Проектируя системы электрохимзащиты, нужно учитывать все плюсы и минусы материалов заземлителей. Лишь правильное понимание протекающих на АЗ процессов позволяет проектировщикам ЭХЗ грамотно подобрать анодный заземлитель в соответствии со свойствами материала и среды, в которой он будет работать в дальнейшем, а также дать верный прогноз по поводу периода эксплуатации.

chelyabinsk.ehz.center

Станция катодной защиты: виды, свойства, эксплуатация

Промышленные трубопроводы, в основном, изготавливают из стали — этот материал прочен, долговечен, устойчив к перепадам давления и температуры. Однако он имеет и недостатки, главный из которых — склонность к коррозии.

Коррозионный процесс постепенно приводит к разрушению изделия и выводит из строя всю систему. Предотвратить эту угрозу поможет электрохимическая защита трубопровода.

Суть метода

Защита трубопроводов от коррозионного разрушения осуществляется путем воздействия постоянного электрического поля на защищаемый металлический объект. Катодная защита предполагает, что трубопровод в результате подачи на него электромагнитного поля приобретает отрицательный потенциал — превращается в катод.

Антикоррозионные системы такого типа должны иметь среду с высокой проводимостью. При обустройстве подземных трубопроводов такой средой является грунт. Контакт электродов обеспечивают элементы из металлов и сплавов, проводящие ток. Разница потенциалов, возникающая между средой и защищаемым от коррозии элементом, позволяет ощутимо снизить скорость коррозирования металла.

Виды устройств

Существуют устройства катодно-протекторной защиты двух видов. В первом случае к металлическому изделию, подводят внешний источник электротока. Сам объект приобретает отрицательный заряд и превращается в катод, роль анода при этом выполняют инертные электроды.

Второй метод предполагает, что защищаемая конструкция соприкасается со специальной протекторной пластиной из алюминия, цинка, магния или сплавов на их основе — эти металлы имеют большой отрицательный потенциал.

Первый метод используется чаще в силу простоты и доступности. Станция катодной защиты позволяет надежно защитить крупные объекты — в частности, данный тип ЭХЗ используется для различных трубопроводов.

Что важно учесть при выборе СКЗ

Важнейшие характеристики устройства, указываемые в паспорте изделия — номинальная выходная мощность и КПД при данном уровне мощности.

С точки зрения потребительских свойств важны также:

  • Габариты (размеры, вес). Чем меньше и легче автоматическая станция катодной защиты, тем проще ее транспортировать, устанавливать и при необходимости — ремонтировать.
  • Ремонтопригодность. Быстрая замена отдельных элементов — важнейшая возможность, которая позволит дольше сохранять полную работоспособность объекта.
  • Удобство в обслуживании. Обеспечивается за счет набора необходимых устройств контроля и дистанционного управления.

Особенности эксплуатации

Задача станции — не только обеспечивать ток, но и в постоянном режиме поддерживать его на таком уровне, чтобы защитный потенциал оставался нормативным. При условии новой изоляции для поддержания необходимого значения нужен небольшой ток.

При постепенном старении изоляции, особенно — при появлении трещин, снижается ее сопротивление, при этом возрастает требуемый компенсирующий ток. Таким образом, к важнейшим возможностям относится возможность измерения защитного потенциала и изменения выходного тока.

Эксплуатация должна производиться в строгом соответствии с требованиями, изложенными в сопроводительной документации. При условии своевременного грамотного обслуживания срок жизни станции ЭХЗ достигает 20 лет.

moscow.ehz.center

Катодная защита от коррозии трубопроводов: оборудование, принцип работы - статья

Станция катодной защиты и другие средства борьбы с процессом коррозии дают возможность продлить срок эксплуатации конструкции из металла и сохранить ее технико-физические показатели. Эффективность защитных методик зависит как от качества протекторной технологии, так и от условий применения. Лучшие свойства по сбережению металлических сооружений демонстрируют устройства, работающие на катоде.

Принцип работы

Катодная защита от коррозии имеет следующий принцип действия: к объекту, например, стальной или медной трубе, от внешнего источника подводят ток с отрицательным полюсом, в результате происходит поляризация катода, его потенциал переходит в анодное состояние. Благодаря этому коррозийная активность защищаемого объекта сводится к нулю.

Оборудование

Для противокоррозионного предохранения подземных сооружений используют специальное оборудование — станции, обычно входящие в общую инфраструктуру техобслуживания трубопроводов. Станция катодной защиты (СКЗ) стабильно обеспечивает металлический объект током. Такое оборудование используют в трубах водоснабжения, газо- и нефтепроводов, тепловых сетях. СКЗ включает в своем составе следующие элементы:
  • преобразователь тока;
  • анодный заземлитель;
  • провод для подводки к защищаемому сооружению.
Станции делятся на трансформаторные и инверторные. Трансформаторные установки относятся к устаревшим. В качестве основы в них применяется тиристорный преобразователь катодной защиты или низкочастотный трансформатор. Для управления тиристорами используют фазоимпульсные регуляторы мощности или более функциональные контроллеры. Устройства, работающие на основе трансформаторов, позволяют регулировать показатели напряжения, выравнивать защитные потенциалы. Их недостатком выступает высокая степень пульсации выходного тока при низком коэффициенте мощности. Более современны установки инверторного типа, в которых используются импульсные высокочастотные преобразователи. Они отличаются высоким КПД — 95% против 80% у трансформаторных. К преимуществам инверторных установок относятся и небольшие габариты, что позволяет применять их на сложных участках. Такие устройства быстро окупаются и требуют минимум вложений в обслуживание. Устройство катодной защиты может быть выполнено в различных корпусах, габаритах и формах. Грамотный расчет характеристик в соответствии с масштабностью защищаемого объекта дает возможность оптимизировать затраты на установку оборудования, хранение и транспортировку.

ehz.center

Анодные заземлители: материалы, свойства и использование при электрохимической защите

Катодная электрохимическая защита — эффективный способ антикоррозионной борьбы на нефтегазопромысловых объектах. Надежность таких установок обеспечивается особенностями конструкции и материалом изготовления анодов. Так как анодные заземлители (АЗ) невозможно осмотреть и отремонтировать, они должны отличаться высокой прочностью. Организовать беспрерывное функционирование систем катодной защиты способны только АЗ, имеющие особые характеристики, основные из которых:
  • высокая электрохимическая устойчивость при анодной поляризации;
  • высокая электропроводность;
  • химическая стойкость к воздействию продуктов электролиза среды;
  • сочетание достаточной прочности и пластичности;
  • качество продукции;
  • технологичность производства.
Анодное заземление используется для введения тока в грунт при обеспечении защиты от коррозии трубопровода, проложенного под землей. На анодном заземлении протекают 2 вида реакций: образование кислорода из воды грунтового электролита — 2Н2О → О2 + 4е- + 4Н+, а также растворение анодного материала — Me → Меn+ + nе-. В зависимости от вклада второй реакции в процесс преобразования тока из электронного в ионный материалы АЗ делятся на несколько типов:
  • растворимые;
  • нерастворимые;
  • малорастворимые.
Эксплуатационные характеристики материалов анодных заземлителей влияют на сферу использования. АЗ могут быть выполнены из металла, графита или другого материала, проводящего ток. Нередко для удешевления конечных изделий в качестве материалов для анодов, предназначенных для установок катодной защиты, выбирают стальной лом. Рассмотрим, в чем отличия средств противокоррозионной защиты из различных материалов и какому варианту отдать предпочтение при выборе.

Виды материалов для анодных заземлителей

Железо

Сплавы на основе железа относятся к растворимым материалам для АЗ. Анодное растворение железа проходит на скорости около 10 кг/(А • год). Такая высокая скорость растворения анодов — существенный минус, который не позволяет широко использовать сплавы на основе железа для системы катодной защиты. Кроме того, растворимые материалы имеют немало других отрицательных факторов. Например, при применении подобных АЗ грунтовые воды сильно загрязняются ионами железа. А из-за неэлектропроводности продуктов растворения такие аноды быстро выходят из строя.

Графит

Графит относится к малорастворимым материалам. Анодные заземлители из графита имеют более продолжительный срок службы. Однако среди других малорастворимых материалов (графитсодержащих, ферросилида и магнетита) графит имеет наибольшую скорость анодного растворения — до 1 кг/(А • год). Графитовые аноды используются в электрохимической промышленности с давних пор и нашли применение в системах катодной защиты. Графит — стабильная модификация углерода, под действием электрохимического процесса он превращается в двуокись углерода. В том случае, если весь накладываемый на графитовый анод ток при катодной защите будет образовывать углекислый газ, такой анод начнет разрушаться со скоростью 1 кг/(А • год). Одна из причин, почему графит разрушается, заключается в выделении кислорода на его поверхности. Но при высокой концентрации хлора в грунтовых электролитах процесс разрушения графита под воздействием кислорода замедляется, поскольку хлор выделяется намного быстрее кислорода. Поэтому графитовые АЗ демонстрируют хорошие показатели в морской воде и прочих средах, содержащих хлор. Материалы, содержащие графит, также имеют ряд недостатков:
  • высокое продольное сопротивление графита;
  • отсутствие стойкости к влажности грунта;
  • подверженность так называемому холодному горению;
  • невысокая рабочая плотность тока.
Оценить скорость анодного растворения подобных материалов сложно из-за наличия в них неэлектродных связующих. С учетом добавленных связующих материалы подразделяют на 2 типа: жесткие — графитопласты, гибкие — графитонаполненная резина или полимеры.

Полимеры

Чтобы получить композицию полимерного электрода, производят пластификацию каучукоосновного связующего, а также вводят в смесь пластификатор и наполнитель, содержащий углерод. Полимерные аноды привлекательны с точки зрения стоимости, но имеют ряд существенных недостатков. Главный минус такой композиции в том, что электроды на основе подобных полимеров характеризуются высоким электрическим сопротивлением и низкими показателями максимально допустимого анодного тока. При повышении анодного тока электрод разогревается и на границе раздела фаз токоввод-полимерная электропроводная композиция образуется высокоомная оксидная пленка. В результате работа заземлителя полностью блокируется. Контактный узел электрода на основе полимеров по причине особенностей технологии производства невозможно выполнить при экструзии. Узел устанавливают в электрод, когда последний уже готов. Отсюда и недостатки:
  • невысокая механическая надежность;
  • увеличенное переходное сопротивление контактного узла.
Из-за таких недостатков заземлитель быстро выходит из строя. Вдобавок в процессе растворения полимерный анод оказывает отрицательное влияние на экологию: графит вырабатывается, а в почве остается чистый пластик, не разрушающийся веками.

Ферросилид

Ферросилид — сплав железа с кремнием. Для анодов его используют при обычных плотностях тока с малыми потерями металла. Потери ферросилида варьируются в диапазоне 0,08-0,5 кг/(А • год). Устойчивость этого сплава против электрохимического разрушения объясняется тем, что на его поверхности образуется проводящая, сцепляющаяся пленка диоксида кремния. Пленка образуется в результате соединения ионов кремния с кислородом. Со временем она покрывает всю поверхность АЗ и не дает ионам железа выйти, за счет чего препятствует растворению анода. Поскольку процессы, протекающие на анодном заземлении, осуществляются с участием электронов, скорость их протекания зависит от величины стекающего, т.е. защитного тока. Железокремнистые анодные заземлители в условиях преимущественного выделения кислорода на аноде работают лучше, чем графитовые. Применение ферросилида в разных грунтах продемонстрировало его высокую эффективность как материала изготовления точечных заземлителей: как поверхностных, так и глубинных.

Магнетит

Магнетит — перспективный материал для изготовления анодных заземлителей. Представляет собой сплав на основе оксидов железа. Магнетитовые изделия производят путем отливок при высокой температуре с использованием специальных добавок. Литой электрод получается гладким, плотным и твердым, напоминая стекло. Скорость растворения магнетита — 0,02 кг/(А•год). Анодное растворение магнетита проходит по такому же принципу, как у ферросилида, но есть несколько отличий. Магнетит обладает большей допустимостью плотности тока, поэтому подходит для широкого применения в различных грунтах и морской воде. Но у него как у материала для анодных заземлителей есть существенные недостатки: сложный технологический процесс и высокая стоимость конечных изделий.

Платина и платинированные металлы

Современный опыт катодной защиты включает использование в качестве материала анодных заземлителей платинированного титана. Такие аноды имеют трубчатую форму и сердечник из меди. Их диаметр составляет от 3 до 25,6 мм. Изделия покрыты платиновым слоем толщиной 20 мкм. У платинированного титана как анода есть не только преимущества, но и недостатки: хрупкость, ломкость, высокая цена. Скорость растворения металла находится на уровне 0,08-0,15 кг/(А•год). Аноды на основе покрытого платиной тантала целесообразно применять в условиях высокого рабочего напряжения в системах катодной з ащиты, в которых возможна авторегулировка потенциала. Поскольку пластина отличается высокой химической стойкостью, платинированные аноды допустимо использовать при плотности анодного тока в пределах 2000-3000 А/м2. Что касается применения чистой платины, то такая возможность ограничивается дефицитностью и высокой стоимостью металла. По этим причинам платину используют только в двух видах: как тонкослойное покрытие на подложке из подверженных пассивации металлов тантала, титана, ниобия или в виде сетки (проволоки), укрепленной в диэлектрической основе. В процессе продолжительных испытаний при плотностях тока в пределах 4,4-40 А/м2 сплавов титана и никеля для анодов в системах катодной защиты было выявлено, что расход материала составляет 1-10 г/(А • год). Такие результаты были бы впечатляющими, не будь процесса образования питтингов. Если на поверхности анода выделяется кислород или хлор, скорость саморастворения анода возрастает из-за подкисления слоя при электроде пропорционально плотности тока. С учетом этого литые аноды из титана с никелем нельзя признать надежными в плане обеспечения работы катодной защиты.

Вывод

Проектируя системы электрохимзащиты, нужно учитывать все плюсы и минусы материалов заземлителей. Лишь правильное понимание протекающих на АЗ процессов позволяет проектировщикам ЭХЗ грамотно подобрать анодный заземлитель в соответствии со свойствами материала и среды, в которой он будет работать в дальнейшем, а также дать верный прогноз по поводу периода эксплуатации.

moscow.ehz.center

Электрохимическая защита трубопроводов - это... Что такое Электрохимическая защита трубопроводов?


Электрохимическая защита трубопроводов
        (a. electrochemical protection of pipeline; н. elektrochemischer Schutz von Rohrleitungen; ф. protection electrochimique des tuyauteries, traitement electrochimique des conduites; и. proteccion electroquimica de tuberia) - анодная или катодная поляризация металла трубопровода для предотвращения электрохимической коррозии.         
При анодной поляризации защищаемый металл присоединяется к положит. полюсу источника постоянного тока или соединяется c металлом, имеющим более электроположит. потенциал. Этот способ защиты носит назв. анодной электрохим. защиты, к-рая может быть эффективна только для легко пассивирующихся металлов и сплавов в окислит. средах при отсутствии активных депассивирующих ионов. Этот способ не применим для защиты подземных трубопроводов (т.к. в грунте имеются депассивирующие ионы).         
При Э. з. т. наиболее широко распространена катодная поляризация защищаемого металла путём присоединений его к отрицат. полюсу источника постоянного тока (см. Катодная защита, Катодная станция) или путём соединения его c металлом, имеющим более электроотрицат. потенциал, к-рый носит назв. протектора, a сама защита - протекторной. При протекторной защите трубопроводов искусственно создаётся гальванич. пара, в к-рой роль катода выполняет металл защищаемого трубопровода, a роль анода - металл протектора. B качестве протектора используются сплавы магния, алюминия и цинка. Для уменьшения сопротивления растеканию тока протекторы помещают в слой активатора, к-рый представляет смесь гипса, бетонита, трепела и сернокислого натрия. Преимущество протекторной защиты заключается в том, что её можно применять в местах, где отсутствуют источники электроэнергии (см. Коррозия). Литература: Зиневич A. M., Глазков B. И., Kотик B. Г., Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии, M., 1975; Защита металлических сооружений от подземной коррозии, 2 изд., M., 1981; Бэкман B. фон, Швенк B., Kатодная защита от коррозии, пер. c нем., M., 1984. B. Ф. Kотов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

  • Электрофлотация
  • Электрохимические методы анализа

Смотреть что такое "Электрохимическая защита трубопроводов" в других словарях:

  • ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА — металлов от коррозии, основана на зависимости скорости коррозии от электродного потенциала металла. В общем случае эта зависимость имеет сложный характер и подробно описана в ст. Коррозия металлов. В принципе, металл или сплав должен… …   Химическая энциклопедия

  • ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ — конструкционных материалов в агрессивных средах основана на: 1) повышении коррозионной стойкости самого материала; 2) снижении агрессивности среды; 3) предотвращении контакта материала со средой с помощью изолирующего покрытия; 4) регулировании… …   Химическая энциклопедия

  • защита — 3.25 защита (security): Сохранение информации и данных так, чтобы недопущенные к ним лица или системы не могли их читать или изменять, а допущенные лица или системы не ограничивались в доступе к ним. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 99:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТО 17330282.27.060.001-2008: Трубопроводы тепловых сетей. Защита от коррозии. Условия создания. Нормы и требования — Терминология СТО 17330282.27.060.001 2008: Трубопроводы тепловых сетей. Защита от коррозии. Условия создания. Нормы и требования: 3.1 адгезия: Совокупность сил связи между высохшей пленкой и окрашиваемой поверхностью. Определения термина из… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Катодная защита — электрохимическая защита металла от коррозии, осуществляемая катодной поляризацией его от внешнего источника тока или путем соединения с металлом, имеющим в данной среде более отрицательный потенциал, чем у защищаемого металла. Источник: snip id… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Катодная защита — винто рулевая группа защищается анодами …   Википедия

  • Р Газпром 9.4-006-2009: Инструкция по электрометрическому обследованию подземных технологических трубопроводов компрессорных станций — Терминология Р Газпром 9.4 006 2009: Инструкция по электрометрическому обследованию подземных технологических трубопроводов компрессорных станций: 3.1.1 аварийный режим работы системы ЭХЗ: режим работы системы электрохимической защиты,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • РД 91.020.00-КТН-149-06: Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС — Терминология РД 91.020.00 КТН 149 06: Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС: 3.1 Анодное заземление : устройство, обеспечивающее стекание защитного тока в землю. Определения термина из разных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • временная защита — 3.5 временная защита: Электрохимическая защита сооружения до ввода в эксплуатацию основных средств ЭХЗ. Источник: СТО Газпром 2 3.5 047 2006: Инструкция по расчету и проектирован …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • электродренажная (дренажная) защита — 3.65 электродренажная (дренажная) защита: Электрохимическая защита подземных трубопроводов от коррозии блуждающими токами, осуществляемая устранением анодного смещения потенциала путем отвода блуждающих токов к их источнику. Источник: СТО… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации


dic.academic.ru

Электрохимическая защита технологических трубопроводов

03 декабря 2015 г.

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

Jдр=j3·F3·K0

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К0 — 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

Зависимость защитной плотности тока от характеристики грунтов

Тип грунта

рп Омм

А, А/м2

Влажный глинистый грунт:

— pH >8

15

0,033

pH = 6-8

15

0,160

— с примесью песка

15

0,187

Влажный торф (pH <8)

15

0,160

Увлажненный песок

50

0,170

Сухой глинистый грунт

100

0,008

Принципиальная схема протекторной защиты

1 — трубопровод; 2 — протектор; 3 — соединительный провод; 4 — контрольно-измерительная колонка

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

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, так как они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

  • разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;
  • ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;
  • отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют сплавы на основе магния, цинка и алюминия.

Протекторную защиту осуществляют сосредоточенными и протяженными протекторами. В первом случае удельное электросопротивление грунта должно быть не более 50 Ом-м, во втором — не более 500 Ом·м.

Электродренажная защита трубопроводов

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

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

Принципиальные схемы электродренажной защиты

а — прямой дренаж; б —поляризованный дренаж; в — усиленный дренаж

Прямой электрический дренаж  — это дренажное устройство двусторонней проводимости. Схема прямого электрического дренажа включает: реостат К, рубильник К, плавкий предохранитель Пр и сигнальное реле С. Сила тока в цепи «трубопровод — рельс* регулируется реостатом. Если величина тока превысит допустимую величину, то плавкий предохранитель сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого включается звуковой или световой сигнал.

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

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

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

За счет такой схемы подключения обеспечивается: вопервых, поляризованный дренаж (за счет работы вентильных элементов в схеме СКЗ), а во-вторых, катодная станция удерживает необходимый защитный потенциал трубопровода.

После ввода трубопровода в эксплуатацию производится регулировка параметров работы системы их защиты от коррозии. При необходимости с учетом фактического положения дел могут вводиться в эксплуатацию дополнительные станции катодной и дренажной защиты, а также протекторные установки.

ros-pipe.ru

Монтаж и проектирование электрохимзащиты ЭХЗ

Защита от электрохимической коррозии — это комплекс мероприятий, которые в итоге предотвращают коррозионные процессы, сохраняют и поддерживают работоспособность сооружений и оборудования в закладываемый в проекте период эксплуатации.

Наша компания имеет все необходимые разрешительные документы и высококвалифицированный штат персонала для проведения следующих работ:

  1. Изыскательные работы для определения наличия и характера коррозионных процессов;
  2. Проектирование систем защиты от электрохимической коррозии;
  3. Изготовление и поставка оборудования для защиты от электрохимической коррозии;
  4. Строительно-монтажные работы по устройству систем электрохимической коррозии;
  5. Пуско-наладочные работы систем электрохимической защиты и автоматизации;
  6. Обслуживание систем электрохимической защиты;
  7. Ремонт существующих систем электрохимической защиты

Проектирование электрохимической защиты

Одним из мероприятий комплекса является проектирование электрохимзащиты, включающее в себя работы от проведения изысканий по определению степени коррозийности до разработки проектной документации на установки защиты (катодных, анодных, дренажных, протекторных), включая проектирование систем ОДК (оперативного дистанционного контроля) увлажненности изоляции контролируемых объектов. Исходя из прогнозируемого промежутка времени службы металлоконструкций или инженерных коммуникаций, из допустимого предела состава продуктов коррозии в среде, определяют максимум предела скорости, с которой будет растворяться металл. При проектировании ЭХЗ рассчитывают области электродных потенциалов, в которых будет находиться металл, чтобы избежать интенсивного растворения. ЭХЗ от коррозии для трубопроводов на начальный и конечный периоды их службы проектируют с определением следующих величин:
  • для установок катодной защиты УКЗ — силы тока и напряжения защитного на выходе преобразователей катодных станций и сопротивления заземлений анодных;
  • для протекторных установок ПУ — силы тока защиты;
  • для дренажной защиты УДЗ — силы тока дренажного.
В состав конкретной системы ЭХЗ входят УКЗ и средства снабжения их электропитанием, ПУ, УДЗ (все вместе или некоторые их них). Могут включаться в состав пункты контрольно-измерительные, контрольно-диагностические, устройства ОДК.

Установка и пуско-наладка систем электрохимической защиты

Если монтаж электрохимзащиты выполняется правильно, то готовая к работе система ЭХЗ в несколько раз увеличивает срок службы металлического объекта. Две бригады монтажников компании «ЭХЗ-Центр» производят строительные, монтажные и пуско-наладочные работы всех видов средств электрохимзащиты. Вы можете заказать монтаж ЭХЗ по звонку на многоканальный номер 8-800-250-11-83 или отправить запрос на адрес [email protected] Заявка на монтаж Расчет ЭХЗ

rostov.ehz.center

Инструкция по монтажу медно-сульфатных электродов сравнения - статья

Медно-сульфатные электроды сравнения позволяют эффективно контролировать антикоррозийную защиту металлических объектов, расположенных под землей. Устройства широко используются при обслуживании трубопроводов и других подземных объектов. Если вам потребовались услуги по монтажу МЭС и их обслуживанию, обратитесь в компанию «ЭХЗ-Центр». Наши специалисты выполнят проект любой сложности в сжатые сроки.

Порядок выполнения работ по монтажу

Подготовительный этап
  • с датчика потенциала снимают защитную пленку и удаляют консервационную смазку;
  • поверхность датчика тщательно обезжиривают техническим спиртом;
  • с основания гайки снимают защитное покрытие.
Предустановочный контроль
  • тщательно оценивается целостность устройства;
  • проверяется соответствие устройства требованиям к электрическим параметрам:
  • проводится детальный осмотр корпуса: на нем не должно быть видимых повреждений, сколов, трещин, следов краски и прочих загрязнений.

Состояние изолирующей оболочки измерительного кабеля тоже должно быть идеальным.

Проверка работоспособности
  • Объект погружают в предварительно подготовленную емкость с водой (температура воды — не менее 25° С), выдерживают около десяти минут. Проверка считается успешно пройденной, если вода не окрасилась в голубой цвет.
  • МЭС погружают в раствор сернокислой меди с этиленгликолем в дистиллированной воде. Спустя 10 минут производят измерения внутреннего электрического сопротивления.
  • Проверка потенциала относительно хлорсеребряного электрода: МЭС устанавливают в емкость из нержавеющего материала, заполненную песком, увлажненным водным раствором NaCl, после чего производится измерение потенциала электрода сравнения.

Нужно учитывать, что устанавливать медно-сульфатные электроды сравнения в грунт запрещено в случае, если в ходе проверки были выявлены несоответствия требуемым параметрам.

Установка МЭС в грунт. Основные требования и ограничения

Вымачивание МЭС перед установкой в грунт производится в течение не менее 10 минут. Рекомендованная температура воды — не менее 25 °С. Допустимо использовать альтернативный состав — раствор ARM-5 (он позволяет обеспечить лучший контакт). В этом случае после установки МЭС в грунт раствор нужно залить ARM-5 так, чтобы он попал на нижнюю часть электрода.

Далее процесс монтажа состоит из следующих шагов:
  • из слоя грунта, на котором будет устанавливаться МЭС, исключают твердые включения размером больше 3 мм;
  • устройство засыпается просеянным грунтом и аккуратно утрамбовывается;
  • электрод в траншее устанавливается так, чтобы его дно находилось на уровне нижней образующей трубопровода.

Следует учесть, что расстояние между стенкой объекта и корпусом устройства сравнения должно быть не меньше 100 мм.

Контроль качества установки

На финишном этапе тщательно проверяется исправность устройства, проводится контроль качества монтажа. Затем проводятся измерения: замеряется электрическое сопротивление между датчиком потенциала и трубопроводом, между электродом и трубопроводом. Требуемые значения — в пределах от 0,1 до 15 кОм.

Следует учесть, что датчику потенциала следует быть постоянно соединенным с трубопроводом, размыкание разъема осуществляется только в момент проведения измерения.

moscow.ehz.center


Смотрите также