2.4.4. Анодная защита

Идея анодной защиты заключается в создании на поверхности защищаемого металла анодной пассивирующей пленки под дей­ствием анодной поляризации от внешнего источника постоянного тока. Соответствующая поляризационная кривая, обосновываю­щая возможность такой пассивации, была рассмотрена на рис. 23.

Этот метод хорош при защите легко пассивирующихся метал­лов в агрессивных окислительных средах. Поэтому анодная по­ляризация эффективно защищает нержавеющую сталь в 30 - 60%-ной серной кислоте, а титан - в концентрированных серной, ортофосфорной и даже соляной кислотах при температуре 60-100 °С, т. е. в условиях, при которых эти металлы не­стойки.

С другой стороны, к таким металлам, как медь и ее сплавы, цинк, магний, серебро, метод анодной защиты неприменим. Важной особенностью анодной защиты является малая защитная плотность тока, которая принципиально не может быть выше тока коррозии, хотя и совершенно прекратить коррозионный про­цесс в этом случае нельзя. Оба обстоятельства вытекают из рис. 23 и составляют характерное отличие метода по сравнению с ка­тодной защитой. На практике защитная анодная плотность тока колеблется в пределах от 0,1 до 0,01 мА/дм², не превышая в мак­симальных случаях 10 мА/дм².

Глава 3. Коррозионные процессы в нефтегазовом комплексе и методы предотвращения коррозии

3.1. Особенности эксплуатации металлов в процессе транспортировки и хранения нефти, нефтепродуктов и газа

Значение нефти и газа для энергетики, транспорта, обороны страны, для разнообразных отраслей промышленности и для удовлетворения бытовых нужд населения исключительно велико. Нефть и газ играют решающую роль в развитии экономики любой страны. Природный газ – очень удобное для транспортировки по трубопроводам и сжигания, дешевое энергетическое и бытовое топливо. Из нефти вырабатываются все виды жидкого топлива: бензины, керосины, реактивные и дизельные сорта горючего – для двигателей внутреннего сгорания, мазуты – для газовых турбин и котельных установок. Из более высококипящих фракций нефти вырабатывается огромный ассортимент смазочных и специальных масел и консистентных смазок. Из нефти вырабатываются также парафин, сажа для резиновой промышленности, нефтяной кокс, многочисленные марки битумов для дорожного строительства и многие другие товарные продукты.

Вторичная переработка нефтяного и газового сырья получила название нефтехимического синтеза. Уже в настоящее время 25% мировой химической продукции выпускается на основе нефти и углеводородных газов. К нефтехимической продукции относятся пластмассы, синтетические каучуки и смолы, синтетические моющие средства и ПАВ, химические удобрения, синтетические смазочные вещества и многие другие вещества, применяющиеся в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и быту.

Основной базой развития нефтяной и газовой промышленности является Западная Сибирь, а основным потребителями по-прежнему остаются районы Урала, Центра и Запада страны. В связи с этим становится необходимой транспортировка нефти и газа на расстояния 3-4 тыс. км и их хранение. Транспортировка осуществляется с использованием трубопроводов большой протяженности.

Трубопроводы относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы которых сопряжены, как правило, со значительным материальным и экологическим ущербом. Многочисленные отказы на технологических трубопроводах, транспортирующих пожаровзрывоопасные продукты, ядовитые компоненты и токсические среды, приводят к локальным и общим загрязнениям окружающей среды, создают риск с точки зрения безопасности персонала и населения. Особую остроту приобретает проблема надежности и экологической безопасности в системах магистрального трубопроводного транспорта газа, нефти и нефтепродуктов, аммиакопроводов и других продуктопроводов.

Иллюстрацией вышесказанному может служить техногенная катастрофа, которая произошла в ночь с 3-го на 4 июля 1989 г. в Республике Башкортостан на участке 1431 км продуктопровода Западная Сибирь – Урал – Поволжье по перекачке легких углеводородов. Произошел разрыв трубы диаметром 720 мм с истечением сжиженного продукта, которое продолжалось примерно 2,5 часа (вытекло около 11000 т продукта). От места разрыва до железнодорожного полотна расстояние составляло 300-500 м. При прохождении по железнодорожной линии двух поездов, следовавших навстречу друг другу, от случайной искры произошел взрыв смеси паров продукта с воздухом, вызвавший крушение поездов. В результате техногенной катастрофы 573 человека погибли, 694 были ранены.

Предпосылки зарождения этой катастрофы наблюдались в период с 1985 по 1989 г.г. За это время произошло 9 аварийных отказов по различным причинам. Около 2-х лет не было электрохимической защиты продуктопровода, в результате чего на отдельных его участках произошла поверхностная коррозия на глубину 3-4 мм, а в отдельных случаях и сквозная. Колесный и гусеничный транспорт при переезде через трубопровод наносил ему многократные повреждения. Существовали и другие причины, приведшие к возникновению данной техногенной катастрофы.

Надежность эксплуатации современных трубопроводов зависит от правильного выбора конструкционных материалов в зависимости от условий работы, которые являются тяжелыми из-за воздействия высоких температур, давлений и ускорения процессов коррозии. При оценке конструкционных свойств металлических сплавов характеристика физико-химической (коррозионной) их стойкости является одной из важнейших наряду с прочностными показателями.