Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии 2

растворение. Так как протектор изготовляется из металла, имеющего более отрицательный равновесный электрический потенциал, чем металл трубопровода, то между ними возникает разность потенциалов, под действием которой происходит направленное движение электронов от протектора-анода к трубопроводу-катоду. Т.е. образуется гальванический элемент, в котором на катоде (трубе) выделяется водород, а ионы анода (протектора) переходят в электролит. Таким образом, разрушается протектор, а не трубопровод.

Протектор должен обеспечивать наибольшую разность потенциалов металла, из которого он изготовлен, и металла трубопровода. Такому требованию в наибольшей степени отвечают магний, цинк, алюминий, Эти металлы обеспечивают практически равную эффективность защиты. При изготовлении из этих металлов протекторов применяют улучшающие добавки: марганец для повышения токоотдачи и индий для повышения активности протектора.

Для изготовления протекторов применяют аноды из магниевых сплавов Мл-16, Мл-16пч, Мл-16вч, Мл-4вч, МПУ и т. д. Наиболее распространенными протекторами для защиты подземных сооружений являются ПМ, ПМУ, ПМР.

Повышение эффективности действия протекторной защиты достигается погружением его в специальную смесь солей, называемую активатором. Непосредственная установка протектора в грунт менее эффективна. Основными компонентами активаторов к магниевым сплавам являются глина, гипс CaSO4·2H2O, эпсомит MgSO4·7H2O и мирабилит Na2SO4·10H2O. Комплектные протекторы состоят из электродов и порошкообразного активатора. К каждому электроду подсоединен изолированный проводник.

Коэффициент полезного использования протектора η (в %), который характеризует степень разрушения материала протектора, определяется выражением

18

Консорциум « Н е д р а »

где ΔGТ – теоретический расход материала протектора, рассчитанный по закону Фарадея; ΔGФ – фактический расход материала.

В соответствии со СНиП-45 – 75 применение протекторов в проектах ЭХЗ магистральных трубопроводов допускается только в групповых установках и в грунтах с удельным сопротивлением не более 50 Ом·м.

Протекторные установки можно применять в тех случаях, когда величина блуждающих токов в земле невелика.

Для электрохимической защиты трубопроводов от коррозии главным образом используют катодную защиту, а

протекторную защиту чаще применяют для защиты кожухов труб подводных переходов и днищ резервуаров.

19

Консорциум « Н е д р а »

Рис. 3. Схема протекторной защиты 1 - защищаемое сооружение, 2 - КИП, 3 - дренажная линия, 4 - протектор. Iз - ток протектора

6.Анодная и катодная защита резервуаров от коррозии

Активными методами борьбы с коррозией резервуаров является электрохимическая защита (катодная и протекторная).

Катодную защиту используют преимущественно для предотвращения коррозионного разрушения днища.

Принципиальная схема катодной защиты днища от почвенной коррозии аналогична схеме защиты трубопроводов: "минус" источника постоянного тока присоединяется посредством дренажного кабеля к резервуару, а "плюс" — к

анодному заземлению. На резервуаре поддерживается минимальный защитный потенциал – 0,87 В по МСЭ. Если же коррозия днища усиливается под влиянием жизнедеятельности анаэробных сульфатовосстанавливающих бактерий, то минимальный защитный потенциал,

увеличивается до – 0,97 В по МСЭ.

Катодные станции целесообразно применять для защиты резервуаров от почвенной коррозии, если площадь контакта оголенного металла с окружающим грунтом превышает 15 м2.

Катодную защиту используют и для предотвращения коррозионного разрушения внутренней поверхности днища резервуаров. Это делается в случаях, если высок уровень подтоварной воды; удельное сопротивление подтоварной воды более 1 Ом·м или концентрация солей менее 6 г/л; подтоварная вода содержит сероводород.

20

Консорциум « Н е д р а »

Принципиальная схема катодной защиты в этом случае предусматривает, установку точечных, радиальных или компактных кольцевых анодов непосредственно внутри резервуаров.

Следует отметить, что применение катодной защиты резервуаров с нефтепродуктами опасно в пожарном отношении. Искра, появившаяся при разрыве электрической цепи, может привести к пожару и взрыву.

В случае применения протекторной защиты возможность образования искры исключается, так как разность потенциалов между протектором и защищаемой конструкцией невелика. Протекторную защиту резервуара от почвенной коррозии осуществляют одиночными, групповыми, сосредоточенными и групповыми рассредоточенными протекторами. Более сложную схему защиты используют в грунтах с большим удельным сопротивлением.

Широкое распространение получила протекторная защита днища и первого пояса резервуара от внутренней коррозии. Для этих целей используют магниевые протекторы типа ПМР, разработанные ВНИИСТ и Березняковским титано-магниевым комбинатом.

Протектор типа ПМР (рис. 18) изготавливается из магниевого сплава МЛ-4 и представляет собой цилиндр с отношением высоты к диаметру 0,2 — 0,4 и имеющий углубление, в верхней части в виде опрокинутого усеченного конуса.

Это сделано для того чтобы увеличить поверхность протектора и соответственно силу тока в начальный период его работы. В центре протектора впрессована стальная втулка для обеспечения контакта протектора с днищем. Размеры протекторов позволяют устанавливать их в резервуар через люк-лаз.

Серийно выпускаемые протекторы ПМР-5, ПМР-10, ПМР-20 различаются геометрическими размерами и массой,

величина которой в килограммах указывается в марке протектора.

21

Консорциум « Н е д р а »

vk.com/id446425943

Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»

изолируют эпоксидным клеем. Далее протектор нанизывают на приваренный стержень и приваривают к нему посредством впрессованной стальной втулки, после чего место крепления заливают эпоксидной композицией.

Разность потенциалов «резервуар-электролит» измеряют с помощью специального медно-сульфатного электрода сравнения, опускаемого на днище резервуара через верхние смотровые люки на проводнике.

Протекторная защита внутренней поверхности резервуаров может осуществляться стержневыми анодами. Она применяется для предотвращения коррозии нефтепромысловых резервуаров при любом уровне подтоварной воды,

удельное сопротивление которой составляет не более 0,7 Оммּ (минерализация не менее 10 г/л)

Разработаны схемы протекторной защиты внутренней поверхности резервуара с уровнем водной фазы до 2 м и более 2 м.

В первом случае гальванический анод размещают на днище резервуара концентрическими кольцами,

соединенными между собой последовательно. Электрический контакт анода с корпусом резервуара осуществляют проводом в распределительной коробке, размещенной на крышке люка резервуара.

Во втором случае гальванический анод состоит из трех групп протекторов. Первую группу протекторов размещают вертикально на центральной стойке на высоте водной фазы, вторую группу - на днище и третью группу -

вертикально на боковой стенке на высоту водной фазы. Каждую группу соединяют с корпусом резервуара в рас-

пределительной коробке.

Гальванический анод изолируют от поверхности РВС прокладками (полиэтиленовыми кольцами, надетыми на протектор).

23

Консорциум « Н е д р а »

Протектор представляет собой длинномерный цилиндрический (из сплава АЦКМ) или трапециевидный (из сплава АЦ5Мг5) стержень диаметром 30...60 мм и длиной до 6 м, по центру которого проходит армирующая стальная проволока диаметром 5...8 мм.

Гальванические аноды замыкают на корпус резервуара через проволочные резисторы, сопротивление которых подбирают для каждого резервуара индивидуально с целью ограничения максимального тока протектора.

Эффективность протекторной защиты определяют по величине катодной поляризации (смещению потенциала резервуара) с помощью узла замера потенциала, смонтированного в нижней части обечайки резервуара или с помощью рабочих электродов.

Протекторную защиту рекомендуется применять при наличии в резервуаре антикоррозионного покрытия со степенью оголенности (поврежденности) не более 0,5. Протекторы, изолированные от корпуса резервуара полиэтиленовыми кольцами (отрезками труб), закрепляют к днищу или стенке хомутами. Срок службы гальванического анода — не менее 5 лет.

Список литературы

1.Трубопроводный транспорт нефти / С.М. Вайншток, В.В. Новоселов, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов и др.;

под ред. С.М. Вайнштока: Учебник для вузов: в 2 томах – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004.

2. С.Н. Давыдов, В.В. Кравцов «Техника антикоррозионной защиты оборудования и сооружений» – Учебное

пособие. Уфа, 2000.

24

Консорциум « Н е д р а »

3.Ф.М. Мустафин, И.Ш. Гамбург, Д.Н. Веселов «Контроль качества изоляционно-укладочных работ при строительстве трубопроводов» – Учебное пособие. Уфа, ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2001.

4.В.В. Кравцов «Защита от коррозии внутренней поверхности стальных резервуаров» – Уфа, 2003.

5.Зиневич А.М., Глазков В.И., Котик В.Г. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии. – М.: Недра, 2000.

–288 с.

6.Красноярский В.В., Лунев А.Ф. Применение протекторов для защиты подземных трубопроводов от коррозии. – М.: Москва, 2000.

7.Никитенко Е.А. Ремонт изоляции и коррозионных повреждений на магистральных газопроводах. – М.: Изд.

ЦНТИ Газпрома, 2000.

8.Противокоррозионная защита магистральных трубопроводов и промысловых объектов. Учебное пособие. /

Под ред. Конева А.В., Марковой Л.М., Иванова В.А., Новоселова В.В. − М., 2004.

25

Консорциум « Н е д р а »