1.5 Протекторная защита резервуара от коррозии

Электрохимическая защита осуществляется претокторной защитой резервуаров. При протекторной защите поляризация осуществляется присоединением защищаемого резервуара к металлу, имеющему более отрицательный потенциал.

Протекторная защита резервуаров от почвенной коррозии осуществляется одиночными и групповыми (рисунок 4).

а – защита одиночными протекторами; б – защита групповыми протекторными установками.

Рисунок 4 – Схема защиты днища резервуара от почвенной коррозии

Протекторы значительно снижают коррозионный про­цесс, возникающий как под воздействием почвенных электролитов (повреждение внешней стороны резер­вуара), так и под воздействием другого электролита - подтоварной воды с растворенными в ней солями хло­ридов: магния, натрия, кальция и железа (повреждение внутренней стороны резервуара). При отстаивании нефти и разрушении эмульсии вода вместе с растворенными в ней солями собирается на дне резер­вуара и вызывает усиленную электрохимическую коррозию днища и нижнего пояса.

Принцип протекторной защиты основан на следующем: два электрода: резервуар и протектор, изготовленного из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводником. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к резервуару по проводнику. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки.

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

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, т.к. 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) должен быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют магний, цинк и алюминий.

Одна из положительных особенностей протекторной защиты – ее автономность, она может быть осуществлена в районах, где нет электроэнергии.

Протекторную защиту рекомендуется использовать в грунтах с удельным сопротивлением не более 50 Ом.м.

В качестве протекторов для протекторной защиты используются протекторы типа ПМУ (прутковые магниевые протекторы).

Конструкция протекторов ПМУ приведена на рисунке 7, она включает в себя протекторы типа ПМ с подключенным кабелем, помещенные вместе с активатором в хлопчатобумажный мешок.

Прутковые магниевые протекторы представляют собой биметаллический пруток с оболочкой из магниевого сплава и стальным оцинкованным контактным стержнем диаметром 4 мм, проходящим по центру прутка. Форму сечения (круглую, эллипсовидную) прутковых магниевых протекторов определяет технология их изготовления. Прутковые магниевые протекторы поставляются смотанными на барабаны или в бухты.

а – разрез; б – внешний вид.

Рисунок 7 – Конструкция протекторов типа ПМУ

Протекторы ПМ5У, ПМ10У, ПМ20У представляют собой комплект, состоящий из магниевого протектора ПМ5, ПМ'10, ПМ20 с подключенным к нему проводником и порошкообразного активатора, помещенных в хлопчатобумажный мешок активатор, или заполнитель служит для предотвращения образования на поверхности протектора слоя нерастворимых окислов, снижающих его токоотдачу, уменьшения сопротивления цепи "протектор—труба", а также для поддержания постоянного потенциала. На время складского хранения и транспортировки протектор дополнительно упаковывается в бумажный мешок, который снимается перед установкой его в грунт

Повышение эффективности действия протекторной установки достигается погружением его в специальную смесь солей глины, называемую активатором. Непосредственная установка протектора в грунт менее эффективна, чем в активатор.

Назначение активатора следующее: снижение собственной коррозии, уменьшение анодной поляризуемости, снижение сопротивления растеканию тока с протектора, устранение причин, способствующих образованию плотных слоев продуктов коррозии на поверхности протектора. При использовании активатора обеспечивается стабильный во времени ток в цепи «протектор-сооружение» и более высокое значение коэффициента полезного действия (срока службы протектора).

Широкое распространение получила протекторная защита днища и первого пояса резервуаров от внутренней коррозии. Для этих целей используются магниевые протекторы типа ПМР (рисунок 5).

Рисунок 5 – Протектор типа ПМР

Протектор типа ПМР представляет собой цилиндр с отношение высоты к диаметру 0,2–0,4 имеющий углубление в верхней части в идее опрокинутого усеченного конуса. Это сделано для того, чтобы увеличить поверхность протектора и соответственно силу тока в начальной период его работы. В центре протектора впрессована стальная втулка для обеспечения контакта протектора с днищем.

Габаритные размеры протектора типа ПМР позволя­ют монтировать его через нижний люк-лаз.

Сравнительно небольшая высота протектора обеспе­чивает защиту днища резервуара при низких уровнях подтоварной воды. В зависимости от общей концентра­ции солей в подтоварной воде применяют определенный тип протектора.

Рисунок – 6 Размещение протекторов на днище резервуара РВС-10000 (2r₃=5,5 м, a=2,5 м).

Протектор монтируют на еще не затвердевшее покры­тие, чтобы он приклеился к днищу. Зазор между кон­тактной втулкой протектора и стальным стержнем за­ливают лаком или эпоксидной смолой, после этого кон­тактную втулку приваривают к стержню.

Для контроля работы защиты один, два протектора устанавливают в качестве контрольных. Контрольный протектор закреп­ляют на втулке диаметром 6 мм, которую изолируют полихлорвиниловой трубкой. Затем к втулке припаивают проводник сечением 0,75 мм² (провод ПМВГ), выводят его из резервуара через штуцер с сальниковым уплот­нением и присоединяют к контрольно-измерительной панели.

Работу протекторов контролируют периодическими из­мерениями: силы тока, разности потенциалов днище-электролит (подтоварная вода) и защитной плотности тока. Силу тока протектора измеряют, подключая ам­перметр в цепь на клеммной панели или измеряя паде­ние напряжения на шунте, или калибруя постоянно включенные в цепь протектора сопротивления. Силу тока определяют при минимальном и максимальном уровнях подтоварной воды один раз в месяц. Результа­ты измерений фиксируют в журнале. Отсутствие тока чаще всего указывает на нарушение контакта, что мо­жет быть при полном срабатывании протектора. По силе тока можно судить о средней плотности тока защиты, а также рассчитывать срок службы протекто­ров.