6.2 Пассивная защита трубопроводов от коррозии

Существует два способа защиты трубопроводов и резервуаров от почвенной коррозии: пассивный и активный.

К пассивной защите трубопроводов и резервуаров относятся изоляционные покрытия с различными материалами.

Наиболее широко в промысловой практике применяют битумно-резиновые покрытия и покрытия из полимерных лент, наноси­мых на трубопроводы с помощью специальных изоляционных механиз­мов и машин. Полимерные покрытия трубопроводов по сравнению с битумными имеют следующие преимущества:

1. они технологичны и экономичны;

2. трудоемкость нанесения их в 2÷4 раза, а материалоемкость в 8÷10 раз меньше, чем битумных. Однако полимерные покрытия еще недостаточно изучены в условиях дли­тельной эксплуатации.

Изоляцию заглубленных в грунт металлических резервуаров осуществляют по тем же принципам и с использованием в боль­шинстве случаев тех же материалов, что и для подземных трубо­проводов. Днища металлических резервуаров, сооружаемых на песчаных основаниях, снаружи изолируют битумными покрытия­ми и укладывают на гидрофобный слой.

Для контроля качества изоляционных покрытий применяют различные приборы, предназначенные для проверки прилипаемости изоляции, ее толщины, сплошности слоя и других показателей-

Для выбора средств защиты подземных сооружений – трубо­проводов и резервуаров – необходимо располагать данными о коррозионных свойствах почвы. Чем выше электросопротивление почвы (сухой песок), тем меньше токи коррозии и соответственно меньше разъедание металла. Поэтому степень активности почв подразделяется на следующие категории:

• особо высокая – с удель­ным сопротивлением 5 Ом·м;

• высокая – с удельным сопротивле­нием 5÷10 Ом·м;

• повышенная – 10÷20 Ом·м;

• средняя – 20÷100 Ом·м;

• низкая – выше 100 Ом·м.

В зависимости от удельного сопротивления отдельных участков почвы, где прокладывается трубопровод, определяются толщина, и материал изоляции.

Ко всякому противокоррозионному внешнему покрытию труб должны предъявляться следующие требования:

1. водонепрони­цаемость;

2. прочность сцепления покрытия с металлом;

3. хоро­шая изоляция от электрического тока;

4. достаточная прочность и способность сопротивляться механическим воздействиям при засыпке траншеи;

5. низкая стоимость.

6.3 Активная защита трубопроводов от коррозии

При длительной эксплуатации трубопроводов и резервуаров, защищенных только изоляционными покрытиями, возникают сквоз­ные коррозионные повреждения уже через 5÷8 лет после укладки трубопроводов в грунт на участках с почвенной коррозией, а при наличии блуждающих токов (электрокоррозии) – через 2÷3 года.

Поэтому для долговечности, кроме защиты поверхности про­мысловых трубопроводов и резервуаров противокоррозионными покрытиями, применяют активный способ защиты, к которому от­носятся в основном катодная и протекторная защиты.

Катодная защита. Сущность катодной защиты (рисунок 31) сводится к созданию отрицательного потенциала на поверхности трубопровода 6, благодаря чему предотвращаются утечки элект­рического тока из трубы, сопровождающиеся коррозионным разъе­данием. С этой целью к

Рисунок 31 – Схема катодной защиты трубопровода от коррозионного разрушения: 1 – аноды; 2 – проводник (кабель); 3 – источ­ник постоянного тока – станция катодной защи­ты (СКЗ); 4 – стенка трубопровода; 5 – внеш­няя противокоррозионная изоляция; 6 – трубопровод; 7 – внутренняя противокоррозионная изо­ляция трубопровода; 8 – направление движе­ния тока

трубопроводу подключают отрицатель­ный полюс источника 3 постоянного тока, а положительный полюс присоединяют к специальному электроду – заземлителю 1, установленному в стороне от трубопровода 6. Таким образом, трубопровод становится катодом, а электрод-заземлитель – анодом. В результате достигается так называемая катодная поляризация, т. е. односторонняя проводимость, исключающая обратное течение тока, при которой токи тянут из грунта в трубу, как показано на схеме пунктирными стрелками 8.

Исключение таким образом утечек токов из трубы прекращает ее коррозию.

Как видно из схемы, ток от постоянного источника 3 по кабелю 2, анодному за­землению 1 поступает в поч­ву и через поврежденные участки 4 изоляции 5 на трубу 6. Затем через точку дренажа Д возвращается к источнику питания 3 через отрицательный полюс. В ре­зультате вместо трубопрово­да разрушается анодный заземлитель 1.

Станция катодной защи­ты (СКЗ) – источник 3 – представляет собой устрой­ство, состоящее из источни­ка постоянного тока или преобразователя переменного тока в постоянный, конт­рольных и регулирующих приборов и подсоединительных кабелей. В качестве анодных заземлителей 1 применяются железокремнистые и графитированные электроды. Расстояние между трубопро­водом 6 и анодом 1 принимают 100÷200 м. Одна СКЗ обычно обслуживает трубопровод при среднем качестве изоляции 5 протя­женностью 10÷15 км.

Протекторная защита. Для защиты трубопроводов, ре­зервуаров и резервуарных парков, когда не может быть исполь­зована катодная защита из-за отсутствия источников электроснаб­жения, может применяться протекторная защита. Она осуществля­ется при помощи электродов (протекторов), закапываемых в грунт рядом с защищаемым сооружением.

Протекторная защита имеет те же основы, что и катодная защита. Разница заключается лишь в том, что необходимый для защиты ток создается не станцией катодной защиты, а самим про­тектором (см. рисунок 31, поз.1, рисунок 32, поз.4), имеющим более отрицательный по­тенциал, чем защищаемый объект.

Из общей химии известно, что все металлы располагаются в ряд напряжений, по которому можно предсказать, какой металл из выбранной пары будет разрушаться при погружении в раствор (почву), т. е. служить анодом, а также степень опасности корро­зионного процесса.

Нормальные потенциалы металлов (В) приведены ниже

К –2,92	Са –2,84	Na –2,71	Mg –2,38	Al –1,66	Mn –1,05	Zn –0,76
Fe –0,44	Ni –0,23	Pb –0,13	H2 0,00	Cu +0,34	Ag +0,80	Au +1,70

Согласно этим данным все объекты промыслового обустройст­ва, изготовленные из железа (Fe), могут быть защищены протек­торами, имеющими в своем составе любой элемент первой строки.

Для наиболее эффективного действия протекторной защиты от коррозии должны быть обеспечены следующие требования: про­должительность работы протектора – максимальная; количество электроэнергии с единицы массы протектора – максимальное; электродвижущая сила в системе протектор – сооружение – мак­симальная и, наконец, стоимость протекторов – минимальная.

Согласно этим требованиям самым подходящим металлом для изготовления протекторов является магний. Вместе с тем магний характеризуется несколько повышенной скоростью растворения по сравнению с алюминием. Однако алюминий для изготовления протекторов применяется очень редко из-за образования на его по­верхности плотного окисного слоя, снижающего эффективность их работы.

Наибольшее распространение при изготовлении про­текторов получили магний и цинк, особенно магниевые сплавы МЛ-4 и МЛ-5.

Рисунок 32 - Схема протекторной установки с контактным выводом: 1 - труба; 2 - контрольно-измерительная колонка; 3 - активатор; 4 - протектор

Обычно протекторная установка выполняется в виде контрольно-измерительной колонки, устанавливаемой на трубе, рядом с которой закапывают протектор, заключенный в активатор. Принцип работы протекторной защиты аналогичен гальваническому элементу и основан на том (как и при катодной защите), что при замыкании двух электродов, помещенных в грунт (электролит) в цепи протекает ток от электрода с более отрицательным потенциалом (анода) к электроду с менее отрицательным потенциалом (катоду). В данном случае протектор, являясь анодом, будучи соединен с катодом-трубой, образует гальваническую пару, в которой ток, попадая на трубу, поляризует ее, предохраняя ее от коррозии, в то время как анод разрушается (рисунок 17.6).

Повышение эффективности действия протекторной установки достигается погружением ее в специальную смесь солей, называе­мую активатором. Основным компонентом активаторов с магние­вым сплавом относится глина, гипс и др.

Установки протекторной защиты являются несложными устройствами, не требующими специального обслуживания. Недостатки протекторных установок – небольшая протяженность защищаемого участка и сравнительно большой расход цветных металлов