Вода от чешмата 

Технология на катодна защита на тръбопроводи от корозия

Защитата от корозия на тръбопроводите може да се извърши с помощта на различни технологии, най-ефективният от които е електрохимичният метод, който включва катодна защита. Често антикорозионната катодна защита се използва в комбинация, заедно с обработката на стоманена конструкция с изолационни съединения.

В тази статия е разгледана електрохимичната защита на тръбопроводи и нейният катоден подвид е особено подробно проучен. Ще научите каква е същността на този метод, кога може да се използва и какво оборудване се използва за катодна защита на метали.

Съдържание на статията

Разновидности на катодна защита

Катодната защита от корозия на стоманени конструкции е изобретена през 1820-те години. За първи път методът беше приложен в корабостроенето - медният корпус на кораба беше покрит със защитни анодни протектори, което значително намали скоростта на корозия на медта. Техниката беше приета и започна активно да се развива, което я превърна в един от най-ефективните методи за антикорозионна защита днес.

Катодната защита на метали, според технологията на изпълнение, се класифицира в два вида:

  • метод No 1 - към защитената конструкция е свързан външен източник на ток, в присъствието на който самият метален продукт действа като катод, докато инертните електроди на трети страни действат като аноди.
  • метод №2 - " технология за галванично покритие„: структурата, която трябва да бъде защитена, е в контакт с протекторна плоча, изработена от метал с по-висок електроотрицателен потенциал (такива метали включват цинк, алуминий, магнезий и техните сплави). Анодната функция при този метод се изпълнява и от двата метала, докато електрохимичното разтваряне на метала на протекторната плоча осигурява необходимия минимум на катодния ток, протичащ през структурата, която трябва да бъде защитена. С течение на времето протекторната плоча е напълно разрушена.

Метод №1 е най-често срещаният. Това е лесна за прилагане антикорозионна технология, която ефективно се справя с много видове метална корозия:

  • междукристална корозия на неръждаема стомана;
  • точкова корозия;
  • напукване на месинг от повишено напрежение;
  • корозия поради блуждаещи токове.

За разлика от първия метод, който е подходящ за защита на големи конструкции (използвани за подземни и повърхностни тръбопроводи), галваничната електрохимична защита е предназначена за използване с малки продукти.

Галваничният метод е широко използван в САЩ, той практически не се използва в Русия, тъй като технологията за изграждане на тръбопроводи у нас не предвижда обработка на магистрали със специално изолационно покритие, което е предпоставка за галванични електрохимични защита.

Трябва да се отбележи, че корозията на стоманата под въздействието на подземните води се увеличава значително без, което е особено характерно за пролетния и есенния период. През зимата, след замръзване на водата, корозията от влага се забавя значително.

Същността на технологията

Катодната защита от корозия се осъществява чрез прилагане на постоянен ток, който се подава към защитената конструкция от външен източник (най-често се използват токоизправители, които преобразуват променлив ток в постоянен) и прави неговия потенциал отрицателен.

Самият обект, свързан към постоянен ток, е "минус" - катод, докато анодната маса, свързана с него, е "плюс". Ключово условие за ефективността на катодната защита е наличието на добре проводима електролитна среда, която е почвата при защита на подземните тръбопроводи, докато електронният контакт се постига чрез използването на високопроводими метални материали.

В процеса на внедряване на технологията между електролитната среда (почвата) и обекта непрекъснато се поддържа необходимата токова потенциална разлика, чиято стойност се определя с помощта на волтметър с високо съпротивление.

Характеристики на катодна защита на тръбопроводи

Корозията е основната причина за намаляване на налягането на всички видове тръбопроводи. Поради увреждане на метала от ръжда, върху него се образуват пролуки, кухини и пукнатини, което води до разрушаване на стоманената конструкция. Този проблем е особено критичен за подземните тръбопроводи, които са в постоянен контакт с подземните води.

Катодната защита на газопроводи от корозия се извършва по един от горните методи (с помощта на външен токоизправител или галваничен метод). Технологията в този случай дава възможност да се намали скоростта на окисляване и разтваряне на метала, от който е направен тръбопроводът, което се постига чрез изместване на естествения му корозионен потенциал към отрицателната страна.

Чрез практически тестове е установено, че потенциалът на катодната поляризация на металите, при която всички процеси на корозия се забавят, е равен на -0,85 V, докато за подземни тръбопроводи в естествен режим е -0,55 V.

За да бъде ефективна антикорозионната защита, е необходимо катодният потенциал на метала, от който е направен тръбопроводът, да се намали с постоянен ток -0,3 V. В този случай скоростта на корозия на стоманата не надвишава 10 микрометра през годината.

Катодната защита е най-ефективният метод за защита на подземните тръбопроводи от блуждаещи токове. Концепцията за блуждаещи токове се отнася до електрически заряд, който навлиза в земята в резултат на работата на заземителни точки за електропроводи, гръмоотводи или движението на влакове по железопътни линии. Невъзможно е да се установи точното време и място на появата на блуждаещи течения.

Разяждащият ефект на блуждаещите токове върху метала възниква, ако металната конструкция има положителен потенциал спрямо електролита (за подземни тръбопроводи почвата действа като електролит). Катодната защита, от друга страна, прави металния потенциал на подземните тръбопроводи отрицателен, което елиминира риска от тяхното окисляване под въздействието на блуждаещи токове.

Технологията за използване на външен източник на ток за катодна защита на подземни тръбопроводи е за предпочитане. Предимствата му са неограничен енергиен ресурс, способен да преодолее съпротивлението на почвата.

Като източник на ток за антикорозионна защита се използват въздушни електропроводи с мощност 6 и 10 kW, но ако на територията няма електропроводи, могат да се използват мобилни генератори, работещи на газ и дизелово гориво.

Подробен преглед на технологията за катодна защита от корозия (видео)

Оборудване за катодна защита

За антикорозионна защита на подземни тръбопроводи се използва специално оборудване - станции за катодна защита(SKZ), състоящ се от следните възли:

  • заземяване (анод);
  • източник на постоянен ток;
  • пункт за контрол, наблюдение и измерване;
  • свързващи кабели и проводници.

Една CPS, свързана към електрическата мрежа или към автономен генератор, може да извършва катодна защита на няколко съседни подземни тръбопровода наведнъж. Регулирането на тока може да се извърши ръчно (чрез смяна на намотката на трансформатора) или автоматично (ако системата е оборудвана с тиристори).

Сред станциите за катодна защита, използвани в домашната индустрия, най-технологичната инсталация е Minerva-3000 (проектирана от инженери от Франция по поръчка на Газпром). Капацитетът на този SPZ е достатъчен за ефективна защита на 30 km подземен тръбопровод.

Предимствата на инсталацията включват:

  • повишена мощност;
  • функция за възстановяване при претоварване (актуализацията се извършва за 15 секунди);
  • наличие на цифрови системи за управление за наблюдение на режимите на работа;
  • пълна херметичност на критичните възли;
  • възможността за свързване на оборудване за дистанционно управление.

Инсталациите ASKG-TM също са широко търсени в домашното строителство, в сравнение с Minerva-3000 те имат намалена мощност (1-5 kW), но в стандартната конфигурация системата е оборудвана с телеметричен комплекс, който автоматично контролира работа на СКЗ и има възможност за дистанционно управление .

Станции за катодна защита Minerva-3000 и ASKG-TMизискват захранване 220 V. Дистанционното управление на оборудването се осъществява посредством вградени GPRS модули. SKZ имат доста по-големи размери - 50 * 40 * 90 см и тегло - 50 кг. Минималният експлоатационен живот на устройствата е 20 години.