Особливості протекторного захисту металів від корозії

Протекторний захист – це один із можливих варіантів захисту конструкційних матеріалів трубопроводів від корозії. Застосовується насамперед на газопроводах та інших магістралях.

Сутність протекторного захисту

Протекторний захист є використанням спеціальної речовини - інгібітора, який є металом з підвищеними електронегативними якостями. Під впливом повітря протектор розчиняється, у результаті основний метал зберігається, попри вплив корозійних чинників. Протекторний захист - один з різновидів катодного електрохімічного методу.

Даний варіант антикорозійних покриттів особливо часто застосовується, коли підприємство обмежене у своїх можливостях щодо організації катодного захисту від корозійних процесів електрохімічного характеру. Наприклад, якщо фінансові чи технологічні можливості підприємства неможливо побудувати лінії електропередач.

Схема протекторного захисту трубопроводу

Протектор-інгібітор ефективний, коли показник перехідного опору між об'єктом, що захищається, і середовищем навколо нього, не є значним. Висока результативність протектора можлива лише певної дистанції. Щоб виявити цю відстань, застосовується визначення радіусу антикорозійної дії протектора, що застосовується. Дане поняття показує максимальне видалення захищаючого металу від поверхні, що охороняється.

Суть корозійних процесів зводиться до того що, що найменш активний метал під час взаємодії, залучає до своїх іонів електрони активнішого металу. Таким чином, в той самий час здійснюється відразу два процеси:

• відновлювальні процеси у металі з меншою активністю (у катоді);
• окислювальні процеси металу анода з мінімальною активністю, за рахунок чого забезпечується захист трубопроводу (або іншої сталевої конструкції) від корозії.

Через деякий час ефективність протектора падає (у зв'язку з втратою контакту з металом, що захищається, або через розчинення захищаючого компонента). З цієї причини виникає потреба у заміні протектора.

Особливості методу

Протектори захисту від корозійних процесів за умов кислих середовищ позбавлені сенсу. У таких середовищах розчинення протектора відбувається випереджальними темпами. Методика рекомендується для застосування лише у нейтральних середовищах.

У порівнянні зі сталлю, більшу активність мають такі метали, як хром, цинк, магній, кадмій, а також деякі інші. Теоретично саме перелічені метали необхідно використовуватиме захисту трубопроводів та інших металоконструкцій. Однак тут є ряд особливостей, знаючи які, можна обґрунтувати технологічну безглуздість застосування чистих металів як захист.

Наприклад, для магнію характерна висока швидкість розвитку корозії, на алюмінії швидко утворюється товста оксидна плівка, а цинк розчиняється дуже нерівномірно через свою особливу крупнозернисту структуру. Щоб звести нанівець подібні негативні властивості чистих металів, додають легуючі елементи. Інакше кажучи, захист газопроводів та інших металевих конструкцій здійснюється за рахунок використання різноманітних сплавів.

Часто використовуються магнієві метали. Крім основного компонента - магнію - у складі є алюміній (5-7%) і цинк (2-5%). Крім того, додаються невеликі кількості нікелю, міді та свинцю. Магнієві сплави актуальні для захисту від корозії в умовах середовищ, де показник pH не перевищує 10,5 одиниць (традиційний ґрунт, прісні та слабосолені водойми). Даний обмежуючий показник пов'язаний з швидкою розчинюваністю магнію на першому етапі та подальшою появою важкорозчинних сполук.

Зверніть увагу! Магнієві сплави часто спричиняють тріщини в металевих виробах і підвищують їхню водневу крихкість.

Для конструкцій з металів, розташованих у солоній воді (наприклад, підводному морському трубопроводі), слід застосовувати протектори, в основі яких знаходиться цинк. Такі метали також містять:

• алюміній (до 0,5%);
• кадмій (до 0,15%);
• мідь та свинець (сумарно до 0,005%).

У водяному солоному середовищі захист металів від корозії за допомогою сплавів на основі цинку буде оптимальним варіантом. Однак у прісних водоймах і на звичайному ґрунті такі протектори дуже швидко обростають оксидами та гідроксидами, внаслідок чого антикорозійні заходи втрачають сенс.

Протектори на основі цинку найчастіше використовуються для захисту від корозії тих металевих конструкцій, де технологічні умови вимагають найвищого ступеня протипожежної безпеки та вибухобезпеки. Прикладом затребуваності таких сплавів є газопроводи та трубопроводи для транспортування горючих рідин.

Крім того, цинкові склади, внаслідок анодного розчинення, не утворюють забруднюючих речовин. Тому такі сплави практично безальтернативні, коли потрібно захистити трубопровід для транспортування нафти чи металоконструкції у танкерних судах.

У разі солоної проточної води на прибережному шельфі часто застосовуються алюмінієві сплави.Такі склади включають кадмій, талій, індій, кремній (у сумі – до 0,02%), а також магній (до 5%) та цинк (до 8%). Протекторні властивості алюмінієвих складів близькі до властивостей магнієвих сплавів.

Комбінація протекторів та фарб

Часто виникає потреба захистити газопровід від корозії не тільки протектором, а й лакофарбовим матеріалом. Фарба вважається пасивним способом захисту від корозійних процесів і справді ефективна лише коли поєднується із застосуванням протектора.

Така методика поєднання дозволяє:

1. Зменшити негативний вплив потенційних вад покриття металоконструкцій (відшаровування, набухання, розтріскування, спучування тощо). Такі вади є у результаті заводського шлюбу, а й у з природними чинниками.
2. Зменшити (іноді на дуже значну величину) витрата дорогих протекторів, при цьому збільшивши їх термін експлуатації.
3. Зробити розподіл за металом захисного шару рівномірнішим.

Також варто зазначити, що лакофарбові склади дуже часто непросто наносити на певні поверхні газопроводу, танкера або якоїсь іншої металоконструкції. У таких випадках доведеться обійтися лише захисним протектором.