Водопровідні 

Технологія катодного захисту трубопроводів від корозії

Захист трубопроводів від корозії може виконуватися за допомогою безлічі технологій, найбільш ефективним є електрохімічний метод, до якого і відноситься катодна захист. Найчастіше антикорозійний катодний захист застосовується комплексно, разом із обробкою сталевої конструкції ізолюючими складами.

У статті розглянуто електрохімічний захист трубопроводів і особливо детально вивчений її катодний підвид. Ви дізнаєтеся, у чому полягає суть даного методу, коли його можна використати і яке обладнання застосовується для катодного захисту металів.

Зміст статті

Різновиди катодного захисту

Катодний захист сталевих конструкцій від корозії було винайдено у 1820-х роках. Вперше метод був застосований у кораблебудуванні – захисними анодними протекторами обшили мідний корпус судна, що значно зменшило швидкість корродування міді. Методика була взята на озброєння і почала активно розвиватися, що зробило її одним із найефективніших методів протикорозійного захисту на сьогоднішній день.

Катодний захист металів, згідно з технологією виконання, класифікується на два різновиди:

  • метод №1 – до конструкції, що захищається, приєднується зовнішній джерело струму, за наявності якого саме металевий виріб виконується роль катода, тоді як як аноди виступають сторонні інертні електроди.
  • метод №2 – “ гальванічна технологія“: конструкція, що захищається, контактує з протекторною пластиною виготовленою з металу, що має більший електронегативний потенціал (до таких металів відноситься цинк, алюміній, магній та їх сплави). Функцію анода в даному методу виконують обидва метали, тоді як електрохімічне розчинення металу протекторної пластини забезпечує протікання через конструкцію, що захищається необхідного мінімуму катодного струму. Після закінчення часу протекторна пластина повністю руйнується.

Метод №1 – найпоширеніший. Це проста в реалізації протикорозійна технологія, яка ефективно справляється з багатьма різновидами корозії металів:

  • міжкристальна корозія нержавіючої сталі;
  • піттингова корозія;
  • розтріскування латуні із підвищеної напруги;
  • корозія під впливом блукаючих струмів.

На відміну від першого методу, придатного для захисту великих за розміром конструкцій (застосовується для підземних та наземних трубопроводів), гальванічний електрохімзахист призначений для застосування з виробами малих розмірів.

Гальванічний метод широко поширений у США, у Росії він практично не використовується, оскільки технологія зведення трубопроводів у нашій країні не передбачає обробку магістралей спеціальним ізоляційним покриттям, яке є обов'язковою умовою для гальванічного електрохімзахисту.

Зазначимо, що без значно збільшується корозія сталі під впливом ґрунтових вод, що особливо характерно для весняного періоду та осені. Взимку, після замерзання води, корозія від вологи суттєво уповільнюється.

Суть технології

Катодна протикорозійна захист здійснюється за допомогою застосування постійного струму, який подається на конструкцію, що захищається від зовнішнього джерела (найчастіше використовуються випрямлячі, що перетворюють змінний струм у постійний) і робить її потенціал негативним.

Сам об'єкт, підключений до постійного струму, є “мінусом” – катодом, тоді як підведене йому анодне заземлення, є “плюсом”. Ключовою умовою ефективності катодного захисту є наявність електролітичного середовища, що добре проводиться, в якості якого при захисті підземних трубопроводів виступає грунт, тоді як електронний контакт досягається за рахунок використання металевих матеріалів з високою провідністю.

У процесі реалізації технології між електролітичним середовищем (ґрунтом) та об'єктом постійно підтримується необхідна різниця потенціалу струму, величина якої визначається за допомогою високоомного вольтметра.

Особливості катодного захисту трубопроводів

Корозія – основна причина розгерметизації всіх типів трубопроводів. Через пошкодження металу іржею на ньому утворюються розриви, каверни та тріщини, що призводять до руйнування сталевої конструкції. Ця проблема особливо критична для підземних трубопроводів, які постійно перебувають у постійному контакті із ґрунтовими водами.

Катодна захист газопроводів від корозії виконується однією з вищевказаних методів (за допомогою зовнішнього випрямляча чи гальванічним способом). Технологія в даному випадку дозволяє зменшити швидкість окислення і розчинення металу, з якого виготовлений трубопровід, що досягається за рахунок зміщення його природного корозійного потенціалу в негативний бік.

За допомогою практичних випробувань було з'ясовано, що потенціал катодної поляризації металів, у якому уповільнюються всі корозійні процеси, дорівнює -0.85 В, Тоді як у підземних трубопроводів у природному режимі він становить -0.55 Ст.

Щоб протикорозійний захист був ефективним, необхідно за допомогою постійного струму знизити катодний потенціал металу, з якого виготовлений трубопровід, на -0.3 В. У такому разі швидкість кородування сталі не перевищує 10 мікрометрів протягом року.

Катодний захист – найефективніший метод захисту підземних трубопроводів від блукаючих струмів. Під поняттям блукаючих струмів мається на увазі електричний заряд, який потрапляє в землю внаслідок роботи точок заземлення ЛЕП, громовідводів або руху поїздів залізничними магістралями. Точний час та місце появи блукаючих струмів з'ясувати неможливо.

Корозійна дія блукаючих струмів на метал відбувається у разі, якщо металева конструкція має позитивний потенціал щодо електроліту (для підземних трубопроводів електролітом виступає ґрунт). Катодний захист робить потенціал металу підземних трубопроводів негативним, що усуває ризик їх окислення під впливом блукаючих струмів.

Технологія застосування зовнішнього джерела струму для катодного захисту підземних трубопроводів є кращою. Її переваги – необмежений енергоресурс, здатний долати питомий опір ґрунту.

Як джерело струму протикорозійний захист використовується повітряні лінії електропередач потужністю 6 і 10 кВт, якщо ж на території ЛЕП відсутні, можуть застосовуватися мобільні генератори, що працюють на газу та дизпаливі.

Детальний огляд технології катодного захисту від корозії (відео)

Устаткування для катодного захисту

Для протикорозійного захисту підземних трубопроводів застосовується спеціальне обладнання. станції катодного захисту(СКЗ), що складаються з наступних вузлів:

  • заземлення (анод);
  • джерело постійного струму;
  • пункт управління, контролю та вимірювань;
  • з'єднувальні кабелі та дроти.

Одна СКЗ, підключена до електромережі чи автономному генератору, може виконувати катодний захист відразу кількох розташованих магістралей підземних трубопроводів. Регулювання струму може виконуватися вручну (за допомогою заміни обмотки на трансформаторі) або автоматичному режимі (якщо система укомплектована тиристорами).

Серед станцій катодного захисту, що застосовуються у вітчизняній промисловості, найбільш технологічною установкою вважається Мінерва-3000 (спроектована інженерами із Франції на замовлення Газпрому). Потужності даної СКЗ достатньо ефективного захисту 30 км підземного трубопроводу.

До переваг установки належить:

  • підвищена потужність;
  • функція відновлення після перевантаження (оновлення відбувається за 15 секунд);
  • наявність систем цифрового регулювання контролю за робочими режимами;
  • повна герметичність відповідальних вузлів;
  • можливість підключення обладнання для дистанційного контролю.

Також широко затребуваними у вітчизняному будівництві є установки АСКГ-ТМ, порівняно з Мінервою-3000, вони мають зменшену потужність (1-5 кВт), однак у стокове комплектації система обладнана телеметричним комплексом, який в автоматичному режимі контролює роботу СКЗ та має можливість дистанційного керування .

Станції катодного захисту Мінерва-3000 та АСКГ-ТМвимагають живлення від електромережі потужністю 220 В. Віддалене керування обладнанням виконується за допомогою вбудованих модулів GPRS. СКЗ мають досить більші габарити – 50*40*90 см. та вага – 50 кг. Мінімальний термін служби пристроїв становить 20 років.