Электрохимические защиты

Ежегодно от электрохимической  коррозии различные отрасли нашей  страны несут огромные убытки. Наибольшим масштабам потерь от коррозии подвержен  топливно-энергетический комплекс. Поэтому  одна из актуальнейших задач, стоящая  сегодня перед обществом, – это  обеспечение защиты от коррозии нефте- и газопроводов, трубопроводов тепловых сетей, силовых кабелей. Наиболее эффективное решение данной задачи во многом позволяет обеспечивать применение электрохимической защиты (ЭХЗ) подземных металлических конструкций.

 

Электрохимическая защита (ЭХЗ) – принудительная или вынужденная  катодная поляризация, при которой  сооружению сообщается такой отрицательный  электрический потенциал, что окисление  металла термодинамически затрудняется и скорость коррозии становится пренебрежительно мала.

 

Виды электрохимической  защиты (ЭХЗ):

Катодная защита

Дренажная защита

Протекторная защита

Анодная защита

 

Наша компания выполняет  полный спектр услуг в области  электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии подземных металлических сооружений различного назначения.

 

Перечень услуг по электрохимической  защите (ЭХЗ) подземных коммуникаций, предоставляемых нашей компанией включает в себя:

производство строительно-монтажных  работ;

проведение пуско-наладочных работ;

проведение проектных  работ по разработке электрохимической  защиты (ЭХЗ) от коррозии;

обслуживание и эксплуатация систем электрохимической защиты (ЭХЗ).

 

Высококвалифицированные специалисты  компании «ЭЦМ Северо-Запад» помогут Вам в кратчайшие сроки подобрать и разработать оптимальную систему электрохимической защиты (ЭХЗ) любых подземных металлических конструкций с учетом Ваших требований и пожеланий, позволяющую обеспечить максимальную степень защиты в данных условиях при минимальных затратах с Вашей стороны.

 

Опытный и специально обученный  персонал по проведению монтажных и  пуско-наладочных работ обеспечит  идеально точное и качественное воплощение проекта в жизнь с дальнейшим обеспечением бесперебойного и безотказного функционирования всего установленного оборудования и средств ЭХЗ.

 

 

Самопроизвольное разрушение металла под воздействием на него окружающей среды называется коррозией (от латинского слова «corrodere» – разъедать).

 

По виду коррозионной среды  и условиям протекания различают  несколько видов коррозии:

 

Газовая коррозия – это  химическая коррозия металлов в газовой  среде при минимальном содержании влаги.

 

Атмосферная коррозия – это  коррозия металлов в атмосфере воздуха  или любого влажного газа.

 

Подземная коррозия – это  коррозия металлов в почвах и грунтах.

 

Биокоррозия – это коррозия, протекающая под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов.

 

Контактная коррозия –  это вид коррозии, вызванный контактом  металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

 

Радиационная коррозия –  это коррозия, обусловленная действием  радиоактивного излучения.

 

Коррозия блуждающими  токами – это коррозия металла, возникающая  под воздействием блуждающих токов.

 

Коррозия под напряжением  – коррозия, вызванная одновременным  воздействием коррозионной среды и  механических напряжений.

 

Коррозионная кавитация  – разрушение металла, обусловленное  одновременным коррозионным и ударным  воздействием внешней среды.

 

Фреттинг-коррозия – это коррозия, вызванная одновременно вибрацией и коррозионной средой.

 

ФОТО КОРРОЗИИ.

 

 

 

Экологический и экономический  ущерб, наносимый коррозией металлических  изделий, оборудования и конструкций  огромен.

 

Наибольшие потери от коррозии несут топливно-энергетический комплекс, химия и нефтехимия. Соответственно одним из важнейших направлений  в современной борьбе с коррозией  является осуществление защиты от коррозии подземных металлических сооружений (трубопроводов тепловых сетей, газо- и нефтепроводов, силовых кабелей и др.) являющихся дорогостоящими сооружениями, срок службы которых определяется в основном их коррозионной стойкостью. Опасность коррозионного разрушения подземных сооружений обусловлена действием почвенной коррозии, коррозии блуждающими токами и биокоррозией.

 

Статистика отказов оборудования нефте-газовых системСистема Вид отказа

Коррозия Брак строительно монтажных работ Брак материалов Механические повреждения Нарушения эксплуатации

Нефтеперерабатывающая промышленность 70% 15% 2% 10% 3%

Газопроводы 36,7% 10% 13,3% 13,9% 26,1%

Внутрипромысловые трубопроводы 95%    

 

 

Степень коррозионного воздействия  на подземное сооружение (например, трубопровод) обусловлена следующими факторами: а) температурой и физико-химическими  параметрами носителя, б) агрессивностью грунта, которая определяется: 1) его  пористостью (аэрацией), 2) электропроводимостью или сопротивлением, 3) наличием растворенных солей, включая деполяризаторы или  ингибиторы, 4) влажностью, 5) кислотностью или щелочностью.

 

Защиту от подземной коррозии условно можно разделить на пассивную  защиту – изоляцию сооружения от контакта с окружающим грунтом и ограничение  влияния блуждающих токов и активную – электрохимическую защиту (ЭХЗ), которая заключается в создании защитного потенциала сооружения по отношению к окружающей среде.

 

 

Изоляция сооружений различными покрытиями не обеспечивает полной защиты конструкций от коррозии ввиду наличия  пор в покрытии, а также различных  дефектов, несовершенств покрытия, образующихся в результате строительно-монтажных  работ, воздействия подвижных грунтов, жестких условий эксплуатации.

 

Одним из самых эффективных  методов борьбы с подземной коррозией  является катодная защита – электрохимическая  защита (ЭХЗ) металла, осуществляемая принудительной или вынужденной катодной поляризацией, при которой сооружению сообщают такой отрицательный электрический  потенциал, что окисление металла  термодинамически затрудняется и скорость коррозии становится пренебрежительно мала.

 

Катодную поляризацию  осуществляют установками дренажной  и катодной защиты, а также протекторными  установками.

 

Дренажная защита – это  способ электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии блуждающими токами, который  заключен в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Основными  источниками блуждающих токов являются рельсовые сети электрифицированной  железной дороги, а также линии  электропередач постоянного тока (ЛЭП  ПТ) и катодные установки.

 

Наиболее мощными и  распространенными из вышеперечисленных  источников блуждающих токов являются линии электрифицированных железных дорог. Известно, что положительный  полюс источника питания на электрических  железных дорогах постоянного тока подключается к контактному проводу, а отрицательный к ходовым  рельсам. При такой схеме тяговый  ток от положительной шины тяговой  подстанции по питающей линии поступает  в контактный провод, а оттуда через  токоприемник к двигателям электровоза  или мотор-вагонной секции и далее  через колесные пары, рельсы и землю  в отсасывающую линию к минусовой  шине. Величина стекающего в землю  тока, который и называют блуждающим, тем больше, чем меньше переходное сопротивление между рельсами и  землей и чем больше продольное сопротивление  рельсов. В некоторых случаях  величина блуждающих токов в земле  может достигать 70-80% от общей величины тягового тока.

 

Для электрохимической защиты (ЭХЗ) трубопроводов, находящихся в  зонах действия блуждающих токов, используются электрические дренажи.

 

Дренажная защита трубопроводов  от электрокоррозии обеспечивается отводом блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Дренаж осуществляется путем электрического соединения трубопровода через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции или с отсасывающим пунктом, или с рельсами электрифицированного транспорта. Электрический дренаж, соединяя трубопровод с тяговыми рельсами, включает источник тока в эту цепь – разность потенциалов трубопровода – рельс, возникающую в результате работы электрифицированного транспорта. Протекание дренажного тока создает смещение потенциала трубопровод – земля на подземном сооружении. Подбором значения сопротивления дренажного соединения можно достичь необходимого защитного потенциала на сооружении.

 

Электрические дренажи могут  быть прямые, поляризованные и усиленные. Прямой электрический дренаж обладает двусторонней проводимостью, т.е. ток  беспрепятственно протекает как  с трубопровода в рельсовую сеть, так и в обратном направлении. Поляризованный дренаж отличается от прямого тем, что он обеспечивает протекание тока по дренажному соединению только в одном направлении –  с трубопровода в рельсы.

 

Усиленный дренаж представляет собой катодную станцию, подключаемую отрицательным полюсом к защищаемому  сооружению, а положительным полюсом  к рельсам влияющей электрифицированной  железной дороги или трамвая. Такой  дренаж кроме отвода тока в одном  направлении обеспечивает (усиливает) эффективность защиты катодной установкой, в которой анодным заземлением  являются рельсы.

 

СХЕМА ДРЕНАЖНОЙ ЗАЩИТЫ

 

 

 

              1 - трубопровод

               2 - устройство зашиты от максимальных токов,

               3 - поляризованный элемент

               4 - устройство для регулирования  тока,

               5 - амперметр с шунтом

               6 - рельсовая сеть электрифицированной  железной дороги 

 

 

Катодная защита – способ электрохимической защиты (ЭХЗ) сооружения принудительной катодной поляризацией с помощью внешнего источника  тока.

 

Катодная поляризация  при защите происходит с помощью  наложенного тока от внешнего источника  энергии, обычно выпрямителя, который  преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный. Отрицательный полюс источника подключают к защищаемому сооружению, которое выполняет роль катода. Анод электрической цепи – специальное анодное заземление, подключаемое к положительному полюсу источника. Ток в цепи катодная станция (установка катодной защиты) создает положительный потенциал грунта, окружающего трубопровод, и отрицательный потенциал трубопровода.

 

Сооружение значительной протяженности не может быть защищено с помощью одиночной катодной установки. Разность потенциалов «труба-земля», вызываемая катодной установкой, распределяется вдоль трубопровода неравномерно. Максимальная величина этой разности находится около  точки дренажа, лежащей обычно напротив анода. По мере удаления от точки дренажа  в обе стороны вдоль трубопровода величина наложенной разности потенциалов  «труба-земля» уменьшается. В таких  случаях используют несколько установок, учитывая при этом их взаимное влияние  из-за повышения разности потенциалов  «сооружение-земля».

 

Катодные станции (преобразователи) имеют плавную или ступенчатую  регулировку выпрямляемого напряжения. Катодные станции работают от промышленной сети переменного тока. Они оснащены понижающим трансформатором или  автотрансформатором, выпрямительным устройством и устройством регулировки  выходных напряжения и тока. Автоматические катодные станции снабжены специальными блоками, обеспечивающими автоматическое регулирование электрических параметров защиты (мощности, тока или напряжения). Автоматическое регулирование позволяет  ограничивать и поддерживать в заданных пределах разность потенциалов между  подземным металлическим сооружением  и землей.

 

Катодная защита по принципу действия одинакова с протекторной защитой, но более эффективная и  применяется для ликвидации анодных  зон протяженных сооружений.

 

ФОТО-СХЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

 

 

 

             1 – Трубопровод.

             2 – Анодный заземлитель.

            4 – Контрольно-измерительная пункт (КИП).

            5 – Станция катодной защиты (СКЗ).

            6 – Перфорированная газоотводная  трубка.

            7 – Глинистый раствор.

 

Протекторная защита –  способ электрохимической защиты (ЭХЗ) сооружения принудительной катодной поляризацией с помощью подключения к нему через изолированный проводник  электродов из металла, обладающего  в данной среде более отрицательным потенциалом, чем потенциал металла сооружения. Необходимый для осуществления защиты поляризационный ток создает крупный электрохимический элемент, в котором роль катода играет металл защищаемого сооружения, а роль анода – более электроотрицательный металл. Так как энергоотдача такого элемента невелика, то иногда приходится создавать не один, а несколько расположенных рядом подобных элементов (сосредоточенные протекторы). Для изготовления протекторов используют сплавы на основе магния, цинка или алюминия – металлов, расположенных в электрохимическом ряду выше железа, т.е. имеющих более электроотрицательный потенциал. Лучший эффект в почвенных условиях имеют магниевые сплавы. При отключении от трубопровода протектор не должен самопассивироваться и при подключении должен восстанавливать прежнюю силу защитного тока. Сосредоточенные протекторы следует применять в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом·м. Протяженные протекторы следует использовать в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 500 Ом·м. Групповые протекторные установки, единичные и протяженные протекторы должны быть подключены к защищаемому трубопроводу через контрольно-измерительные пункты.

 

ФОТО-СХЕМА ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ

 

 

 

                  1 – Трубопровод.

                  2 – Протектор.

                  3 – Дренажный кабель.

                  4 – Контрольно-измерительная колонка  (КИК).

 

Для защиты трубопроводов  от коррозии в основном применяется  комплексная защита, когда совместно  с защитой изоляционными покрытиями применяют электрохимическую защиту (ЭХЗ). Электрохимическая защита (ЭХЗ) подземных металлических сооружений от коррозии является весьма эффективной  при условии ее правильного проектирования и осуществления. Необходимо правильно  разместить и выбрать средства электрохимической  защиты (ЭХЗ), для чего необходимо произвести специальные расчеты и технико-экономические  сравнения  отдельных вариантов.