Как защитить трубу от коррозии

КАК ЗАЩИТИТЬ ТРУБОПРОВОД ОТ КОРРОЗИИ

Защита трубопровода от коррозии – задача не только изготовителей или строителей, но и проектировщика сети и конечного пользователя. Феномен коррозии может быть обусловлен недостаточно сбалансированным составом протекающей по трубам жидкости, некорректным сочетанием различных металлов или, наконец, недостаточным вниманием к защите трубопровода.

Коррозия трубопроводов – явление, обусловленное, главным образом, электрохимическими реакциями окисления металла при взаимодействии с влагой. Металл постепенно видоизменяется на ионном уровне и, распадаясь, исчезает с поверхности трубы. Окисление, характеризующее феномен коррозии металлических трубопроводов, может происходить по различным причинам и, следовательно, возникает на основе различных механизмов. Процесс окисления может зависеть от характера жидкости, протекающей по трубопроводу, или от свойств среды, в которой проложен трубопровод. В этой связи при выборе наиболее подходящих способов противодействия механизмам коррозии необходимо учитывать особенности ситуации, в которой она наблюдается. В некоторых случаях борьба с коррозией осуществляется принятием усиленных мер по химической обработке протекающей жидкости с целью скорректировать ее коррозийные свойства, в других случаях – использованием защитных покрытий для трубопроводов (внутренних или внешних) или применением специальных способов так называемой «катодной защиты». Прежде всего, необходим тщательный подбор материала для трубопровода. Целесообразным представляется использование материалов, менее подверженных коррозии (например, меди или нержавеющей стали).

При их использовании на начальной стадии коррозии образуется сплошная тонкая поверхностная оксидная пленка («инертная пленка»), которая затем защищает находящийся под ней металл от воздействия коррозии. Тем не менее, и на таких материалах по разным причинам могут образоваться очаги коррозии. Причина – неравномерное образование пленки или ее прорыв. Использование более ценных материалов не всегда оправдано по причине их высокой стоимости.

Химическая обработка агрессивной воды

Вода, протекающая по трубопроводу, может иметь агрессивные свойства. Зачастую это обусловлено обработкой такой воды хлором или процессами коагуляции и флокуляции, происходящими в воде непосредственно на станции водоподготовки. Агрессивность может быть обусловлена содержанием в воде кислорода, хлора, карбонатов и бикарбонатов. Агрессивность уменьшается при возрастании уровня кислотности и жесткости и возрастает при повышении температуры и содержании растворенных воздуха и углекислого газа.

Основная цель химической обработки воды – преобразовать потенциально агрессивную воду в слабокальцирующую. Умеренная жесткость, на самом деле, желательна, поскольку способствует образованию на внутренней поверхности трубы отложений солей кальция, которые и защищают металл. Добавлением в воду соответствующих ингибирующих веществ можно затормозить процесс коррозии, редуцируя ее до менее опасных проявлений (равномерная коррозия вместо глубокой локальной), а также способствовать – при помощи химической реакции – образованию известковых отложений, которые, плотно прилипая к металлу, образуют покрытие, защищающее его от коррозийного воздействия. В водопроводных сетях общего пользования обработка воды сводится, главным образом, к добавлению кальция [Ca(OH)₂], или соды (NaOH), или карбоната натрия (Na₂CO₃). На участках водопровода, обеспечивающих распределение воды по отдельным точкам водоразбора, эффективным способом антикоррозийной защиты считается обработка воды особыми «секвеструющими» добавками (главным образом, полифосфатами). Основанная задача добавок такого рода – корректирование чрезмерной жесткости воды, которая в противном случае может привести к образованию нежелательных очагов известковых отложений. В стальных оцинкованных трубопроводах при добавлении в воду полифосфатов, фосфатов или силикатов на внутренней поверхности трубопровода образуется пленка полифосфата, фосфата или силиката цинка или железа, защищающая металл от коррозии. Применять такие реагенты в водопроводных сетях питьевого назначения разрешено при условии соблюдения требований, установленных действующими санитарно-эпидемиологическими регламентами.

В последнее время на рынке появились комплексные, современные составы серии «СП-В» для химической защиты трубопроводов от коррозии, минеральных отложений и накипи.

Ингибиторы марки «СП-В» уже готовы к использованию в различных средах, содержат все необходимые компоненты для защиты, являются экологически безопасными.

Их добавляют в воду или рабочую жидкость от 1% до 5% от общего объема. Более подробная информация на сайте производителя https://ingibitory.ru/production/ingibitory-korrozii/emkostnoe-oborudovanie-truby/

Для защиты заглубленных стальных трубопроводов анод размещается на расстоянии не менее 3 м от трубы и подключается к ней посредством медного изолированного кабеля сечением не менее 10 мм 2 , приваренного на обоих концах.

Защитные покрытия

Покрытия можно наносить как на внутренние, так и на внешние поверхности трубопровода. Защитное покрытие образует защиту трубопровода, которая бывает активного или пассивного типа. В некоторых случаях могут сочетаться оба типа защиты. В случае активной защиты покрытие создает условия, препятствующие распространению коррозии металла. Поверхность стальных труб покрывается более или менее плотным слоем электрохимически менее благородного металла (обычно цинка), который, защищая основной металл, берет на себя воздействие коррозии. Активная защита в большей степени защищает внутреннюю поверхность трубы от коррозийного воздействия протекающей жидкости. С внешней стороны такая защита образует базовое покрытие, усиленное пассивной защитой.

Задача пассивной защиты – предохранить металлические трубы от разрушающего воздействия окружающей среды. На заглубленных участках водопроводов очень важно бывает надежно защитить металл от непосредственного контакта с грунтом. Аналогичная защита используется для достижения – при помощи внутреннего покрытия – в трубопроводах предназначенных для доставки воды особо агрессивного типа. Нанесение защитных слоев, выполняемых из лаков, красок или эмалей, создает непрерывный непроницаемый барьер, который защищает находящийся под ним металл от коррозийного воздействия среды.

Для этой цели чаще всего используются битумные продукты, получаемые от перегонки угля или нефти или из синтетических смол, термопластичных (полиэтилен, полипропилен, полиамиды) и термоотверждающихся (эпоксидные, полиуретановые, сложные полиэфиры).

Перед покрытием необходимо произвести соответствующую подготовку обрабатываемой поверхности трубы и тщательно очистить ее от всего, что может оказаться вредным в плане коррозии (влага, остатки лака, пятна жира или масла, грязь или пыль, ржавчина). Для внешней защиты трубопроводов открытого заложения можно прибегнуть к лакокрасочным покрытиям или порошковым пластическим материалам. Нанесение покрытия осуществляется различными способами в зависимости от материала трубопровода. Жидкие составы наносятся кисточкой, погружением в раствор или опрыскиванием из пистолета.

Порошковые вещества (преимущественно пластические материалы) наносятся на трубу, предварительно разогретую до температуры, превышающей температуру плавления порошка. Порошок наносится на поверхность трубы электростатическим способом или воздушным напылением. Термопластичные материалы могут наноситься также методом экструзии. Нанесение поверхностных слоев из металла (например, цинка) производится посредством погружения трубы в расплавленный металл или при помощи электролитического осаждения. Еще один метод, часто используемый для покрытия заглубленных в грунт трубопроводов, заключается в равномерном нанесении на предварительно очищенную трубу сплошной пленки из защитного материала, имеющего хорошие прилипающие свойства, и последующем нанесении защитного слоя из битумной смеси и двух слоев стекловаты (или ткани), пропитанных битумной смесью, для придания устойчивости к внешним воздействиям.

Лучше, если защитная обработка нарезанных труб будет проведена на заводе-изготовителе.

На объекте при укладке защитным покрытием заделываются только швы и соединительные муфты, а также возможные места повреждений заводского покрытия.

Трубы, имеющие заводское покрытие, следует предохранять при штабелировании, перевозке и проведении монтажных работ от ударов, царапин и иного механического воздействия, способного повредить битумный слой. Следует учитывать, что защитная обработка по прошествии определенного времени теряет первоначальные свойства. Отсюда необходимость периодического осмотра сети, текущего и профилактического обслуживания.

Заглубленный трубопровод подвержен коррозии вследствие агрессивности почвы. В зависимости от свойств почвы (точнее, параметров ее сопротивления) и металла, из которого изготовлен трубопровод, образуются коррозийные батареи. Металл, выполняющий функцию анода относительно почвы, выступающей в этом случае катодом, стремится к разложению и переходу в раствор.

Один из видов защитных мероприятий – это пассивная защита. Для прокладки трубопровода используются трубы с защитным влагонепроницаемым покрытием с изолирующими соединительными муфтами. В этом случае электрическая протяженность трубопровода нарушается, тормозится обмен электрическим током между трубами и почвой. Следует признать, что такой подход не всегда дает стопроцентный результат, поскольку в местах, где защитное покрытие труб нарушено в процессе укладки трубопровода, возможно образование очагов коррозии. С коррозией можно бороться методом «катодной защиты»: если искусственно понизить потенциал металла, подавляется анодная реакция. Для этого необходимо осуществить электрическое подключение трубопровода к сети, имеющей в своем составе анод. Так называемый «расходуемый анод» выполняется из металла, имеющего большую электроотрицательность, т. е. менее благородного, чем железо. Как правило, в этих целях используется магниевый сплав. При таком подключении коррозия локализуется на магнии, который медленно разлагается сам и защищает трубопровод. В случае практического применения данной технологии следует прежде всего замерить степень агрессивности почвы.

Затем на участках, где необходимо организовать защиту трубопровода, в расчетных точках вкапывается некоторое количество расходуемых анодов. Вес и число анодов определяются с таким расчетом, чтобы обеспечить антикоррозийную защиту трубопровода на период 10–15 лет.

Еще один способ, предохраняющий металл от агрессивности почвы, – это защита «индуцированным током». Для этого используется внешний источник постоянного тока, который идет от питающего устройства, состоящего из трансформатора и выпрямителя. Положительный полюс питающего устройства подключен к анодному рассеивателю (заземление, состоящее из графитового или железосодержащего анода), отрицательный – к трубопроводу, представляющему объект защиты. Передаваемый защитный ток определяется параметрами трубопровода (длина, диаметр, имеющаяся степень изоляции) и степенью агрессивности почвы. Ток, рассеиваемый заземлением, создает электрическое поле, обволакивающее трубу и понижающее его потенциал, что и дает защитный эффект. Надежность и эффективность катодной защиты обеспечиваются, в том числе, периодическим осмотром сети, проверкой работоспособности используемого оборудования и своевременным устранением неисправностей.

Блуждающий ток

Блуждающий ток – это электрический ток, появляющийся в некоторых грунтах от дисперсии электрифицированных, например, железнодорожных (трамвайных) путей, где рельсы выполняют роль возвратных проводников питающих подстанций. Другим источником блуждающего тока может быть заземление электрического промышленного оборудования. Как правило, это ток большой силы, и воздействует он в первую очередь на трубопровод, отличающийся хорошей проводимостью (в частности, со сварными соединениями). Такой ток поступает в трубу в определенной точке, играющей роль катода, и, преодолев более или менее продолжительный отрезок трубопровода, выходит в другой точке, выступающей в качестве анода. Происходящий при этом электролиз и дает коррозию металла. Прохождение тока на участке от катода до анода вызывает переход железосодержащих частиц в раствор и со временем может привести к истончению и в конечном итоге перфорации трубы. Повреждение тем существенней, чем выше сила проходящего тока. Коррозийное действие блуждающего тока, безусловно, более разрушительно, чем действие коррозийных батарей, образующихся вследствие агрессивности почвы.

Против него эффективным оказываются меры «электрического дренажа». Суть методики следующая: в определенной точке трубопровод посредством специального кабеля, имеющего низкое электрическое сопротивление, подключается непосредственно к источнику блуждающего тока (например, к подстанции или железнодорожному пути). Подключение необходимо соответствующим образом поляризовать (при помощи однонаправленных переходников) таким образом, чтобы ток всегда шел в направлении от трубопроводак источнику дисперсии. Электрический дренаж требует строгого соблюдения сроков регламентных осмотров, тщательной наладки и регулярной проверки. Чаще всего эта методика сочетается с другими способами защиты.

Перепечатано с сокращениями из журнала RCI №8. 2003.

Перевод с итальянского С.Н. Булекова.

Расходуемый анод

Заглубленный магниевый блок в силу позиции, занимаемой магнием на шкале электрохимического потенциала относительно железа, ведет себя как анод в коррозионной батарее, образующейся между ним и стальным трубопроводом.

Ток, генерируемый электродвижущей силой коррозионной батареи, перемещается в направлении «анод – почва – труба – соединительный кабель – анод». Медленное разложение магния защищает трубопровод от коррозии.

Данная система применяется в основном для защиты стальных резервуаров и трубопроводов ограниченной протяженности (от нескольких сот метров до нескольких километров).

Обычно анод помещается в хлопковый (или джутовый) мешок в глинистую смесь, задача которой – обеспечить равномерность расхода анода и требуемый уровень влажности, а также предотвратить образование пленки, затрудняющей его разложение.

Доступ к электрическому кабелю и проверка состояния защитного покрытия путем замера силы тока батареи обеспечивается через специальный колодец.

Катодная защита «индуцированным током»

Для организации такой защиты требуется генератор постоянного тока, к отрицательному полюсу которого подключается защищаемый трубопровод. Положительный полюс соединяется с системой анодных рассеивателей, заглубленных на том же участке почвы.

Соединительный кабель должен иметь низкое электрическое сопротивление и хорошую изоляцию. Электрический ток, производимый генератором, посредством анодов передается в почву и поступает на трубопровод. Трубопровод выполняет роль катода и таким образом защищается от коррозии. Ток идет по следующему маршруту: электрогенератор – соединительный кабель – электрод-рассеиватель – грунт – защищаемая металлическая структура – соединительный кабель – электрогенератор. Используемые аноды – малорасходуемого типа (как правило, графитовые или железосодержащие) – заглубляются на 1,5 м на расстоянии 50–100 м от трубопровода. Генератор постоянного тока (125–500 Вт) обычно состоит из выпрямителя тока, питающегося от электросети через трансформатор.

Защита труб от ржавчины

Если разводка в квартире выполнена из неоцинкованных черных труб, то она беззащитна перед коррозией. А ее следствием становятся всевозможные свищи, расхождения швов в местах изгибов и пр.

При первой же возможности трубы лучше заменить на нержавеющие. Но как быть в том случае, если такой возможности в ближайшем будущем не предвидится? Тогда следует предпринимать всевозможные меры по защите от коррозии.

Коррозия, несомненно, является самой серьезной проблемой, с которой приходится сталкиваться при экплуатации стальных изделий. В первую очередь это касается трубопроводов, так как проржавевшая труба может привести к утечке воды, газа. А подобные случаи, как правило, являются причинами серьезных последствий.

Самое простое, что можно посоветовать для предотвращения протекания труб вследствие коррозийных разрушений, – покрыть трубы внутренней разводки составами, которые предназначаются именно для таких целей.

Для защиты труб холодного водоснабжения, которые постоянно находятся в условиях повышенной влажности, применяют грунтование составами ФЛ-053, ГФ-021, ГФ-032, КФ-ОЗО, ПФ-046, а также ЭП-076 и ХС-068.

Кроме того, можно также приготовить смесь из 1 массовой части олифы и 3 массовых частей смеси из равных частей свинцового и железного сурика.

Вообще же трубы холодного водоснабжения можно покрывать эмалью или краской любого типа в отличие от труб горячего водоснабжения, которые можно красить только масляной краской, применяя готовую свинцово-суриковую грунтовку № 81 или аналогичную ей.

Далее приводятся два состава защитной краски для стальных отводных патрубков и чугунных сифонов старого образца:

– пудра алюминиевая (10 %), бакелитовый лак (90 %);

– пудра алюминиевая (7 %), этинолевый лак (93 %).

В том случае, если трубы проложены скрыто (в межэтажном перекрытии, на чердаке, в подвале), то они, как правило, требуют более надежной защиты, ведь доступ для контроля степени коррозии к ним обычно ограничен. Нужно отметить, что все трубопроводы, контактирующие с холодным воздухом, следует защищать заранее, еще во время прокладки коммуникаций. В противном случае они будут быстро разрушаться под влиянием конденсата.

Наиболее целесообразный способ защиты труб от коррозии состоит в следующем: перед тем как прокладывать трубопровод, трубы нужно покрыть раствором казеинового клея с цементом в пропорции 3: 1.

Необходимо отметить, что перед тем, как нанести состав, трубы следует очистить от ржавчины, если она уже была на них. По мере высыхания слой раствора тщательно олифят и покрывают масляной краской.

Этинолевый лак может применяться в смеси с клеем БФ-2 в пропорции 7: 1.

Есть также выход из ситуации, который не требует предварительного удаления старой краски и зачистки проржавевших участков путем ошкуривания или шабрения. Кроме того, этот способ применяется для защиты труб от образования конденсата и не требует грунтования.

Способ достаточно прост: на трубы наносят слой карболата толщиной примерно 4–5 мм, причем его необходимо разравнивать мокрыми руками. Затвердевает покрытие спустя 2 суток. Если отдельные участки все же не получились гладкими, их следует отшлифовать мелкой наждачной шкуркой.

После того как участки отшлифованы, их необходимо окрасить эмалью или масляной краской, а затем выдержать до полного высыхания.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Подготовка труб

Подготовка труб Первый этап подготовки – это нарезка труб на куски требуемой длины. Нарезать трубы можно напильником, но, как уже упоминалось выше, гораздо удобнее, качественнее и с меньшими усилиями это можно сделать с помощью трубореза. И в том и в другом случае место

Антикоррозийная защита сантехнического оборудования

Антикоррозийная защита сантехнического оборудования Коррозия является важнейшей проблемой, возникающей в процессе эксплуатации стальных изделий. Проржавелые трубы могут привести к катастрофическим последствиям: засорам, возникновению свищей, расхождениям швов,

Защита стекол

Защита стекол Окрашивая деревянные окна, нужно позаботиться о том, чтобы стекла оставались чистыми. Для этого используют малярную ленту, специальный предохранительный щиток или заранее наносят на поверхность стекла мыльную пену и дают ей высохнуть.Но есть способ

Двери – надежная защита

Двери – надежная защита Входные двери должны выполнять две функции. Прежде всего, они должны быть надежной защитой квартиры или других помещений от проникновения. Во-вторых, они не менее надежно должны защищать от холода и сквозняков, не в последнюю очередь, в интересах

Гибка труб

Гибка труб Трубы изгибают по дуге различного радиуса под различными углами и в различных плоскостях. Их можно гнуть ручными и механизированными способами, в горячем и холодном состоянии, с наполнителем или без наполнителя. Способ гибки зависит от диаметра, материала и

Установка труб

Установка труб Для газо– и водопроводных внутрикомнатных устройств применяют почти исключительно стальные трубы, а для канализации – чугунные. Водо– и газопроводные трубы соединяют при помощи муфт, тройников, переходов и других фасонных частей с резьбой. Трубы

3.15. Защита инструмента от сырости

3.15. Защита инструмента от сырости На этот счет существуют несколько проверенных способов (сохранения инструментов и других полезных вещей – как от криминальных элементов, так и от естественных погодных воздействий – сырости).Способ первыйНаиболее ценные и

Защита растений

Защита растений Бывает, что огородники и садоводы теряют до 1/3 урожая только потому, что не ведут борьбу с вредителями и болезнями овощных, плодовых и цветочных культур.В настоящее время промышленностью выпускается огромное количество различных ядохимикатов для защиты

СУШКА, ЗАЩИТА И ХРАНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

СУШКА, ЗАЩИТА И ХРАНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ К недостаткам древесины относят склонность к загниванию, подверженность поражению насекомыми, огнеопасность. Но современные технологии позволяют либо преодолеть их, либо максимально снизить риск возникновения подобных явлений.

Защита трубопровода от коррозии

Трубопроводные магистрали сегодня являются наиболее распространенным средством для осуществления доставки носителей энергии. К сожалению, у них есть существенный недостаток – они подвержены образованию ржавчины. Чтобы избежать появления коррозии на магистральных трубопроводах, выполняют катодную защиту. В чем же заключается ее принцип действия?

В наши дни существует много способов защиты водопроводов от коррозии. Суть их проста: металл, из которого изготовлены трубы, вступает в реакцию с определенными растворами и веществами. Результатом процесса становится образование небольшой защитной пенки.

Специалистами выделяются следующие методы защиты трубопроводов от коррозии:

Электрохимическая защита

Достаточно результативный способ защиты металлоконструкций от электрохимической коррозии. Иногда воссоздать лакокрасочную оболочку или защитное оберточное покрытие просто невозможно. Вот в таких случаях и уместно применение электрохимической защиты.

• Используется метод в ситуациях, когда потенциал свободной коррозии пребывает в области усиленного распада основного металла или перепассивации. То есть, когда металлоконструкция интенсивно разрушается.
• При электрохимической защите к изделию из металла подключают постоянный электрический ток. Благодаря ему на поверхности металлической конструкции образуется катодная поляризация электродов микрогальванических пар и анодные области становятся катодными. А вследствие негативного влияния коррозии разрушается не металл, а анод.
• Электрохимическая защита может быть анодной или катодной: это будет зависеть от того, в какую сторону сдвинется потенциал металла (в положительную или в отрицательную).

Катодная защита

Метод, достаточно часто используемый для защиты металлоконструкций от коррозии. Применяется в тех случаях, когда металл не имеет склонности к пассивации. Суть метода проста: к изделию подается внешний электроток от отрицательного полюса, который обеспечивает поляризацию катодных участков коррозионных составляющих и поднимает значение потенциала до анодных. После прикрепления положительного полюса источника тока к аноду коррозия защищаемого изделия становится почти нулевой.

Анод требует периодической замены, так как со временем происходит его разрушение.

• Способы катодной защиты: поляризация от внешнего источника электротока, торможение развития катодного процесса, связь с металлом, имеющим более электроотрицательный потенциал свободной коррозии в определенной среде (протекторная защита).
• С помощью поляризации от внешнего источника электротока защищают конструкции, находящиеся в почве и в воде, цинк, олово, алюминий и его сплавы, титан, медь и ее сплавы, свинец, высокохромистые, углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали.
• Роль внешнего источника электротока выполняют станции катодной защиты. Их главные составляющие — выпрямитель, токоподвод к защищаемому объекту, анодные заземлители, электрод сравнения и анодный кабель.
• Катодная защита может быть использована в качестве самостоятельного или дополнительного способа коррозионной защиты.

Основной показатель результативности метода – защитный потенциал. Защитным называют тот потенциал, при котором быстрота коррозионного процесса металлического изделия становится минимальной.

Однако катодная защита обладает определенными недостатками. Один из них – опасность перезащиты. Такой эффект может наблюдаться в случае большого смещения потенциала защищаемого изделия в отрицательную сторону. Вследствие этого разрушаются защитные оболочки, начинается водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание.

Протекторная защита

Вид катодной защиты, в процессе которого к защищаемому объекту подсоединяют металл с более высоким электроотрицательным потенциалом. При этом разрушается не металлоконструкция, а протектор. Через определенный промежуток времени протектор корродирует и его потребуется заменить на новый.

• Эффект от протекторной защиты будет заметен только в том случае, если переходное сопротивление между протектором и окружающей средой незначительно.
• У каждого протектора есть свой радиус защитного действия – предельно возможное расстояние, на которое можно удалить протектор без утраты защитного эффекта. Протекторную защиту применяют, когда ток к объекту подвести трудно, дорого или просто невозможно.
• С помощью протекторов защищают объекты, находящиеся в нейтральных средах (море, реке, воздухе, почве и т.д.).
• Материалом для изготовления протекторов служит магний, цинк, железо, алюминий. Металлы в чистом виде не смогут стать эффективной защитой для конструкций, поэтому, изготавливая протекторы, их дополнительно легируют.

Для изготовления железных протекторов используют углеродистые стали или чистое железо.

Анодная защита

Используется для титановых конструкций, объектов из низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Метод применяют в хорошо электропроводной коррозионной среде.

При анодной защите происходит сдвиг потенциала защищаемого металла в более положительную сторону. Смещение будет длиться до тех пор, пока не достигнется инертное устойчивое состояние системы. К преимуществам анодной электрохимической защиты можно отнести не только существенное торможение скорости коррозии, но и то, что продукты коррозии не оказываются в производимом продукте и среде.

• Существует несколько способов реализации анодной защиты: можно сдвинуть потенциал в положительную сторону с помощью источника внешнего электротока или ввести в коррозионную среду окислители, которые способны повысить эффективность катодного процесса на металлической поверхности.
• Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму имеет много общего с анодной поляризацией.
• При использовании пассивирующих ингибиторов с окисляющими характеристиками (бихроматов, нитратов и т.д.), защищаемая металлическая поверхность под воздействием возникшего тока становится пассивной. Однако эти вещества способны сильно загрязнять технологическую среду.
• Если ввести в сплав добавки, реакция восстановления деполяризаторов, которая происходит на катоде, пройдет не с таким большим перенапряжением, как на защищаемом металле.
• При прохождении электротока через защищаемую конструкцию потенциал сдвигается в положительную сторону.
• В состав установки для анодной электрохимической защиты входит источник внешнего электротока, электрод сравнения, катод и защищаемая конструкция.

Для эффективности метода в той или иной среде используют легкопассивируемые металлы и сплавы. Кроме этого требуется высокое качество выполнения соединительных элементов и постоянное нахождение электрода сравнения и катода в растворе.

Подход к проектированию схемы расположения катодов должен быть индивидуальным для каждого случая.

Электрохимическую анодную защиту нержавеющих сталей используют для хранилищ серной кислоты, аммиачных растворов, минеральных удобрений, различных сборников, цистерн, мерников.

Анодную защиту используют, чтобы предотвратить коррозию ванн химического никелирования и теплообменных установок в изготовлении искусственного волокна и серной кислоты.

Электродренажная защита

Это способ защиты трубопроводов от разрушения с помощью блуждающих токов. Метод предусматривает их дренаж (отвод) с защищаемой конструкции на источник блуждающих токов или специальное заземление.

• Дренаж бывает прямым, поляризованным и усиленным. Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство, имеющее двустороннюю проводимость. При величине тока, превышающей допустимую величину, выйдет из строя плавкий предохранитель. Электрический ток пойдет по обмотке реле, оно включится, после чего произойдет включение звука или света.
• Прямой электрический дренаж используют для тех трубопроводов, чей потенциал всегда выше потенциала рельсовой сети, служащей для отвода блуждающих токов. Иначе отвод станет каналом для натекания блуждающих токов на трубопровод.
• Поляризованный электрический дренаж является дренажным устройством, имеющим одностороннюю проходимость. Отличие поляризованного дренажа от прямого заключается в присутствии у первого элемента односторонней проводимости ВЭ. В случае поляризованного дренажа ток течет только в одном направлении — от трубопровода к рельсу. Это не позволяет блуждающим токам натекать на трубопровод по дренажному проводу.
• Усиленный дренаж используется тогда, когда требуется не только отвести блуждающие токи с трубопровода, но и создать на нем определенную величину защитного потенциала. Усиленный дренаж – это обычная катодная станция. Ее отрицательный полюс подсоединяют к защищаемой конструкции, а положительный — к рельсам электрифицированного транспорта, а не к анодному заземлению.
• Как только трубопровод введут в эксплуатацию, регулируют работу системы его защиты от коррозии. Если возникает необходимость, осуществляют подключение станций катодной и дренажной защиты и протекторных установок.

Использование какой-либо из технологий защиты промысловых, стальных и прочих видов трубопроводов от коррозии – обязательная составляющая их эксплуатации. Все методы антикоррозийной защиты требуется реализовывать в строгом соответствии с ГОСТом.

Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов

До сих пор при обустройстве протяжённых промышленных трубопроводов наиболее востребованным материалом изготовления труб является сталь. Обладая множеством замечательных свойств, таких как механическая прочность, способность функционировать при больших значениях внутренних давления и температуры и стойкость к сезонным изменениям погоды, сталь имеет и серьёзный недостаток: склонность к коррозии, приводящей к разрушению изделия и, соответственно, неработоспособности всей системы.

Один из способов защиты от этой угрозы – электрохимический, включающий катодную и анодную защиту трубопроводов; об особенностях и разновидностях катодной защиты будет рассказано ниже.

Определение электрохимической защиты

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии – процесс, осуществляемый при воздействии постоянного электрического поля на предохраняемый объект из металлов или сплавов. Поскольку обычно доступен для работы переменный ток, используются специальные выпрямители для преобразования его в постоянный.

В случае катодной защиты трубопроводов защищаемый объект путём подачи на него электромагнитного поля приобретает отрицательный потенциал, то есть делается катодом.

Соответственно, если ограждаемый от коррозии отрезок трубы становится «минусом», то заземление, подводящееся к нему, – «плюсом» (т.е. анодом).

Антикоррозионная защита по такой методике невозможна без присутствия электролитической, с хорошей проводимостью, среды. В случае обустройства трубопроводов под землёй её функцию выполняет грунт. Контакт же электродов обеспечивается путём применения хорошо проводящих электрический ток элементов из металлов и сплавов.

В ходе протекания процесса между средой-электролитом (в данном случае грунтом) и защищаемым от коррозии элементом возникает постоянная разница потенциалов, значение которой контролируется при помощи высоковольтных вольтметров.

Классификация методик электрохимической катодной защиты

Такой способ предупреждения коррозии был предложен в 20-х годах XIX века и поначалу использовался в судостроении: медные корпуса кораблей обшивались протекторами-анодами, значительно снижающими скорость корродирования металла.

После того как была установлена эффективность новой технологии, изобретение стало активно применяться в других областях промышленности. Через некоторое время оно было признано одним из самых эффективных способов защиты металлов.

В настоящее время используется два основных типа катодной защиты трубопроводов от коррозии:

1. Самый простой способ: к металлическому изделию, требующему предохранения от коррозии, подводится внешний источник электрического тока. В таком исполнении сама деталь приобретает отрицательный заряд и становится катодом, роль же анода выполняют инертные, не зависящие от конструкции, электроды.
2. Гальванический метод. Нуждающаяся в защите деталь соприкасается с защитной (протекторной) пластиной, изготавливаемой из металлов с большими значениями отрицательного электрического потенциала: алюминия, магния, цинка и их сплавов. Анодами в этом случае становятся оба металлических элемента, а медленное электрохимическое разрушение пластины-протектора гарантирует поддержание в стальном изделии требуемого катодного тока. Через более или менее долгое время, в зависимости от параметров пластины, она растворяется полностью.

Характеристики первого метода

Этот способ ЭХЗ трубопроводов, в силу простоты, наиболее распространён. Применятся он для предохранения крупных конструкций и элементов, в частности, трубопроводов подземного и наземного типов.

Методика помогает противостоять:

• питтинговой коррозии;
• коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
• коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
• растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.

Характеристики второго метода

Эта технология предназначается, в отличие от первой, в том числе для защиты изделий небольших размеров. Методика наиболее популярна в США, в то время как в Российской Федерации используется редко. Причина в том, что для проведения гальванической электрохимическая защита трубопроводов необходимо наличие на изделии изоляционного покрытия, а в России магистральные трубопроводы таким образом не обрабатываются.

Особенности ЭХЗ трубопроводов

Главной причиной выхода трубопроводов из строя (частичной разгерметизации или полного разрушения отдельных элементов) является коррозия металла. В результате образования на поверхности изделия ржавчины на его поверхности появляются микроразрывы, раковины (каверны) и трещины, постепенно приводящие к выходу системы из строя. Особенно эта проблема актуальна для труб, пролегающих под землёй и всё время соприкасающихся с грунтовыми водами.

Принцип действия катодной защиты трубопроводов от коррозии предполагает создание разности электрических потенциалов и реализуется двумя вышеописанными способами.

После проведения измерений на местности было установлено, что необходимый потенциал, при котором замедляется любой коррозионный процесс, составляет –0,85 В; у находящихся же под слоем земли элементов трубопровода его естественное значение равно –0,55 В.

Чтобы существенно замедлить процессы разрушения материалов, нужно добиться снижения катодного потенциала защищаемой детали на 0,3 В. Если добиться этого, скорость коррозии стальных элементов не будет превышать значений 10 мкм/год.

Одну из самых серьёзных угроз металлическим изделиям представляют блуждающие токи, то есть электрические разряды, проникающие в грунт вследствие работы заземлений линий энергопередачи (ЛЭП), громоотводов или передвижения по рельсам поездов. Невозможно определить, в какое время и где они проявятся.

Разрушающее воздействие блуждающих токов на стальные элементы конструкций проявляется, когда эти детали обладают положительным электрическим потенциалом относительно электролитической среды (в случае трубопроводов – грунта). Катодная методика сообщает защищаемому изделию отрицательный потенциал, в результате чего опасность коррозии из-за этого фактора исключается.

Оптимальным способом обеспечения контура электрическим током является использование внешнего источника энергии: он гарантирует подачу напряжения, достаточного для «пробивания» удельного сопротивления грунта.

Обычно в роли такого источника выступают воздушные линии энергопередачи с мощностями 6 и 10 кВт. В случае отсутствия на участке пролегания трубопровода ЛЭП следует использовать генераторы мобильного типа, функционирующие на газе и дизельном топливе.

Что нужно для катодной электрохимической защиты

Для обеспечения снижения коррозии на участках пролегания трубопроводов используются особые приспособления, называемые станциями катодной защиты (СКЗ).

Эти станции включают в себя следующие элементы:

• заземление, выступающее в роли анода;
• генератор постоянного тока;
• пункт контроля, измерений и управления процессом;
• соединительные приспособления (провода и кабели).

Станции катодной защиты вполне эффективно выполняют основную функцию, при подключении к независимому генератору или ЛЭП защищая одновременно несколько расположенных поблизости участков трубопроводов.

Регулировать параметры тока можно как вручную (заменяя трансформаторные обмотки), так и в автоматизированном режиме (в случае, когда в контуре имеются тиристоры).

Наиболее совершенной среди применяемых на территории РФ станций катодной защиты признаётся «Минерва-3000» (проект СКЗ по заказу «Газпрома» был создан французскими инженерами). Одна такая станция позволяет обеспечить безопасность около 30 км пролегающего под землей трубопровода.

• высокий уровень мощности;
• возможность быстрого восстановления после возникновения перегрузок (не более 15 секунд);
• оснащённость необходимыми для контроля рабочих режимов узлами цифровой регулировки системы;
• абсолютно герметичные ответственные узлы;
• возможность контролировать функционирование установки удалённо, при подключении специального оборудования.

Вторая наиболее популярная в России СКЗ – «АСКГ-ТМ» (адаптивная телемеханизированная станция катодной защиты). Мощность таких станций меньше, чем упомянутых выше (от 1 до 5 кВт), но их возможности автоматического контроля работы улучшены за счёт наличия в исходной комплектации телеметрического комплекса с дистанционным управлением.

Обе станции требуют источника напряжения мощностью 220 В, управляются с помощью модулей GPRS и характеризуются достаточно скромными габаритами — 500×400×900 мм при весе 50 кг. Срок эксплуатации СКЗ – от 20 лет.

Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов