Что такое катодная защита: Катодная защита — Что такое Катодная защита?

Катодная защита трубопроводов от коррозии: принцип действия

Трубопроводные магистрали – это на сегодняшний день наиболее распространенное средство для осуществления транспортировки носителей энергии. Очевидный их недостаток – подверженность образованию ржавчины. Для этого выполняется катодная защита магистральных трубопроводов от коррозии. В чем же ее принцип действия?

1. Причины коррозии
2. Подверженность коррозии магистральных трубопроводных сетей
3. Электрохимическая коррозия от грунта
4. Коррозия под влиянием блуждающих токов
5. Коррозионное растрескивание под влиянием напряжения
6. Коррозия под влиянием микроорганизмов
7. Что такое электрохимическая защита
8. Как классифицируется электрохимическая защита
9. Об особенностях электрохимической защиты
10. Катодная защита
11. Защита от коррозии обустройством дренажа

Причины коррозии

Сети трубопроводов систем жизнеобеспечения распространены по всей территории России. С их помощью эффективно транспортируется газ, вода, нефтепродукты и нефть. Не так давно был проложен трубопроводов для транспортировки аммиака. Большинство видов трубопроводов выполнены из металла, а главный их враг – это коррозия, видов которой имеется много.

Причины образования ржавчины на металлических поверхностях основаны на свойствах окружающей среды, как наружной, так и внутренней коррозии трубопроводов. Опасность образования коррозии для внутренних поверхностей основана на:

1. Взаимодействии с водой.
2. Наличии в воде щелочей, солей или кислот.

Такие обстоятельства могут сложиться на магистральных водопроводах, системах горячего водоснабжения (ГВС), пара и отопления. Не менее важным фактором является способ прокладки трубопровода: наземный или подземный. Первый проще обслуживать и устранять причины образования ржавчины, по сравнению со вторым.

При способе прокладывания «труба в другую трубу» риск возникновения коррозии находится на невысоком уровне. При непосредственном выполнении монтажа трубопровода на открытом воздухе возможно образование ржавчины от взаимодействия с атмосферой, что тоже приводит к изменению конструкции.

Трубопроводы, расположенные под землей, в том числе пара и горячей воды наиболее уязвимы к коррозии. Возникает вопрос о подверженности к коррозии труб, расположенных на дне водоисточников, но лишь небольшая часть магистралей расположена в этих местах.

Согласно предназначению трубопроводы с риском возникновения коррозии подразделяются на:

• магистральные;
• промысловые;
• для систем отопления и жизнеобеспечения населения;
• для сточной воды от промышленных предприятий.

Подверженность коррозии магистральных трубопроводных сетей

Коррозия трубопроводов данного типа наиболее хорошо изучена, и их защита от воздействия внешних факторов определена стандартными требованиями. В нормативных документах рассматриваются способы защиты, а не причины, исходя из которых происходит образование ржавчины.

Не менее важно учитывать, что при этом рассматривается только наружная коррозия, которой подвержен внешний участок трубопровода, так как внутри магистрали проходят инертные газы. Не столь опасно в этом случае контактирование металла с атмосферой.

Для защищенности от коррозии по ГОСТ рассматриваются для нескольких участок трубопровода: повышенной и высокой опасности, а также коррозионно-опасных.

Воздействие негативных  факторов из атмосферы для участков повышенной опасности или виды коррозии:

1. От источников постоянного тока возникновение блуждающих токов.
2. Воздействие микроорганизмов.
3. Созданное напряжение провоцирует растрескивание металла.
4. Хранение отходов.
5. Соленые почвы.
6. Температура транспортируемого вещества выше 300 °С.
7. Углекислотная коррозия нефтепровода.

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен знать конструкцию трубопровода и требования СНиП.

Электрохимическая коррозия от грунта

Вследствие разности напряжений, образовавшихся на отдельных участках трубопроводов, возникает поток электронов. Процесс образования ржавчины происходит по электрохимическому принципу. На основании этого эффекта часть металла в анодных зонах растрескивается и перетекает в основание почвы. После взаимодействия с электролитом образовывается коррозия.

Одним из значимых критериев для обеспечения защиты от негативных проявлений является длина магистрали. На пути попадаются почвы с разным составом и характеристикой. Все это способствует возникновению разности напряжений между частями проложенных трубопроводов. Магистрали обладают хорошей проводимостью, поэтому происходит образование гальванопар с достаточно большой протяженностью.

Увеличение скорости коррозии трубопровода провоцирует высокая плотность потока электронов. Не меньшее значение играет и глубина расположения магистралей, так как на ней сохраняется существенный процент влажности, и температуры, которая ниже отметки «0» не отпускается. На поверхности труб также остается прокатная окалина после обработки, а это влияет на появление ржавчины.

Путем проведения исследовательских работ установлена прямая зависимость между глубиной и площадью образованной ржавчины на металле. Это основано на том, что металл с большей площадью поверхности наиболее уязвим к внешним негативным проявлениям. К частным случаям можно отнести проявление на стальных сооружениях значительно меньших количеств разрушений под действием электрохимического процесса.

Агрессивность грунтов к металлу, прежде всего, определяется их собственной структурной составляющей, влажностью, сопротивлением, насыщенностью щелочами, воздушной проницаемостью и иными факторами. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен быть ознакомлен с проектом на строительство магистрали.

Коррозия под влиянием блуждающих токов

Ржавчина может возникать от переменного и постоянного потока электронов:

• Образование ржавчины под воздействием тока постоянных величин. Блуждающими токами называются токи, находящиеся в почве и в конструктивных элементах, расположенных под землей. Их происхождение антропогенное. Они возникают в результате эксплуатации технических устройств постоянного тока, распространяющегося от зданий или сооружений. Ими могут быть сварочные инверторы, систем защиты от катодов и иные устройства. Ток стремится пройти по пути наименьшего показателя сопротивления, в результате, при имеющихся в наличии трубопроводах в земле, току будет гораздо легче пройти через металл. Анодом является участок трубопровода, из которого блуждающий ток выходит на поверхность почвы. Часть трубопровода, в который попадает ток, играет роль катода. На описанных анодных поверхностях токи имеют повышенную плотность, поэтому именно в этих местах образовываются значительные коррозионные места. Скорость коррозии не ограничивается и может быть до 20 мм в год.
• Образование ржавчины под воздействием переменного тока. При расположении около магистралей линий электропередач с напряжением сети свыше 110 кВ, а также параллельном расположении трубопроводов под влиянием переменных токов образовывается коррозия, в том числе коррозия под изоляцией трубопроводов.

Коррозионное растрескивание под влиянием напряжения

Если на металлическую поверхность одновременно воздействуют внешние негативные факторы и высокое напряжение от ЛЭП, создающее растягивающие усилия, то происходит образование ржавчины. Согласно проведенным исследованиям получила свое место водородно-коррозионная новая теория.

Трещины небольшого размера образовываются при насыщении трубы водородом, которое после обеспечивает увеличение давления изнутри до показателей, выше положенного эквивалента связи атомов и кристаллов.

Под влиянием диффузии протонов производится наводораживание поверхностного слоя под влияние гидролиза при повышенных уровнях катодной защищенности и одновременного воздействия неорганических соединений.

После того как трещина раскроется, происходит ускорение процесса ржавление металла, которое обеспечивается грунтовым электролитом. В итоге под влиянием механических воздействий металл подвергается медленному разрушению.

Коррозия под влиянием микроорганизмов

Микробиологической коррозией называется процесс образования ржавчины на трубопроводе под влиянием живых микроорганизмов. Это могут быть водоросли, грибки, бактерии, в их числе простейшие организмы. Установлено, что размножение бактерий наиболее существенно влияет на этот процесс. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов необходимо создание условий, а именно нужен азот, влажность, воды и соли. Также условия такие, как:

1. Температурно-влажностные показатели.
2. Давление.
3. Наличие освещенности.
4. Кислород.

При выделении кислотной среды организмы также могут вызвать коррозию. Под их влиянием на поверхности проявляются каверны, имеющие черный цвет и неприятный запах сероводорода. Бактерии, содержащие сульфаты присутствуют практические во всех почвах, но скорость коррозии увеличивается при увеличении их количества.

Что такое электрохимическая защита

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии — это комплекс мер, направленных на недопущение развития коррозии под воздействием электрического поля. Для преобразования постоянного тока применяются специализированные выпрямители.

Защита от коррозии производится созданием электромагнитного поля, в результате чего приобретается отрицательный потенциал или участок исполняет роль катода. То есть отрезок стальных трубопроводов, огражденный от образования ржавчины, приобретает отрицательный заряд, а заземление — положительный.

Катодная защита трубопроводов от коррозии сопровождает электролитической защищенностью с достаточной проводимостью среды. Такую функцию выполняет грунт, при прокладывании металлических подземных магистралей. Контактирование электродов осуществляется через токопроводящие элементы.

Индикатор для определения показателей коррозии – это высоковольтный вольтметр или датчик коррозии. С помощью этого прибора контролируется показатель между электролитом и грунтом, конкретно для этого случая.

Как классифицируется электрохимическая защита

Коррозия и защита магистральных трубопроводов и резервуаров от нее контролируются двумя способами:

• К металлической поверхности подводиться источник от тока. Этот участок приобретает отрицательный заряд, то есть исполняет роль катода. Аноды – это инертные электроды, которые никакого отношения к конструктивному исполнению не имеют. Этот способ считается наиболее распространенным, и электрохимическая коррозия не возникает. Такая методика направлена на недопущение следующих разновидностей коррозий: питтинговой, по причине присутствия блуждающих токов, кристаллического типа нержавеющей стали, а также растрескиванию элементов из латуни.
• Гальванический способ. Защита магистральных трубопроводов или протекторная защита осуществляется металлическими пластинами с большими показателями отрицательных зарядов, изготовленными из алюминия, цинка, магния либо их сплавов. Аноды – это два элемента, так называемые ингибиторы, при этом медленное разрушение протектора способствует поддержанию в изделии катодного тока. Протекторная защита используется крайне редко. ЭХЗ выполняется на изоляционное покрытие трубопроводов.

Об особенностях электрохимической защиты

Основной причиной разрушения трубопроводов является следствие коррозии металлических поверхностей. После образования ржавчины образовывают трещины, разрывы, каверны, которые постепенно увеличиваются в размерах и способствуют разрыву трубопровода. Это явление чаще происходит у магистралей, проложенных под землей, или соприкасающихся с грунтовыми водами.

В принципе действия катодной защиты заложено создание разности напряжений и действия двумя вышеописанными методами. После проведенных измерительных операций непосредственно на местности расположения трубопровода выяснено, что нужный потенциал, способствующий замедлению процесса разрушения должен составлять 0,85В, а у подземных элементов это значение равно 0,55В.

Для замедления скорости коррозии следует снизить катодное напряжение на 0,3В. При таком раскладе, скорость коррозии не будет более 10 мкм/год, а это существенно продлить срок службы технических устройств.

Одна из значимых проблем — это наличие блуждающих токов в грунте. Такие токи возникают от заземлений зданий, сооружений, рельсовых путей и иных устройств. Тем более невозможно провести точную оценку, в каком месте они могут проявиться.

Для создания разрушающего воздействия достаточно заряда стальных трубопроводов положительным потенциалом по отношению к электролитическому окружению, к ним относятся магистрали, проложенные в грунте.

Для того чтобы обеспечить контур током необходимо подвести внешнее напряжение, параметры которого будут достаточными для пробивания сопротивления грунтового основания.

Как правило, подобные источники – это линии электропередач с показателями мощностей от 6 до 10 кВт. Если электрический ток невозможно подвести, то можно использовать дизельные или газовые генераторы. Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии перед выполнением работ должен быть ознакомлен с проектными решениями.

Катодная защита

Чтобы снизился процент возникновения ржавчины на поверхности труб, используются станции электродной защиты:

1. Анодная, выполненная в виде заземляющих проводников.
2. Преобразователи постоянных потоков электронов.
3. Оборудование пункта управления процессом и контроля за этим процессом.
4. Кабельные и проводные соединения.

Станции катодных защит достаточно результативны, при непосредственном соединении с линией электропередачи или генератору, они обеспечивают ингибирующее действие токов. При этом обеспечивается защита одновременно нескольких участков трубопровода. Регулировка параметров производиться вручную или автоматически. В первом случае используются обмотки трансформаторов, а во втором – тиристоры.

Наиболее распространенной на территории России является высокотехнологичная установка – Миневра -3000. Ее мощности предостаточно для осуществления защиты 30000 м магистралей.

Достоинства технического устройства:

• высокие характеристики мощности;
• обновление режима работы после перегрузок через четверть минуты;
• с помощью цифрового регулирования осуществляется контроль за рабочими параметрами;
• герметичность высокоответственных соединений;
• подключение устройства к дистанционному контролю за процессом.

Также применяются АСКГ-ТМ, хотя они их мощность невелика, их оснащение телеметрическим комплексом или дистанционным управлением позволяет им быть не менее популярными.

Схема изоляционной магистрали водопровода или газопровода должна быть на месте проведения работ.

Видео: катодная защита от коррозии – какой бывает и как выполняется?

Защита от коррозии обустройством дренажа

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен быть ознакомлен с устройством дренажа. Такая защита от образования ржавчины трубопроводов от блуждающих токов производится устройством дренажа, необходимым для отвода этих токов в другой участок земли. Всего существует несколько вариантов дренажей.

Разновидности исполнения:

1. Выполненный под землей.
2. Прямой.
3. С полярностями.
4. Усиленный.

При осуществлении  земляного дренажа производят установку электродов к анодные зоны. Для обеспечения прямой дренажной линии выполняется электрическая перемычка, соединяющая трубопровод с отрицательным полюсом от источников токов, к примеру, заземлению от жилого дома.

Поляризованный дренаж имеет одностороннюю проводимость, то есть при появлении положительного заряда на заземляющем контуре он автоматически отключается. Усиленный дренаж функционирует от преобразователя тока, дополнительно подключенному в электрическую схему, а это улучшает отвод блуждающих токов от магистрали.

Прибавка на коррозию трубопроводов проводится расчетным путем, согласно РД.

Кроме всего, применяется ингибиторная защита, то есть на трубах используется специальный состав для защиты от агрессивных сред. Стояночная коррозия возникает при простое котельного оборудования продолжительное время, чтобы этого не происходило, необходимо техническое обслуживание оборудования.

Монтер по защите подземных трубопроводов от коррозии должен обладать знаниями и навыками, обучен Правилам и периодически проходить медосмотр, и сдавать экзамены в присутствии инспектора Ростехнадзора.

Republished by Blog Post Promoter

Катодная защита баков-аккумуляторов

Версия для печати

6.1. Область применения

6.1.1. Катодную защиту допускается применять для новых и находившихся в эксплуатации баков объемом до 20 тыс. м³ с глубиной отдельных коррозионных язв не более 20 % проектной толщины бака.

6.1.2. Для защиты от аэрации воды в баках, оборудованных катодной защитой, следует применять «паровую подушку».

6.1.3. Метод катодной защиты внутренней поверхности бака состоит в присоединении ее к отрицательному полюсу источника постоянного тока. При этом положительный полюс источника постоянного тока соединяют с расположенными внутри бака малорастворимыми анодами, которые не противоречат ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая». Размещение анодов внутри баков должно обеспечивать защиту от коррозии при минимальной силе защитного тока.

6.2. Технология применения

6.2.1. Катодная защита внутренней поверхности баков — аккумуляторов должна осуществляться с помощью защитных установок, состоящих из сетевого преобразователя энергии, обеспечивающего выпрямленный постоянный ток, малорастворимых и стойких к горячей воде и атмосферным условиям токоотводящих анодов, равномерно распределяющих ток по защищаемой внутренней поверхности бака, а также коммутационных проводов и соединений, которые могут одновременно выполнять функции несущих элементов для размещения электродов внутри бака.

6.2.2. В качестве источников постоянного тока должны применяться сетевые преобразователи.

Сетевые преобразователи энергии в установках катодной защиты должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 21164-98. Технические условия на них должны быть сертифицированы специализированными организациями, уполномоченными Госгортехнадзором России.

Характеристики преобразователей приведены в табл. 9.

Таблица 9

6. 2.3. Для катодной защиты применяются титано-платиновые, титано-рутениевые или железокремниевые электроды.

6.2.4. Для всех анодов должна быть обеспечена надежность крепления и изоляция токовводов. Материалы для крепления, герметизации и изоляция токовводов, а также наружная изоляция проводов и кабелей должны быть выполнены по техническим условиям, допускающим их прокатку и эксплуатацию в водной среде при высоких температурах.

6.2.5. Технологической задачей катодной защиты является торможение коррозионных процессов на поверхности стали и обеспечение заданного остаточного ресурса гарантированной безотказной по причине коррозии работы баков-аккумуляторов до предусмотренного ремонта.

6.2.6. Торможение процессов коррозии при катодной защите достигается за счет отрицательного (катодного) смещения естественного потенциала стали в горячей воде.

6.2.7. Надежная электрохимическая защита внутренней поверхности бака от коррозии обеспечивается при значении поляризационного потенциала в пределах от -0,54 до -0,60 В (по нормальному водородному электроду).

6.2.8. Для контроля потенциала следует применять стационарные или переносные электроды сравнения. В качестве стационарных электродов сравнения могут применяться коломельные, хлорсеребряные, цинковые или другие термостойкие электроды подобного рода. В качестве переносных — медносульфатные электроды сравнения.

6.2.9. В качестве среднего исходного расчетного показателя при выборе мест размещения токоотдающих электродов (и первоначальной оценке их необходимого количества) можно принять соотношение, что 1 м линейного электрода может обеспечить защитный ток для 20 — 100 м2 внутренней поверхности бака.

6.2.10. Для проектируемых баков и баков, находившихся в эксплуатации, необходимо провести расчет кровли и стен бака на прочность с учетом влияния дополнительной массы элементов защиты.

6.2.11. Работы по организации, монтажу и эксплуатации катодной защиты на баках могут производиться персоналом ТЭЦ и котельных в соответствии с инструкциями и конструкторской документацией, разработанной институтом «МосгазНИИпроект».

6.3. Эксплуатация и контроль эффективности катодной защиты

6.3.1. Для баков, находившихся в эксплуатации, перед включением катодной защиты рекомендуется очистить внутреннюю поверхность от продуктов коррозии металлическими щетками или отпескоструить до чистого металла, после этого промыть ее горячей водой.

Допускается не проводить очистку поверхности бака в течение одного-двух месяцев (в зависимости от имеющегося количества продуктов коррозии), осуществлять катодную поляризацию током, примерно вдвое превышающим первоначальный расчетный.

При этом следует иметь в виду, что в начальный период работы катодной защиты будет наблюдаться интенсивное отслаивание окалины и продуктов коррозии со стенок бака. Это естественный электрохимический процесс, так называемая катодная обработка поверхности металла.

Новые баки перед включением установок катодной защиты должны быть промыты горячей водой.

6.3.2. На монтаж и включение катодной защиты не налагается ограничений, связанных с температурой воды и воздуха, а также с влажностью последнего.

6.3.3. Для правильного выбора режима катодной поляризации необходимо принимать во внимание образование карбонатного осадка. Благодаря подщелачиванию слоя воды, непосредственно прилегающего к металлу бака, из-за восстановления кислорода с образованием гидроксильных ионов карбонатный осадок может образовываться практически во всех водах, используемых в коммунальном теплоснабжении. Образование карбонатного осадка приводит к уменьшению площади металлической поверхности, на которую натекает ток, и в результате — к уменьшению значения тока, необходимого для поддержания защитного потенциала.

6.3.4. При наладке катодной защиты вплоть до окончательного формирования карбонатного осадка необходим постоянный контроль потенциала защищаемой поверхности. После окончания формирования карбонатного осадка на стенках бака необходимо перейти на периодический контроль с частотой измерения поляризационных потенциалов один раз в месяц.

6.3.5. Измерение поляризационных потенциалов следует проводить как при включенном защитном токе, так и в момент его отключения, повторяя такие измерения 3-5 раз подряд с интервалом 20 — 30 с. При отсутствии в баке постоянно находящегося электрода сравнения (хлорсеребряного или другого типа) допускается использовать переносный медносульфатный электрод сравнения.

6.3.6. Для обеспечения эффективной защиты значение поляризационного потенциала должно быть в пределах, указанных в п. 6.2.7.

6.3.7. При значении измеренного поляризационного потенциала отрицательнее -1,1 В (по медносульфатному электроду сравнения) или если в журнале по контролю за поляризационным потенциалом обнаружены такие значения в течение 2 — 3 мес, необходимо произвести высверловку или вырубку участка стены бака площадью 15 см² для определения степени наводораживания и выявления опасности хрупкого разрушения.

6.4. Обследование коррозионного состояния баков с катодной защитой

6.4.1. Контроль за эффективностью катодной защиты должен осуществляться путем ежегодного осмотра внутренней поверхности бака.

6.4.2. До начала проведения коррозионного обследования бака необходимо отключить катодную защиту и провести обследование надежности крепления анодов и их состояния, а также осмотр проводов и других конструктивных элементов катодной защиты.

6.4.3. Для новых баков или баков с коррозионным износом не более 10% проектной толщины при внутренней поверхности бака, покрытой ровным серым налетом, и при отсутствии вновь образовавшихся продуктов коррозии степень коррозионного износа следует определять один раз в два года на контрольных участках 300´300 мм в нижней и верхней зонах (по одному участку) и в средней зоне (по два участка).

6.4.4. При обнаружении на баках во время осмотра вновь образовавшихся продуктов коррозии участки с ними принимаются как контрольные и на них должна определяться степень коррозионного износа согласно требованиям «Методических указаний по обследованию баков-аккумуляторов горячей воды: РД 34.40.601-97».

6.4.5. Для баков с коррозионным износом от 10 до 20 % проектной толщины при ежегодном осмотре на таких участках должна определяться степень коррозионного износа. При отсутствии изменения коррозионного износа на этих участках допускается в дальнейшем проводить изменение степени износа один раз в два года.

<< назад / к содержанию РД 153-34.1-40.504-00 / вперед >>

Что такое катодная защита? — Linc Energy Systems

Катодная защита (CP) используется для контроля коррозии металлических материалов в различных областях применения. Типичными областями применения этой науки являются топливные баки, сваи пирсов, корабли, морские нефтяные платформы и кожухи, металлические арматурные стержни для бетонных конструкций и трубопроводы.

Запросить предложение

Катодная защита

Чтобы упростить катодную защиту, предположим, что у вас есть металлический трубопровод, и вам необходимо защитить его от коррозии. Мы дополняем трубопроводы CP после защиты антикоррозионной системой (покрытием или пленкой), такой как Trenton Wax Tape, в качестве основной формы защиты от коррозии. В противном случае катодная защита, необходимая для борьбы с коррозией для непокрытого трубопровода, является избыточной.

Первый шаг в катодной защите — взять металл, который вы пытаетесь защитить (трубопровод), и превратить его в катод. Трубка обычно анодная; содержит положительно заряженные частицы. При подаче электрического тока линия становится пассивной или катодной. Наука показывает, что коррозия будет предотвращена или значительно замедлена, если поток будет достигать катода (трубопровода) быстрее, чем кислород.

Трубопроводы обычно используют катодную защиту импульсным током (ICCP), в которой используются выпрямитель и аноды, закопанные в землю. Выпрямитель (источник питания постоянного тока) подает электроны в систему, останавливая коррозию трубопровода. Поскольку аноды не отдают много электронов, они также не сильно ржавеют.

Иногда более экономично использовать систему с гальваническим анодом. Аноды (магниевые, цинковые или алюминиевые) являются источником электронов и подвергаются коррозии на стальном трубопроводе.

Продукты для поддержки систем CP

Подземная испытательная станция CP

Rhino HideOut — это подземная (CP) испытательная станция катодной защиты, которая обеспечивает превосходную видимость, надежна, легкодоступна и устанавливается заподлицо с землей, устраняя помехи косилке.

Изоляция фланцев и изоляция соединений

Изоляция фланцев и изоляция соединений — это два способа предотвращения возникновения электрохимических реакций между двумя разными металлами путем разрыва металлического пути или предотвращения прохождения тока в системе катодной защиты (CP) за пределы защищаемой зоны. по системе КП.

Термоэлектрический генератор (ТЭГ) для катодной защиты

Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) обеспечивают экономичный, надежный и непрерывный электрический ток в труднодоступных местах СР. Если вас интересует ТЭГ для системы КП, компания Global Power Technologies специализируется на них.

Антикоррозийные системы

Trenton Wax Tape — это антикоррозионная лента, поддерживающая катодную защиту нефте- и газопроводов.

катодная защита, контроль коррозии, CP

Сьюзен Бендер

Сьюзен Бендер начала продавать в газовой промышленности в 1980 году. В 1990 году она основала Linc Energy Systems, где она остается президентом и главным исполнительным директором. Она объясняет свой успех своей философией «Клиент — король (или королева)», которая остается частью миссии ее компании.

Рекомендуемые посты

• Монолитный изолирующий соединение против комплекта диэлектрического фланца

• Термоэлектрические генераторы (TEGS) Применение в катодической защите

• ПРИБОРЫ КОРРИОРА КОРРИОРИОНА. Системы катодной защиты

  Последнее обновление: май 2022 г. Продление срока службы объектов и оборудования является первостепенной задачей для операторов. В конце концов, коррозия является основной причиной преждевременного выхода из строя металлических конструкций. Для многих решением является установка систем катодной защиты (CP) и их регулярное тестирование.

  Эти системы для многолетней защиты от коррозии используются во многих гражданских и промышленных целях. Установка обычно происходит во время первоначального строительства, крупных расширений или обновлений.

  Подробнее о:

  • Системы катодной защиты гальваническим и импульсным током
  • Типы защищаемых конструкций
  • Пример защиты трубопровода от коррозии наши часто задаваемые вопросы внизу этой страницы.

    Перейти к часто задаваемым вопросам по катодной защите

    Катодная гальваническая защита

    Общие сведения о гальванических анодах

    В гальванической системе используются аноды, подключенные к защищаемой конструкции в цепи. Естественный потенциал этих анодов более отрицателен, чем потенциал конструкции. При включении в цепь ток катодной защиты течет от анода (более отрицательного) к конструкции (менее отрицательного).

    При правильном применении и с ограничениями гальванические аноды (также называемые протекторными анодами) могут защитить от коррозии подземные стальные, морские, внутренние и промышленные конструкции. Для работы гальванических систем CP не требуется внешний источник питания. Кроме того, эти аноды могут быть как долговечными, так и простыми в эксплуатации.

    Доступны гальванические аноды с различными характеристиками, включая:

    • Аноды из чистого металла, такие как сплавы магния, цинка, алюминия и других сплавов
    • Упаковка для обратной засыпки для подземного использования
    • Внешние стальные хомуты для крепления к конструкциям
    • Несколько лент типы
    • Стержень и специальные формы

    Катодная защита от импульсного тока

    Разность потенциалов питания: Катодная защита от импульсного тока

    Часто разности потенциалов между гальваническим анодом и стальной конструкцией недостаточно для срабатывания защиты. В этих случаях требуется, чтобы источник питания (выпрямитель) генерировал большую разность потенциалов, чтобы обеспечить протекание большего тока к защищаемой конструкции.

    Эти системы катодной защиты с питанием от подаваемого тока (ICCP) обеспечивают:

    • Аноды с более длительным сроком службы
    • Системы с большим током
    • Улучшенный контроль системы
    • Простой мониторинг

    Системы катодной защиты MATCOR

    Компания MATCOR обычно разрабатывает системы катодной защиты, которые защищают конструкции в течение 30 лет и более. Эти конструкции включают:

    • Наземные резервуары для хранения
    • Подземные трубопроводы
    • Арматурная сталь в бетонных конструкциях
    • Теплообменники
    • Морские сваи
    • Стены из шпунтовых свай
    • система катодной защиты трубопроводов от коррозии.

      Правильно спроектированные системы CP могут служить десятилетиями. Лучшие инженеры-проектировщики имеют опыт работы со структурами, которые они пытаются защитить. Они также знают этапы проектирования системы. Они:

      • Понимание условий окружающей среды
      • Оценка конструкции, требующей защиты
      • Рассмотрение вариантов конструкции или применения
      • Выбор подходящей системы
      • Завершение проектирования, включая подробные спецификации и чертежи, с использованием новейшего инженерного программного обеспечения

      Инженеры-проектировщики, обладающие необходимым опытом и знаниями о конструкции, требующей защиты от коррозии, должны выполнять все этапы проектирования системы.

      Как это работает

      Возможные изменения возникают естественным образом на незащищенном трубопроводе. Протекание тока и гальваническая коррозия трубопровода происходит при переходе от незначительного плюса к незначительному минусу. Применение CP, такого как линейный анод MATCOR, который проходит параллельно трубопроводу, заставляет ток сбрасываться с анода на трубопровод, предотвращая коррозию.

      Трубопровод без CP

      CP применяется к трубопроводу

      Часто задаваемые вопросы по катодной защите

      Что такое катодная защита?

      Катодная защита (CP) представляет собой электрохимический процесс, который замедляет или останавливает коррозионные токи путем приложения постоянного тока к металлу. При правильном применении CP останавливает коррозионную реакцию, защищая целостность металлических конструкций.

      Как работает катодная защита?

      Катодная защита работает путем помещения анода или анодов (внешних устройств) в электролит для создания цепи. Ток течет от анода через электролит к поверхности конструкции. Коррозия движется к аноду, чтобы остановить дальнейшую коррозию конструкции.

      Какие существуют два типа систем катодной защиты?

      Два основных типа: гальванические и токовые.

      Что такое анод?

      Анод является основным компонентом систем катодной защиты. Он функционирует как источник электронов и разряжает постоянный ток. Аноды более негативны по отношению к защищаемой конструкции.

      Что такое катод?

      Катодно-защищенная конструкция представляет собой катод в системе CP. Это место, где протекает ток после разряда с анода. Катод более положителен по отношению к защищаемой структуре. Когда электроны текут к катоду, он поляризуется или становится более электрически отрицательным.

      Что такое электролит?

      Электролит для целей катодной защиты представляет собой среду вокруг катода (защищаемая структура), обладающую достаточной электропроводностью, чтобы позволить току течь от анода к катоду. Анод и катод должны находиться в этой среде, чтобы ток катодной защиты протекал от анода к катоду. В некоторых случаях может быть несколько слоев или типов электролита, через которые может протекать ток.

      Какие конструкции обычно требуют катодной защиты?

      Заглубленные или затопленные конструкции требуют или могут получить пользу от надлежащего применения катодной защиты. Примеры активов, обычно защищаемых с использованием CP, включают: стальные нефтепроводы и газопроводы, стальные и ковкие чугунные водопроводные системы, днища резервуаров на надземных резервуарах большого диаметра, стояки пожарных гидрантов из ковкого чугуна и анкеры направляющего троса башни HVAC. Морские прибрежные сооружения, такие как стальные сваи и стенки из шпунта, корабли и другие крупные суда, являются дополнительными примерами активов с катодной защитой. Это некоторые распространенные приложения CP, но есть и множество других.

      Что такое поляризация?

      Когда ток катодной защиты течет от анода к защищаемой конструкции (катоду в цепи), электрический потенциал конструкции смещается в сторону отрицательного электрического потенциала. Обычно измеряется в мВ. Мы называем это изменением потенциальной поляризации. Поляризация является мерой эффективности тока катодной защиты. Как только поляризация становится достаточной, мы считаем структуру катодно защищенной. Время, необходимое для полной поляризации структуры, может варьироваться. Это зависит от структуры и окружающей среды. В некоторых случаях для полной поляризации структуры могут потребоваться недели.

      Что такое деполяризация?

      Когда ток катодной защиты перестает течь от анода к защищаемой структуре, структура начинает деполяризоваться. Скорость деполяризации может варьироваться в зависимости от структуры и ее окружения.

      Когда моя структура защищена катодом? Каковы критерии катодной защиты?

      В соответствии с международными стандартами NACE существуют два основных критерия, которые можно использовать для подтверждения катодной защиты конструкции. 100 мВ поляризации — первый критерий. Этот простой критерий подразумевает, что вы сначала измеряете потенциал конструкции без применения CP (собственный потенциал). Затем, после того как вы применяете катодную защиту на время, достаточное для достижения поляризации, снова измерьте потенциал. Если разность потенциалов больше 100 мВ, конструкция защищена. Это широко известно как критерий сдвига 100 мВ. Другим критерием является критерий отключения потенциала 850 мВ. В этом случае собственный потенциальный базовый уровень не требуется. Этот критерий просто требует, чтобы потенциал конструкции был более отрицательным, чем -850 мВ после учета всех источников тока (выключив их на мгновение).

      Что такое «Мгновенное выключение»?

      Мгновенное отключение — это процесс проведения измерений в тот момент, когда вы отключаете питание системы CP с подаваемым током. Когда у вас есть несколько источников тока, вы должны отключить их одновременно с помощью синхронизированных прерывателей. Целью выключения всех источников тока является устранение ИК-падений в цепи. Поскольку ток (I) течет по кабелю, существует сопротивление (R), которое ток должен преодолеть — это известно как падение напряжения, поскольку V = I x R.

      При попытке измерить уровень поляризации важно устранить ИК-падения в цепи, которые являются результатом протекания тока, создающего эти ИК-падения. При мгновенном отключении тока показания ИК-падения немедленно уменьшаются до нуля, поскольку ток (I) теперь равен нулю. Это означает, что поляризация, которую вы измеряете сразу после отключения тока, является током истинной поляризации. Время имеет решающее значение, потому что при отключении тока структура немедленно деполяризуется. Поляризацион- ный потенциал начнет затухать. Целью мгновенных показаний поляризации при выключении является определение уровня поляризации при выключении питания и до начала процесса деполяризации.

      Какие существуют типы анодов?

      Аноды можно разделить на два основных типа анодов – гальванические аноды (часто называемые протекторными анодами) и аноды с подаваемым током. Гальванические аноды используют естественный перепад напряжения между анодом и конструкцией для отвода тока от анода к конструкции. Аноды с током под давлением используют внешний источник питания для отвода тока от анода к конструкции.

      Что такое гальванический или расходуемый анод?

      Гальванические аноды в основном представляют собой металлические отливки, которые не используют внешний источник питания для подачи тока. Они полагаются на естественную разность потенциалов между двумя металлами для управления током катодной защиты. Существует три основных типа гальванических анодов. Магний является наиболее активным типом гальванического анода и используется в основном в почве. Цинковые гальванические аноды менее активны и обычно используются в почвах с низким удельным сопротивлением и солоноватой воде. Цинк также является основным металлом в оцинкованных изделиях. Наконец, в приложениях с морской водой обычно используется третий тип гальванических анодов — алюминий.

      ПРИМЕЧАНИЕ. Люди часто называют гальванические аноды жертвенными анодами, потому что они потребляются реакцией СР. Это также верно для многих анодов с подаваемым током. Термин «жертвенный» подразумевает, что источника питания не существует и что используемые аноды более активны, чем защищаемая структура.

      Каковы преимущества системы с гальваническим анодом?

      Системы с гальваническими анодами обладают двумя основными преимуществами. Во-первых, им не нужен источник питания. И во многих приложениях стоимость обеспечения питания и установки блока питания может быть весьма значительной. Во-вторых, поскольку нет источника питания, они практически не требуют регулярного обслуживания. При правильном применении эти два преимущества делают гальванические анодные системы рентабельными.

      Каковы недостатки гальванических анодных систем?

      Системы гальванической катодной защиты имеют три существенных ограничения. 1) Ограниченная мощность. Движущая сила между анодом и конструкцией ограничена максимальным значением около 1 В и часто намного меньше движущей силы 1 В. Более крупные конструкции часто требуют большего тока, чем то, что может быть экономически обеспечено гальваническими анодами. 2) Ограниченный срок службы. Гальванические аноды потребляют при относительно больших расходах в пересчете на несколько кг/ампер в год. Это значительно ограничивает срок службы анода в некоторых приложениях. 3) Ограниченный контроль. Гальванические аноды не имеют источника питания, поэтому мы не можем регулировать выходную мощность, изменяя мощность, подаваемую на анод. Системы с гальваническим анодом работают исключительно на основе сопротивления системы, полагаясь на перепад напряжения между анодом и конструкцией.

      Что такое анод под давлением?

      Аноды с импульсным током разряжают ток при питании от внешнего источника постоянного тока. Обычно этот внешний источник представляет собой трансформатор/выпрямитель, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. При наличии достаточного количества внешних блоков питания анодные системы с подаваемым током могут отводить ток, достаточный для защиты практически любой конструкции. Это не зависит от размера или состояния покрытия. Нам не нужно выбирать эти аноды на основе их уровня активности. Вместо этого мы можем выбрать их на основе их текущих характеристик разряда — какой ток они могут выдержать. Три наиболее распространенных анода с подаваемым током — это графит, чугун с высоким содержанием кремния и аноды электрокаталитического типа.

      Каков ожидаемый срок службы анода?

      Существует два основных класса анодов. Аноды, которые вступают в электрохимическую реакцию для генерации электрического тока, включают в себя аноды из магния, цинка и алюминия, а также графита и чугуна с высоким содержанием кремния. Эти аноды потребляют с определенной скоростью в зависимости от генерируемого тока. Мы можем определить их скорость потребления в единицах массы, потребляемой в килограммах на каждые столько-то ампер-лет работы. Всегда следует учитывать возможность использования анода. Вы никогда не сможете полностью израсходовать 100% массы анода. В какой-то момент деградация анода влияет на его работоспособность. Таким образом, для этих электрохимически реактивных анодов вполне возможно рассчитать ожидаемый срок службы анода.

      Второй класс анодов – электрокаталитические. Они не являются реагентами, но способствуют электрохимическим реакциям. Эти аноды каталитического типа изготавливаются либо на основе платины, либо на основе MMO. ММО — это сокращение от смешанного оксида металла. ММО представляет собой покрытие, состоящее из оксидов металлов иридия (или рутения) и других компонентов. Поскольку эти аноды являются каталитическими, они потребляют не так, как электрохимически реактивные аноды. С анодами MMO не происходит заметной потери массы. Это потому, что они не реагируют напрямую с электролитом. Тем не менее, эти каталитические аноды имеют свой собственный определяемый срок службы анода, также основанный на ампер-годах работы.

      Что такое анод из смешанных оксидов металлов (MMO)?

      ММО представляет собой покрытие, состоящее из смеси оксидов редкоземельных металлов с иридием или рутением в качестве активного катализатора. Иридий подходит для всех сред CP, в то время как аноды на основе рутения подходят только для применений с морской водой. Точная смесь покрытия может варьироваться от производителя к производителю. Главное, чтобы у производителя была проверенная рецептура и мы могли предсказуемо рассчитать его эксплуатационные характеристики. Сюда входит срок службы анода, основанный на программах ускоренных испытаний на срок службы. Производители наносят эти анодные покрытия MMO на подложку из технически чистого титана Grade I или Grade II. Некоторые из распространенных форм анодов MMO включают проволоку, стержни, трубки, полосы, ленточные сетчатые полосы и листы, пластины и диски.

      Что такое выпрямитель?

      Выпрямитель — это просто источник питания, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Для большинства систем катодной защиты с импульсным током выпрямитель является неотъемлемым компонентом конструкции системы. Выпрямители доступны в различных типах корпусов в зависимости от окружающей среды и классификации взрывоопасных зон места. Размер выпрямителя основан на максимальной номинальной мощности постоянного тока. Например, 50 В x 50 А означает, что выпрямитель способен выдавать мощность 2500 Вт.

      Какова правильная проводка постоянного тока для выпрямителя с катодной защитой?

      Очень важно правильно установить полярность на выходе выпрямителя постоянного тока перед подачей питания на выпрямитель или источник питания. Положительный постоянный ток должен всегда подключаться к анодной системе. И отрицательный постоянный ток всегда должен подключаться к выводам конструкции, подключенным к конструкции. Повторюсь, анод всегда должен подключаться к плюсу. Структура к негативу. Если выводы анода и конструкции подключены к противоположной полярности, ток будет отводиться от конструкции к анодной системе. Это может иметь катастрофические последствия, вызывая ускоренную коррозию конструкции. Для стали это будет составлять 20 фунтов/ампер в год.

      Что такое испытательная станция катодной защиты?

      Испытательные станции являются еще одним ключевым компонентом конструкции системы катодной защиты. Обычно мы устанавливаем испытательные станции в стратегически важных местах, чтобы обеспечить доступ для тестирования. Испытательная станция — это общее название. Они могут варьироваться от простого провода от трубы или заглубленной конструкции до испытательной станции, которая обеспечивает простое электрическое соединение. Очень сложные испытательные станции могут включать в себя датчики скорости коррозии, купоны переменного и постоянного тока и оборудование для удаленного сбора данных и мониторинга.

      Что такое кабель HMWPE? Что такое кабель HMWPE/Kynar или HMWPE/Halar?

      В отрасли катодной защиты типичны заглубленные аноды и суровые условия эксплуатации. Для защиты целостности анодной кабельной системы в промышленности используется кабельная система «прямого заглубления». Наиболее распространенным в США является кабель из полиэтилена с высокой молекулярной массой или HMWPE. Эта изоляция кабеля обычно имеет толщину 110 мил и более, она чрезвычайно прочна и ее трудно повредить даже при самом жестком обращении. Для некоторых сред с высоким содержанием хлора обычно используется двойная изоляция с внутренней оболочкой из фторполимера. Наиболее распространенными типами являются PVDV (Kynar) и ECTFE (Halar). Они имеют очень похожие характеристики химической стойкости.

      Где в системах CP используется кабель с двойной изоляцией HMWPE/Kynar или HMWPE/Halar?

      Кабель для прокладки в грунт с двойной изоляцией имеет внутренний слой из химически стойкого фторполимера (кинар или халар). Это обеспечивает дополнительную химическую стойкость в средах с высоким содержанием хлора. Если присутствуют соли, эти соли могут привести к образованию газообразного хлора, который реагирует с водой с образованием соляной кислоты. Это может сильно повредить стандартный кабель. Мы настоятельно рекомендуем дополнительную химическую защиту кабелей с двойной изоляцией в местах с высокой плотностью тока в среде, богатой хлоридами, с минимальной подвижностью газа или электролита. Глубокие слои анодного заземления, засоленные почвы и заболоченные участки могут создать проблемы для стандартного кабеля. Эти приложения требуют более химически инертной изоляции кабеля.

      Какие проблемы с соединением кабеля с анодом в катодной защите?

      Для систем катодной защиты с подаваемым током крайне важно, чтобы на кабеле или любых кабельных соединениях не было надрезов, порезов или трещин. Это особенно важно для кабелей анода, подключенных к положительной стороне источника питания. Если какая-либо часть анодной кабельной системы скомпрометирована, а медный проводник имеет обратный электрический путь в окружающую среду, то медь становится непреднамеренным анодом. Он начнет очень быстро потреблять, что приведет к обрыву цепи и неработоспособной системе КП. Таким образом, со стороны анода очень важно, чтобы каждый сросток или соединение были полностью водонепроницаемыми и чтобы вся изоляция кабеля была в хорошем состоянии.

      Что такое RMU? Как системы катодной защиты используют RMU?

      RMU — это сокращение от Remote Monitoring Unit. При дистанционном мониторинге катодной защиты RMU обычно используются для контроля и, в большинстве случаев, управления работой выпрямителей в системах катодной защиты с подаваемым током. Мы также применяем RMU на испытательных станциях, критически важных соединениях и в других приложениях для мониторинга. Доступны различные технологии, включая широкополосную, сотовую и спутниковую связь, позволяющие осуществлять мониторинг и управление системой.

      Что такое обследование CIS (или CIPS)?

      CIS или обследование с малым интервалом, в международном масштабе чаще называемое CIPS (исследование потенциала с близким интервалом), является распространенным средством проверки надлежащих характеристик системы катодной защиты вдоль трубопроводов большой протяженности или внутри станций/сетей трубопроводов. Обследование состоит из снятия возможных показаний, когда бригада проходит по центру подземного трубопровода. Обычно мы считываем эти показания при циклическом включении и выключении всех влияющих источников тока через равные промежутки времени. Таким образом, показания фиксируют потенциал между трубой и электродом сравнения. Мы фиксируем как текущие показания во включенном, так и в выключенном состоянии. Этот процесс повторяется по всей длине трубопровода. Затем мы анализируем данные включения/выключения, чтобы подтвердить, что система CP работает правильно и обеспечивает требуемую поляризацию системы.

      Что такое «прерыватель»?

      Прерыватель — это сложный переключатель, который можно использовать для прерывания работы выпрямителя. Используемые сегодня прерыватели автоматически синхронизируются со спутниковым сигналом, что позволяет многочисленным прерывателям синхронизироваться с одним и тем же временем, чтобы собранные данные об отключении были точными. Многие новые трубопроводные выпрямители оснащены встроенными прерывателями, которые мы можем дистанционно активировать для обследований и тестирования системы CP.

      Что такое система с глубоким анодом?

      Иногда называемая глубоким анодным колодцем или глубоким анодным заземлителем, система глубокого анода часто является эффективным средством подачи большого количества тока в землю из одного места с очень небольшой площадью поверхности. Мы используем обычное буровое оборудование для бурения скважин глубиной примерно 200-400 футов. Затем мы опускаем один или несколько анодов в отверстие перед засыпкой отверстия. Мы располагаем аноды достаточно далеко от поверхности, чтобы иметь возможность считать их электрически удаленными от конструкции. В результате мы можем проецировать ток в перегруженную подземную среду или распределять ток на мили в каждом направлении по изолированным трубопроводам.

      Что такое газовая блокировка анода?

      В ходе электрохимической реакции катодной защиты выделяется газ. Это также высвобождает электроны, позволяя току распределяться по электролиту. В большинстве сред этот газ может куда-то диффундировать или выделяться. Однако в тех редких случаях, когда образовавшийся газ не может мигрировать от поверхности анода, газ может фактически блокировать поток электронов и подавлять реакцию катодной защиты. Это чаще встречается в системах с глубокими анодами, где отверстие пробуривается с поверхности вниз в землю, а окружающая среда вокруг отверстия может быть не очень проницаемой, что улавливает газы. В большинстве систем с глубоким анодом используется вентиляционная труба, позволяющая газам выходить, чтобы предотвратить блокировку газа.

      Что такое вентиляционная труба?

      Вентиляционные трубы представляют собой трубы малого диаметра с просверленными отверстиями или прорезями, которые позволяют газам отводиться от анода во время процесса катодной защиты. Это уменьшает скопление газов вокруг анода или концентрацию соляной кислоты с низким pH, которая может образовываться, когда имеется избыток газообразного хлора, который не удаляется. Эта среда с низким pH может повредить изоляцию кабеля из высокомолекулярного полиэтилена и привести к преждевременному выходу кабеля из строя.

      Какова роль материала коксовой засыпки?

      Почти все заглубленные аноды имеют ту или иную форму обратной засыпки. Он либо встроен в корпус анода, либо поставляется снаружи для установки. Впрессованные токовые аноды обычно используют коксовую засыпку. Основная роль коксовой засыпки заключается в обеспечении однородной среды с низким сопротивлением, в которую анод может легко отводить ток. Это помогает уменьшить любые проблемы с плохим контактом заземления заглубленного анода. Кроме того, это увеличивает эффективный размер анода, уменьшая засыпку анода до сопротивления земли.

      Расходуется ли также закладка кокса, и если да, то сколько?

      Углерод сам по себе может действовать как анод под давлением. Когда в коксовой засыпке установлен еще один анод с подаваемым током, часть коксовой засыпки будет действовать как продолжение анода с подведенным током. В той мере, в какой потребляется углерод, вероятно, снижается потребление подаваемого тока на аноде. Насколько быстро расходуется коксовая засыпка и какое положительное влияние это оказывает на фактический срок службы анода, во многом зависит от конкретной площадки. Переменные параметры включают качество коксовой колонны, уплотнение частиц кокса, уровень влажности и форму частиц.

      Для электронов существует два режима проводимости. При электронной проводимости электроны текут от анода через кокс. Как продолжение фактического анода, электрохимическая анодная реакция происходит от углерода к окружающей среде. В результате углерод является реагентом. Ионный перенос имеет место, когда ток генерируется на аноде, а затем течет по пути влаги снаружи коксовых частиц. При этом углерод не используется в качестве основного реагента, и поэтому потребление не происходит. Суть в следующем: трудно знать, как будет работать отдельная установка или с какой скоростью будет расходоваться засыпка.

      Где я могу узнать больше о катодной защите?

      Конечно, вы всегда можете связаться с MATCOR, однако темы ScienceDirect включают множество книг и рецензируемых журналов по теме ДЦП.

      У вас есть вопрос, на который здесь нет ответа?

      Мы ответим на ваш вопрос по электронной почте и опубликуем его здесь.