Электрохимзащита от коррозии: Электрохимзащита (ЭХЗ)

Оборудование ЭХЗ | «НПО «Нефтегазкомплекс-ЭХЗ»

[:ru]Современное оборудование электрохимзащиты подземных конструкций, представленное в этом разделе, осуществляет катодную и комплексную защиту стальных сооружений от почвенной коррозии (среди которых трубопроводы, кабели и т. д.), а также является средством мониторинга коррозионного состояния объектов.

В комплексе взаимосвязанных агрегатов электрохимическая защита снижает скорость коррозионных процессов на поверхности металлических частей за счет создания разности потенциалов между объектом защиты и анодами, принимающими на себя положительный заряд и постепенное разрушение.

Электродный потенциал металла определяет, с какой скоростью будет происходить процесс коррозии подземных стальных конструкций. Этот электрохимический процесс становится причиной снижения пропускной способности газотранспортных систем и сокращения эксплуатационного ресурса многих подземных сооружений. Катодные станции позволяют перенаправить разрушающий процесс на металлические предметы, размещенные рядом с защищаемым объектом.

Технология обеспечивает безопасность добычи, хранения и транспортировки нефтепродуктов и природного газа за счет сохранения подземных магистралей, компрессорных станций, хранилищ и промплощадок, что подтверждено сертификатами, внесением оборудования в реестры ПАО «Газпром» и «Транснефть», соответствием ГОСТ Р 51164‑98, ГОСТ 9.602‑2016 и другим.

Разработка станций катодной защиты на основе импульсных преобразователей ведется с 2002 года на основе опыта и рекомендаций отраслевых специалистов, работающих на трассе от Туркмении до Ямбурга. Итоговая мощность станций НГК-ИПКЗ формируется числом установленных модулей в блочной конструкции, что позволяет быстро уменьшать или наращивать силовые параметры, а также заменять поврежденные блоки.

Изготовленное по европейскому стандарту IEC 60297 модульное оборудование обеспечивает постоянную высокоэффективную электрохимическую защиту металла подземных сооружений благодаря комплексной работе всех систем:

• Самодиагностика — алгоритм, отслеживающий сбои в работе системы коррозионной защиты и автоматически включающий резервные станции;
• Автоматическое поддержание тока и разности потенциалов между катодом и анодом;
• Обеспечение 100% резервирования межблочной системы преобразователей;
• Сведение к минимуму интервалов простоя в работе средств ЭХЗ.

Официальное разрешение использовать описанное оборудование электрохимической катодной защиты на объектах ПАО «Газпром» получено нашей компанией по результатам приемочных испытаний. Модульный комплекс электрохимзащиты был высоко оценен в опытно-промышленной эксплуатации ООО «Югтрансгаз», будучи включенным в состав блочно-комплектного устройства «Антик».

Схемы иллюстрируют примеры размещения оборудования для электрохимической защиты подземных стальных сооружений от почвенной коррозии, сбора и обработки информации о коррозионных процессах и противокоррозионной защите и передачи этой информации по интерфейсу RS-485/Fibre optic (оптоволокно).

 

Схемы интерактивны. Для получения информации наведите курсор мыши на интересующее вас оборудование. Нажатие кнопок в нижней части показывает линии связи оборудования.

Станция катодной защиты НГК-ИПКЗ(5Н) (многоканальная)Подсистема дистанционного коррозионного мониторинга НГК-СКМ(У)Комплекс модульного оборудования ЭХЗ многоканальный НГК‑ИПКЗ‑ЕвроСтанция дренажной защиты НГК‑СДЗСтанция катодной защиты ПРОТЕК(Л)Подсистема дистанционного контроля и управления средствами электрохимической защиты подземных металлических сооружений НГК‑ПДКУ ЭХЗБлок совместной защитыКомплекс модульного оборудования НГК-ИПКЗ-ЕвроСтанция катодной защиты НГК-ИПКЗ(М)Станция катодной защиты НГК-ИПКЗПодсистема дистанционного коррозионного мониторинга НГК-СКМСтанция катодной защиты НГК‑ИПКЗ‑ЕвроУстройство коррозионного мониторинга НГК-КИП-СМ(У)

 

Схемы внешних соединений (в формате DWG)

Схема 1Схема 2Схема 3[:en]Современное оборудование электрохимзащиты подземных конструкций, представленное в этом разделе, осуществляет катодную и комплексную защиту стальных сооружений от почвенной коррозии (среди которых трубопроводы, кабели и т. д.), а также является средством мониторинга коррозионного состояния объектов.

В комплексе взаимосвязанных агрегатов электрохимическая защита снижает скорость коррозионных процессов на поверхности металлических частей за счет создания разности потенциалов между объектом защиты и анодами, принимающими на себя положительный заряд и постепенное разрушение.

Электродный потенциал металла определяет, с какой скоростью будет происходить процесс коррозии подземных стальных конструкций. Этот электрохимический процесс становится причиной снижения пропускной способности газотранспортных систем и сокращения эксплуатационного ресурса многих подземных сооружений. Катодные станции позволяют перенаправить разрушающий процесс на металлические предметы, размещенные рядом с защищаемым объектом.

Технология обеспечивает безопасность добычи, хранения и транспортировки нефтепродуктов и природного газа за счет сохранения подземных магистралей, компрессорных станций, хранилищ и промплощадок, что подтверждено сертификатами, внесением оборудования в реестры ПАО «Газпром» и «Транснефть», соответствием ГОСТ Р 51164‑98, ГОСТ 9. 602‑2016 и другим.

Разработка станций катодной защиты на основе импульсных преобразователей ведется с 2002 года на основе опыта и рекомендаций отраслевых специалистов, работающих на трассе от Туркмении до Ямбурга. Итоговая мощность станций НГК-ИПКЗ формируется числом установленных модулей в блочной конструкции, что позволяет быстро уменьшать или наращивать силовые параметры, а также заменять поврежденные блоки.

Изготовленное по европейскому стандарту IEC 60297 модульное оборудование обеспечивает постоянную высокоэффективную электрохимическую защиту металла подземных сооружений благодаря комплексной работе всех систем:

• Самодиагностика — алгоритм, отслеживающий сбои в работе системы коррозионной защиты и автоматически включающий резервные станции;
• Автоматическое поддержание тока и разности потенциалов между катодом и анодом;
• Обеспечение 100% резервирования межблочной системы преобразователей;
• Сведение к минимуму интервалов простоя в работе средств ЭХЗ.

Официальное разрешение использовать описанное оборудование электрохимической катодной защиты на объектах ПАО «Газпром» получено нашей компанией по результатам приемочных испытаний. Модульный комплекс электрохимзащиты был высоко оценен в опытно-промышленной эксплуатации ООО «Югтрансгаз», будучи включенным в состав блочно-комплектного устройства «Антик».

Схемы иллюстрируют примеры размещения оборудования для электрохимической защиты подземных стальных сооружений от почвенной коррозии, сбора и обработки информации о коррозионных процессах и противокоррозионной защите и передачи этой информации по интерфейсу RS-485/Fibre optic (оптоволокно).

 

Схемы интерактивны. Для получения информации наведите курсор мыши на интересующее вас оборудование. Нажатие кнопок в нижней части показывает линии связи оборудования.

Станция катодной защиты НГК-ИПКЗ(5Н) (многоканальная)Подсистема дистанционного коррозионного мониторинга НГК-СКМ(У)Комплекс модульного оборудования ЭХЗ многоканальный НГК‑ИПКЗ‑ЕвроСтанция дренажной защиты НГК‑СДЗСтанция катодной защиты ПРОТЕК(Л)Подсистема дистанционного контроля и управления средствами электрохимической защиты подземных металлических сооружений НГК‑ПДКУ ЭХЗБлок совместной защитыКомплекс модульного оборудования НГК-ИПКЗ-ЕвроСтанция катодной защиты НГК-ИПКЗ(М)Станция катодной защиты НГК-ИПКЗПодсистема дистанционного коррозионного мониторинга НГК-СКМСтанция катодной защиты НГК‑ИПКЗ‑ЕвроУстройство коррозионного мониторинга НГК-КИП-СМ(У) 

Схемы внешних соединений (в формате DWG)

Схема 1Схема 2Схема 3[:]

Электрохимическая защита при строительстве и эксплуатации трубопроводов.

2018-05-14

автор Администратор Главный

Проектирование, расчеты, контроль и учет антикоррозионной, электрохимической защиты при строительстве и эксплуатации трубопроводов.

Комплексная антикоррозионная защита нефтепроводов, журнал «Нефтегазовая вертикаль», №15/2014 г.

2019-03-01

автор: Администратор Главный

В настоящее время трудно представить трубопроводы для нефтегазового комплекса без применения антикоррозионной защиты, которая делает металл на порядок долговечнее, а значит, и безопаснее для окружающей среды. При этом защита трубопровода от коррозии должна обеспечивать бесперебойную и безаварийную работу в комплексе: защищать поверхность трубы не только с наружи, но и…

Перейти к просмотру→

Технический регламент «Правила контроля и учета работы электрохимической защиты подземных коммуникаций от коррозии»

2019-03-01

автор: Администратор Главный

Основной задачей регламента является установление единого порядка контроля и учета работы средств ЭХЗ с целью: контроля за эффективностью работы установок катодной защиты, защищенностью нефтепровода и своевременного принятия мер по устранению неисправностей оборудования ЭХЗ и корректировки режимов работы; учета простоя ЭХЗ за межконтрольный период времени; общей оценки. ..

Перейти к просмотру→

РД 153-39.4-091-01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии»

2019-03-01

автор: Администратор Главный

Настоящий Руководящий документ распространяется на защиту от коррозии при проектировании, строительстве, реконструкции, эксплуатации и ремонте стальных трубопроводов (кроме газопроводов с давлением газа более 1,2 МПа и теплопроводов), прокладываемых в пределах территории городов и населенных пунктов, промышленных предприятий, а также межпоселковых трубопроводов….

Перейти к просмотру→

РД 05.00-45.21.30-КТН-005-1-05 «Правила антикоррозионной защиты резервуаров»

2019-03-01

автор: Администратор Главный

Руководящий документ «Правила антикоррозионной защиты резервуаров» устанавливает основные требования к организации и проведению работ по антикоррозионной защите лакокрасочными покрытиями наружной и внутренней поверхностей стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти, а также к выбору материалов и систем покрытий. В РД приведены требования к антикоррозионной защите…

Перейти к просмотру→

ВСН 009-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты»

2019-02-25

автор: Администратор Главный

Для сооружения электрохимической защиты трубопроводов магистральных и промысловых трубопроводов от коррозии следует применять средства и установки катодной, электродренажной, протекторной защиты, электрические перемычки, контрольно-измерительные пункты и конструктивные узлы типовых проектов. Места размещения средств и установок электрохимической защиты должны…

Перейти к просмотру→

РД 91.020.00-КТН-149-06 «Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС»

2019-02-25

автор: Администратор Главный

Руководящий документ «Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС» регламентирует требования к электрохимической защиты магистральных нефтепроводов, технологических и вспомогательных трубопроводов НПС, резервуаров и резервуарных парков, а также причальных сооружений морских терминалов. Скачать полностью

Перейти к просмотру→

СТО 9.2-002-2009 «Защита от коррозии. Электрохимическая защита от коррозии. Основные требования»

2022-10-09

автор:

Стандарт устанавливает основные требования к электрохимической защите внешней и внутренней поверхности подземных и подводных стальных сооружений ОАО «Газпром» от коррозии и защите от коррозии, вызываемой блуждающими токами. Скачать

Перейти к просмотру→

СТО 9.2-003-2009 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»

2022-10-09

автор:

В документе представлены требования к проектированию катодной, протекторной и дренажной системы защиты подземных стальных сооружений с учетом особенностей их эксплуатации и новейших научно-технических разработок и достижений в области электрохимической защиты, накопленных научными, проектными и эксплуатирующими организациями. Скачать

Перейти к просмотру→

Коррозия подземных трубопроводов и защита от нее

2022-10-09

автор:

Перейти к просмотру→

СТО 2-3.5-047-2006 «Инструкция по расчету и проектированию электрохимической защиты от коррозии магистральных трубопроводов»

2022-10-09

автор:

Представленные в стандарте методы расчета и проектирования электрохимической защиты учитывают особенности проектирования строящихся и реконструируемых магистральных газопроводов, подземных металлических сооружений компрессорных станций, газораспределительных станций и других сооружений, входящих в состав магистрального газопровода в зависимости от их условий эксплуатации….

Перейти к просмотру→

«Изучение коррозионного растрескивания магистральных газонефтепроводов», А.

Г. Гареев, О.А. Насибуллина, Р.Г. Ризванов

2022-10-09

автор:

В статье приведены результаты исследований коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) в условиях эксплуатации (Западная Сибирь, Урал, Уфимское плато), а также изучения физико-механических характеристик, микроструктуры и загрязненности стали сульфидными включениями металла отказавших нефте и газопровода. Найдены аналитические зависимости кинетики разрушения и их…

Перейти к просмотру→

«Коррозионное растрескивание под напряжением как фактор риска при эксплуатации системы магистральных газопроводов России» / Журнал «Территория Нефтегаз» №6/2012

2022-10-09

автор:

К серьезным достижениям в области внутритрубной диагностики можно отнести создание в последние 15 лет комплекса магнитных средств дефектоскопии для обследования магистральных нефте- и газопроводов. Создание отечественных снарядов-дефектоскопов позволяет проводить сплошное диагностическое обследование состояния трубопроводов и делать оценку опасности обнаруженных повреждений…

Перейти к просмотру→

ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения . Сооружение подземные. Общие требования к защите от коррозии»

2022-10-09

автор:

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к защите от коррозии наружной поверхности подземных металлических сооружений: трубопроводов и резервуаров (в т.ч. траншейного типа) из углеродистых и низколегированных сталей, силовых кабелей напряжением до 10 кВ включительно; кабелей связи и сигнализации в металлической оболочке, стальных конструкций необслуживаемых…

Перейти к просмотру→

РД 91-020.00-КТН-149-06 «Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и сооружений НПС»

2022-10-09

автор:

Руководящий документ регламентирует требования к электрохимической защиты магистральных нефтепроводов, технологических и вспомогательных трубопроводов НПС, резервуаров и резервуарных парков, а также причальных сооружений морских терминалов. Скачать

Перейти к просмотру→

РД 39Р-00147105-026-02 «Инструкция по применению полимерных изоляционных ленти оберток с двусторонним липким слоем»

2022-10-09

автор:

Настоящий руководящий документ устанавливает технологию и организацию работ по применению полимерных изоляционных лент и обёрток с двусторонним липким слоем. РД разработан и рекомендуется для изоляции стальных магистральных и промысловых трубопроводов диаметром до 820 мм включительно с избыточным давлением среды не выше 32,0 МПа с использованием полимерных лент и обёрток с…

Перейти к просмотру→

«Моделирование работы ЭХЗ методом конечных элементов», В.В. Иваненков, Р.Р. Гиззатуллин, К.М. Гумеров

2022-10-09

автор:

В статье разработаны алгоритм и программа, позволяющие численно моделировать распределение потенциалов и токов в подземном стальном трубопроводе, исходя из результатов обследования методами электрометрических измерений. В качестве критерия допустимости дальнейшей эксплуатации изношенного изоляционного покрытия рассматривается возможность обеспечения защитного потенциала в…

Перейти к просмотру→

Испытания предизолированных труб на тангенциальный сдвиг, журнал «Энергонадзор-информ», №2/2012 г.

2022-10-09

автор:

Одной из проблем, стоящих на пути повышения надежности тепловых сетей, является отсутствие оборудования для испытаний труб с заводской изоляцией из пенополиуретана, используемых при их строительстве и реконструкции. Для решения этой проблемы на базе завода ООО «Изоляционные технологии» в 2011 году была создана испытательная лаборатория, задачей которой является испытание…

Перейти к просмотру→

Автоматизация расчетов электрохимзащиты в среде ElectriCS ECP

Александр Салин

Расчет электрических характеристик защищаемых объектов

Расчет параметров установок катодной защиты трубопроводов

Расчет параметров подпочвенного анодного заземления

Расчет параметров глубинного анодного заземления

Расчет мощности УКЗ

Расчет протекторной защиты

Одна из самых больших опасностей, подстерегающих металлические конструкции, — электрохимическая коррозия, то есть разрушение металла, сопровождаемое появлением электрического тока. Этот наиболее распространенный вид коррозии (разрушение металлических изделий в пресной и морской воде, в атмосфере, почве, коррозия машин и аппаратов в химической промышленности и т.д.) наблюдается в случае взаимодействия металлов с различными электролитами — водой, почвой, химическими веществами; при этом корродирующая поверхность выступает в качестве короткозамкнутого многоэлектродного гальванического элемента. Материальный эффект электрохимического разрушения (растворения) сосредоточен на анодных участках металла, термодинамически неустойчивого в данных коррозионных условиях.

Уменьшить скорость электрохимической коррозии призвана электрохимическая защита (ЭХЗ), заключающаяся в катодной или анодной поляризации металлической конструкции. Катодная защита внешним током осуществляется при помощи постоянного тока от внешнего источника: к отрицательному полюсу (катоду) присоединяется защищаемый металл, а к положительному — дополнительный электрод (заземление), поляризуемый анодно. При протекторной защите конструкция соединяется с металлом, имеющим более отрицательный потенциал. На практике шире применяется катодная защита.

Для автоматизированного расчета электрохимзащиты магистральных трубопроводов на основе РД 153-39.4-039-99 «Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и площадок МН» разработана система ElectriCS ECP¹  (на сегодня доступна первая версия этого программного продукта).

В среде ElectriCS ECP выполняются следующие виды расчетов:

•  электрические характеристики защищаемых объектов;

•  параметры установок катодной защиты трубопроводов;

•  параметры подпочвенного анодного заземления;

•  параметры глубинного анодного заземления;

•  мощность на выходе катодной станции;

•  протекторная защита.

Все расчеты можно производить как по отдельности, так и в виде технологических цепочек, когда исходные данные для определенного типа расчета автоматически берутся из результатов предшествующих расчетов, выполненных в рамках одного проекта. Так, при расчете анодного заземления сила стекающего тока на начало и конец эксплуатации либо вводится автономно, либо автоматически берется из результатов расчета установок катодной защиты. Таким же образом можно производить расчет характеристик защищаемого объекта и т.д.

Расчет электрических характеристик защищаемых объектов

Основными параметрами, характеризующими величину и распределение защитного тока, являются электрические характеристики защищаемых объектов. Исходными данными для их определения служат диаметр трубопровода, марка стали и толщина стенки трубы, глубина укладки трубопровода, сопротивление изоляции и удельное сопротивление грунта вдоль трубопровода. Удельное электрическое сопротивление грунта на глубине укладки трубопровода определяется по данным изысканий: измерения выполняются через каждые 100 м и дополнительно во всех местах понижения рельефа (овраги, реки, ручьи, болота и т.п.).

Первичными электрическими параметрами трубопровода, получаемыми в результате расчета, являются переходное и продольное сопротивление. К вторичным электрическим параметрам относятся постоянная распространения тока и входное или характеристическое сопротивление, которые вычисляются через переходное и продольное сопротивление.

Для расчета электрических характеристик защищаемых объектов необходимо ввести исходные данные, а также указать характеристики грунтов вдоль трубопровода. Пример ввода исходных данных и просмотра результатов расчета приведен на рис. 1.

Рис. 1

Расчет параметров установок катодной защиты трубопроводов

В качестве исходных данных для расчета установок катодной защиты используются результаты расчета характеристик защищаемого объекта, а также удельное электрическое сопротивление грунта в поле токов катодной защиты, которое берется из характеристик грунта вдоль трубопровода.

Основные расчетные параметры катодной защиты — сила тока установки катодной защиты и длина защитной зоны, создаваемой этой установкой.

Для определения параметров установок катодной защиты необходимы ввод исходных данных и расчет характеристик объекта. Пример ввода исходных данных и просмотра результатов расчета установок катодной защиты и мощности УКЗ показан на рис. 2.

Рис. 2

Расчет параметров подпочвенного анодного заземления

Подпочвенное анодное заземление устанавливается в грунтах при глубине погружения 10 м и ниже — с горизонтальным, вертикальным или комбинированным расположением электродов.

Исходные данные для расчета заземления включают его конструктивные характеристики (длина и диаметр электрода, расстояние между электродами и т.д.), удельное электрическое сопротивление грунта в месте расположения анодного заземления и силу тока, стекающего с заземления. Последний из перечисленных параметров может быть автоматически взят из результатов расчета установок катодной защиты.

Основные расчетные параметры: необходимое число электродов и сопротивление растеканию заземления.

Ввод исходных данных и просмотр результатов расчета подпочвенного анодного заземления представлены на рис. 3.

Рис. 3

Расчет параметров глубинного анодного заземления

Глубинное анодное заземление устанавливается в следующих случаях:

•  при удельном электрическом сопротивлении верхнего слоя грунта вдвое более высоком, чем сопротивление подстилающего слоя;

•  при недостаточной площади, не позволяющей разместить подпочвенное анодное заземление;

•  при затруднениях с прокладкой кабельной или воздушной анодной дренажной линии;

•  при невозможности удалить анодное заземление на расчетное расстояние от защищаемого объекта.

Исходными данными для расчета глубинного анодного заземления являются конструктивные характеристики (диаметр электрода, наличие засыпки электрода и т. п.), удельное электрическое сопротивление грунта вдоль электрода глубинного заземления и сила тока, стекающего с заземления. Последний из перечисленных параметров может быть автоматически взят из результатов расчета установок катодной защиты.

Основные расчетные параметры — оптимальная длина рабочей части глубинного заземления и сопротивление растеканию заземления.

Для расчета параметров необходимо ввести исходные данные, а также характеристики грунта вдоль глубинного анодного заземления. Ввод исходных данных и просмотр результатов расчета показаны на рис. 4.

Рис. 4

Расчет мощности УКЗ

Исходными данными для расчета мощности УКЗ служат входное сопротивление трубопровода, сопротивление анодного заземления, сила тока катодной установки и характеристики дренажного провода.

Основные расчетные параметры: напряжение и мощность УКЗ.

Помимо исходных данных необходимы результаты расчета параметров установок катодной защиты и анодного заземления (подпочвенного или глубинного). Если в проекте представлены оба результата расчета анодного заземления, используются данные подпочвенного.

Расчет протекторной защиты

Протекторная защита от подземной коррозии устанавливается в следующих случаях:

•  на трубопроводах при сопротивлении изоляции не менее 3·102 Ом·м²;

•  на трубопроводах в комплексе с установками катодной защиты для обеспечения защитного потенциала на участке между установками;

•  для защиты кожухов на переходах через железные и автомобильные дороги;

•  для защиты днищ отдельных резервуаров.

Исходными данными для расчета протекторной защиты являются сопротивление изоляционного покрытия, диаметр трубопровода, электрохимические характеристики протекторов и удельное электрическое сопротивление грунта вдоль трубопровода.

Основные расчетные параметры — сила тока в цепи «протектор — труба», длина защищаемого участка и срок службы протекторов.

Для расчета следует ввести исходные данные для протекторной защиты и характеристики грунта вдоль трубопровода. Ввод исходных данных и просмотр результатов расчета показан на рис. 5.

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Результаты расчета (причем в любой необходимой пользователю форме) можно вывести в MS Word. На рис. 6 и 7 приведен пример результатов, представленных в виде таблиц.

Система ElectriCS ECP работает под управлением MS Windows (не ниже NT 4.0). В качестве документатора используется MS Word (2000 и выше). Минимальные требования к компьютеру: ПК типа Pentium II c оперативной памятью 64 Мбайт.

Применение ElectriCS ECP значительно повышает производительность труда проектировщиков в части расчета электрохимзащиты. А благодаря возможности многовариантных расчетов ЭХЗ улучшается и качество проекта.

¹Разработчик — компания Consistent Software Development (www.consistent.ru).

САПР и графика 9`2006

• коррозия электрохимическая электролит анод ЭХЗ катодная анодная поляризация ток металл электрод трубопровод заземление почва грунт

Защита от коррозии, электрохимическая защита от коррозии

Защита от коррозии

Коррозия составила почти 1/3 вновь введенного металла. Часть его переплавляется и возвращается в промышленность. Но все равно 10% от общего веса — теряются навсегда.
Разрушение отдельных металлических деталей может повлечь за собой разрушение целых механизмов, создание аварийной ситуации.
В связи с этим при создании металлических предметов, устройств, механизмов большее внимание следует уделять защита от коррозии . Радикальный метод защиты от коррозии от поиска коррозионно-стойких материалов для агрессивных сред. Полностью заменить металлы на неметаллические предметы — невозможно.

Защита от коррозии — покрытие видно под микроскопом

Защита от коррозии позволяет своевременно и надежно изолировать металл от агрессивных сред. Для защиты металла от разрушения с созданием на его поверхности защитной пленки — покрытия. Способы создания защитных пленок различны. Например, коррозионный металл, покрытый слоем другого металла, который не разрушается в тех же условиях. В качестве покрытий используются неметаллические покрытия, органические материалы — пленочные высокополимерные вещества, краски, льняное масло, а также композиции высокополимерных и неорганических пигментов.

Особое значение имеют пленки оксидов металлов, получаемые при действии кислорода или подходящих окислителей (азотная кислота HNO ₃ , дихромат калия К ₂ Cr ₂ O ₇ и др. ) на поверхности металлов. Часто эти оксидные пленки образуются на поверхности металлов даже при простом контакте с воздухом, что делает химически активные металлы (алюминий, цинк) устойчивыми к коррозии.
Такова роль защитных нитридных покрытий, образующихся при воздействии азота или аммиака на поверхность некоторых металлов. Искусственное оксидирование, азотирование, фосфатирование являются хорошей защитой металлов от коррозии.

Электрохимическая защита от коррозии

Электрохимическая защита от коррозии металлических объектов основана на изменении потенциала защищаемого металла и не связана с изоляцией металла от агрессивной среды. Это катодная защита . Его также называют анодной защитой .

Катодная защита от коррозии

Катодная защита — заключается в том, что защищаемая конструкция «А» в электролитной среде (например, грунтовой воде) присоединяется к катоду (отрицательно заряженному электроду) источника электроэнергии. Конструкция защищаемого становится катодом. В эту же агрессивную среду помещают кусок старого металла (рейку или балку) для присоединения к аноду внешнего источника электричества. В процессе коррозии этот кусок старого металла становится анодом и разрушается.

Протектор защиты от коррозии отличается от катодной защиты тем, что для него используется специальный анод — протектор , используемый металл более активен, чем защищаемый металл (алюминий, цинк). Протектор соединен с защищаемой конструкцией проводником электрического тока. В процессе защиты от коррозии протектор представляет собой анод (положительно заряженный электрод) и разрушается, тем самым предохраняя от разрушения нашу защищаемую конструкцию.

Учитывать процесс коррозии, повреждение металлического защитного покрытия.

1. Если металл покрыт менее активным металлом. Например, олово (Sn) покрывает железо (Fe) и довольно устойчиво к действию разбавленных кислот. При повреждении такого покрытия возникает гальванический элемент, при котором электрон переходит от железа к олову, то есть анодом является железо (оно растворяется и ломается), а катодом — олово (остается неизменным).

2. Если металлическое покрытие с более активным металлом. Например, покрытия железа (Fe) цинком (Zn). После механического повреждения цинкового покрытия возникает гальванический элемент, в котором железо служит катодом (не растворяется), а цинк — анодом. В этом случае железо не будет разрушено до тех пор, пока не разрушится цинк.

Из этих случаев можно сделать вывод, что надежное защитное покрытие этого металла более активно, чем защищаемый металл.

Защита от коррозии

Ингибиторы коррозии

Для замедления коррозии металлических предметов в агрессивных средах добавляют вещества (часто органические), называемые >ингибиторы коррозии (замедлители окисления металла). Этот метод успешно применяется, когда необходимо защитить металл от кислотной коррозии. Ингибиторы широко применяются при очистке паровых котлов от накипи, для удаления накипи с отработанных частей и последующего хранения и транспортировки соляной кислоты в стальной таре.

В качестве органических ингибиторов используют тиомочевину (химическое название сульфид-диамид углерода C(NH ₂ ) ₂ S ), диэтиламин, уротропин (CH ₂ ) ₆ N ₄ ) другие производные аминов.

В качестве неорганических ингибиторов используют силикаты (соединения металлов с кремнием Si), нитриты (соединения азота N), дихроматы щелочных металлов и др.
Иногда удалением кислорода из воды также можно добиться снижения коррозионных свойств воды. И сделать это с помощью фильтрации воды через слой железных опилок!

Очистка стальных изделий

Удалить ржавчину механическими средствами невозможно. Поэтому часто применяют растворы, содержащие сильные химические реагенты — кислоты, щелочи и т. д. С ликвидация ржавчины дает эффект защиты поверхности от внешних воздействий.
Слабозагрязненные и ржавые детали на несколько часов замачивают в бензине, после чего грязь и ржавчину удаляют тряпкой, смоченной в бензине, или проволочной щеткой для глубокой ржавчины.
Стальные изделия можно чистить пастой, состав которой следующий: моторное масло — 650 г, парафин — 150 г, пемза очень мелкая — 200 г или лигроин — 270 г, абразивный порошок — 450 г, алюминиевый порошок — 40 г.

Очистка цветных металлов

В фарфоровом сосуде растопить 100 г парафина, 200 г олеина, 200 г овечьего жира. В полученную смесь добавляют 500 г мелового порошка и перемешивают до полной гомогенизации.

Чистящее серебро

В фарфоровом или эмалированном сосуде в 100 мл теплой воды растворяют 300 г белого мыла, 150 г щавелевой кислоты, 150 г мочевины кальция.

Программное обеспечение для электрохимической коррозии — моделирование коррозии и защиты

Модели

Истории

Основные характеристики

Обзор

Обзор

Основные характеристики

Истории

Модели

Дополнительные изображения:

Концентрации частиц коррозии по длине щели

Электролитный потенциал на корпусе корабля во время ICCP

Концентрация железа и контуры электролитного потенциала в третичном исследовании распределения тока гальванической коррозии оцинкованного гвоздя.

Оптимизация систем защиты от коррозии

Модуль Corrosion также позволяет проектировать эффективные системы защиты от коррозии. Это включает в себя моделирование защиты от импульсного катодного тока (ICCP), расходуемых анодов и анодной защиты, когда анодный ток воздействует на корродирующий материал для усиления пассивации.

Используя модуль Corrosion для исследования конкретных механизмов защиты на микроуровне, вы можете извлечь параметры, которые можно использовать для моделирования более крупной структуры, например роста гидроксидной пленки на защищенных структурах. Вы можете импортировать файлы САПР, содержащие ваши проекты, в COMSOL Multiphysics, а затем настроить описание процесса защиты. Выявив области в вашей структуре, которые подвержены ускоренной коррозии, вы можете указать размещение расходуемых анодов и места, где должны быть подведены токи катодной или анодной защиты.

Еще одним применением модуля является оценка влияния блуждающих токов на коррозию заглубленных конструкций или конструкций под водой. Затем вы также можете использовать модуль для оптимизации позиционирования защитных электродов, чтобы избежать этого механизма коррозии. При правильной конструкции эти электроды опосредуют поглощение блуждающих токов, не вызывая коррозии конструкции, расположенной рядом с источником блуждающих токов, т.е. железная дорога.

Моделирование продолжительных эффектов электрохимической коррозии

Воздействие коррозии на конструкции с течением времени может быть просто катастрофическим. Поскольку коррозия удаляет материал из конструкции, она может нарушить ее структурную целостность.

В некоторых случаях может потребоваться провести анализ конструкции в сочетании с анализом коррозии, чтобы увидеть, какие части конструкции подвергаются высоким нагрузкам и деформациям. Коррозия в этих частях может быть разрушительной, поэтому вы должны убедиться, что эти части защищены. Чтобы понять эффекты коррозии и оптимизировать конструкцию защиты от коррозии, вы можете объединить модуль Corrosion с модулем Structural Mechanics. Это возможно благодаря обширным возможностям COMSOL Multiphysics, которые позволяют напрямую связывать модели, созданные в одном модуле, с любым другим модулем.

В других случаях турбулентный и многофазный поток необходимо сочетать с переносом химических веществ. Затем вы можете использовать модуль CFD в сочетании с интерфейсами массового транспорта в модуле Corrosion для получения точных описаний массового транспорта.

Характеристики продукта

• Произвольное определение электрохимических реакций, в которых кинетические параметры, такие как концентрация и коррозионный потенциал, могут зависеть от температуры
• Позволяет создавать вторичные и третичные распределения плотности тока, используя встроенные интерфейсы для описания уравнений Батлера-Фольмера и Тафеля
• Массоперенос посредством диффузии, конвекции и миграции ионов в разбавленных и концентрированных электролитах (уравнения Нернста-Планка)

• Перенос химических веществ и поток жидкости в пористой среде
• Поддерживает исследования и включение ограничения плотности тока в кинетику электродов
• Функции, поддерживающие моделирование циклической вольтамперометрии, потенциометрии и импеданса переменного тока для исследования кинетики реакции коррозии

• Поддержка влияния коррозионной топологии поверхности на электрохимическую кинетику, распределение тока и коррозионный потенциал
• Ламинарное течение жидкости, теплопередача и джоулев нагрев

Области применения

• Анодная защита
• Катодная защита
• Двухслойная емкость
• Защита от коррозии (CP)
• Щелевая коррозия
• Гальваническая коррозия

• Катодная защита импульсным током (ICCP)
• Смягчение переменного тока
• Пассивация
• Питтинговая коррозия
• Управление подписью
• Подводный электрический потенциал (УЭП)

• Магнитные поля, связанные с коррозией (CRM)
• Анализ помех переменного/постоянного тока (HVDC)
• Удельное сопротивление грунта
• Конструкция анодной платформы
• Защита поверхности
• Сани ICCP

Стратегия предотвращения коррозии на основе моделирования

Подробнее

Подводные лодки: защита от коррозии или обнаружение противника?

Подробнее

Атмосферная коррозия

Подробнее

Катодная защита стали в железобетоне

Подробнее

Защита нефтяной платформы от коррозии с помощью расходуемых анодов

Подробнее

Моноблок с растворяющими жертвенными анодами

Подробнее

Защита корпуса корабля от коррозии

Подробнее

Щелевая коррозия никеля с деформацией электрода

Подробнее

Оцинкованный гвоздь

Подробнее

Циклическая вольтамперометрия на макроэлектроде в 1D

Подробнее

Электрохимическая импедансная спектроскопия

Подробнее

Просмотреть все

Каждый бизнес и каждая потребность в моделировании уникальны.

Чтобы полностью оценить, соответствует ли программное обеспечение COMSOL Multiphysics ^® вашим требованиям, вам необходимо связаться с нами. Поговорив с одним из наших торговых представителей, вы получите персональные рекомендации и полностью задокументированные примеры, которые помогут вам получить максимальную отдачу от вашей оценки и помогут вам выбрать лучший вариант лицензии, соответствующий вашим потребностям.

Просто нажмите кнопку «Связаться с COMSOL», введите свои контактные данные и любые конкретные комментарии или вопросы и отправьте. Вы получите ответ от торгового представителя в течение одного рабочего дня.

Обратитесь в COMSOL

Решение для борьбы с коррозией — подход Nanolab к решению проблемы ржавчины