Катодная защита: Катодная защита — Что такое Катодная защита?

технология, виды и средства защиты труб и трубопроводов от коррозии

Содержание

• Электрохимическая защита
• Катодная защита
• Протекторная защита
• Анодная защита
• Электродренажная защита

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. 

Восстановление покрытия трубопровода, расположенного под землей, или днища морского судна – процесс достаточно трудоемкий и дорогой, а в некоторых случаях и невозможный. Благодаря электрохимической защите изделие будет надежно защищено от коррозии: покрытия подземных трубопроводов, днищ судов, всевозможных резервуаров не будут разрушаться.

• 
  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.

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 >>

Катодная защита с расходуемыми анодами

• Вы здесь:  
• Защитные краски

• Статьи и новости

• Статьи

• Катодная защита с расходуемыми анодами

В качестве расходуемых анодов в принципе можно использовать любой металл, имеющий более отрицательный потенциал, чем защищаемый металл (в соответствии с электрохимическим рядом напряжений). По ряду технико-экономических соображений такие аноды (часто их называют протекторы), как правило, изготавливают из сплавов на основе алюминия, реже из цинка или магния. В качестве примера в табл. 1-4 приводится химический состав протекторных сплавов, используемых в России, и их физико-химические свойства.

Как видно из приведенных таблиц, проекторные сплавы имеют широкий интервал электрохимических характеристик, что обеспечивает возможность защиты практически всего многообразия металлических конструкций и изделий из различных материалов и для различных условий эксплуатации.

Эффективность использования и оптимальной срок службы катодной защиты с расходуемыми анодами обеспечивается при соблюдении следующих основных принципов выбора протекторных сплавов:

• по совокупности свойств наиболее эффективны алюминиевые сплавы. Выбор других сплавов целесообразен только при необходимости удовлетворения специальных требований;
• во взрыво- и пожароопасных условиях следует использовать цинковые сплавы;
• при необходимости ограничения водородного показателя среды учитываются следующие данные:







Основа сплава	Алюминий	Цинк	Магний
pH	4-5	6-8	10-11

• для исключения водородной деполяризации применяются цинковые сплавы;
• в морской воде соленостью менее 10% наиболее эффективны магниевые сплавы.

Расходуемые аноды изготавливаются, как правило, методом литья, реже – методом прессования. По конструктивному исполнению аноды весьма различны по размерам, форме, методам крепления в зависимости от эксплуатационных условий. Например, для установки на подводной части корпуса судна используются аноды обтекаемой формы, чтобы не создавать дополнительного сопротивления движения судна. Для защиты внутренней поверхности судовых труб, теплообменных аппаратов и т.п. применяют аноды небольших размеров кольцевой, пальчиковой или иной формы. Для защиты наружной поверхности морских трубопроводов обычно применяют аноды в форме браслетов массой в десятки и сотни килограммов.

От формы анода зависит его токоотдача, поэтому при низкой электропроводности среды применяют аноды с большой удельной поверхностью, например, прутковые, а в среде с высокой электропроводностью наоборот с малой поверхностью (брусковые, полусферические и пр.).

В зависимости от условий эксплуатации защищаемого объекта и применяемого протекторного сплава аноды могут изготавливаться короткозамкнутые, отключаемые, с встроенным регулируемым или нерегулируемым сопротивлением, подвесные.

Таб.1. Химический состав алюминиевых протекторных сплавов

Таб.2. Химический состав цинковых протекторных сплавов

Таб.

3. Химический состав магниевого протекторного сплава МП1

Таб.4. Физико-хмические свойства протекторных сплавов

Для дополнительной защиты и придания красивого внешнего вида черному металлу приобретайте финишные покрытия на нашем сайте.

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

5.4 Катодная защита.

Катодная защита
конструкций от коррозии применяется
преимущественно в условиях следующих
агрессивных сред: морской и жесткой
речной воды, почвы и т.д. Эта защита
основана на использовании основных
законов процесса электролиза.

Суть катодной
защиты заключается в том, что защищаемую
деталь присоединяют к отрицательному
полюсу источника постоянного тока.
Анодом служит обычный электрод из
железа, установленный на определенном
расстоянии от объекта (Рис.8). Такие
железные бруски применяются в качестве
анодов для береговых сооружений. Такое
решение приводит к загрязнению водной
среды окислами Fе, а поэтому
оно не всегда может применяться (анод
лучше не растворимый). Анода расходуют
до 9кг в год и поэтому его
периодически заменяют. Из-за
неравномерности распределения тока на
поверхности защищаемого сооружения
величина защитного тока превышает
расчетную.

Рис.8 Катодная
защита для берегового сооружения

Нужно следить,
чтобы не произошла «перезащита
металла» это приводит к интенсивному
выделению водорода. Она очень опасна
для Zn, РЬ, А1,Sn,
т.к. произойдет подщелачивание прикатодного
участка:

О₂+2Н₂О+4е4ОН

эти металлы в
щелочной среде разрушаются.

Катодная защита,
по-видимому, наиболее важный метод
борьбы с коррозией. С ее помощью коррозию
фактически сводят к нулю, и поверхность
Ме не подвергается разрушению при
выдержке в агрессивной среде в течение
неограниченного времени. Электрохимическая
защита применяется для борьбы с коррозией
таких металлов как сталь, Сu,
Рb, А1, латунь во всех видах грунтовых и
особенно в водных средах. Она может
эффективно использоваться для
предотвращения коррозионного
растрескивания, коррозионной усталости
(но не просто усталости) межкристаллитной
коррозии.

Элементы системы
катодной защиты:

3

Рис. 9: катодная
защита на судах

1. электрод
сравнения

2. щит управления
системы катодной защиты

3. анодный экран

4. аноды

Конструкция
делается катодом (корпус), а в
электропроводную среду (морскую воду)
помещается анод и подключается источник
тока. Источник питания(1) служит для
преобразования энергии судовой (или
береговой) сети переменного тока
напряжением 220 или 380В в постоянный ток
с напряжением 12-24В-такое напряжение
обычно используется в системах катодной
защиты.

В отечественном
судостроении в качестве источников
питания в настоящее время применяются
полупроводниковые выпрямители типа
ПАК (преобразователь автоматический
катодный). Электроды сравнения служат
для измерения потенциала подводной
части корпуса судна или любой защищаемой
конструкции.

В практике
электрохимической защиты морских судов
от коррозии наиболее широкое применение
получили хлорсеребряные электроды
сравнения.

Аноды в системах
катодной защиты служат для обеспечения
стекания защитного тока в морскую воду.
Стационарные аноды устанавливаются на
наружной обшивке корпуса судна. В
береговых системах применяются подвесные
аноды.

Для катодной защиты
корпуса корабля применение растворимых
анодов не эффективно, т.к. процесс их
замены громоздкая и дорогая операция.
Поэтому в судостроении применяются
нерастворимые аноды.

В настоящее время
наиболее распространены Рt-
аноды для

систем катодной
защиты судов. Однако дороговизна платины
заставляет искать способы, возможности
ее экономии. Она применяется в виде
тонкого покрытия на подложке из
пассивирующих металлов — Тi, Та, Nb.

Нанесение тонких
слоев Рtосуществляется
способами: гальваническим осаждением,
напылением расплавленного металла и
приваркой платиновой фольги. Рtи платинированный Тi могут применяться
в широком интервале плотностей тока до
5000 а/м2. Расход Рtпри этой
плотности тока составляет 6 мг/м.кв.
Ориентировочный срок службы анодов из
Рt и платинированного Тi -15-20 лет.Околоанодные
экраны применяются с целью обеспечения
более равномерного распределения тока
по защищаемой поверхности корпуса (т.е.
чтобы электрическое поле анода не влияло
на распределение тока), а также с целью
защиты лакокрасочного покрытия вблизи
анодов от разрушения кислородом, хлором,
кислотами (НС1, НСlO).

Материалы
околоанодных экранов должны обладать
достаточной химической стойкостью,
механической прочностью и диэлектрическими
свойствами. Материалы околоанодных
экранов используются стеклопластики
холодного отверждения на эпоксидной
смоле. Они наформовываются непосредственно
на обшивку судна и в этом случае
обеспечивается плотное прилегание
экрана к обшивке при любом радиусе
кривизны.

Катодная защита
имеет преимущества:

• возможность
  применения к объекту, где уже есть очаги
  коррозии;

• длительный срок
  службы;

• снижается обрастание
  корпуса судна.

Недостатки: наличие
дополнительного персонала.

Катодная защита от коррозии — Журнал АКВА-ТЕРМ

Опубликовано: 29 июня 2010 г.

607

М. Иванов, к. х. н.

Коррозия металлов, особенно железа и нелегированной стали, наносит большой вред аппаратам и трубопроводам, эксплуатируемым в условиях контакта с водой и воздухом. Это приводит к снижению сроков службы оборудования и дополнительно создает условия для загрязнения воды продуктами коррозии.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Как известно, коррозия является электрохимическим процессом, при котором происходит окисление металла, то есть отдача его атомами электронов. Этот процесс осуществляется в микроскопической части поверхности, называемой анодной областью. Он приводит к нарушению целостности металла, атомы которого вступают в химические реакции, особенно активно – в присутствии кислорода воздуха и влаги.

Поскольку металлы хорошо проводят электрический ток, высвобожденные электроны свободно перетекают в другую микроскопическую область, где в присутствии воды и кислорода происходят восстановительные реакции. Такую область называют катодной.

Протеканию электрохимической коррозии можно противодействовать, произведя за счет приложения напряжения от внешнего источника постоянного тока сдвиг электродного потенциала металла до значений, при которых процесс коррозии не происходит.

На основе этого построены системы катодной защиты подземных трубопроводов, резервуаров и других металлических сооружений. В случае приложения к защищаемому металлу электрического потенциала на всей поверхности металлической конструкции устанавливаются такие значения потенциала, при которых могут протекать только восстановительные катодные процессы: например, катионы металла будут принимать электроны и превращаться в ионы более низкой степени окисления или нейтральные атомы.

Технически метод катодной защиты металлов осуществляется следующим образом (рис. 1). К защищаемой металлической конструкции, например стальному трубопроводу, подводится провод, который соединяют с отрицательным полюсом катодной станции, в результате этого трубопровод становится катодом. На некотором расстоянии от металлической конструкции в грунте располагается электрод, который с помощью провода соединяется с положительным полюсом и становится анодом. Разность потенциалов между катодом и анодом создают таким образом, чтобы полностью исключить протекание окислительных процессов на защищаемой конструкции. В этом случае через влажную почву между катодом и анодом в толще грунта будут протекать слабые токи. Для эффективной защиты требуется размещение нескольких анодных электродов по всей длине трубопровода. Если удается снизить разность потенциалов защищаемой конструкции и грунта до 0,85–1,2 В, то скорость протекания коррозии трубопровода уменьшается до существенно малых значений.

Итак, система катодной защиты включает в себя источник постоянного электрического тока, контрольно-измерительный пункт и анодное заземление. Обычно станция катодной защиты состоит из трансформатора переменного тока и диодного выпрямителя. Как правило, ее питание осуществляется от сети напряжением 220 В; существуют также станции, питаемые от линий высокого (6–10 кВ) напряжения.

Для эффективной работы катодной станции создаваемая ею разность потенциалов катода и анода должна быть не менее 0,75 В. В некоторых случаях для успешной защиты достаточно порядка 0,3 В. В то же время в качестве технических параметров станций катодной защиты используются величины номинальных значений выходного тока и выходного напряжения. Так, обычно номинальное выходное напряжение станций составляет от 20 до 48 В. При большом расстоянии между анодом и защищаемым объектом требуемое значение выходного напряжения станции достигает 200 В.

В качестве анодов применяют вспомогательные инертные электроды. Анодные заземлители, например модели АЗМ-3Х производства ЗАО «Катодъ» (пос. Развилка, Московская обл.), представляют собой отливки из коррозионно-стойкого сплава, снабженные специальным проводом с медной жилой в усиленной изоляции, а также герметизированной муфтой для присоединения к магистральному кабелю станции катодной защиты. Рациональнее всего использовать заземлители в средах высокой и средней коррозийной активности при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом•м. Для оптимального распределения напряженности поля и плотности тока по корпусу оборудования вокруг анодов располагают специальные экраны в виде засыпки из угля или кокса.

Для оценки эффективности работы станции катодной защиты необходима система, которая состоит из измерительного электрода и электрода сравнения и является основной частью контрольно-измерительного пункта. На основании показаний данных электродов производится регулирование разности потенциалов катодной защиты.

Измерительные электроды изготавливают из высоколегированной стали, кремнистого чугуна, платинированной латуни или бронзы, а также меди. Электроды сравнения – хлорсеребряные или сульфатно-медные. По своему конструктивному исполнению электроды сравнения могут быть погружными или выносными. Состав раствора, используемого в них, должен быть близким к составу среды, от вредного воздействия которой требуется защитить оборудование.

Можно отметить биметаллические электроды сравнения длительного действия типа ЭДБ, разработанные ВНИИГАЗом (Москва). Они предназначены для измерения разности потенциалов между подземным металлическим объектом (включая трубопровод) и землей для управления станцией катодной защиты в автоматическом режиме в условиях большой нагрузки и на значительной глубине, то есть там, где другие электроды не могут обеспечить постоянное поддержание заданного потенциала.

Оборудования для катодной защиты поставляется, в основном, отечественными производителями. Так, упомянутое ЗАО «Катодъ» предлагает станцию «Минерва-3000» (рис. 2), предназначенную для защиты магистральных водопроводных сетей. Ее номинальная выходную мощность – 3,0 кВт, выходное напряжение – 96 В, сила тока защиты – 30 А. Точность поддержания защитного потенциала и величины тока соответственно составляет 1 и 2 %. Величина пульсации – не более 1 %.

Другой российский производитель – ОАО «Энергомера» (Ставрополь) – поставляет модули марок МКЗ-М12, ПНКЗ-ППЧ-М10 и ПН-ОПЕ-М11, обеспечивающие эффективную катодную защиту подземных металлических сооружений в зонах высокой коррозионной опасности. Модуль МКЗ-М12 имеет номинальный ток 15 или 20 А; номинальное выходное напряжение – 24 В. Для моделей МКЗ-М12-15-24-У2 выходное напряжение составляет 30 В. Точность поддержания защитного потенциала достигает ±0,5 %, заданного тока ±1 %. Технический ресурс – 100 тыс. ч, а срок службы – не менее 20 лет.

ООО «Электронные технологии» (Тверь) предлагает станции катодной защиты «Тверца» (рис. 3), комплектуемые встроенным микропроцессором и телемеханической системой дистанционного управления. Контрольно-измерительные пункты оборудованы неполяризующимися электродами сравнения длительного действия с датчиками электрохимического потенциала, обеспечивающими измерение поляризационных потенциалов на трубопроводе. В состав этих станций включены также регулируемый источник катодного тока и блок датчиков электрических параметров цепи, который через контроллер соединен с устройством дистанционного доступа. Трансформатор данной станции выполнен на основе ферритовых сердечников типа Epcos. Используется также система управления преобразователем напряжения на основе микросхемы типа UCC 2808A.

Компания «Курс-ОП» (Москва) выпускает станции катодной защиты «Элкон», напряжение на выходе которых изменяется в диапазоне от 30 до 96 В, а выходной ток – в диапазоне от 20 до 60 А. Пульсации выходного напряжения – не более 2 %. Эти станции предназначены для защиты от почвенной коррозии однониточных, а с применением блока совместной защиты и многониточных трубопроводов в зонах отсутствия блуждающих токов в условиях умеренного климата (от –45 до +40 °С). В состав станций входят однофазный силовой трансформатор, преобразователь со ступенчатым регулированием выходного напряжения, высоковольтная аппаратура, двухполюсный разъединитель с ручным приводом и ограничители перенапряжений.

Можно также отметить установки катодной защиты серии НГК-ИПКЗ производства ООО «НПФ «Нефтегазкомплекс ЭХЗ» (Саратов), максимальный ток на выходе из которых составляет 20 или 100 А, а номинальное выходное напряжение – 48 В.

Один из поставщиков станций катодной защиты из стран СНГ – фирма «Гофман Электрик Технолоджис» (Харьков, Украина), предлагающая оборудование для электрохимической защиты от почвенной коррозии магистральных трубопроводов.

Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» # 4(44) 2008

Статьи

Поделиться:

вернуться назад

Теплоснабжение на жидком топливе. Cовременные тенденции

Совершенствование систем очистки поверхностной воды

Незамерзающие теплоносители. Особенности применения

Полимерное будущее

Основы катодной защиты

Коррозия является естественным разрушительным явлением, которое возникает, когда некоторые металлы подвергаются воздействию окружающей среды. Реакция между воздухом, влагой и металлической подложкой вызывает специфические химические реакции, в результате которых металл превращается в более химически стабильную форму оксида, гидроксида или сульфида. В металлах на основе железа, таких как сталь, коррозия проявляется в виде оксидов железа III, также известных как ржавчина.

Реклама

Для возникновения электрохимической коррозии должны присутствовать три компонента: анод, катод и электролит. Анод и катод обычно соединены непрерывным электрическим путем, при этом оба погружены в один и тот же электролит. Во время этого процесса анод подвергается коррозии, а катод остается незатронутым.

Реклама

Рисунок 1. Типичная электрохимическая ячейка, показывающая поток электронов от анода к катоду через электрическое соединение. (Источник: Alksub в английской Википедии / CC BY-SA)

Существуют различные методы предотвращения коррозии и борьбы с ней. Один из них известен как катодная защита (CP). Этот метод работает путем соединения металла, который нужно защитить, с более легко подверженным коррозии «жертвенным металлом». Этот жертвенный металл преимущественно подвергается коррозии (действуя как анод), в то время как рассматриваемый более ценный металлический объект (действуя как катод) остается защищенным. В этой статье мы объясним, как работает этот метод жертвенной защиты, и опишем его различные применения.

Понимание гальванической или биметаллической коррозии

Чтобы понять, как работает катодная защита, мы должны сначала понять основы биметаллической коррозии, также известной как гальваническая коррозия. Биметаллическая коррозия, как следует из ее названия, представляет собой уникальный тип коррозии, возникающий при соединении двух металлов. Эта коррозия наблюдается в нескольких ситуациях, когда разнородные металлы находятся в прямом или косвенном контакте друг с другом. Биметаллическая коррозия обычно характеризуется ускоренной коррозией одного металла, в то время как другой остается незатронутым. Другими словами, один металл жертвует собой, защищая другой. (Более подробно этот процесс рассмотрен в статье «Почему два разнородных металла вызывают коррозию?»)

Коррозия в гальваническом элементе обусловлена ​​главным образом свойством, известным как разность потенциалов. Эта разность потенциалов заставляет электроны течь от одного металла в ячейке (анод) к другому металлу (катод), генерируя при этом небольшое количество электричества. По мере того, как электроны вытекают из анода, происходит окисление, вызывающее разрушение или коррозию анодного металла. Между тем, когда электроны текут к катоду, происходит восстановление, дополнительно защищающее катодный металл.

Реклама

При биметаллической коррозии эта разность потенциалов является прямым результатом разности электродных потенциалов между двумя разнородными металлами. Когда металл погружается в электролит, он принимает электродный потенциал, который отражает способность металла окисляться или восстанавливаться. Электродный потенциал различных металлов отображается в виде списка, известного как гальванический ряд. (Дополнительную информацию см. в разделе «Введение в гальваническую серию: гальваническая совместимость и коррозия».) Металлы, расположенные выше в таблице, считаются анодными (более электроотрицательными), в то время как металлы, расположенные ниже в таблице, являются более катодными (более электроположительными). . Чем дальше друг от друга находятся контактирующие металлы в гальваническом ряду, тем больше разность потенциалов между металлами и тем сильнее коррозия на аноде.

Катодная защита (CP) и метод ее работы

Несмотря на то, что конструкция систем катодной защиты может быть сложной, их работа основана на концепции биметаллической или гальванической коррозии, описанной ранее. Понимая принципы этого типа коррозии, мы можем намеренно соединять металлы вместе, чтобы гарантировать катодную защиту одного из них от другого. Другими словами, если мы хотим защитить определенную металлическую конструкцию, мы можем создать условия, при которых этот металл станет катодом электрохимической ячейки. Электрически соединяя защищаемый металл с более анодным (электроотрицательным) металлом, мы можем гарантировать, что анод жертвует собой, корродируя преимущественно по сравнению с катодным аналогом.

В некоторых случаях внешние источники питания могут использоваться для подачи дополнительных электронов в электрохимический процесс, что может повысить эффективность катодной защиты.

Системы катодной защиты используются во многих отраслях промышленности для защиты широкого спектра конструкций в сложных или агрессивных средах. В частности, в нефтяной и газовой промышленности системы катодной защиты используются для предотвращения коррозии топливопроводов, стальных резервуаров для хранения, морских платформ и обсадных труб нефтяных скважин. В морской промышленности этот метод защиты также используется для стальных свай, пирсов, причалов и корпусов судов. Другой распространенный тип катодной защиты, известный как цинкование, обычно используется для защиты стальных элементов и конструкций. (Чтобы узнать больше, прочтите «Гальванизация и ее эффективность в предотвращении коррозии».)

Типы катодной защиты (CP)

Как упоминалось ранее, катодная защита работает путем преднамеренного формирования гальванического элемента с другим жертвенным металлом. Это может быть достигнуто за счет использования двух различных типов катодной защиты: пассивной катодной защиты и катодной защиты подаваемого тока.

Пассивная катодная защита

В системах пассивной катодной защиты расходуемый анод прямо или косвенно соединен с защищаемым металлом. Разность потенциалов между двумя разнородными металлами генерирует достаточное количество электричества для формирования электрохимической ячейки и запуска гальванической или биметаллической коррозии.

Этот тип защиты обычно используется в нефтегазовой промышленности для защиты стальных конструкций морских буровых установок и платформ. Здесь алюминиевые стержни (или другой подходящий металл) монтируются непосредственно на стальные секции, чтобы взять на себя роль жертвенного металла. Аналогичным методом катодно защищают стальные водонагреватели, резервуары и сваи.

Рисунок 2. Схема защиты трубопровода расходуемым анодом с использованием методов пассивной катодной защиты. Обратите внимание на отсутствие внешнего источника питания.

Другим распространенным примером пассивной катодной защиты является горячеоцинкованная сталь. Во время этого процесса стальные элементы или конструкции погружаются в ванну с расплавленным цинком, который покрывает объект. Когда сталь удаляется из расплавленного цинка, она вступает в реакцию с воздухом и влагой, образуя защитный слой, известный как карбонат цинка, который создает гальванический элемент со сталью.

Когда стальной элемент поцарапан или поврежден, так что подложка обнажается, окружающее цинковое покрытие действует как расходуемый анод и подвергается коррозии преимущественно для защиты незащищенной стали. Этот тип защиты продолжается до тех пор, пока близлежащий цинк не истощится.

Катодная защита импульсным током (ICCP)

В крупных конструкциях использование методов пассивной катодной защиты может оказаться нецелесообразным. Количество расходуемых анодов, необходимых для подачи достаточного тока для обеспечения адекватной защиты, может быть либо нереалистичным, либо нецелесообразным. Чтобы решить эту проблему, используется внешний источник питания, который помогает управлять электрохимическими реакциями. Этот метод известен как катодная защита подаваемым током (ICCP). Системы ICCP идеально подходят для защиты протяженных сооружений, таких как подземные трубопроводы. Фланцы соединительных труб обычно изолируются с помощью изоляционных комплектов, чтобы разделить трубы на более мелкие и удобные секции в целях защиты ICCP.

Рисунок 3. Схема объекта, защищаемого анодом с использованием методов катодной защиты подаваемым током (ICCP). Обратите внимание, как задействован внешний источник питания постоянного тока.

Ограничения катодной защиты

В крупных трубопроводных сетях может быть много пересечений, параллелизма и подходов вблизи системы КП трубопровода. Между трубопроводами могут возникать помехи постоянного тока, что ускоряет коррозию. Чтобы решить эту проблему, трубопроводы могут быть электрически соединены либо напрямую, либо через сопротивление.

Для трубопроводов с покрытием катодное отслоение может произойти из-за высоких уровней CP, когда качество нанесенного покрытия низкое. Более высокие температуры также могут способствовать катодному отслоению. Окружающая среда с высоким pH также вызывает беспокойство с точки зрения коррозионного растрескивания под напряжением.

Заключение

Катодная защита является популярным методом защиты от коррозии трубопроводов, морских нефтяных платформ и других стальных конструкций. Однако для эффективной реализации крайне важно понимать основные принципы биметаллической/гальванической коррозии. Выбор правильного типа системы катодной защиты зависит от нескольких факторов, включая экономическую эффективность и размер защищаемой конструкции.

Реклама

Связанные термины

• Катод
• Анод
• Жертвенный анод
• Гальваническая серия
• Катодное отслоение

• Протекторная катодная защита анода
• Гальваническая коррозия
• Потенциал вождения
• Жертвенная защита
• Катодная гальваническая защита

Поделиться этой статьей

Что такое катодная защита? Каковы плюсы и минусы?

 Катодная защита является основным оружием против коррозии, но имеет некоторые дорогостоящие недостатки при попытке защитить более крупные стальные активы. , среда, способная проводить ток (например, вода, бетон или почва), и металлическая дорожка между хостом и местом назначения.

Электрохимическая коррозия металлов представляет собой процесс, при котором ионы на поверхности металла переносятся на другое вещество (деполяризатор или менее активное вещество или металл). Такими деполяризаторами являются кислород, кислоты или катионы более пассивных металлов.

Для чего используется катодная защита?

Катодная защита часто используется для уменьшения коррозионного повреждения активных металлических поверхностей. Он используется во всем мире для защиты трубопроводов, водоочистных сооружений, надводных и подводных резервуаров для хранения, корпусов кораблей и лодок, морских производственных платформ, арматурных стержней в бетонных конструкциях и причалах и т. д.

Катодная система часто используется для защиты стали от коррозии. Коррозия возникает, когда два разнородных металла погружают в электролитическое вещество, такое как вода, почва или бетон. Этот тип металлического проводящего пути между двумя разнородными металлами обеспечивает путь, по которому свободные электроны перемещаются от более активного металла (анод) к менее активному металлу (катод). Если свободные электроны от анода не достигают активных участков на катоде до прихода кислорода, ионы на активных участках могут затем рекомбинировать с образованием гидроксида двухвалентного железа, то есть ржавчины.

Трубопровод с катодной защитой

Как работает катодная защита?

По сути, катодная защита соединяет основной металл, подверженный риску (сталь), с жертвенным металлом, который подвергается коррозии вместо основного металла. Метод обеспечения катодной защиты стали сохраняет металл, обеспечивая высокоактивный металл, который может действовать как анод и обеспечивать свободные электроны. Вводя эти свободные электроны, активный металл жертвует своими ионами и предохраняет менее активную сталь от коррозии.

Типы катодной защиты.

Существует два основных типа катодной защиты:

1. Гальваническая
2. Импульсная токовая катодная защита.

Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие заключается в нанесении на сталь защитного цинкового покрытия для предотвращения коррозии. Цинк корродирует вместо герметизированной стали. Эти системы имеют ограниченный срок службы. Жертвенный анод, защищающий основной металл, со временем будет продолжать разрушаться. До тех пор, пока жертвенный анод не перестанет обеспечивать защиту.

Катодная защита от импульсного тока

Системы катодной защиты от импульсного тока состоят из анодов, подключенных к источнику питания, который обеспечивает непрерывный источник электрического тока. В методе защиты с расходуемым анодом используется металл, более активный, чем основной металл, для «жертвования» ионами. Эти «жертвенные аноды» (обычные сплавы, такие как магний, алюминий или цинк) обладают более сильным электрохимическим потенциалом. Этот метод часто может обеспечить гораздо более длительную защиту, чем расходуемый анод. Анод питается от неограниченного источника питания.

Недостатки катодной защиты.

Катодная защита уже много лет используется для защиты конструкций, подвергающихся длительному воздействию агрессивных сред. Но сама установка катодной защиты может быть дорогостоящей. Конкретные детали того, как строятся структуры, также могут добавить сложности. Итак, стоимость катодной защиты. В дополнение к этой стоимости, система также требует регулярного обслуживания, включая периодический визуальный осмотр. В случае катодной защиты подаваемого тока также существуют текущие затраты на электроэнергию. Жертвенные аноды, в частности, имеющиеся в ограниченном количестве в настоящее время, подвержены быстрой коррозии. Это означает, что они имеют ограниченный срок службы.

Эта защита плохо работает на больших металлических поверхностях, не имеющих барьерного покрытия. Ключевым примером является дно больших сварных резервуаров. Причина в том, что даже для хорошо спроектированной катодной системы почти невозможно поддерживать надлежащее напряжение на длинном металлическом пролете, который не изолирован. Это происходит из-за естественного падения напряжения при протекании тока, а ток, безусловно, будет протекать, когда поверхность соприкасается с землей и не изолирована. Хотя катодная защита может прекрасно работать на трубопроводах с эпоксидным барьерным покрытием, она имеет серьезные ограничения для непокрытых поверхностей. Эксперты считают катодную защиту вторичной по отношению к барьерному покрытию.

Тестовые панели с покрытием EonCoat Weldable Coating в процессе сварки. Без повреждения покрытия.

Лучшее решение.

Лучшим решением, чем катодная защита, является EonCoat. После того, как вы покроете актив, уход за ним практически не потребуется, и теперь вы можете использовать наше свариваемое покрытие EonCoat. Днища резервуаров теперь имеют еще один вариант защиты от коррозии. Катодная защита работает, но имеет свои ограничения. Эти ограничения преодолеваются с помощью EonCoat.

Катодная защита и 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 ответом 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 CP для предотвращения коррозии трубопровода 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 магний, цинк, алюминий и другие сплавы
  • Упаковка для обратной засыпки для подземного использования
  • Внешние стальные хомуты для крепления к конструкциям
  • Различные типы лент
  • Стержни и специальные формы

  Катодная защита от импульсного тока

  Питание Разница потенциалов: Катодная защита от импульсного тока2,

  разницы между гальваническим анодом и стальной конструкцией недостаточно для возникновения 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 подаваемым током (ICCP) обеспечивают:

  • Аноды с более длительным сроком службы
  • Системы с большим током
  • Улучшенный контроль над системой которые защищают конструкции в течение 30 лет и более. Эти конструкции включают:
    • Надземные резервуары для хранения
    • Подземные трубопроводы
    • Арматурная сталь в бетонных конструкциях
    • Теплообменники
    • Морские сваи
    • Стены из шпунтовых свай
    • Другие металлические конструкции

    Команда MATCOR готовится к установке системы глубокой анодной катодной защиты трубопровода 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:

    • Понимать условия 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-конструкторы, обладающие необходимым опытом и знаниями конструкция, требующая защиты от коррозии, должна 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, системы водопроводов из стали и ковкого чугуна, 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 стены 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 существует 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 гальванической анодной системы?

    Системы с гальваническим анодом 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?

    Токовые аноды 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 используются кабели HMWPE/Kynar или HMWPE/Halar с двойной изоляцией?

    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 удаленном 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 общепринятым 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 систем 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?

    Электрохимическая реакция катодной защиты приводит к образованию газа как части реакционного процесса. 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 полиэтилена высокой молекулярной массы 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, связанные с плохим контактом заземления заглубленного анода. Кроме того, это увеличивает эффективный размер анода, уменьшая засыпку анода до сопротивления заземления.

    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.

    Есть вопрос, на который здесь нет ответа?

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

    ---

    Системы катодной защиты и услуги

    MATCOR предлагает ряд решений для защиты объектов инфраструктуры, включая:

    • Gas pipelines
    • Above ground storage tanks
    • Marine structures such as docks and piers
    • Plant piping
    • And more…

    MATCOR cathodic protection systems include:

    • Impressed current linear anodes
    • Deep Анодные системы
    • Резервуарные анодные системы
    • Морские и водные анодные системы
    • Аноды с грунтовым дном
    • Аноды внутреннего зонда

    Additional CP System Components

    • Cathodic protection rectifiers
    • Cathodic protection reference electrodes
    • Cable
    • Junction boxes
    • Splice kits
    • Cathodic protection test stations

    Browse all MATCOR Cathodic Protection Solutions

    • Products и материалы
    • Услуги по катодной защите

    ---

    Чтобы связаться с нашей командой экспертов по катодной защите для получения дополнительной информации, задать вопрос или получить предложение, нажмите ниже. Мы ответим по телефону или электронной почте в течение 24 часов. Для немедленной помощи, пожалуйста, позвоните по телефону +1-215-348-2974.

    Связаться со специалистом по коррозии

    Катодная защита | Коррозионная сервисная компания с ограниченной ответственностью

    Обычно используемая в сочетании с системами покрытий, катодная защита представляет собой динамическую превентивную меру, которая может остановить или снизить скорость коррозии в условиях агрессивного грунта или электролита.

    Электрохимическая катодная защита используется для предотвращения коррозии заглубленных или погруженных в воду металлических конструкций, таких как трубопроводы, резервуары для хранения и морские сооружения.

    С 1950 года компания Corrosion Service Company Limited находится в авангарде развития науки о катодной защите и сегодня является одной из ведущих специализированных компаний по предотвращению коррозии в Северной Америке. С высококвалифицированными инженерами и техниками, сертифицированными на различных уровнях Международной национальной ассоциацией инженеров-коррозионистов и расположенными по всей Северной Америке, Corrosion Service может спроектировать, поставить, установить и обслуживать любой тип системы катодной защиты. Пожалуйста, выберите одну из категорий ниже, чтобы узнать, как Corrosion Service может обеспечить долговечность ваших активов.

    Резервуары

    Резервуары для хранения сырой нефти, нефти, химикатов и других жидкостей обеспечивают важнейшее взаимодействие между производством и транспортировкой. →

    Трубопроводы

    Воздействие отказа инфраструктуры на окружающую среду и общество является главным фактором, который должны учитывать сегодняшние операторы трубопроводов. →

    Marine

    Катодная защита является наиболее распространенным электрохимическим методом, используемым для предотвращения внешней коррозии подводных морских конструкций. →

    Разное Системы CP

    Коррозионная служба никогда не стеснялась браться за уникальный и сложный проект, который не соответствует нормам. →

    Техническая библиотека Corrosion Service, документирующая наше прошлое и определяющая наше будущее

    С момента своего основания Corrosion Service была и остается лидером в области контроля коррозии, поддерживая различные отрасли в Северной Америке и во всем мире, обеспечивая целостность активов путем предоставления ответственных инжиниринговых услуг. В рамках нашей неизменной приверженности мы хотели бы приветствовать вас в нашей электронной библиотеке, где можно просмотреть наши различные технические документы, написанные и представленные за последние 69 лет.+ годы, которые способствовали развитию коррозионной отрасли.

    Мы также преобразовали главный угловой офис в библиотеку в нашем главном офисе и посвятили комнату Сорину Сегаллу за его приверженность Corrosion Service, многочисленные документы, которые он представил, его инженерное наставничество в Corrosion Service и в нашей отрасли. Мы будем рады, если вы посетите эту обширную библиотеку, которая включает в себя различные учебники, соответствующие публикации, все журналы NACE Materials Performance, представленные с момента первой публикации, технические бюллетени и различные другие печатные материалы, связанные с коррозией.

    Посетите нашу техническую библиотеку. корабль ГМС Самаранг. Аноды были сделаны из железа и крепились непосредственно к медной оболочке корпуса ниже ватерлинии. Им удалось резко снизить скорость коррозии меди. Непреднамеренный побочный эффект вызвал дополнительный морской рост на медном корпусе и значительно снизил скорость корабля. Затем было решено снять аноды и оставить медь подвергаться коррозии.

    Майкл Фарадей был помощником Дэви и продолжил свои исследования после смерти Дэви. В 1834 году Фарадей обнаружил количественную связь между потерей веса в результате коррозии и электрическим током и проложил путь к катодной защите, какой мы знаем ее сегодня.

    Томас Эдисон в 1890 году сосредоточил свои усилия на катодной защите кораблей от тока и вскоре отказался от своих усилий, так как не смог найти подходящие выпрямители или аноды, которые можно было бы установить на корпуса кораблей.

    Примерно в 1930 году нефтегазовая промышленность осознала, что катодная защита может снизить частоту утечек и снизить затраты на обслуживание их активов, а остальное, как говорится, уже история.

    Сегодня катодная защита является важнейшим компонентом, защищающим различные объекты промышленной, коммерческой и потребительской инфраструктуры.

    Типы систем катодной защиты — гальванический/протекторный анод

    Системы расходуемых анодов основаны на электрохимически «активном» металле (анод), прикрепленном к поверхности основного металла (катоду) для защиты от коррозии, когда оба погружены в электролит, такой как почва или жидкость.

    Металлические сплавы цинка, магния или алюминия обычно используются в качестве анода, поскольку эти металлические сплавы имеют собственный потенциал (более отрицательный), чем металл структуры катода (т. е. металлические сплавы более электроотрицательны). Основным металлом обычно является сталь, но в зависимости от окружающей среды и коррозионной природы электролита активный металл может состоять из нержавеющей стали, ковкого чугуна, алюминия и других материалов.

    Системы расходуемых анодов не требуют внешнего источника питания, саморегулируются и требуют минимального обслуживания. Их ограничивающим фактором является их способность обеспечивать достаточный защитный ток для сильноточных приложений.

    Типы систем катодной защиты — Системы импульсного тока (ICCP)

    Эти системы состоят из источника питания постоянного тока, соединенного электрическим кабелем с конструкцией, подлежащей катодной защите, и другим кабелем, соединяющим расходуемые аноды.

    При наличии переменного тока источник питания состоит из выпрямительного трансформатора. При отсутствии источника переменного тока обычно используются альтернативные источники энергии, такие как солнечные панели, водяные колеса, энергия ветра или термоэлектрические генераторы, работающие на газе.

    Импульсные токовые аноды доступны в различных металлических сплавах, формах и размерах. Обычные аноды имеют форму трубчатых и сплошных стержней или непрерывных лент. Различные анодные материалы включают чугун с высоким содержанием кремния, графит, смешанный оксид металлов, платиновую оболочку и углеродистую сталь.

    Магниевые аноды или цинковые аноды использовались для анодов с подаваемым током, но они редки и обычно используются в почвах с высоким сопротивлением, где существующие расходуемые анодные системы были неэффективны. Источник постоянного тока подключен к жертвенному аноду для увеличения движущей силы, что приводит к более высокому выходному току от магниевых или цинковых анодов.

    Для наземных объектов, таких как трубопроводы, водопроводы и т. д., анодные заземлители могут быть распределены горизонтально или установлены в глубоких вертикальных скважинах.

    Для водных объектов, таких как доки, сваи и т. д., аноды крепятся к морскому дну, подвешиваются к сваям или крепятся к опорной конструкции.

    Выпрямители с катодной защитой варьируются от базового трансформаторного диодного выпрямления, обеспечивающего преобразование переменного тока в постоянный, или специализированных предложений, в которых форма волны прерывается, что обеспечивает высокую эффективность. Различные дополнительные функции включают удаленный мониторинг, дистанционное управление, цифровые дисплеи, встроенные прерыватели синхронного тока GPS и различные типы электрических корпусов для размещения компонентов в зависимости от среды, в которой они будут находиться.

    Часто задаваемые вопросы по катодной защите (Часто задаваемые вопросы)

    Что такое катодная защита?

    Катодная защита представляет собой электрохимический процесс, уменьшающий коррозию трубопроводов, резервуаров для хранения, конструкционных свай и других заглубленных или погруженных в воду металлических конструкций. Катодная защита работает путем введения расходуемого металла, электрически соединенного с другой конструкцией, на которой вы хотите предотвратить коррозию. Анод является более анодным (более реактивным), чем структура, и образуется электрохимическая ячейка, в которой коррозия конструкции значительно снижается за счет коррозии анода.

    Аноды относительно недороги и могут быть заменены со временем, поэтому катодная защита используется для значительного продления срока службы ценных трубопроводов, резервуаров для хранения, конструкционных свай и других заглубленных или погруженных в воду металлических конструкций.

    Как катодная защита предотвращает коррозию?

    Коррозионная и катодная защита являются электрохимическими процессами. В коррозионной ячейке структура, в которой происходит потеря металла (коррозия), всегда определяется как анод, а структура, не подверженная коррозии, определяется как катод.

    При катодной защите вводится жертвенный металл, напрямую соединенный с другой более ценной конструкцией, на которой вы хотите предотвратить коррозию. Жертвенный металл является более реактивным металлом и, следовательно, берет на себя основную тяжесть коррозии, предотвращая коррозию ценной конструкции. В силу своей электрохимической природы анод заставляет ценную структуру становиться катодом, защищая ее от коррозии, отсюда и термин «катодная защита».

    Что такое предотвращение и контроль коррозии?

    Предотвращение и контроль коррозии — это сочетание технологий и методов, которые снижают риск коррозии в ценной стальной инфраструктуре. Это может включать в себя выбор и нанесение покрытий, катодную защиту, помехи переменного тока, помехи постоянного тока блуждания и системы мониторинга коррозии.

    Как катодная защита предотвращает коррозию?

    Катодная защита представляет собой электрохимический процесс. Вводится жертвенный металл, соединенный непосредственно с другим куском, на котором вы хотите предотвратить коррозию. Первый является более реактивным металлом и, следовательно, берет на себя основной риск, превращая активные участки на поверхности другого металла в участки пассивного характера, отсюда и термин.

    Каковы преимущества катодной защиты?

    Системы катодной защиты предлагают немедленное и долгосрочное решение для снижения риска коррозии подземных и подводных стальных конструкций. Это напрямую приводит к снижению требований к техническому обслуживанию, снижению эксплуатационных расходов и увеличению срока службы активов. Это также делает операции более устойчивыми и экологически безопасными за счет использования меньшего количества ресурсов, поскольку снижение коррозии за счет катодной защиты означает, что ценная инфраструктура прослужит дольше и ее нужно будет реже заменять.

    Конечно, еще одним важным преимуществом является повышенная безопасная эксплуатация активов, особенно в проектах с высокой видимостью, таких как трубопроводы, где отказы из-за внешней коррозии можно предотвратить еще до их начала, будь то в коррозионных грунтах/средах или в зонах с серьезными последствиями. например, переходы через реки или городские районы.

    Из чего сделаны аноды?

    Аноды изготавливаются из специальных металлических сплавов, которые более электрохимически активны («более анодны»), чем структура, которую они должны защищать. Примеры расходуемых анодов включают магний, цинк и алюминий. Примерами анодов с подаваемым током являются чугун с высоким содержанием кремния (HSCI) и оксид смешанного металла (MMO).

    Какие виды катодной защиты существуют?

    Существует два широко применяемых способа катодной защиты. Эти форматы известны как катодная защита с подаваемым током (ICCP) и протекторная или гальваническая катодная защита.

    Что такое впечатанный ток катодной защиты?

    Катодная защита импульсным током (ICCP) использует аноды с внешним источником питания для обеспечения тока катодной защиты. Внешний источник питания имеет выход постоянного тока и может питаться от сети переменного тока, солнечных батарей, термоэлектрических генераторов или любого другого источника электроэнергии.

    Системы ICCP обычно используются там, где требуется большой ток катодной защиты, например, для днищ наземных резервуаров, сложных трубопроводов, длинных трубопроводов или крупных морских сооружений. Системы ICCP также используются там, где почвенные условия требуют большого управляющего напряжения для тока катодной защиты, например, в песчаных или каменистых почвах.

    Что такое гальваническая катодная защита?

    Системы гальванической катодной защиты питаются от естественной электрохимической связи между анодом (чем более активный металл) и катодом (защищаемая структура, тем более инертный металл). Подключение гальванического анода к защищаемой конструкции приводит к протеканию тока катодной защиты просто на основе разницы электрохимических потенциалов между анодом и катодом, не требуя внешнего источника питания для запуска реакции.

    Системы гальванической катодной защиты используются там, где требуется небольшой ток катодной защиты, например, для трубопроводов меньшей длины с хорошим покрытием. Вы часто можете найти их на стальных или алюминиевых лодках!

    Зачем нужна катодная защита?

    Катодная защита необходима для предотвращения коррозии ценных объектов инфраструктуры. Это также законодательное требование в большинстве стран для эксплуатации нефте- и газопроводов и резервуаров для хранения. накопление коррозии. Катодная защита в сочетании с правильным выбором и нанесением покрытий обеспечивает надежный метод снижения риска коррозии и продления срока службы оборудования.

    Как работают аноды?

    Аноды изготовлены из материала, более электрохимически активного, чем металл, к которому они присоединены. Это внутреннее или естественное следствие того, к какому типу материала они относятся: золото крайне нереакционно или более электроположительно, а цинк или магний гораздо более реактивно или электроотрицательно.

    Аноды работают, просто соединяя их со структурой, которая является более электроположительной, чем материал анода. Анод всегда является наиболее электроотрицательным из всех металлов, соединенных между собой, и коррозия происходит на аноде, а не на катоде. Фактически, в незащищенной стальной конструкции коррозия возникает на участках стали, которые действуют более анодно (более электроотрицательно), чем другие участки того же куска стали!

    При применении катодной защиты к стали мы выбираем анод с более высокой электроотрицательностью, чем сталь, например цинк, алюминий или магний. Если мы используем систему катодной защиты с подаваемым током, мы можем выбрать другие аноды, которые могут быть более электроотрицательными или электроположительными, чем сталь, и вывести из них ток с помощью внешнего источника питания.

    Чем катодная защита отличается от гальванизации?

    Гальванизация — это процесс нанесения цинка на сталь. С электрохимической точки зрения цинк обеспечивает катодную защиту стали, если она когда-либо оказывается закопанной, погруженной в воду или даже намокшей от дождя или росы. Таким образом, цинк действует как анод, чтобы смягчить коррозию стали, пока цинк не будет полностью израсходован.

    Разница между катодной защитой и цинкованием заключается в том, что цинкование наносится на конструкцию на заводе и не подлежит замене, а обычно доступно только для определенных материалов (таких как листовой металл, столбы забора или крепеж). Катодная защита устанавливается в полевых условиях и может использоваться на любой заглубленной или подводной металлической конструкции.

    Когда гальванизация сойдет, она не вернется, а конструкция потеряет защиту от коррозии и начнет корродировать. Когда анод катодной защиты израсходован, его просто заменяют, а коррозия конструкции продолжает снижаться.

    Какие области применения катодной защиты наиболее выгодны?

    Катодная защита полезна для любой инфраструктуры, требующей защиты от коррозии для продления срока службы или достижения минимального расчетного срока службы. Катодная защита обычно применяется в более крупных и дорогих проектах или в проектах, где возводимая конструкция требует длительного (10+ лет) срока службы. Это могут быть трубопроводы, стальные резервуары для хранения, конструкционные сваи и мосты.

    Как узнать, нужна ли мне ICCP или гальваническая катодная защита?

    Не волнуйтесь. Наша команда Corrosion Service будет рада помочь. Мы полностью понимаем, что новичкам в этих решениях может быть трудно решить, какое из них лучше всего подходит для их конкретных приложений. Свяжитесь с нами сегодня, если вам потребуются дополнительные разъяснения или помощь.

    С момента основания в 1950 году мы создали обширный портфель специализированных продуктов для защиты от коррозии.

    Наша команда по снабжению материалами имеет доступ к полному ассортименту материалов для катодной защиты, как собственного производства, так и от поставщиков-партнеров. Наша специальная команда по цепочке поставок базируется в Торонто рядом с нашим центром распределения материалов, который способен доставлять материалы по всему миру в кратчайшие сроки.

    Посетите наш магазин

    Энциклопедия электрохимии — Катодная/анодная защита от коррозии

    Вернуться к:
    Домашняя страница энциклопедии
    Содержание
    Указатель авторов
    Предметный указатель
    Искать
    Словарь
    Домашняя страница ESTIR
    Домашняя страница ЭКС

    ---

    Robert Heidersbach
    Dr. Rust, Inc.
    Cape Canaveral, FL 32920, USA

    (декабрь 2013 г.)

    
     

    Скорость коррозии погруженных или зарытых металлов можно контролировать как катодной, так и анодной защитой. Катодная защита является наиболее часто используемым из этих двух методов и широко применяется для конструкций из углеродистой стали, а также для других конструкционных металлов. Анодная защита иногда используется в химической и горнодобывающей промышленности, где встречаются чрезвычайно агрессивные среды. Анодная защита чаще всего применяется к нержавеющей стали и другим коррозионностойким металлам, которым требуется дополнительная коррозионная стойкость в определенных условиях.

    Обе системы требуют погружения в электролит, обычно в воду или, в случае катодной защиты, во влажную почву или влажный бетон.

    Катодная защита

    Катодная защита представляет собой электрическое средство борьбы с коррозией, при котором защищаемая конструкция превращается в катод в электрохимической ячейке. Окисление в электрохимической ячейке концентрируется на анодах, оставляя структуру защищенной как катод с чистой реакцией восстановления. Правильно спроектированные системы катодной защиты могут снизить скорость коррозии до незначительного уровня.

    Как будет подробно описано ниже, существует два вида катодной защиты: катодная защита с расходуемым анодом и катодная защита с подаваемым током. Жертвенный вариант работает как гальванический элемент, защищаемая конструкция подключается к металлическому аноду с более высокой электрохимической активностью, который будет растворяться для защиты конструкции (катода ячейки). Версия с подаваемым током работает как электролитическая ячейка, где внешний источник питания используется для катодной поляризации защищаемой структуры.

    Наиболее распространенными конструкциями, подлежащими катодной защите, являются трубопроводы. Принципы катодной защиты одинаковы для всех конструкций, поэтому уроки, извлеченные из трубопроводов, были применены ко многим другим конструкциям. Катодная защита обычно применяется к конструкциям из углеродистой стали и чугуна, но она также успешно применяется для множества других металлов. NACE SP0169 содержит рекомендации по этим другим металлам, а также по стальным конструкциям.

    Рис. 1. Анод в одинарной упаковке, закопанный в землю для защиты подземного трубопровода.

    На рис. 1 показана простая расходуемая система катодной защиты подземного трубопровода. Трубопровод соединен проводом с заглубленным магниевым анодом, который подвергается коррозии с ускоренной скоростью, обеспечивая тем самым защитный катодный ток в трубопроводе. Рисунок подчеркивает следующие идеи, связанные с катодной защитой:

    катодная защита – электрические средства защиты от коррозии,
    защищенная конструкция становится катодом в электрохимической ячейке.

    На рисунке не подчеркнуты следующие идеи, которые также верны для большинства, но не для всех систем катодной защиты:

    защитные покрытия являются первичными средствами контроля коррозии в этом трубопроводе,
    катодная защита, действующая как вторичное средство контроля коррозии, рассчитана на обеспечение необходимого защитного тока в местах отпуска покрытия
    (дефекты) не обеспечивают защиту от коррозии.
    
     

    За прошедшие годы промышленность пришла к выводу, что сочетание защитных покрытий и дополнительной (вторичной) катодной защиты является наиболее экономичным средством защиты от коррозии подземных трубопроводов и многих подобных сооружений. Защитное покрытие (которое является электрическим изолятором) никогда не бывает на 100% надежным и нуждается в дополнении. Наличие покрытия снижает потребность в электрическом токе и экономит электроэнергию, что означает, что система катодной защиты может быть меньше, чем если бы защитное покрытие не использовалось.

    Некоторые конструкции имеют катодную защиту без защитных покрытий. Примеры включают затопленные части обычных морских нефтегазодобывающих платформ и многие виды технологического оборудования.

    Как работает катодная защита

    Катодная защита впервые была предложена в 1824 году известным английским ученым Гемфри Дэви для использования на британских военных кораблях. Р. Куну и его сотрудникам (1933 г. ) в прибрежной Луизиане обычно приписывают введение катодной защиты для контроля коррозии подземных сооружений. Идея оставалась спорной на протяжении десятилетий, но Кун и другие подчеркивали, что сокращение записей об утечках оправдывает ее использование.

    Диаграммы Эванса на рисунках 2 и 3 иллюстрируют принципы катодной защиты. Пересечение реакций окисления и восстановления определяет скорость незащищенной коррозии. После применения катодной защиты ток коррозии значительно снижается. На рисунке 3 скорость коррозии снижается более чем на два порядка (до менее чем 1/100 ^th скорости коррозии без защиты). Обратите внимание, что потенциал катодно-защищенного железа на этом рисунке (-0,85 В относительно насыщенного электрода сравнения из меди/сульфата меди) выше равновесного потенциала и что скорость коррозии, хотя и снижена более чем на два порядка, не равна нулю. .

    Рис. 2. Диаграмма Эванса, показывающая снижение скорости коррозии за счет применения катодной защиты.	Рис. 3. Диаграмма Эванса, показывающая снижение скорости коррозии из-за применения катодной защиты, если скорость коррозии без защиты обусловлена ​​концентрационной поляризацией реакции восстановления кислорода.

    
     

    Обе фигуры говорят об одном и том же:

    • катодная защита существенно снижает ток окисления ( коррозия ) на защищаемой конструкции,
    • катодная защита не останавливает коррозию — она ​​ снижает скорость коррозии, надеюсь, до незначительной или, по крайней мере, приемлемой скорости.

    Обратите внимание, что ни одна из диаграмм не предполагает, что защищенный потенциал ниже равновесного потенциала, при котором скорости окисления и восстановления железа одинаковы.

    Большинство морских сооружений с катодной защитой не окрашиваются ниже ватерлинии (рис. 4). Это связано с тем, что эти постоянные конструкции не могут быть возвращены в сухой док для обслуживания покрытия. Сдвиг рН воды в щелочном направлении из-за реакции восстановления (очень похожей на реакцию образования щелочи при электролизе рассола ) вызывает образование известковых отложений (в основном известняк-карбонат кальция) на поверхности (рис. 5). Эти отложения очень устойчивы и, если им позволить сформироваться, снижают потребность в токе катодной защиты до приемлемого уровня.

    Рис. 4. Морская платформа перед спуском на воду.	Рис. 5. Известняковые отложения, образованные катодной защитой на узле морской платформы.

    
     

    Типы катодной защиты

    Как уже упоминалось, существует два типа катодной защиты: катодная защита с гальваническим или расходуемым анодом и катодная защита с подаваемым током (ICCP).

    Гальваническая (протекторная) катодная защита

    На рис. 1 показан простой гальванический элемент, использующий заглубленный магниевый анод для защиты заглубленного стального трубопровода. В табл. I приведены гальванические ряды металлов в почве. Углеродистая сталь является анодной по отношению к большинству металлов, представленных на этой диаграмме, но она является катодной по отношению к алюминию, магнию и цинку, которые используются в качестве гальванических анодов для защиты стальных конструкций от коррозии.

    Таблица I. Гальванический ряд металлов в почве

    Материал	Потенциал (вольт CSE) a
    Углерод, графит, кокс	+0,3
    Платина	от 0 до -0,1
    Прокатная окалина на стали	-0,2
    Чугун с высоким содержанием кремния	-0,2
    Медь, латунь, бронза	-0,2
    Мягкая сталь в бетоне	-0,2
    Свинец	-0,5
    Чугун (не графитированный)	-0,5
    Мягкая сталь (ржавая)	от -0,2 до -0,5
    Мягкая сталь (чистая и блестящая)	от -0,5 до -0,8
    Коммерчески чистый алюминий	-0,8
    Алюминиевый сплав (5% цинка)	-1,05
    Цинк	-1,1
    Магниевый сплав (6% Al, 3% Zn, 0,15% Мн)	-1,6
    Коммерчески чистый магний	-1,75
    a Типичный потенциал, обычно наблюдаемый в нейтральных почвах и воде, измерено относительно насыщенного эталона меди/сульфата меди электрод

    На рис. 1 показан простой одиночный анод, прикрепленный к трубопроводу. Анод коррозирует ускоренными темпами, чтобы защитить сталь. Эти аноды обычно поставляются с подводящим проводом длиной примерно 3–5 м (10–15 футов), что достаточно для размещения анодов на удаленной земле в большинстве сред. Некоторые авторитетные лица утверждают, что современные покрытия трубопроводов настолько хороши, что в этом удаленном заземлителе нет необходимости, и аноды можно размещать в той же траншее, что и подземный трубопровод.

    Рис. 6. Возможный участок вдоль трубопровода с гальвано-анодной катодной защитой.

    Гальванические аноды часто устанавливаются по схеме распределенного анода. Один анод защищает конструкцию, ближайшую к соединению анод-конструкция, а там, где падение ИК вдоль трубопровода слишком велико и возможна неадекватная защита, устанавливается другой анод. Критическое место находится посередине между анодами. Рисунок 6 иллюстрирует эту идею. Обратите внимание, что потенциал варьируется от примерно 1 В вблизи анода до несколько более 0,85 В. Поскольку все напряжения отрицательны по отношению к насыщенному электроду сравнения из меди/сульфата меди, потенциалы нанесены на график с большими отрицательными числами вверху. Это соответствует обычной практике катодной защиты, но кажется неудобным по сравнению с обычной инженерно-технической практикой.

    В таблице II перечислены основные области применения материалов для гальванических анодов. Когда-то подавляющее большинство береговых сооружений защищалось магниевыми анодами, которые обычно поставлялись с предварительно упакованными засыпками, предназначенными для гарантии того, что они будут подвергаться коррозии всякий раз, когда в окружающей среде будет достаточно влаги, чтобы вызвать коррозию . В последние годы проблемы с качеством и доступностью, связанные с поставками магниевых анодов, привели к новой практике поставки цинковых анодов с предварительно упакованными засыпками. Использование цинка для наземных применений, за исключением влажных почв с низким удельным сопротивлением, является спорным, и эта практика слишком нова, чтобы прийти к единому мнению относительно того, является ли это приемлемой практикой.
    
     

    Таблица II. Основное применение гальванических анодов

    Магний
    	Береговой заглубленные сооружения
    	Процесс оборудование
    Цинк
    	Морской трубопроводы
    	Процесс оборудование
    	Пресная вода балластные цистерны
    	Корпуса кораблей
    Алюминий
    	Оффшор конструкции
    	Ограниченное использование в технологическом оборудовании

    ICCP (катодная защита импульсным током)

    ИКЗП — несколько более сложная технология, чем гальвано-анодная катодная защита. На рис. 7 показана типичная установка анода с подаваемым током. Основное различие между ICCP и гальваническими анодами заключается в том, что необходим внешний источник питания, чтобы гарантировать, что слой анода будет анодным по отношению к защищаемой конструкции. Аноды, используемые в ICCP, изготовлены из материалов, которые обычно являются катодными по отношению к углеродистой стали или чугуну, но наличие выпрямителя в цепи заставляет ток двигаться в нужном направлении. Эти системы также требуют подключения внешнего питания, что также делает систему более дорогой и сложной.

    На рис. 8 показан типичный выпрямитель, используемый для этой цели. Такие выпрямители плюс затраты на их установку (в основном трудозатраты) составляют тысячи долларов. По этой причине ICCP обычно ограничивается ситуациями, когда требуется большой ток, иначе гальванические аноды были бы дешевле. Поскольку стоимость установки малых и больших выпрямителей одинакова, общепринятой практикой является подключение выпрямителей большой мощности к нескольким анодам. Анодные слои, содержащие десятки анодов, являются обычным явлением.
    
     

    Рис. 7. Электротоковая катодная защита подземного трубопровода.	Рис. 8. Типовой выпрямитель катодной защиты, используемый для береговой катодной защиты.

    
     

    Материалы, используемые для катодной защиты импульсным током, перечислены ниже в относительном порядке важности:

    • Чугун с высоким содержанием кремния
    • Графит
    • Смешанный оксид металлов (ММО)
    • Плакированный драгоценный металл (платина)
    • Полимер
    • Стальной лом
    • Свинцовый сплав

    (Фото любезно предоставлено Рэем Викерс, инструктором NACE CP).

    Предполагаемой реакцией окисления на анодах с подаваемым током является выделение кислорода, хотя хлор также выделяется из многих вод. Это означает, что подводящие провода и покрытия вблизи анодов подаваемого тока должны быть химически стойкими к этим агрессивным окисляющим химическим веществам. Рисунок 9показано отбеливание противообрастающего покрытия на корпусе большого корабля, вызванное выделением кислорода и хлора.

    В местах, где электроснабжение недоступно, системы ICCP могут питаться от термоэлектрических генераторов, солнечных элементов или даже аккумуляторов. Для этой цели также использовались ветряные мельницы.
    
     

    В Таблице III сравниваются системы с гальваническим анодом (жертвенный) и ICCP (нагнетаемый ток).

    Таблица III. Сравнение гальвано-анодных (жертвенных) и систем нагнетания тока

    Система
    Гальванический анод	Импульсный ток
    Низкие первоначальные инвестиции для небольших системы	Дешевле для больших систем
    Фиксированное напряжение	Регулируемое напряжение
    Малое напряжение	Малые и большие напряжения
    Фиксированный ток	Регулируемый ток
    Малый ток	Токи от малых до очень больших
    Низкие эксплуатационные расходы	Более высокое техническое обслуживание
    Блуждающие токи маловероятны	Возможны блуждающие токи
    Обратные потенциалы невозможны	Возможна обратная полярность
    Источник питания не требуется	Требуется внешний источник питания
    Превышение тока маловероятно	Чрезмерный ток может вызвать отслоение покрытия

    Критерии катодной защиты

    NACE — Общество по борьбе с коррозией выпустило первый международный стандарт по катодной защите в 1969 году. Первоначальная версия NACE RP0169 (теперь SP0169) перечисляла следующие критерии для определения того, была ли достигнута катодная защита:

    • Поляризованный потенциал 850 мВ относительно насыщенного электрода сравнения из меди/сульфата меди (CSE)
    • поляризация 100 мВ
    • Сдвиг 300 мВ
    • E (потенциал) против log i (текущего) соотношения (см. уравнение Тафеля)
    • Чистый защитный ток

    Другие критерии, предложенные на протяжении многих лет, включали идею обнажать купоны, прикрепленные к конструкции, и проверять их на наличие коррозии и определять, был ли чистый поток электричества на конструкцию (а не от нее).

    Потенциальный мониторинг

    Непрерывная работа катодной защиты требует контроля, чтобы убедиться, что система работает правильно. Повреждение третьими лицами, ухудшение покрытия, блуждающие электрические токи от близлежащих коммуникаций и изменения в окружающей среде могут привести к повышенному потреблению тока.

    Наиболее распространенным способом проверки катодно-защищенной конструкции является исследование потенциала. При любом исследовании потенциала необходимо измерить потенциал рассматриваемой конструкции относительно стандартного потенциала. Наиболее часто используемым электродом сравнения является насыщенный электрод из меди/сульфата меди (CSE) (рис. 10), который используется на берегу и в пресноводных системах. Электроды из серебра/хлорида серебра используются в морской технике, и переход от одного стандарта к другому довольно прост. Стандарт CSE -850 мВ теоретически становится -790 мВ (сдвиг 60 мВ) с хлорсеребряным электродом, но обычно округляется до -800 мВ. Цинк иногда используется в качестве надежного эталонного анода для стационарных испытательных станций на морских сооружениях.

    Рис. 10. Насыщенный электрод из меди/сульфата меди.	Рис. 11. Измерение потенциала «труба-грунт».

    
     

    Для измерения потенциала конструкции ее необходимо подключить через высокоимпедансный вольтметр к эталонной ячейке, находящейся в прямом электрическом контакте с тем же электролитом. Это показано на рисунке 11.

    Обратите внимание, что если вольтметр прикреплен, как показано выше, потенциал конструкции обычно будет положительным. Многие организации предпочитают стандартизировать процедуру, при которой электрод сравнения всегда прикрепляется к отрицательной клемме. При этом цифровой вольтметр будет автоматически отображать отрицательное число для большинства показаний. В редких случаях, когда обнаруживается положительный потенциал, это свидетельствует о помехах блуждающего тока от какого-либо источника, внешнего по отношению к проверяемой системе. Любой вариант приемлем, но инспектор должен всегда следует протоколу компании, чтобы свести к минимуму недопонимание возможных показаний.

    Рис. 12. Типичная испытательная станция на уровне земли.

    Когда-то геодезисты трубопроводов обычно выполняли электрические соединения с подземным трубопроводом, вбивая заостренный стержень в почву над трубопроводом. Это привело к ненужному повреждению покрытия. В настоящее время более распространено расположение контрольных точек вдоль полосы отчуждения. Эти контрольные точки представляют собой электрические соединения с трубопроводом и позволяют геодезисту выполнять электрические соединения с трубопроводом, не повреждая покрытие. Вторым преимуществом использования контрольных точек является то, что они являются постоянными местоположениями и гарантируют, что соединения при последующих съемках будут выполняться в том же месте. Типичная контрольная точка скрытого монтажа показана на рис. 12.

    Испытательные станции этого типа доступны у большинства поставщиков оборудования для катодной защиты. Также доступны надземные конструкции. Дизайн на уровне имеет то преимущество, что он менее подвержен вандализму или другим повреждениям третьих лиц. Минимальное расстояние между испытательными станциями находится посередине между точками расположения анодов, что является наиболее вероятным местом потенциальной незащищенности трубопровода.

    Трубопроводы проходят на большие расстояния, и наиболее распространенными исследованиями являются исследования потенциала с малым интервалом (CIPS), когда геодезисты следуют полосе отвода и проводят измерения через заранее определенные интервалы. Интервалы между показаниями могут варьироваться, но обычно составляют сотни метров (ярдов) для многих магистральных трубопроводов. Эти опросы дополняют информацию, полученную из показаний в контрольных точках, которые обычно расположены на значительном расстоянии друг от друга.
    
     

    Дополнительные темы

    Потенциал мгновенного выключения

    Идея поляризованного потенциала -850 мВ возникла из работ и публикаций Р. Куна и его сотрудников (1933 г.) на побережье Луизианского залива. Было продемонстрировано, что этот критерий работает в этих заболоченных почвах в течение нескольких десятилетий. В 1967 году А. В. Пибоди опубликовал свою классическую книгу по борьбе с коррозией трубопроводов, из которой таблица 2-2 сжата в таблицу IV.

    Таблица IV. Практичная гальваническая серия

    	Металл	Вольт
    		(ЕГЭ)
    Благородный или катодный	Медь, латунь, бронза	-0,2
    	Окалина на стали	-0,2
    	Мягкая сталь (ржавая)	от -0,2 до -0,5
    	Мягкая сталь (чистая и блестящая)	от -0,2 до -0,8
    Активный или анодный	Цинк	-1,1
    	Магний	-1,75

    Из приведенной выше таблицы видно, что при -850 мВ потенциал углеродистой стали составляет не менее 50 мВ и обычно сдвинут на несколько сотен мВ от незащищенного потенциала. Было подсчитано, что сдвиг потенциала на 70-100 мВ снизит скорость коррозии на один порядок до 10% от первоначальной скорости. Простота использования критерия -850 мВ и многолетние записи об утечках, оправдывающие его использование, привели к тому, что он стал наиболее общепринятым критерием катодной защиты. Обратите внимание, что -850 мВ часто смещается на несколько сотен мВ от собственного потенциала, и можно утверждать (как и многие), что использование критерия -850 мВ приводит к трате электроэнергии.

    Рис. 13. Идеализированный график потенциала мгновенного отключения.

    Реальные проблемы с первоначальными критериями заключались в том, что утечки из трубопровода все еще происходили из-за коррозии. Мгновенный выключенный потенциал был предназначен для компенсации разности потенциалов на границах раздела электродов, не обнаруживаемой при измерении потенциала при включенном токе. Рисунок 13 иллюстрирует идею использования потенциала «мгновенного выключения».

    Потенциал мгновенного отключения был наиболее спорным аспектом катодной защиты в последние годы. Есть много публикаций за и против по этому вопросу, и идеи, лежащие в основе мгновенных потенциалов отключения, являются предметом постоянных дискуссий.

    Некоторые из первых сторонников мгновенных потенциалов выключения ссылались на необходимость учета перепадов ИК-излучения между конструкцией и электролитом. Это было основано на ошибочном предположении, что CSE -850 мВ был равновесным потенциалом для углеродистой стали в почве.
    
     

    Это не так, потому что:

    • Критерий -850 мВ получен из записей об утечках и измерениях тока на потенциалах на катодно защищенных трубопроводах, в основном на побережье Мексиканского залива в США. Стандарт считался приемлемым для большинства ситуаций, хотя -9Критерий 50 мВ рекомендовался, когда микробная активность была вероятной.
    • Критерий -805 мВ находится на более низком уровне (меньшее отрицательное число), чем равновесный потенциал.

    Сторонники более консервативного потенциала мгновенного выключения указывают, что, хотя нераспознанные падения ИК могли быть незначительными во влажных, заболоченных почвах с низким удельным сопротивлением вдоль побережья Мексиканского залива, эти падения ИК могут быть намного больше в других местах. Этот спор продолжается.

    Отслоившиеся покрытия

    Отслоение покрытия может быть вызвано чрезмерной катодной защитой или недостаточной адгезией покрытия к металлу, что обычно происходит из-за плохой подготовки поверхности перед нанесением покрытия. Также это может быть связано с естественным старением покрытия.

    Чрезмерная катодная защита может вызвать вздутие покрытия (Рис. 14). Некоторые организации пытаются избежать образования пузырей, ограничивая отрицательные потенциалы, допустимые для катодной защиты, но плотность тока на поверхности металла важнее.

    Отслоение покрытия из-за плохой подготовки поверхности показано на рис. 15, где эпоксидное покрытие, связанное плавлением, отслоилось от поверхности. Металл под отслоившимся покрытием обесцвечивается, но значительной коррозии не произошло. Беловатые отложения под этим отслоившимся покрытием показывают, что катодная защита достигла поверхности металла, повысила рН влаги на границе раздела металл/окружающая среда и вызвала эти минеральные отложения.

    Рис. 14. Отслоение покрытия, вызванное чрезмерным током от скрытого анода (в центре рисунка). Диэлектрический экран окружает анод, а пузыри покрытия находятся снаружи прокладки диэлектрического экрана.	Рис. 15. Беловатые отложения под отслоившимся эпоксидным покрытием, наплавленным (фото предоставлено Р. Норсуорти, инструктором NACE CP).

    
     

    Анодная защита

    Рис. 16. Схематическая диаграмма, показывающая диапазон защиты и оптимальный потенциал для анодной защиты активно-пассивного металла.

    Анодная защита (АП) — это метод контроля коррозии поверхности металла путем превращения его в анод электрохимической ячейки и управления потенциалом в диапазоне, при котором металл пассивен.

    АП применяют для защиты металлов, проявляющих пассивацию, в средах, где плотность тока в свободно корродирующем состоянии значительно выше плотности тока в пассивном состоянии в широком диапазоне потенциалов. Это показано на рисунке 16.

    Анодная защита используется для резервуаров для хранения из углеродистой стали, где катодная защита не подходит из-за очень высоких требований к току. Примеры включают среды с экстремальным pH, такие как концентрированная серная кислота и 50-процентная каустическая сода. Он также используется для обработки различных нержавеющих сталей, титана и подобных сплавов в очень кислых средах. Эти системы используются в горнодобывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.
    
     

    Статьи по теме

    Анодирование
    Ингибирование коррозии
    Электрохимия коррозии

    Библиография

    • Металлургия и контроль коррозии при добыче нефти и газа, R. Heidersbach, Wiley, Hoboken NJ, 2011.
    • Изучение разногласий вокруг критериев СР -850 мВ, Р. Гаммов, Журнал «Трубопровод и газ», стр. 85–87, ноябрь 2010 г.
    • Как Instant is Instant?, B. Cherry, Journal of Computer Science and Engineering Vol. 9, № 6, 2006.
    • Peabodys Control of Pipeline Corrosion (издание 2 ^и ), R. Bianchetti (редактор), NACE, Houston TX, 2001.
    • Анодная защита: теория и практика предотвращения коррозии, O.L. Riggs and C.E. Locke, Plenum Press, New York, 1981.
    • Контроль коррозии трубопроводов, А. В. Пибоди, NACE, Хьюстон, Техас, 1967.
    • Катодная защита подземных трубопроводов от почвенной коррозии, д. Р. Дж. Кун, API Products Bulletin 321, 1933.
    • Катодная защита подземных трубопроводов от почвенной коррозии, RJ Kuhn, Proceedings of the American Petroleum Institute, Vol. 14, стр. 153-157.
    • О коррозии медных листов морской водой и о методах предотвращения этого воздействия; И об их применении к военным и другим кораблям, H. Davy, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Vol. 114, стр. 151-158, 1824. Доступно в Интернете.

    Списки книг по электрохимии, обзорные главы, тома трудов и полные тексты некоторых исторических публикаций также доступны в Информационном ресурсе по науке и технологиям электрохимии (ESTIR). (http://knowledge.electrochem.org/estir/)

    ---

    Вернуться к:
    Топ
    Домашняя страница энциклопедии
    Содержание
    Указатель авторов
    Предметный указатель
    Искать
    Словарь
    Домашняя страница ESTIR
    Домашняя страница ЭКС

    Обзор катодной защиты | Инспекция

    Катодная защита (CP) — один из наиболее эффективных методов предотвращения большинства видов коррозии на поверхности металла. В некоторых случаях CP может даже предотвратить коррозионное повреждение. Металлы, особенно черные, подвергаются коррозии в присутствии кислорода, воды и других примесей, таких как сера. Без CP металлы действуют как анод и легко теряют свои электроны, в результате чего металл окисляется и подвергается коррозии. CP просто снабжает металл электронами из внешнего источника, превращая его в катод.

    Основная терминология

    Окисление — Потеря электронов

    Снижение окисления — усиление электронов

    Anode — где реагирует на Shipe

    Cathode — Speat

    . два полезных мнемоника, чтобы помнить, как электроны переносятся в окислительно-восстановительных (окислительно-восстановительных) реакциях.

    1. НЕФТЬ — Окисление — это потеря, восстановление — это прибыль
    2. AnOx RedCat — анод для окисления, восстановления на катоде

    Типы катодной защиты

    1. Гальваническая катодная защита

    Катодная гальваническая защита включает защиту металлической поверхности оборудования с использованием другого металла, который является более реакционноспособным. Последний металл, обычно называемый гальваническим или жертвенным анодом, имеет менее отрицательный электрохимический потенциал по сравнению с защищаемым металлическим компонентом. Поэтому окислению подвергается расходуемый анод, а не работающее оборудование. Этот метод показан на рисунке 1 ниже для морской платформы со стальной трубой, погруженной в морскую воду. В этом примере расходуемый анод представляет собой алюминиевый анод.

    Иногда стали оцинковывают, а не соединяют с гальваническими анодами. Оцинкованные стали — это стали, покрытые защитным слоем цинка. Слой цинка обеспечивает катодную защиту стали от коррозии в большинстве подземных и морских сред.

    Рис. 1. Морская нефтяная вышка с расходуемым анодом.

    2. Катодная защита импульсным током (ICCP)

    ICCP является более экономичным методом CP, когда подземные трубопроводы длинные или морское оборудование слишком велико для защиты с помощью одного или нескольких гальванических анодов. В ICCP электроны подаются в катодную структуру с помощью внешнего источника питания постоянного тока (также называемого выпрямителем). Стальной компонент подключается к отрицательной клемме источника питания, а аноды с подаваемым током подключаются к положительной клемме источника питания. Для простоты на рис. 2 показаны один катод и один анод, соединенные выпрямителем. При применении несколько анодов подключаются к положительной клемме источника питания.

    Рис. 2. Морская нефтяная вышка с использованием нагнетаемого течения.

    Промышленное применение катодной защиты

    Катодная защита обычно используется для защиты оборудования, работающего в агрессивных средах. Двумя наиболее распространенными приложениями CP являются подземные трубопроводные системы и суда, а также морские платформы. CP не используется для защиты оборудования в атмосферных условиях или внутренней защиты компонентов.

    CP Challenges

    После установки CP необходимо контролировать и обслуживать. Кроме того, неадекватные конструкции CP могут не максимизировать величину тока, достигающего защищаемого элемента. Конструкции CP должны учитывать условия окружающей среды и компонент, который необходимо защитить от коррозии. Еще одним важным фактором, который необходимо контролировать, являются блуждающие токи, которые могут мешать работе системы. Эти мешающие токи могут быть вызваны окружающей средой или соседними компонентами (особенно при вводе в эксплуатацию нового оборудования). Кроме того, необходимо обслуживать аноды и выпрямители, чтобы CP был эффективным и надежным.

    Соответствующие стандарты и положения

    • 49 CFR 192.451 — Требования по борьбе с коррозией — Транспортировка природного и другого газа по трубопроводам: Минимальные федеральные стандарты безопасности США
    • 49 CFR 192.551 — Требования по контролю коррозии — Транспортировка опасных жидкостей по трубопроводам: Минимальные федеральные стандарты безопасности США
    • API RP 651 — Катодная защита надземных резервуаров для хранения нефти

    Похожие темы

    • Покрытия

    • Места мониторинга состояния (CML)

    • Документы по борьбе с коррозией (ПЗС)

    • Механизмы повреждения

    • Коррозия точки росы дымовых газов

    • Зеленая гниль

    • Точечная коррозия

    • Положительная идентификация материала (PMI)

    Соответствующие ссылки

    Инструменты темы

    Поделиться этой темой

    Внести вклад в определение

    Мы приветствуем обновления этого определения Integripedia от Inspectioneering.