ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ
Блог технической поддержки моих разработок
Главное меню
Катодная защита от коррозии. Принцип действия, основные понятия.
Больше 15 лет я разрабатываю станции катодной защиты. Требования к станциям четко формализованы. Есть определенные параметры, которые должны быть обеспечены. А знание теории защиты от коррозии совсем не обязательно. Гораздо важнее знание электроники, программирования, принципов конструирования электронной аппаратуры.
Создав этот сайт, я не сомневался, что когда-нибудь там появится раздел катодная защита. В нем я собираюсь писать о том, что я хорошо знаю, о станциях катодной защиты. Но как-то не поднимается рука писать о станциях, не рассказав, хотя бы коротко, о теории электрохимической защиты. Постараюсь рассказать о таком сложном понятии как можно проще, для не профессионалов.
История развития катодной защиты настолько занимательная глава, что я изложил ее в отдельной статье. Она не имеет практического значения. Просто интересно.
Для того чтобы защитится от коррозии, надо понять, что такое коррозия, природу ее происхождения.
Электрохимическая коррозия.
Коррозию можно определить как реакцию материала с окружающей средой, вызывающую в нем ощутимые изменения.
Изменения – понятие расплывчатое. Поэтому существует понятие коррозионного повреждения, основными признаками которого является нарушение функционирования объекта, например разрушение все той же металлической трубы. Не все реакции ведут к повреждению. Если труба станет коричневой или зеленой, но не будет протекать, это не будет считаться коррозионным повреждением.
Материалы и окружающая среда бывают разными. Бывают разными и реакции между ними. В основе коррозии могут лежать чисто химические реакции. Но вряд ли кого-либо заинтересует коррозия висмута в растворе дигидрофосфата натрия. Гораздо важнее знать о коррозии железной трубы, закопанной в землю.
Так вот, практический интерес имеет коррозия металлических материалов в водных средах, т.е. электрохимическая коррозия. В основе ее лежат реакции, имеющие электрохимическую природу.
В детстве я был любознательным мальчиком. Я проводил опыты по гальваническому осаждению меди на железные предметы, чем удивлял своих одноклассников. Но еще больше я поразил их, когда принес в школу лезвие от безопасной бритвы с вырезанной на нем сквозной надписью. Эффект я усилил сказав, что сделал это лазером. Конечно, я просто покрыл лезвие лаком, иголкой выцарапал надпись, опустил в жестяную банку с раствором соли, подключил электрический ток и немного подождал. Теперь я понимаю, что мои детские опыты были иллюстрацией того, как происходит электрохимическая коррозия и как от нее защититься. (Рассказ о моих детских опытах не художественный вымысел, а чистая правда.)
Итак, объекты процесса электрохимической коррозии:
- среда – раствор электролита (почва всегда влажная, поэтому это тоже раствор электролита);
- граница раздела среда-металл;
- металл.
Все перечисленные объекты способны проводить электрический ток, обладают хорошей электропроводностью. В растворе электролита содержатся анионы и катионы. Они создают электрический ток. Ток протекает через участок металл – раствор электролита. За счет этого тока на границе раздела происходит электрохимическая реакция, на которую могут влиять еще и внешние токи. Влиять они могут по-разному, как усиливать коррозию, так и замедлять ее.
За счет тока на границе образуется разность потенциалов. Ее невозможно измерить. Поэтому измеряют потенциал специального электрода сравнения. Он является своеобразным суммарным показателем электрохимической реакции.
Физическое объяснение электрохимической коррозии выглядит так. В металле присутствуют ионы железа (положительно заряженные) и электроны (с отрицательным зарядом). Оба компонента реагируют с раствором электролита.
- При положительном токе металл переходит в раствор, что связано с прохождения ионов и вызывает потерю массы металла (растворение металла).
- При отрицательном токе в раствор проходят электроны, и происходит это без потери массы металла.
В первом случае происходит анодная, а во втором случае – катодная электрохимические реакции. Анодная реакция (растворение металла) вызывает коррозию. Катодная реакция является процессом обратным коррозии и используется в гальванотехнике для нанесения гальванических покрытий.
Принцип действия катодной защиты.
Понятно, что для защиты объекта от коррозии необходимо вызвать катодную реакцию и не допустить анодную. Сделать это можно, если искусственно создать отрицательный потенциал на защищаемом объекте.
Для этого необходимо разместить в среде (почве) анодные электроды и подключить внешний источник тока: минус к объекту защиты, а плюс – к анодным электродам. Ток пойдет по цепи анодный электрод – почвенный электролит – объект защиты от коррозии.
С точки зрения гальванических процессов металлический объект будет катодом, а дополнительный электрод – анодом.
Таким образом, коррозия объекта прекратится. Разрушаться будет только анодный электрод. Он называются анодным заземлением. Анодные электроды делают из инертного материала и периодически меняют.
Станция катодной защиты.
Ток для катодной защиты вырабатывает специальное устройство – станция катодной защиты.
По сути это источник вторичного электропитания, специализированный блок питания. Т.е. станция подключается к питающей сети (как правило
220 В) и вырабатывает электрический ток с заданными параметрами.
Вот пример схемы системы электрохимической защиты подземного газопровода с помощью станции катодной защиты ИСТ-1000.
Станция катодной защиты установлена на поверхности земли, вблизи от газопровода. Т.к. станция эксплуатируется на открытом воздухе, то она должна иметь исполнение IP34 и выше. В этом примере используется современная станция, с контроллером GSM телеметрии и функцией стабилизации потенциала.
В принципе, станции катодной защиты бывают очень разными. Они могут быть трансформаторными или инверторными. Могут быть источниками тока, напряжения, иметь различные режимы стабилизации, различные функциональные возможности.
Станции прошлых лет это громадные трансформаторы с тиристорными регуляторами. Современные станции это инверторные преобразователи с микропроцессорным управлением и GSM телемеханикой.
Выходная мощность устройств катодной защиты, как правило, находится в диапазоне 1 – 3 кВт, но может доходить и до 10 кВт. Станциям катодной защиты и их параметрам посвящена отдельная статья.
Нагрузкой для устройства катодной защиты является электрическая цепь: анодное заземление – почва – изоляция металлического объекта. Поэтому требования к выходным энергетическим параметрам станций, прежде всего, определяют:
- состояние анодного заземления (сопротивление анод-почва);
- почва (сопротивление грунта);
- состояние изоляции объекта защиты от коррозии (сопротивление изоляции объекта).
Все параметры станции определяются при создании проекта катодной защиты:
- рассчитываются параметры трубопровода;
- определяется величина защитного потенциала;
- рассчитывается сила защитного тока;
- определяется длина защитной зоны;
- выбирается место установки станции;
- определяется тип, место расположения и параметры анодного заземления;
- окончательно рассчитываются параметры станции катодной защиты.
Применение.
Катодная защита от коррозии получила широкое распространение для электрохимической защиты:
- подземных газопроводов и нефтепроводов;
- трубопроводов теплосетей и водоснабжения;
- оболочек электрических кабелей;
- крупных металлических объектов, резервуаров;
- подземных сооружений;
- морских судов от коррозии в воде;
- стальной арматуры в железобетонных сваях, в фундаментах.
Применение катодной защиты обязательно для газопроводов низкого и среднего давления, магистральных газопроводов, нефтепроводов.
Принцип действия катодной защиты от коррозии. Электрохимическая защита трубопроводов, газопроводов от почвенной коррозии.
Источник: mypractic.ru
Электрохимическая защита подземных газопроводов
Компания ООО «Кварц» производит работы по техническому обслуживанию и ремонту средств электрохимической защиты подземных стальных газопроводов. Все работы производятся аттестованными специалистами сервисной службы, в соответствии с нормативной документацией:
— Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 54983-2012 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Общие требования к эксплуатации. Эксплуатационная документация».
Средства ЭХЗ должны вводиться в эксплуатацию в процессе строительства стального подземного газопровода, но не позднее, чем через шесть месяцев после укладки газопровода в грунт, а в зонах опасного влияния блуждающих токов — не позднее чем через месяц.
Ввод средств ЭХЗ в эксплуатацию должен осуществляться после проведения пусконаладочных работ.
Каждой введенной в эксплуатацию установке ЭХЗ должен быть присвоен порядковый номер и составлен эксплуатационный паспорт.
Техническое обслуживание установок ЭХЗ, не оборудованных автоматизированными системами управления, должно проводиться не реже:
- двух раз в месяц — для катодных;
- четырех раз в месяц — для дренажных;
- одного раза в шесть месяцев — для протекторных.
При наличии автоматизированных систем управления, отвечающих требованиям ГОСТ Р 8.596, периодичность проведения технического обслуживания установок ЭХЗ может устанавливаться эксплуатационной организацией самостоятельно.
При техническом обслуживании катодных и дренажных установок ЭХЗ должны выполняться следующие виды работ:
- контроль режимов работы (измерение напряжения, величины тока на выходе преобразователя);
- измерение защитных потенциалов в точках подключения к защищаемому сооружению;
- оценка непрерывности работы;
- осмотр контактных соединений, анодных заземлений, узлов и блоков преобразователей, выявление обрывов кабельных линий;
- проверка наличия и состояния знаков привязки на местности анодного заземления и точек подключения к защищаемым сооружениям, наличие и состояние маркировочных бирок кабельных линий.
На протекторных установках защиты должно выполняться техническое обслуживание с проверкой эффективности их работы.
Результаты технического обслуживания установок ЭХЗ должны оформляться записями в эксплуатационных журналах.
Техническое обслуживание электроизолирующих соединений и проверка их диэлектрических свойств должны проводиться со следующей периодичностью:
- неразъемных по диэлектрику — в сроки, установленные требованиями документации изготовителя;
- фланцевых — не реже одного раза в год.
Результаты технического обслуживания электроизолирующих соединений должны быть оформлены документацией по формам, установленным стандартами эксплуатационных организаций.
Проверка эффективности работы установок катодной и дренажной защиты должна проводиться не реже, чем два раза в год, с интервалом не менее 4 мес.
При проверке эффективности работы катодных и дренажных установок защиты должны выполняться следующие виды работ:
- все работы, предусмотренные при техническом обслуживании;
- измерения защитных потенциалов в опорных точках по трассе защищаемого сооружения;
- контроль распределения тока между защищаемыми сооружениями в блоках совместной защиты.
При техническом обслуживании с проверкой эффективности работы протекторных установок должны выполняться следующие виды работ:
- контроль режима работы (измерение силы тока в цепи «протектор — защищаемое сооружение»; разность потенциалов между протектором и защищаемым сооружением);
- измерение защитных потенциалов в точке подключения к защищаемому сооружению и в опорных точках по трассе защищаемого сооружения;
- измерение потенциала «протектор — земля»;
- осмотр контактных соединений.
Корректировка режимов работы средств ЭХЗ должна проводиться:
- при изменении рабочих параметров преобразователя;
- при изменении коррозионных условий эксплуатации газопроводов, связанных с прокладкой новых подземных сооружений, изменением конфигурации газовой и рельсовой сетей в зоне действия защиты, строительством установок ЭХЗ на смежных коммуникациях.
Дефекты и неисправности, выявленные при техническом обслуживании установок ЭХЗ, должны устраняться при текущем или капитальном ремонте.
Ремонт установок ЭХЗ должен проводиться по результатам проведения технического обслуживания и проверки эффективности их работы.
Срок ремонта вышедшей из строя установки ЭХЗ должен определяться эксплуатационной организацией, исходя из возможности обеспечения защитного потенциала на газопроводе соседними установками (перекрытие зон защиты).
Внеплановый ремонт установок ЭХЗ должен проводиться для устранения причин отказов в процессе их эксплуатации и оформляться соответствующим актом с указанием причины его проведения.
Эксплуатационная организация должна вести учет числа и времени простоев установок ЭХЗ в процессе их эксплуатации. Суммарная продолжительность перерывов в работе установок ЭХЗ не должна превышать 14 сут в течение года.
Для сокращения перерывов в работе установок ЭХЗ в эксплуатационных организациях должен создаваться резервный фонд преобразователей катодной и дренажной защиты в объеме, установленном стандартом организации.
Сведения о проведении текущего ремонта средств ЭХЗ должны оформляться записями в эксплуатационных журналах, о проведении капитального ремонта — в эксплуатационных паспортах установок ЭХЗ.
На участках подземных газопроводов, не требовавших на стадии их проектирования электрохимической защиты в соответствии с ГОСТ 9.602, должны выполняться следующие работы по проверке коррозионных условий их эксплуатации:
- контроль опасности блуждающих токов с периодичностью не реже одного раза в два года;
- контроль коррозионной агрессивности грунтов с периодичностью не реже одного раза в пять лет.
Контроль состояния переходов газопроводов под автомобильными и железными дорогами с целью определения наличия (отсутствия) контакта «труба-футляр» должен проводиться электрометрическим методом с периодичностью два раза в год.
Компания ООО «Кварц» производит работы по техническому обслуживанию и ремонту средств электрохимической защиты подземных стальных газопроводов. Все работы
Источник: xn—-ctbicnniqgpjeq9byfo.xn--p1ai
Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии
Электрохимическая защита от коррозии состоит из катодной и дренажной защиты. Катодная защита трубопроводов осуществляется двумя основными методами: применением металлических анодов-протекторов (гальванический протекторный метод) и применением внешних источников постоянного тока, минус которых соединяется с трубой, а плюс – с анодным заземлением (электрический метод).
Рис. 1. Принцип работы катодной защиты
Гальваническая протекторная защита от коррозии
Наиболее очевидным способом осуществления электрохимической защиты металлического сооружения, имеющего непосредственный контакт с электролитической средой, является метод гальванической защиты, в основу которого положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Таким образом, если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом-протектором и будет разрушаться, защищая металл с менее отрицательным потенциалом. Протекторы, по существу, служат портативными источниками электроэнергии.
В качестве основных материалов для изготовления протекторов используются магний, алюминий и цинк. Из сопоставления свойств магния, алюминия и цинка видно, что из рассматриваемых элементов магний обладает наибольшей электродвижущей силой. В то же время одной из наиболее важных практических характеристик протекторов является коэффициент полезного действия, показывающий долю массы протектора, использованной на получение полезной электрической энергии в цепи. К.П.Д. протекторов, изготовленных из магния и магниевых сплавов, редко превышают 50 % в, в отличие от протекторов на основе Zn и Al с К.П.Д. 90 % и более.
Рис. 2. Примеры магниевых протекторов
Обычно протекторные установки применяются для катодной защиты трубопроводов, не имеющих электрических контактов со смежными протяженными коммуникациями, отдельных участков трубопроводов, а также резервуаров, стальных защитных кожухов (патронов), подземных резервуаров и емкостей, стальных опор и свай, и других сосредоточенных объектов.
В то же время протекторные установки очень чувствительны к ошибкам в их размещении и комплектации. Неправильный выбор или размещение протекторных установок приводит к резкому снижению их эффективности.
Катодная защита от коррозии
Наиболее распространенный метод электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений – это катодная защита, осуществляемая путем катодной поляризации защищаемой металлической поверхности. На практике это реализуется путем подключения защищаемого трубопровода к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, называемого станцией катодной защиты. Положительный полюс источника соединяют кабелем с внешним дополнительным электродом, сделанным из металла, графита или проводящей резины. Этот внешний электрод размещается в той же коррозионной среде, что и защищаемый объект, в случае подземных промысловых трубопроводов, в почве. Таким образом, образуется замкнутая электрическая цепь: дополнительный внешний электрод – почвенный электролит – трубопровод – катодный кабель – источник постоянного тока – анодный кабель. В составе данной электрической цепи трубопровод является катодом, а дополнительный внешний электрод, присоединенный к положительному полюсу источника постоянного тока, становится анодом. Данный электрод называется анодным заземлением. Отрицательно заряженный полюс источника тока, присоединенный к трубопроводу, при наличии внешнего анодного заземления катодно поляризует трубопровод, при этом потенциал анодных и катодных участков практически выравнивается.
Таким образом, система катодной защиты состоит из защищаемого сооружения, источника постоянного тока (станции катодной защиты), анодного заземления, соединительных анодной и катодной линий, окружающей их электропроводной среды (почвы), а также элементов системы мониторинга – контрольно-измерительных пунктов.
Дренажная защита от коррозии
Дренажная защита трубопроводов от коррозии блуждающими токами осуществляется путем направленного отвода этих токов к источнику или в землю. Установка дренажной защиты может быть нескольких видов: земляной, прямой, поляризованный и усиленный дренажи.
Рис. 3. Станция дренажной защиты
Земляной дренаж осуществляется заземлением трубопроводов дополнительными электродами в местах их анодных зон, прямой дренаж – созданием электрической перемычки между трубопроводом и отрицательным полюсом источника блуждающих токов, например рельсовой сетью электрифицированной железной дороги. Поляризованный дренаж в отличие от прямого обладает только односторонней проводимостью, поэтому при появлении положительного потенциала на рельсах дренаж автоматически отключается. В усиленном дренаже дополнительно в цепь включается преобразователь тока, позволяющий увеличивать дренажный ток.
электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ
Источник: transenergostroy.ru
Оборудование для электрохимической защиты (ЭХЗ)
Электрохимзащита применяться для защиты различных металлических сооружений, газопроводов и нефтепроводов, а также для защиты нефтегазопромысловых стационарных сооружений. Электрохимзащита трубопроводов значительно продлевает срок их службы и устраняет самую главную опасность – внеплановые ремонты. Каждый элемент подземных коммуникаций имеет свой ресурс, срок службы. По истечении этого времени, необходимо проводить плановую замену. Однако из-за коррозии (а в старых трубах она неизбежна), расчетные сроки службы значительно корректируются. И только электрохимзащита помогает оградить себя от неожиданностей, сэкономить приличные средства и избежать аварий. В данном разделе представлена, только малая часть продукции электрохимзащиты поставляемой АО «ГСС» (в виде примера), для получения полной информации по продукции электрохимзащиты, необходимо обраться в профильный отдел.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ОБОРУДОВАНИЯ ЭХЗ:
Станции катодной защиты
Унифицированный комплект системы электрохимической защиты УКС ЭХЗ
Предназначен для обеспечение электрохимической защиты подземных газопроводов и др. подземных сооружений от коррозии, согласно проектным решениям. Производство УКС ЭХЗ возможно осуществлять в виде двух и более комплектов, которые изготавливаются согласно отдельным опросным листам для одного объекта. В УКС ЭХЗ могут быть включены оборудование или материалы индивидуального исполнения, их вариативность позволяет удовлетворить любые требования заказчика.
Анодные заземлители глубинные / поверхностные
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИБОРОВ УЧЕТА И КОНТРОЛЯ ЭХЗ
Индикаторы коррозионных процессов серии ИКП
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МОНТАЖА ЭХЗ
Термитный карандаш ТУ 1793-004-43750384-2006
Стержни электрохимзащиты ТУ 1718-001-56222072-2005
ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЛОЖЕМЕНТ «ЛИТОМЕТ»
ТУ 1469-025-63341682-2017
ОПИСАНИЕ:
электроизолирующий ложемент «Литомет» представляет собой электроизолирующую прокладку, предназначенную для исключения любого электрического контакта между стальными надземными трубопроводами и металлическими опорами, и конструкциями, а также защиты изоляционного покрытия трубопроводов от механических повреждений. Продукция согласована для применения ПАО «Газпром».
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
изделие монтируется на опорах трубопроводов различных типов во всех климатических зонах по ГОСТ 15150-69 при температуре окружающей среды от минус 60˚С до плюс 60˚С.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
- увеличение срока службы надземных трубопроводов за счет прочной конструкции, не подверженной деформации во времени (ползучести);
- защита антикоррозионной изоляции трубопроводов от механических повреждений при прокладке трубопроводов;
- защита материала трубы от блуждающих токов;
- защита материала трубы от снижения токов ЭХЗ;
- защита материала трубы от повреждений в результате гальванической и щелевой коррозии.
Основные характеристики электроизолирующий ложемент «Литомет»
Оборудование для электрохимической защиты (ЭХЗ) Электрохимзащита применяться для защиты различных металлических сооружений, газопроводов и нефтепроводов, а также для защиты нефтегазопромысловых
Источник: www.gazpromss.ru
Бурение скважин под электрохимзащиту в Тюмени
При бурении скважин в грунте с повышенной коррозионной активностью обязательно необходимо использование электрохимзащиты для всех типов подземных сооружений. Количество металлов, которые ежегодно растворяются в почве Земли, исчисляется миллионами тонн и ухудшает экологическую обстановку на планете. Бурение скважин под электрохимзащиту позволяет защитить газопровод или нефтепровод от коррозии (почвенной или коррозии блуждающими токами ).
Почему необходима электрохимзащита газопроводов?
Если речь идет о коррозии обычных водопроводных труб, то единственное чем это грозит – утечкой воды и экономическими потерями предприятия, связанными с этим фактом. Но когда утечка происходит из газопровода, то ситуация принимает гораздо более катастрофические масштабы и последствия. Особенно это касается газопроводов со средним и высоким давлением. Именно по причине различий трубопроводных систем используется различная электрохимическая защита газопроводов.
Существует два основных вида защиты газопроводов от коррозии: активная и пассивная.
Пассивная защита трубопроводов
Если речь идет о пассивной эхз газопровода, то она заключается в покрытии труб системы изоляционным материалом (противокоррозионным, битумным или материалом на основе полиэтилена).
К сожалению, не приходится говорить о высокой надежности этого метода из-за сложностей с целостностью изоляционного покрытия. Строительство системс применением пассивной защиты от коррозии негативно сказывается на материале покрытия. Появившиеся трещины, вмятины, сколы и прочие дефекты усугубляются в процессе эксплуатации подземных сооружений и систем. Могут возникать и сквозные повреждения изоляционного покрытия, где смогут протекать грунтовые воды, образуя коррозию.
Таким образом, делаем вывод, что пассивный метод не может полноценно защитить трубопровод от коррозии. Именно поэтому эксперты рекомендуют использование одновременно двух видов защиты – и пассивной, и активной.
Активная защита трубопроводов
Активный вид защиты – это электрохимзащита трубопроводов. Она позволяет решить следующие задачи:
- подавление токов в местах их выходов в почву и создание анодных зон в местах с поврежденным изоляционным слоем;
- отвод опасных блуждающих токов.
Блуждающие токи могут возникать по различным причинам. Например, из-за работы находящихся рядом трамваев, железных дорог, сварочных аппаратов и тому подобного электрооборудования.
Остановимся более подробно на принципе работы активного вида эхз трубопроводов. Она позволяет отклонять блуждающие токи за счет наличия цепи анодной защиты или же с помощью катодной станции, которая преобразует переменный ток в постоянный.
Возможен и иной монтаж электрохимщазиты – с использованием глубинного заземления. В таком случае в специально пробуренные для этого скважины с раствором глины устанавливают заземлитель, длина которого больше его диаметра. Это не вся конструкция. Кроме того, в скважину опускают трубу с заваренным конусом книзу. Внутрь конуса опускается электрод, к которому прикручиваются провода. Они выводятся наружу и подключаются к станции катодной защиты, а скважины засыпаются коксовой мелочью.
Бурение скважин эхз – это очень важная работа, требующая понимания всех технических процессов, опыта и профессионализма. Если вам необходимо произвести этот вид работ, то обращайтесь к компании «БурВода72» в Тюмени. Мы работаем по всей области и предоставляем полный спектр услуг, связанный с бурением скважин. Качественно и в срок – вот наш девиз! Звоните по номеру 8 919 931 34 24 или оставляйте заявку на сайте .
Остались вопросы? Звоните по телефону +7 3452 930-317
Бурение скважин под электрохимзащиту в Тюмени позволяет защитить газопровод или нефтепровод от почвенной коррозии, а также от коррозии блуждающими токами.
Источник: burvoda72.ru
Станьте первым!