Анодная защита газопровода: Полезные статьи | ООО «Копейский завод изоляции труб»

alexxlab | 03.04.2023 | 0 | Разное

ЭХЗ – Газификация под ключ

Электрохимическая защита от коррозии

объектов энергетического комплекса, таких как подземные и наземные магистральные и распределительные газопроводы, резервуары хранения сжиженных углеводородных газов и т.д.

Компания «Беллексстрой» обладает огромным опытом по строительству средств защиты подземных стальных газопроводов и резервуаров от электрохимической коррозии; средств безопасности, регулирования, защиты и автоматизированного управления технологическими процессами распределения и потребления газа. А также имеем все необходимые лицензии и разрешения для осуществления деятельности в области промышленной безопасности.

Одним из эффективных и действующих способов защиты от коррозии стальных газопроводов и резервуаров на сегодняшний день является электрохимический, включающий катодную и анодную защиту, основанная на наложении отрицательного потенциала на защищаемую деталь.
Электрохимическая защита  от коррозии осуществляется при воздействии постоянного электрического поля на предохраняемый газопровод. В случае катодной защиты, газопровод приобретает отрицательный потенциал при воздействии на него электромагнитного поля, что делает его «катодом».
В ходе протекания процесса между средой-электролитом (в данном случае грунтом) и защищаемым от коррозии газопроводом возникает постоянная разница потенциалов, значение которой контролируется при помощи высоковольтных вольтметров.

Для обеспечения снижения коррозии на участках пролегания трубопроводов используются особые приспособления, называемые станциями катодной защиты (СКЗ).
СКЗ включают в себя следующие элементы: заземление, выступающее в роли анода; генератор постоянного тока; пункт контроля, измерений и управления процессом; соединительные приспособления (провода и кабели).
Станции катодной защиты вполне эффективно выполняют основную функцию, при подключении к независимому генератору или ЛЭП защищая одновременно несколько расположенных поблизости участков трубопроводов.
Регулировать параметры тока можно как вручную (заменяя трансформаторные обмотки), так и в автоматизированном режиме (в случае, когда в контуре имеются тиристоры).

Главной причиной выхода газопроводов из строя (частичной разгерметизации или полного разрушения отдельных элементов) является коррозия металла.
В результате образования на поверхности изделия ржавчины на его поверхности появляются микроразрывы, раковины (каверны) и трещины, постепенно приводящие к выходу системы из строя.
Особенно эта проблема актуальна для труб, пролегающих под землёй и всё время соприкасающихся с грунтовыми водами.
Чтобы существенно замедлить процессы разрушения материалов, нужно добиться снижения катодного потенциала защищаемого газопровода.

Одну из самых серьёзных угроз металлическим изделиям представляют блуждающие токи, то есть электрические разряды, проникающие в грунт вследствие работы заземлений линий энергопередачи (ЛЭП), громоотводов или передвижения по рельсам поездов. Невозможно определить, в какое время и где они проявятся.
Разрушающее воздействие блуждающих токов на стальные элементы конструкций проявляется, когда эти детали обладают положительным электрическим потенциалом относительно электролитической среды (в случае трубопроводов – грунта). Катодная методика сообщает защищаемому изделию отрицательный потенциал, в результате чего опасность коррозии из-за этого фактора исключается.
Оптимальным способом обеспечения контура электрическим током является использование внешнего источника энергии: он гарантирует подачу напряжения, достаточного для «пробивания» удельного сопротивления грунта.

Что мы предлагаем

Весь комплекс услуг по газификации индивидуальных жилых домов; строительство газораспределительных систем, промышленных котельных, ГРП, ШРП, а также монтаж и ремонт всех средств защиты газопроводов от электрохимической коррозии.

Монтаж систем газоснабжения

Земляные работы

Виды активной защиты трубопроводов и критерии их применения

Активная защита осуществляется на практике следующими способами: постоянная катодная поляризация стального сооружения, эксплуатирующегося в среде с достаточно большой электропроводностью. Такая поляризация, осуществляемая от внешнего источника электрической энергии, носит название катодная защита. При катодной защите на подземное стальное сооружение подается отрицательный потенциал, что приводит к снижению его скорости коррозии до значений, как правило, не превышающих 0,01 мм/год; катодная поляризация, вызванная электрическим контактом сооружения с металлом, обладающим более электроотрицательным электродным потенциалом, например стального сооружения с отливками из магниевых сплавов. Более электроотрицательный металл (магний) в среде с достаточно высокой электропроводностью подвергается разрушению и его следует периодически возобновлять. Такой металл называется протектором, а метод защиты – протекторная защита (от латинского: protector – защитник). анодная поляризация, которая в некоторых случаях способствует поддержанию пассивного состояния стали в средах (например, кислотах), являющихся весьма агрессивными. Анодная защита применяется в химической промышленности для защиты от коррозии секций установок из углеродистой и высоколегированной стали. направленное смещение анодной поляризации металла сооружения в отрицательную сторону за счет отвода блуждающих анодных токов обратно к источнику их возникновения (э. ж/д). Такая поляризация, носит название электродренажная защита.  Мероприятия по борьбе с блуждающими токами осуществляются по двум основным направлениям:  предупреждение или уменьшение возможности возникновения блуждающих токов на самом источнике тока;  и проведение специальных работ на защищаемом подземном сооружении по отводу блуждающих токов.  Мероприятия первого направления – обязательные, но это только начальная мера. Независимо от этого вида работ обязательно производится защита самих подземных сооружений путем: использования изолирующих современных покрытий, устройства электрических экранов, установки изолирующих фланцев (соединений) на трубопроводах,  укладки трубопроводов в подземных коллекторах и каналах,  устройства усиленной катодной поляризации и др. В соответствие с требованиями ГОСТ Р 51164-98 электрохимическая защита должна обеспечиваться, в течение всего срока эксплуатации и непрерывно по времени, на всем протяжении и по всей поверхности катодной поляризацией: трубопроводов при помощи установок катодной защиты. Это требование распространяется и на подземные, заглубленные, наземные стальные резервуары (ЖБР, РВС) для нефти и нефтепродуктов;  подземных стальных (погружных) емкостей, газгольдеров, цистерн, а также наземных стальных резервуаров противопожарного и хоз-питьевого назначения, – при помощи протекторов, а при отсутствии внешнего источника электроснабжения или возможности его подвода к защитной установке (протяженные болота, водоемы, моря и т.п.), – и трубопровода; трубопроводов при помощи поляризованных электрических дренажей с непрерывным обеспечением требуемых защитных потенциалов в зонах действия блуждающих токов источников постоянного тока, в том числе автоматических поляризованных дренажей с управлением сопротивлением цепи защиты по дренированному току, а также автоматическими катодными станциями с поддержанием защитного потенциала и, по возможности, усиленными электрическими дренажами

Газовые аноды, покрытия и защита от коррозии | Мнение

Питер Борроуз приглашает нас на очередной экскурс в местную химию

В этом выпуске:  газовые аноды, покрытия и защита от коррозии

чтобы выявить химию этого наблюдения. А что может быть неожиданнее и даже парадоксальнее газового анода?

Химия в трубопроводе

Маркер близлежащего газового анода

Фотография (справа) сделана на пляже Лепе в Саутгемптон-Уотер. Это было недалеко от того места, где подводный трубопровод на остров Уайт входит в воду. Стальной трубопровод подвергается коррозии в морской среде. Без защиты атомы железа в трубе потеряли бы электроны, превратившись в ионы железа (II), а затем ионов железа (III). Это могло произойти под водой, вдали от воздуха. В этой части трубопровода железо играет роль анода: 

Fe(тв) + водный раствор → Fe ²⁺ (водный раствор) + 2e ^– ( 1 )

Fe ²⁺ (водный раствор) → Fe ^{3+ – e  ( 2 )} 

Электроны будут проходить через сталь к частям трубопровода, хорошо снабженным кислородом,  , т.е. вблизи поверхности. Здесь электроны будут отданы молекулам воды, которые станут гидроксид-ионами. Эта часть трубопровода действует как катод: 

O ₂ (водн.) + 2H ₂ O(l) + 4e ^– → 4OH ^– (водн.) ( 3 ) 

Обратите внимание, что часть трубопровода, которая разрушается, удалена от воздуха, и было бы трудно обнаружить коррозию место.

Для защиты трубопровода от коррозии вместо него жертвуют другим, более реакционноспособным металлом. Этот металл — цинковый сплав, магний или, как ни странно, алюминий — действует как «жертвенный анод». Однако железо ( т.е. катод) защищено. Реакции ( 4a и 4b ), а не реакции ( 1 ) и ( 2 ).

Mg(s) + водный → Mg ²⁺ (водный) + 2e ^–  ( 4a ) 

Zn(s) + водный → Zn ^{2+ 1}  (водный) + 1 2e 4b ) 

Покрытия, антикоррозионная и катодная защита

Цинковое покрытие на стальных листах (“оцинкованное железо”), используемых для изготовления ограждений и кровельных материалов, мусорных баков  и т. д. работает точно так же. Покрытие цинком на фонарном столбе из оцинкованного железа обеспечивает некоторую физическую защиту, но даже если покрытие поцарапано, более реактивный цинк предпочтительнее подвергается коррозии, предохраняя железо от ржавчины. В случае фонарного столба цинк покрывает всю поверхность железа. Цинк по-прежнему действует как жертвенный анод, по-прежнему существует катодная защита железа, но цинк физически распределяется по поверхности железа, а не в виде отдельной «проволоки».

Цинк не используется для защиты стальных листов, используемых для изготовления банок для пищевых продуктов, поскольку цинк слабо токсичен. Вместо этого используется олово. К сожалению, олово является менее активным металлом, чем железо, поэтому, если покрытие олова повреждается (возможно, в результате сильного удара, вызванного неосторожным обращением, которое приводит к серьезной вмятине на банке), у вас есть идеальные условия для коррозии. Железо растворяется, как и в реакциях ( 1 ) и ( 2 ), и в конечном итоге банка дает течь. Если содержимое несколько кислое ( например, , консервированные фрукты) вместо реакции ( 3 ) может иметь место реакция ( 5 ), которая приводит к повышению давления и, возможно, к эффектному выбросу.

2H ⁺ (водн.) + 2e ^– → H ₂ (г) ( 5 ).

Ссылки

1. P. Borrows, Educ. Хим. ., 2006, 43 (4), 92.

PHMSA: связь с заинтересованными сторонами — катодная защита

Краткие сведения:

• Практически все трубопроводы для транспортировки опасных жидкостей и природного газа, используемые сегодня, изготавливаются из стали. Эта сталь, если она не защищена иным образом и подвергается воздействию кислорода и/или воды, может подвергаться коррозии. Коррозия может привести к образованию небольших отверстий в трубе или потере способности выдерживать давление.
• Коррозия – это электрохимическая реакция металлического материала с окружающей средой. Среда трубы включает почву, воду, воздух и даже содержимое самой трубы.
• Во всех электролитах (земля, дождевая вода, речная или морская вода, влага воздуха или транспортируемый продукт) атомы металла из трубы переходят в раствор в виде электрически заряженных ионов. Движение ионов вызывает поток электрического тока от металлической трубы к электролиту (земле или воде). Этот процесс вызывает потерю металла с поверхности металла и обычно называется ржавчиной.
• Системы катодной защиты (CP) помогают предотвратить коррозию на внешней стороне труб, заменяя их новым источником электронов, обычно называемым либо «жертвенным анодом», либо «анодом с подаваемым током». Обе системы работают за счет подачи постоянного тока на подземный трубопровод с использованием устройств, называемых выпрямителями. Пока ток достаточен, коррозия предотвращается или, по крайней мере, смягчается и контролируется.
• В большинстве случаев покрытия на внешней стороне трубы используются в сочетании с CP. Покрытия обладают высокой диэлектрической прочностью, что предотвращает поток электронов в окружающую среду трубы, тем самым прерывая электрохимическую реакцию металла с окружающей средой.

Где используется катодная защита?

CP защищает подземные трубопроводы, корпуса судов, подземные резервуары, морские платформы и любые другие металлические поверхности, которые могут соприкасаться с землей или водой. Он не используется для предотвращения атмосферной коррозии или коррозии, которая может возникнуть внутри трубы из-за ее содержимого. В этих случаях используются другие меры по борьбе с коррозией.

Каковы нормативные требования к катодной защите трубопровода?

• Газопроводы, проложенные после 31 июля 1971 г., и межгосударственные трубопроводы для опасных жидкостей, проложенные после 31 марта 1970 г., должны иметь соответствующее покрытие и CP. Применяются даты вступления в силу для других категорий трубопроводов.
• CP требуется на любом трубопроводе, установленном до этих дат, если трубопровод имеет покрытие, или при наличии участков активной коррозии, если трубопровод не имеет покрытия или имеет неэффективное покрытие.
• Рабочие характеристики систем CP необходимо регулярно контролировать с проведением испытаний не реже одного раза в год. Записи должны храниться в течение всего срока службы трубопровода.
• Если в системах CP используются выпрямители, каждый выпрямитель необходимо проверять шесть раз в год с максимальным интервалом между проверками 2,5 месяца.
• Каждый трубопровод должен иметь достаточно контрольных точек для электрических измерений, чтобы определить адекватность CP. Контрольные точки должны быть показаны на картах системы КП.
• Операторы должны вести записи или карты своих систем CP. Записи всех испытаний, обследований или инспекций, требуемых правилами, должны поддерживаться в рабочем состоянии.
• Трубопроводы, в которых обнаружено недостаточное CP, должны быть своевременно устранены (обычно в течение 12–18 месяцев после обнаружения).
• Более жесткие требования предъявляются к газопроводам, работающим по альтернативному (повышенному) МАОП.