ЭлектроХимическая Защита

Электрохимическая защита – эффективный способ защиты готовых изделий от электрохимической коррозии. Электрохимическая защита надежно защищает изделие от коррозии, предупреждая разрушение подземных трубопроводов, резервуаров и иных технических устройств, и сооружений.

Сдвиг потенциала защищаемого металлического объекта осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока (станции катодной защиты) или же соединением с протекторным анодом, изготовленным из металла, более электроотрицательного относительно объекта. При этом поверхность защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех её участках протекает только катодный процесс. Обусловливающий коррозию анодный процесс перенесён на вспомогательные электроды. 

В основу протекторного метода положен тот факт, что различные металлы в электролите имеют различные электродные потенциалы. Если образовать гальванопару из двух металлов и поместить их в электролит, то металл с более отрицательным потенциалом станет анодом и будет разрушаться, защищая, тем самым, металл с менее отрицательным потенциалом. На практике в качестве жертвенных гальванических анодов используются протекторы из магниевых, алюминиевых и цинковых сплавов.

Катодная защита - способ защиты сооружений принудительной катодной поляризацией с помощью внешнего источника постоянного тока. Отрицательный полюс внешнего источника тока подключают к защищаемому сооружению, которое исполняет роль катода. Для образования замкнутой по току цепи положительный полюс источника соединяется со вспомогательным электродом - анодом, который находится в той же среде (грунт, вода), что и защищаемый объект.

Анод электрической цепи - специальное анодное заземление. Потенциал анода более положительный, чем потенциал защищаемого объекта. Следовательно, происходит его анодное растворение. Для увеличения срока службы анодов их обычно изготавливают из материалов, по возможности меньше подвергающихся анодному растворению, стойкими к другим химическим и физическим воздействиям, допускающих высокую токовую нагрузку и имеющих достаточно низкое сопротивление.

Наряду с хорошо изолированными участками трубопроводов встречаются участки, имеющие как отдельные дефекты изоляционных покрытий, так и распределенные точечные повреждения. Трубопроводы с такими распределенными повреждениями, без катодной защиты поляризуются при контакте с электролитом грунта до величины естественного потенциала (Uест). При включении станций катодной защиты (СКЗ) под действием защитного тока, протекающего через имеющиеся повреждения изоляционного покрытия, начинаются поляризационные процессы, изменяющие строение двойного электрического слоя на границе металл - электролит грунта.

Для ЭХЗ трубопроводов необходимо обеспечить его катодную поляризацию внешним током. Однако при равенстве защитного и коррозионного токов обеспечивается 50 %-я степень защиты, поэтому об эффективности ЭХЗ судят по величине поляризационного потенциала Uп или его смещения >Uп, исходя из теоретического соотношения: >Uп = - 0,059 lgjк/jа, где >Uп - минимальное защитное смещение потенциала, В; jк - плотность тока коррозии; jа - предельно допустимая плотность тока коррозии при ЭХЗ.

Так, для снижения скорости коррозии в 100 раз, т.е. jк/jа= 100, необходимо сместить потенциал на 118 мВ: >Uп = - 0,059 Ig 100 = - 0,118 В. Таким образом, защищенность подземных металлических сооружений от коррозии оценивают по косвенному критерию - величине разности потенциала труба-земля Uз, измеренной относительно земли. Об истинной защищенности трубопроводов можно судить только по величине поляризационного потенциала Uп.

Расчет защитного потенциала:

Удельное сопротивление грунта (ρг)

Удельное сопротивление грунта как обобщающий фактор коррозионной активности играет важную роль и определяет величину электрохимического потенциала трубопровода, которая в среднем составляет минус 0,55 В по неполяризующемуся медносульфатному электроду сравнения (МСЭ).

Показатель рН

На скорость коррозии трубопровода влияют внутренние и внешние факторы, присущие как металлу, так и коррозионной среде. Внутренние факторы определяются природой металла, его составом, структурой, состоянием поверхности, наличием напряжений. Внешние факторы влияют на скорость коррозии металлов и определяются природой и свойствами коррозионной среды. К ним относятся: концентрация водородных ионов (рН), скорость движения электролита, температура, давление, контакт с другими металлами, внешние токи.

На скорость коррозии существенное влияние оказывает концентрация ионов H+. Повышение pH приводит к замедлению коррозии, поскольку восстановление O2 из H2O замедляется. При pH = 9–10 коррозия железа практически прекращается.

Измерение электрических параметров трубопроводов

Для контроля защищенности трубопроводов нашими специалистами проводятся следующие измерения:

-          измерения удельного сопротивления грунтов;

-          измерение pH грунта;

-          измерение потенциалов трубопровода на КИП и в шурфах;

-          измерения в зоне блуждающих токов;

-          интегральная оценка состояния изоляции трубопровода.

Измерение удельного сопротивления грунта

Измерение удельного сопротивления грунта проводится с помощью приборов ИС-10 или аналогичных, согласно схеме, приведенной ниже. Согласно ГОСТ 9.602 измерение удельного электрического сопротивления грунта проводят с шагом 10 м вдоль оси трубопровода в соответствии с ГОСТ 9.602.

Измерение pH грунта.

Измерения показателя pH грунта проводятся с применением портативных рН-метров в растворе грунта в дистиллированной водой.

Измерение потенциалов

Измерение защитного потенциала трубопровода Uз проводятся с применением прибора коррозионных изысканий ПКИ-02 по схеме, показанной на рисунке ниже. Количество измерений и расстояние между ними зависит от требований нормативно-технической документации на объект контроля.

Оценка влияния блуждающих токов

Определение опасного влияния блуждающего постоянного тока проводится в соответствии с ГОСТ 9.602-2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии». При определении наличия блуждающих токов измерения проводятся по следующей схеме:

-          измерение и фиксация Uз каждые 10 с в течение 10 мин.

-          определение ΔU = Uзmax – Uзmin

-          ΔU ≤0,04В – отсутствие опасного влияния блуждающего пост.тока.

Интегральная оценка состояния изоляции трубопровода.

Интегральная оценка состояния изоляции проводится в соответствии с ВРД 39-1.10-026-2001 «Методика оценки фактического положения и состояния изоляции подземных газопроводов». В процессе работы к трубопроводу подключается генератор низкой частоты. Далее с помощью многофункционального приемного устройства (приемник) определяется положение трубопровода и глубина его залегания. Также приемник позволяет измерить величину переменного тока, протекающего в подземном трубопроводе. По изменению величины тока в зависимости от пройденного расстояния от точки подключения генератора оценивается состояние изоляции трубопровода. Ниже приведен примерный график представления результатов интегральной оценки состояния изоляции и пример таблицы с результатами измерений.

Нормативная документация

1. ГОСТ 9.602-2005 «Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».
2. Методика проведения экспертизы промышленной безопасности и определения срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов КС ООО «Газпром трансгаз Югорск» с использованием результатов внутритрубного диагностирования.
3. СТО Газпром 2-2.3-310-2009 "Организация коррозионных обследований объектов ОАО «Газпром». Основные требования".
4. СТО Газпром 2-2.3-328-2009 «Оценка технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций».
5. СТО Газпром 2-2.3-173-2007 «Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением».
6. СТО Газпром 2-2.3-412-2010 «Инструкция по определению потенциально опасных стресс-коррозионных участков и техническому диагностированию технологических трубопроводов газа компрессорных станций».
7. ВРД 39-1.10-026-2001 Методика оценки фактического положения и состояния изоляции подземных газопроводов

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Геодезический контроль

Акустико-эмиссионный контроль магистральных газопроводов

Визуально-измерительный контроль