Электрохимическая защита: Электрохимическая защита при строительстве и эксплуатации трубопроводов.

Содержание

Что такое электрохимическая защита?

Что такое электрохимическая защита?

Электрохимическая защита – это эффективный способ защиты готовых изделий, конструкций и сооружений от электрохимической коррозии. Бывает, что в некоторых случаях возобновить защитный оберточный материал, лакокрасочное покрытие или же другое антикоррозионное покрытие невозможно, тогда целесообразно использовать электрохимическую защиту. Возобновлять антикоррозийное покрытие подземного трубопровода или же днища морского судна очень трудоемко и дорого, а иногда просто не представляется такая возможность. Электрохимическая защита надежно защищает изделие, конструкцию или сооружение от коррозии, предупреждая и останавливая разрушение подземных трубопроводов, днищ судов, различных резервуаров и т.п.

Электрохимическую защиту целесообразно применять в тех случаях, когда потенциал свободной коррозии находится в области интенсивного растворения основного металла либо когда идет интенсивное разрушение самой металлоконструкции (перепассивации).

Для электрохимической защиты металлических конструкций и сооружений применяется множество различных средств.

Суть электрохимической защиты состоит в том, что к готовому металлическому изделию, конструкции или сооружению извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Постоянный электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. В результате катодной поляризации, бывшие анодными участки на поверхности металла, становятся катодными. А вследствие воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла самой конструкции, а прикрепленного анода.

Таким образом, в зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла изделия или конструкции, электрохимическую защиту можно разделить на анодную и катодную.

При использовании анодной защиты, потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до тех пор, пока не будет достигнуто пассивное устойчивое состояние системы.

При этом, достоинствами анодной электрохимической защиты является не только очень значительное замедление скорости коррозии, но также и тот факт, что в производимый продукт и среду не попадают продукты коррозии.

Катодная защита - является одним из основных видов защиты металлов от коррозии. Катодная защита, по сути, состоит в подключении к изделию внешнего тока от отрицательного полюса источника тока, который поляризует катодные участки коррозионных элементов, и благодаря этому приближает значение потенциала к анодному. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом антикоррозионная стойкость повышается, и коррозионные повреждения защищаемой конструкции практически сводятся к нулю. Анод же постепенно разрушается и его необходимо через некоторые интервалы времени заменять на новый.

Электрохимическая защита магистральных трубопроводов и резервуаров

Программа имеет своей целью качественное изменение следующих профессиональных компетенций слушателей, необходимых для профессиональной деятельности в рамках имеющейся квалификации:

  • способность участвовать в реконструкции систем электрохимической защиты и других объектов трубопроводного транспорта нефти с переводом их на новый технический уровень;
  • способность проводить электрометрические изыскания и рассчитывать параметры электрохимической защиты;
  • способность анализировать новые направления в разработке средств защиты от коррозии, использовать технологические приемы изменения состава и физико-химических свойств технологических сред с целью снижения коррозионной агрессивности;
  • способность участвовать в совершенствовании существующих систем электрохимической защиты в нормативное состояние с учетом требований отраслевых нормативных документов;
  • способность осуществлять эксплуатацию оборудования электрохимической защиты на объектах трубопроводного транспорта нефти.

 

В результате освоения программы слушатель должен приобрести следующие знания и умения, необходимые для качественного изменения указанных компетенций:

слушатель должен знать:

  • основы учения об электричестве, теории коррозии и применения защитных покрытий;
  • основные виды коррозионных разрушений и причины их образования;
  • основные методы электрохимической защиты и измерений;
  • основные термины и определения в области коррозии металлов и сплавов;
  • контроль качества защитных покрытий;
  • требования к защитным покрытиям и их влияние на катодную защиту;
  • особенности электрохимической защиты подземных и подводных металлических конструкций;
  • методики измерений на подземных и подводных металлических конструкциях;
  • методы анализа и оценки эффективности систем электрохимической защиты;
  • методы защита от коррозии блуждающим током от систем постоянного тока;

слушатель должен уметь:

  • выполнять контроль, проверку и испытания во время монтажа, технического обслуживания элементов системы электрохимической защиты;
  • выбирать способы проведения измерений и испытаний в системах электрохимической защиты;
  • выполнять работы по монтажу, плановому техническому обслуживанию систем электрохимической защиты;
  • определять мероприятия по повышению эффективности электрохимической защиты;
  • выполнять проектные работы по антикоррозионной защите;
  • оценивать качество скрытых работ по итогам проведения визуально-измерительного контроля;
  • следить за соблюдением временных интервалов между подготовкой поверхности и нанесением систем защитных покрытий и соблюдением временных интервалов между последующим нанесением слоев систем защитных покрытий;
  • выявлять различные виды дефектов при выполнении скрытых работ;
  • рассчитывать систему защиты от коррозии.

Программа разработана на основе профессиональных стандартов:

  • «Специалист по электрохимической защите от коррозии линейных сооружений и объектов» утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 8 сентября 2014 г. №614н.
  • «Специалист по системам защитных покрытий поверхности зданий и сооружений опасных производственных объектов» утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 13 октября 2014 г. №709н.

Учебно-методическое пособие «Электрохимическая защита от коррозии подземных и подводных металлических конструкций»

Пособие разработано для специалистов 4, 5 и 6 уровней квалификации профессионального стандарта «Специалист по электрохимической защите от коррозии линейных сооружений и объектов», утвержденного приказом Министерства труда и социальной защиты Российской федерации от 8 сентября 2014 г. No 614н.


Стоимость - 4 100 руб. без НДС

Доставка почтой:

По России - бесплатно;
Зарубежные страны - оплачивается покупателем при получении.

СОДЕРЖАНИЕ 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 

РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОХИМИИ.
ТЕОРИЯ КОРРОЗИИ И ПРИМЕНЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ 

1.1  Основы электротехники 

1.2  Основные термины и определения  в области коррозии металлов и сплавов 

1.3  Теория коррозии и применения защитных покрытий 

1.4  Электрохимия коррозионных процессов

1.5  Общее представление о коррозии металлов

1.6  Особенности коррозии подземных и подводных металлических конструкций 

1.7  Основные виды коррозии подземных и подводных металлических конструкций 

1.8  Коррозионно-опасные участки подземных и подводных металлических конструкций 

1. 9  Защитные покрытия подземных и подводных металлических конструкций 

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

2.1 Основные принципы и методы электрохимической защиты 

2.1.1 Классификация методов электрохимической защиты 

2.2  Принципы работы и основные элементы оборудования систем электрохимической защиты 

2.3  Технологическая схема электрохимической защиты с протяженными и распределенными анодами 

РАЗДЕЛ 3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ ПО ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ СТАНДАРТЫ ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ 

3.1 Структура современной нормативной базы по защите от коррозии 

3.1.1  Иерархическая структура нормативной базы 

3.1.2  Международные документы по стандартизации 

3.1.3  Национальные документы по стандартизации 

3.1.4  Корпоративные документы по стандартизации 

3. 2 Действующие нормативные документы по защите от коррозии подземных и подводных металлических конструкций 

3.2.1  Международные документы по защите от коррозии 

3.2.2  Национальные документы по защите от коррозии 

3.2.3 Корпоративные документы по защите от коррозии 

3.3 Основные положения действующих стандартов по электрохимической защите подземных и подводных металлических конструкций 

3.3.1  Международные документы по защите от коррозии 

3.3.2  Национальные документы по защите от коррозии 

3.3.3  Корпоративные документы по защите от коррозии 

3.4. Основные направления развития нормативной базы по защите от коррозии 

РАЗДЕЛ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

4.1.  Организационное обеспечение проектирования электрохимической защиты 

4.2.  Сбор исходных данных для проектирования систем защиты от коррозии 

4. 2.1. Измерение удельного электрического сопротивления грунта 

4.2.2. Определение наличия и параметров блуждающих токов в земле 

4.3.  Проектирование простых систем электрохимической защиты 

4.4.  Порядок выполнения проектных работ по электрохимической защите 

4.4.1. Расчет электрических характеристик трубопровода 

4.5. Проектирование систем электрохимической защиты для различных условий 

4.5.1  Особенностипроектированиянефтегазопроводоввзонахдействия блуждающих постоянных токов 

4.5.2  Особенностипроектированиязащитынефтегазопроводов от влияния наведенного переменного тока 

4.5.3  Особенностипроектированиясистемыэлектрохимическойзащиты от коррозии в вечномерзлых и высокоомных грунтах 

4.5.4  Особенностипроектированиясистемэлектрохимическойзащиты от коррозии промышленных площадок 

4. 5.5  Проектированиеэлектрохимическойзащитыоткоррозиирезервуаров и резервуарных парков 

4.5.6  Особенности проектирования системы ЭХЗ промысловых сооружений 

4.5.7  Особенностипроектированиясовместнойэлектрохимическойзащиты от коррозии многониточных трубопроводов 

4.5.8  ОсобенностипроектированияЭХЗтрубопроводовнаучасткахпересечения с железными и автомобильными дорогами и водными преградами 

4.5.9  ОсобенностипроектированияЭХЗподводныхтрубопроводов и сооружений 

4.5.10 Временная электрохимическая защита от коррозии трубопроводов 

4.5.11 Проектирование электрохимической защиты от коррозии газораспределительных сетей 

4.6. Проектирование систем электрохимической защиты с использованием САПР 

РАЗДЕЛ 5. МОНТАЖ, ПУСКОНАЛАДКА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОХИМИ ЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

5.1  Организационное обеспечение монтажа, пусконаладки систем электрохимической защиты 

5. 2  Монтаж и пусконаладка установок катодной защиты 

5.3  Монтаж и пусконаладка установок дренажной защиты 

5.4  Монтаж и пусконаладка установок протекторной защиты 

5.5  Монтаж и пусконаладка элементов системы электрохимической защиты 

РАЗДЕЛ 6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

6.1  Периодический контроль и обслуживание средств ЭХЗ 

6.2  Приборы и оборудование для измерений и испытаний на подземных и подводных металлических конструкций 

6.3  Проведение измерений и испытаний на подземных и подводных металлических конструкциях 

6.4  Основные критерии контроля на подземных и подводных металлических конструкциях. Форма отчетности по результатам измерений и испытаний на подземных и подводных металлических конструкциях 

6.5  Методы измерений и испытаний систем электрохимической защиты для различных условий 

6. 6  Область применения метода испытания в соответствии с утвержденными методиками 

РАЗДЕЛ 7. ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ НА ПОДЗЕМНЫХ И ПОДВОДНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ, КРИТЕРИИ КОНТРОЛЯ 

7.1  Приборы и оборудование для измерений на подземных и подводных металлических конструкциях 

7.2  Проведение измерений и испытаний на подземных и подводных металлических конструкциях 

РАЗДЕЛ 8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

8.1  Исследование случаев коррозии металла с потерей вещества при применении электрохимической защиты 

8.2  Анализ обнаруженных дефектов и аномалий защитных покрытий металлических конструкций 

8.3  Мероприятия по повышению эффективности электрохимической защиты 

8.4  Анализ эффективности систем электрохимической защиты 

8.5  Разработка мероприятий по повышению эффективности систем электрохимической защиты и руководство их реализацией 

РАЗДЕЛ 9. ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ И ОХРАНЫ ТРУДА 

9.1  Требования охраны труда и применяемые стандарты по электрохимической защите 

9.2  Охрана труда и техника безопасности при обслуживании установок катодной защиты 

9.3  Охрана труда и техника безопасности при электроизмерительных работах 

9.4  Охрана труда и техника безопасности работ на воздушных линиях электропередач 

9.5  Охрана труда и техника безопасности при приварке проводников к трубе 

9.6  Охрана труда и техника безопасности при других видах работ 

РАЗДЕЛ 10. ПРИЕМЫ ОКАЗАНИЯ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПОСТРАДАВШИМ
ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ 

10.1 Общие положения 

10.2 Первая помощь пострадавшему от электрического тока 

10.3 Первая помощь при ожогах 

10.4 Первая помощь при обморожении 

10.5 Первая помощь при тепловом и солнечном ударах 

10. 6 Первая помощь при укусах 

РАЗДЕЛ 11. СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ 

11.1 Современные требования к материалам и оборудованию электрохимической защиты от коррозии различных объектов 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

ХиМиК.ru - ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА - Химическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА металлов от коррозии, основана на зависимости скорости коррозии от электродного потенциала металла. В общем случае эта зависимость имеет сложный характер и подробно описана в ст. Коррозия металлов. В принципе, металл или сплав должен эксплуатироваться в той области потенциалов, где скорость его анодного растворения меньше нек-рого конструктивно допустимого предела, к-рый определяют, исходя из срока службы оборудования или допустимого уровня загрязнения технол. среды продуктами коррозии. Кроме того, должна быть мала вероятность локальных коррозионных повреждений. Это т. наз. потенциостатич. защита.
К собственно электрохимической защите относят катодную защиту, при к-рой потенциал металла специально сдвигают из области активного растворения в более отрицат. область относительно потенциала коррозии, и анодную защиту, при к-рой электродный потенциал сдвигают в положит. область до таких значений, когда на пов-сти металла образуются пассивирующие слои (см. Пассивность металлов).

Катодная защита. Сдвиг потенциала металла м. б. осуществлен с помощью внеш. источника постоянного тока (станции катодной защиты) или соединением с др. металлом, более электроотрицательным по своему электродному потенциалу (т. наз. протекторный анод). При этом пов-сть защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех ее участках протекают только катодные процессы, а анодные, обусловливающие коррозию, перенесены на вспомогат. электроды. Если, однако, сдвиг потенциала в отрицат. сторону превысит определенное значение, возможна т. наз. перезащита, связанная с выделением водорода, изменением состава приэлектродного слоя и др. явлениями, что может привести к ускорению коррозии. Катодную защиту, как правило, совмещают с нанесением защитных покрытий; необходимо учитывать возможность отслаивания покрытия.
Катодную защиту широко применяют для защиты от морской коррозии. Гражданские суда защищают с помощью А1-, Mg- или Zn-протекторных анодов, к-рые размещают вдоль корпуса и вблизи винтов и рулей. Станции катодной защиты используют в тех случаях, когда требуется отключение защиты для устранения электрич. поля корабля, при этом потенциал обычно контролируют по хлорсеребряным электродам сравнения (х. с. э.). Критерием достаточности защиты является значение потенциала -0,75 В по х. с. э. или сдвиг от потенциала коррозии, составляющий 0,3 В (на практике обычно 0,05-0,2 В). Существуют автоматич. станции катодной защиты, расположенные на судне либо на берегу (при стоянке или ремонте). Аноды обычно изготовлены из платинированного титана, линейной или круглой формы, с околоанодными непроводящими экранами для улучшения распределения потенциала и плотности тока вдоль корпуса судна. Конструкция анодов обеспечивает их защиту от мех. повреждений (напр., в ледовых условиях).
Особенно важно использование катодной защиты для стационарных нефтегазопромысловых сооружений, трубопроводов и хранилищ к ним на континентальном шельфе. Подобные сооружения не могут быть введены в сухой док для восстановления защитного покрытия, поэтому электрохимическая защита является осн. методом предотвращения коррозии. Морская нефтепромысловая вышка, как правило, снабжена в своей подводной части протекторными анодами (на одну вышку приходится до 10 т и более протекторных сплавов).

«Дополнение к ВСН 009-88. Электрохимическая защита кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНЦЕРН НЕФТЕГАЗОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА «НЕФТЕГАЗСТРОЙ»

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов
ВНИИСТ

СТРОИТЕЛЬСТВО МАГИСТРАЛЬНЫХ И ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
СРЕДСТВА И УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОХИМЗАЩИТЫ

ВСН 009-88

Миннефтегазстрой

ДОПОЛНЕНИЕ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА КОЖУХОВ НА ПЕРЕХОДАХ ТРУБОПРОВОДОВ ПОД АВТОМОБИЛЬНЫМИ И ЖЕЛЕЗНЫМИ ДОРОГАМИ

Москва 1991

Содержание

РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ

Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ) Притула В. В., д-р техн. наук, руководитель задания, Сидорова Н.П., ответственный исполнитель

УТВЕРЖДЕНЫ

Миннефегазстроем

СОГЛАСОВАНЫ

ВНИПИТрансгазом, ЮжНИИГипрогазом, Гипроспецгазом, Главтрубопроводстроем.

Министерство строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности

Ведомственные строительные нормы

Дополнение к ВСН 009-88

Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электро-химзащиты.
Электрохимическая защита кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами

Миннефтегазстрой

1. 1. Настоящий нормативный документ содержит требования к электрохимической защите кожухов под автомобильными и железными дорогами.

1.2. Требования настоящего документа должны соблюдать проектные, строительные и эксплуатирующие организации, обеспечивающие электрохимическую защиту магистральных трубопроводов.

1.3. В соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85 на переходах под автомобильными и железными дорогами кожухи и участки трубопроводов, примыкающие к ним, должны иметь усиленный тип защитных покрытий.

1.4. Электрохимическую защиту кожухов на переходах под автомобильными и железными дорогами следует предусматривать одновременно с защитой магистрального трубопровода.

1.5. Электрохимическая защита кожухов под дорогами может быть осуществлена как совместно с трубопроводом, так и самостоятельными защитными установками.

1.6. При сдаче в эксплуатацию и в процессе эксплуатации трубопровода следует проводить контроль наличия электрического контакта между кожухом и трубопроводом. При наличии электрического контакта его необходимо устранить.

Внесены ВНИИСТом

Утверждены Министерством строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности.
Приказ № 375 от 27.12.88

Срок введения
l июля 1991 г.

1.7. Для обеспечения защитных потенциалов на кожухе и на прилегающих к нему участках трубопровода следует использовать схемы защиты, содержащиеся в разделе 2.

1.8. Электрохимическую защиту кожухов следует осуществлять в соответствии с требованиями ГОСТ 25812-83 и СНиП 2.05.06-85.

2.1. В зависимости от расстояния между кожухом и катодной установкой, подключенной к трубопроводу, кожухи могут быть классифицированы на три группы.

2.2. К первой группе относятся кожухи, которые расположены на расстоянии до 0,5 км от точки дренажа катодной установки.

2.3. Ко второй группе относятся кожухи, расположенные на расстоянии от 0,5 до 3 км от точки дренажа катодной установки.

2.4. К третьей группе относятся кожухи, расстояние от которых до точки дренажа катодной установки составляет более 3 км.

2.5. Выбор схем электрохимической защиты кожухов на трубопроводах следует осуществлять, исключая опасное и мешающее влияния средств электрохимической защиты на неэлектрифицированные и электрифицированные железные дороги, на кабельные и другие подземные металлические сооружения, расположенные вблизи дорог.

2.6. Для обеспечения электрохимической защиты на кожухах первой группы катодную станцию следует располагать не далее 20 м от единичного трубопровода или крайнего трубопровода многониточной системы. Подключение катодной установки к кожуху следует осуществлять через регулируемое сопротивление (рис. 1). В случае необходимости устанавливают дополнительные анодные заземлители на расстоянии от кожуха, составляющем не более одной пятой длины кожуха. При этом для катодной защиты кожухов, имеющих диаметры до 1220 мм, анодные заземлители устанавливают с одной стороны (рис. 2), а для кожухов диаметром более 1220 мм-с обеих сторон (рис. 3).

Рис. 1. Схема катодной защиты кожуха при близком расположении катодной станции:

1 - кожух; 2 - трубопровод; 3 - катодная - станция; 4 - анодное заземление; 5 - регулируемое сопротивление

Рис. 2. Схема катодной защиты кожуха с использованием анодных заземлителей, расположенных с одной стороны кожуха:

1 - кожух; 2 - трубопровод; 3 - катодная станция; 4 - анодное заземление; 5 - регулируемое сопротивление; 6 - дополнительные анодные заземлители

Рис. 3. Схема катодной защиты с дополнительными анодными заземлителями, расположенными с обеих сторон кожуха:

1 - кожух, 2 - трубопровод; 3 - катодная станция; 4 - анодное заземление; 5 - регулируемое сопротивление; 6 - дополнительные анодные заземлители

2.7. При обеспечении электрохимической защиты на кожухах второй группы катодную станцию можно располагать на любом расстоянии от трубопровода, а подключение кожуха к трубопроводу следует осуществлять также через регулируемое сопротивление (рис. 4). В случае необходимости к кожуху подключают протекторы, устанавливаемые от него на расстоянии, составляющем не более одной десятой длины кожуха. В этом случае для защиты кожухов с диаметром до 1220 мм протекторы устанавливают с одной стороны кожуха (рис. 5), а при диаметрах кожухов более 1220мм - с обеих сторон кожуха (рис. 6).

2.8. При обеспечении защитного потенциала на кожухах третьей группы катодную станцию можно располагать на любом расстоянии от трубопровода. В этом случае кожух подключают к трубопроводу через регулируемое сопротивление и защиту кожуха усиливают с помощью протекторов, устанавливаемых от него на расстоянии, не превышающем одной десятой длины кожуха. Протекторы устанавливают с одной стороны кожуха при диаметре его до 720 мм (см. рис. 5). При диаметре кожуха 820 мм и более протекторы устанавливает с обеих сторон (см. рис. 6).

Рис. 4. Схема катодной защиты кожуха при подключении его к трубопроводу:

1 - кожух; 2 - трубопровод; 3 - катодная станция; 4 - анодное заземление; 5 - регулируемое сопротивление

Рис. 5. Схема защиты кожуха с помощью протекторов, устанавливаемых с одной стороны кожуха:

1 - кожух; 2 - трубопровод; 3 - регулируемое сопротивление; 4 - протекторы; 5 - катодная станция; 6 - анодное заземление

Рис.6. Схема защиты кожуха с помощью протекторов, устанавливаемых с двух сторон кожуха:

1 - кожух; 2 - трубопровод; 3 - регулируемое сопротивление; 4 - протекторы; 5 - катодная станция; 6 - анодное заземление

2.9. Наладку системы электрохимической защиты на кожухе осуществляют путем подбора действующего значения регулируемого сопротивления.

2.10. При реализации схем защиты, указанных на рис. 2, 3, 5, 6, установку дополнительных анодных заземлителей и протекторов предусматривает с интервалом 5-10 м между соседними электродами.

2.11. На кожухах протяженностью более 40 м дополнительные анодные заземлители или протекторы следует устанавливать с обеих сторон кожуха.

2.12. Общее количество анодных заземлителей или протекторов при любых условиях должно быть не менее двух - по одному на каждом конце кожуха.

3.1. Величину тока, необходимую для защиты участка трубопровода с кожухами на переходах, определяют по формуле

,                                                                                                   (1)

где Jt - величина тока, необходимая для защиты участка собственно трубопровода, А;

ik1 - величина тока, необходимая для защиты единичного кожуха, А;

n - количество кожухов на защищаемом участке трубопровода.

3.2. Величину тока, необходимую для защиты участка собственно трубопровода, определяют по формуле

,                                                                                            (2)

где Ut3l - требуемое смещение потенциала в конце защищаемого участка трубопровода, В;

Rt - продольное сопротивление трубопровода, Ом/м;

Rnt - переходное сопротивление трубопровода, Ом/м;

L3,- длина плеча защиты на участке трубопровода, м.

3.3. Величину тока, необходимую для защиты единичного кожуха, определяют по формуле

,                                                                                                     (3)

где Uзк- требуемый защитный потенциал кожуха, В;

Uек - естественным потенциал кожуха, В;

RПК - переходное сопротивление кожуха, Ом;

,                                                                                           (4)

где  - удельное сопротивление грунта, окружающего кожух, Ом·м;

Lk длина кожуха, м;

Dk - диаметр кожуха, м;

Rизк- сопротивление изоляционного покрытия кожуха Ом·м.

3.4. Величину тока, попадающего в кожух, электрически подключенный к катодной станции, защищающей участок трубопровода, определяют по формуле

,                                                                               (5)

где Rрег- действующее значение регулировочного сопротивления в цепи защиты кожуха, Ом;

Lк - расстояние от точки дренажа катодной станции до дальнего конца кожуха, м;

 - постоянная распространения тока в защищаемом трубопроводе, I/м,

;                                                                                                          (6)

Zвхт - входное сопротивление части участка защищаемого трубопровода до места расположения кожуха, Ом

;                                                                                     (7)

 - расстояние от точки дренажа катодной станции до ближнего конца кожуха, м.

3.5. Для обеспечения необходимого уровня защиты на всех кожухах должно выполняться соотношение .

3.6. При условии соотношения  на отдельных кожухах в процессе наладки всей системы катодной защиты на них необходимо увеличивать действующее значение регулировочного сопротивления в цепи защиты кожуха для достижения условия .

3.7. При условии соотношения  на отдельных кожухах для достижения на них необходимого уровня защиты следует обеспечить с помощью дополнительных средств электрохимической защиты наложение недостающего защитного тока, величину которого определяют по формуле

.                                                                                                           (8)

3.8. При установке дополнительных анодных заземлителей сопротивление растеканию их определяют по формуле

,                                                                                                        (9)

где Rаз - сопротивление растеканию основного анодного заземления катодной станции, Ом.

3.9. Количество дополнительных анодных заземлителей определяют по формуле

,                                                                                                         (10)

где Rз - сопротивление растеканию одного заземлителя, Ом;

коэффициент экранирования заземлителей.

3.10. При защите кожуха с помощью протекторов для определения их количества исходят из величины дополнительного тока и разности потенциалов протектор-кожух.

3.11. Сопротивление цепи протекторов определяют по формуле

,                                                                                                  (11)

где Uп- потенциал протектора, В.

3.12. Переходное сопротивление протекторов определяют по формуле

                                                                                                  (12)

3.13. Количество протекторов, необходимое для защиты кожуха, определяют по формуле

,                                                                                            (13)

где RРП - сопротивление растеканию одного протектора, Ом;

RПОЛ - поляризационное сопротивление протектора, Ом×м2;

SП - рабочая поверхность протектора, м2;

 - коэффициент экранирования протекторов.

4.1. Электрическими параметрами, характеризующими состояние кожуха при эксплуатации трубопроводов, являются защитный потенциал, переходное сопротивление кожуха и сопротивление цепи между кожухом и трубопроводом.

4.2. Для измерения перечисленных параметров осуществляют подключение измерительных приборов к выводу от кожуха в контрольно-измерительном пункте, расположенном вблизи кожуха (рис.7).

4.3. Измерение потенциала кожуха выполняют высокоомным вольтметром, устанавливая медносульфатный электрод сравнения в грунт над кожухом.

4.4. Периодические измерения потенциалов кожухов позволяют контролировать работу средств катодной и протекторной защиты. При резком изменении потенциала кожуха следует проверить работу защитных установок и принять меры к устранению неисправностей.

Рис.7. Схема измерения переходного сопротивления кожуха:

1 - трубопровод; 2 - кожух; 3 - контрольно - измерительный пункт; 4 - прибор для измерения сопротивления заземлений; I1, I2 - токовые клеммы прибора; Е1, Е2 - клеммы напряжения прибора; 5 - измерительный электрод; 6 - токовый электрод; В - расстояние между трубопроводом и измерительный электродом; А - расстояние между трубопроводом и токовым электродом; LК - длина кожуха

4.5. Измеренная величина переходного сопротивления кожуха характеризует фактическое состояние изоляционного покрытия и используется при расчете параметров защитных установок.

4.6. Измерение переходного сопротивления выполняют на кожухе, не имеющем электрического контакта с трубопроводом при отключенных ближайших средствах электрохимической защиты.

4.7. Допустима оценка переходного сопротивления кожуха по результатам измерений с помощью омметра. В этом случае его включают в цепь между кожухом и трубопроводом через контрольно-измерительный пункт. Величину переходного сопротивления кожуха определяют, вычитая входное сопротивление трубопровода () из показаний омметра.

4.8. Сопротивление цепи кожух-труба ниже требуемого минимально допустимого значения, определяемого по графику рис. 8, указывает на вероятное наличие электрического контакта между кожухом и трубопроводом или на недопустимо низкое переходное сопротивление кожуха.

Рис. 8. График зависимости усредненного минимально допустимого сопротивления цепи кожух-труба RЦ от длины кожуха LК

14. Электрохимическая защита от коррозии / КонсультантПлюс

14.1. При проектировании электрохимической защиты от коррозии линейной части магистральных нефтепроводов и подземных коммуникаций перекачивающих и наливных станций следует руководствоваться ГОСТ Р 51164, ГОСТ 9.602, СНиП 2.05.06 и РД 153-39.4-039.

14.2. Электрохимическая защита подземных металлических сооружений и коммуникаций должна осуществляться независимо от коррозионной активности грунта и условий эксплуатации.

14.3. Проектирование электрохимической защиты от почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами, должно выполняться на основании результатов изысканий с учетом данных прогноза изменения электрических параметров защищаемых сооружений.

14.4. Катодная поляризация металлических подземных сооружений и коммуникаций должна осуществляться таким образом, чтобы создаваемые на всей поверхности этих сооружений защитные потенциалы находились в пределах, регламентируемых ГОСТ Р 51164 и ГОСТ 9.602.

14.5. Для контроля состояния комплексной защиты на сооружениях магистральных нефтепроводов должны быть установлены контрольно-измерительные пункты.

14.6. Контроль работы установок электрохимической защиты линейной части нефтепроводов должен обеспечиваться средствами телемеханики (ток и напряжение на выходе катодных станций, защитный потенциал трубопровода) и периодически эксплуатирующим персоналом, в соответствии с п. 7.4.6 ГОСТ Р 51164.

14.7. При проектировании электрохимической защиты следует предусматривать мероприятия по исключению вредного влияния катодной поляризации с соседних подземных сооружений.

14.8. Электрохимическая защита внешних поверхностей днищ стальных наземных резервуаров должна осуществляться с использованием анодных заземлителей, в том числе протяженных, преимущественно размещаемых непосредственно под днищами резервуаров.

Открыть полный текст документа

Электрохимическая защита технологических трубопроводов

При укладке в траншею изолированного трубопровода и его последующей засыпке изоляционное покрытие может быть повреждено, а в процессе эксплуатации трубопровода оно постепенно стареет (теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию). Поэтому при всех способах прокладки, кроме надземной, трубопроводы подлежат комплексной защите от коррозии защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ) независимо от коррозионной активности грунта.

К средствам ЭХЗ относятся катодная, протекторная и электродренажная защиты.

Защита от почвенной коррозии осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рисунке.

Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток от вдольтрассовой ЛЭП 1, поступающий через трансформаторный пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью соединительного провода 4 подключен к защищаемому трубопроводу 6, а положительным — к анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принципиальная схема катодной защиты

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — соединительный провод; 5 — анодное заземление; 6 — трубопровод

Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока— защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся в глубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т.е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Подземные коммуникации нефтебаз защищают катодными установками с различными типами анодных заземлений. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле

Jдр=j3·F3·K0

где j3 — необходимая величина защитной плотности тока; F3 — суммарная поверхность контакта подземных сооружений с грунтом; К0 — коэффициент оголенности коммуникаций, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления изоляционного покрытия Rnep и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке ниже.

Необходимая величина защитной плотности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки нефтебазы в соответствии с таблицей ниже.

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводом 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Зависимость коэффициентов оголенности подземных трубопроводов от переходного сопротивления изоляционного покрытия для грунтов удельным сопротивлением, Ом-м

1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5

Зависимость защитной плотности тока от характеристики грунтов

Тип грунта

рп Омм

А, А/м2

Влажный глинистый грунт:

— pH >8

15

0,033

pH = 6-8

15

0,160

— с примесью песка

15

0,187

Влажный торф (pH <8)

15

0,160

Увлажненный песок

50

0,170

Сухой глинистый грунт

100

0,008

Принципиальная схема протекторной защиты

1 — трубопровод; 2 — протектор; 3 — соединительный провод; 4 — контрольно-измерительная колонка

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее железа, так как они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

  • разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;
  • ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;
  • отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют сплавы на основе магния, цинка и алюминия.

Протекторную защиту осуществляют сосредоточенными и протяженными протекторами. В первом случае удельное электросопротивление грунта должно быть не более 50 Ом-м, во втором — не более 500 Ом·м.

Электродренажная защита трубопроводов

Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение — источник блуждающих токов либо специальное заземление, называется электродренажной защитой.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

Принципиальные схемы электродренажной защиты

а — прямой дренаж; б —поляризованный дренаж; в — усиленный дренаж

Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство двусторонней проводимости. Схема прямого электрического дренажа включает: реостат К, рубильник К, плавкий предохранитель Пр и сигнальное реле С. Сила тока в цепи «трубопровод — рельс* регулируется реостатом. Если величина тока превысит допустимую величину, то плавкий предохранитель сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого включается звуковой или световой сигнал.

Прямой электрический дренаж применяется в тех случаях, когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсовой сети, куда отводятся блуждающие токи. В противном случае дренаж превратится в канал для натекания блуждающих токов на трубопровод.

Поляризованный электрический дренаж — это дренажное устройство, обладающее односторонней проводимостью. От прямого дренажа поляризованный отличается наличием элемента односторонней проводимости (вентильный элемент) ВЭ. При поляризованном дренаже ток протекает только от трубопровода к рельсу, что исключает натекание блуждающих токов на трубопровод по дренажному проводу.

Усиленный дренаж применяется в тех случаях, когда нужно не только отводить блуждающие токи с трубопровода, но и обеспечить на нем необходимую величину защитного потенциала. Усиленный дренаж представляет собой обычную катодную станцию, подключенную отрицательным полюсом к защищаемому сооружению, а положительным — не к анодному заземлению, а к рельсам электрифицированного транспорта.

За счет такой схемы подключения обеспечивается: вопервых, поляризованный дренаж (за счет работы вентильных элементов в схеме СКЗ), а во-вторых, катодная станция удерживает необходимый защитный потенциал трубопровода.

После ввода трубопровода в эксплуатацию производится регулировка параметров работы системы их защиты от коррозии. При необходимости с учетом фактического положения дел могут вводиться в эксплуатацию дополнительные станции катодной и дренажной защиты, а также протекторные установки.

Just Что такое катодная защита?

Катодная защита (CP) - это метод, используемый для контроля коррозии металлической поверхности, делая ее катодной стороной электрохимической ячейки. Самый простой метод нанесения CP - это соединение металла, который необходимо защитить, с другим, более легко корродирующим металлом, который действует как анод электрохимической ячейки.

Катодная защита, в принципе, может быть применена к любой металлической конструкции, контактирующей с объемным электролитом, хотя на практике ее основное применение - защита стальных конструкций, заглубленных в почву или погруженных в воду.

Системы катодной защиты используются для защиты широкого спектра металлических конструкций в различных средах. К наиболее распространенным приложениям относятся: