Электрохимическая защита

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт транспорта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  РЕФЕРАТ 

 

 

Основы научных исследований

 

Электрохимическая защита

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. СРТб-13-1

Багин Д.Е.

 

Проверил: д.т.н. Профессор

 Шантарин В. Д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень, 2015

Актуальность

 

Российская Федерация располагает одной из крупнейших в мире сетью трубопроводов и трубопроводных систем транспорта энергоносителей. Так общая протяженность трубопроводов в Санкт-Петербурге составляет около 14500 км, из которых в настоящее время 2760 км составляют эксплуатируемые трубопроводы тепловых систем из них 2400 км - ГУП «Топливно-энергетический комплекс», 360 км - ОАО «Ленэнерго», трубопроводы «Водоканала» - 6000 км, газопроводы - 5500 км

В проблеме совершенствования электрохимической защиты трубопроводов можно выделить два основных направления. Первое, "общесистемное" направление повышения эффективности ЭХЗ связано с распространением на действующую систему технического обслуживания трубопроводов теоретико-системных принципов организации управления и планирования на базе экономико-математических методов и средств вычислительной техники. Основополагающие результаты, имеющие общеметодологическое значение формировались в фундаментальных исследованиях различных ученых.

Второе, "технологическое", связано с разработкой новых изолирующих покрытий, совершенствованием технических средств и методов контроля процесса ЭХЗ трубопроводов. В то же время направление далеко от исчерпывающего решения, поскольку применяемые методы контроля процесса ЭХЗ обеспечивают снижение скорости коррозии только на локальных участках трубопроводов, что связано с недостаточным уровнем разработки математическим моделей процесса электрохимической защиты, а также применением частично автоматизированных средств контроля процесса ЭХЗ трубопроводов.

Присущая трубопроводам пространственная рассредоточенность обуславливает распределенность управления процессом ЭХЗ, что не может быть достигнуто с помощью методов контроля локальной ЭХЗ и частично автоматизированных средств контроля процессом ЭХЗ, поэтому разработка метода контроля, автоматизации и обеспечения качества электрохимической защиты трубопроводов на основе разработки моделей процесса электрохимической защиты является актуальной.

 

 

 

 

Виды электрохимической защиты

 

 

Электрохимическая защита от коррозии состоит из катодной и дренажной защиты. Катодная защита трубопроводов осуществляется двумя основными методами: применением металлических анодов-протекторов и применением внешних источников постоянного тока, минус которых соединяется с трубой, а плюс - с анодным заземлением.

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.  

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, подземных резервуаров и емкостей, стальных опор и свай, и других сосредоточенных объектов.

Катодная защита от коррозии

Наиболее распространенный метод электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений, осуществляется путем катодной поляризации защищаемой металлической поверхности. На практике это реализуется путем подключения защищаемого трубопровода к станции 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. 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.

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.

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.

Вывод

 

 

Таким образом, система катодной защиты состоит из защищаемого сооружения, станции катодной защиты, анодного заземления, соединительных анодной и катодной линий, окружающей их почвы, а также элементов системы мониторинга - контрольно-измерительных пунктов. Неправильный выбор или размещение протекторных установок приводит к резкому снижению их эффективности. Протекторные установки очень чувствительны к ошибкам в их размещении и комплектации.