ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы КАТОДНАЯ ЗАЩИТА ВНЕШНИМ ТОКОМ Принцип и критерии катодной защиты из "Станции катодной защиты магистральных газопроводов" Электрохимическая коррозия газопроводов. Подземные магистральные газопроводы, межцеховые трубопроводы и кабели компрессорных и газорегуляторных станций, промысловые газопроводы и эксплуатационные колонны скважин станций подземного хранения газа подвержены электрохимической коррозии. Характерной особенностью этого вида коррозии, к которой относятся почвенная (грунтовая, подземная) и электрокоррозия (коррозия под воздействием блуждающих токов), является небходимость наличия электролита для ее протекания. Коррозионный процесс сопровождается образованием электрического тока. Взаимодействие корродирующего металла с электролитом (раствором солей, находящихся в почве) разделяется на два процесса — анодный и катодный, которые проходят одновременно на различных участках поверхности раздела металла и электролита. [c.6] Грунты представляют собой капиллярно-пористую среду с явно выраженной структурной неоднородностью и состоят из твердой и жидкой фаз. Грунтовая влага, являясь растворителем, содержит в себе газы воздуха, растворенную углекислоту и ионы водорода. Из твердой фазы в грунтовой раствор переходят ионы Са , Ка, СОз, 804, СГ. В меньших количествах в грунтовом растворе содержатся ионы Ы, К , Ге , Ге , АГ , Мп , 2п , Си , а также различные органические соединения (растворенные и взвешенные), коллоидные растворы и грубые взвеси минеральных веществ. Грунтовый раствор образует электропроводящую среду — грунтовый (почвенный) электролит, являющийся активным звеном электрохимических коррозионных процессов. [c.6] Коррозионный процесс на газопроводе протекает под действием микро- и макрокоррозионных элементов. Микрокоррозионные элементы возникают вследствие неоднородности микроструктуры поверхности стального газопровода и микроструктурной физикохимической неоднородности состава грунта, а макрокоррозионные элементы — в результате неоднородности макроструктуры поверхности газопровода и состава грунта. [c.7] При К (Р, + Р коррозионный процесс ограничивает омическое сопротивление цепи (омический контроль), при Р (Р + -Ь i ) — катодный процесс (катодный контроль), при Р. Р. + + Д) — анодный процесс (анодный контроль). [c.8] Причины возникновения разности потенциалов на газопроводе при почвенной коррозии. Металлические сооружения, уложенные в землю, находятся под непрерывным воздействием окружающего грунта. На поверхности газопровода, контактирующей с почвенным электролитом, в местах нарушения сплошности изолирующего покрытия на границе металл — электролит устанавливается определенный электрохимический (электродный) потенциал. Величину электродного потенциала газопровода можно определить по разности потенциалов между газопроводом и неполяризующимся медносульфатным электродом. Таким образом, значение потенциала газопровода представляет собой разность его электродного потенциала и потенциала электрода сравнения по отношению к грунту. Стационарный потенциал зависит от состояния поверхности газопровода и физико-химических свойств грунтов. [c.8] Зависимость стационарного потенциала от состояния поверхности газопровода. Трубная сталь — это сплав железа с углеродом (углеродистая сталь) и с легирующими добавками марганца, никеля, хрома и других металлов (низколегированная сталь). В сплаве содержится также некоторое количество кремния, меди, серы и фосфора. [c.9] По значениям нормальных электродных потенциалов эти металлы могут быть установлены в ряд марганец (—1,180 ) — хром (—0,913 в) — железо (—0,44 в) — никель (—0,25 в) — медь (4-0,337 в) и др. Так как сплав имеет неоднородный химический состав и неравномерное распределение зерен металлов, составляющих сплав в его массе, а также различную ориентацию зерен в пространстве на поверхности газопровода, то в микромасштабе отдельные участки поверхности могут иметь различные потенциалы. Однако в макромасштабе на величину потенциала определяющее влияние оказывают другие факторы. [c.9] Островки окалины, оставшиеся на поверхности газопровода после очистки его от ржавчины и грязи, имеют более положительный стационарный потенциал, чем очищенная поверхность, а царапины, вмятины, участки наклепа но сравнению с ненарушенной поверхностью имеют более отрицательный потенциал. [c.9] Стационарный потенциал неизолированной трубы (патрона на переходе газопровода через железную или шоссейную дорогу), покрытой плотным слоем ржавчины, более положителен, чем потенциал очищенной трубы. [c.9] Рост числа и площади оголений изолированного газопровода смещает стационарный потенциал газопровода в отрицательную область. [c.9] В практике коррозионных обследований газопроводов стационарный потенциал принято называть естественным потенциалом, подразумевая при этом отсутствие на газопроводе блуждающих, теллурических и других наведенных токов. В плотных, плохо аэрируемых глинистых грунтах стационарный потенциал газопровода более отрицателен, чем в хорошо аэрируемых, песчаных. С уменьшением влажности грунта и увеличением его удельного электрического сопротивления стационарный потенциал газопровода становится положите л ьнее. В кислых грунтах стационарный потенциал более отрицателен, чем в щелочных, и. т. д. [c.10] Магистральный газопровод, проложенный из районов добычи газа в районы его потребления, на пути следования пересекает грунтовые образования различных физико-химических свойств. Стационарный потенциал газопровода, зависящий от совокупности рассмотренных факторов, на различных участках газопровода неодинаков. Поверхность подземного газопровода не является эквипотенциальной, между отдельными ее участками существует разность потенциалов. Все это обусловливает возможность протека ния на газопроводе, находящемся в среде почвенного электролита, электрохимических коррозионных процессов. На интенсивность коррозионных процессов влияют число и характер чередований свойств грунтов. Она возрастает с увеличением числа изменений удельных электрических сопротивлений грунтов (отражающих суммарное влияние некоторых физико-химических свойств грунтов) на единице длины трассы газопровода и увеличением разности значений этих изменений. Наиболее интенсивно коррозионные процессы протекают на границах изменения свойств грунтов. Анодные процессы развиваются преимущественно на участках газопровода, уложенных во влажных глинистых грунтах, катодные — на участках, улон енных в маловлажных, хорошо аэрируемых песчаных грунтах. [c.10] Макропары, определяющие максимальные коррозионные повреждения на газопроводе, возникают в результате чередования свойств грунтов и направлены вдоль газопровода. Макропары, направленные по высоте (диаметру) газопровода, играют при его коррозии меньшую роль (при отсутствии расслоения грунта вдоль горизонтальной оси газопровода). [c.10] При изменении метеорологических условий на трассе газопровода в течение года разность потенциалов и интенсивность электрохимических коррозионных процессов претерпевают сезонные изменения. [c.10] Поскольку напряжение внешнего тока, приложенное между анодным заземлением и газопроводом, значительно превышает максимальную разность потенциалов между электродами коррозионных макропар газопровода, стационарный потенциал анодного заземления не играет определяющей роли. [c.11] С включением электрохимической защиты нарушается распределение токов коррозионных макропар, сближаются значения разности потенциалов труба — земля катодных участков с разностью потенциалов анодных участков, обеспечиваются условия для протекания катодного процесса на газопроводе. [c.11] Если наложением внешнего тока газопровод заполяризован до равновесного потенциала растворения металла, то анодный ток прекращается и коррозия приостанавливается. Дальнейшее повышение защитного тока нецелесообразно. Устройства защиты, расставленные вдоль трассы газопровода, обеспечивают режим катодной поляризации в соответствии с критериями электрохимической защиты. [c.11] Критерии электрохимической защиты газопроводов. Критериями защиты металла от коррозии являются защитная плотность тока и защитный потенциал. [c.11] Защитная плотность тока для изолированных магистральных газопроводов не может являться надежным критерием защиты вследствие неизвестного распределения повреждений изоляции газопровода, определяющих фактическую площадь контакта металла с грунтом. Даже для неизолированной трубы (патрон на подземном переходе газопровода через железные и шоссейные дороги) защитная плотность тока, определенная расчетом по геометрическим размерам сооружения, является фиктивной, так как остается неизвестной доля поверхности патрона, покрытая постоянно присутствующими пассивными защитными слоями (окалиной и др.) и не участвующая в процессе кислородной деполяризации. Поэтому защитная плотность тока как критерий защиты применяется при некоторых. лабораторных исследованиях, выполняемых на образцах металла. [c.11] Вернуться к основной статье