Протекторная защита как способ защиты от коррозии

Протекторная защита металлов от коррозии — особенности

Протекторная защита металлов от коррозии – особенности

Протекторная защита металлов трубопровода от коррозии – это разновидность металла для предотвращения воздействия негативных внешних факторов, которые вызывают разрушение металла.

Широко используется от образования ржавчины на магистральном трубопроводе различных назначений.

Такой тип обработки доступен даже предприятиям, которые не имеют достаточного числа финансовых средств.

Общие сведения

Причины образования коррозии

Появление и разрастание коррозии трубопроводов происходит при окислении металла от постоянно влияния влажной среды. Изменяется металлический состав на ионном уровне. На такой процесс может оказывает воздействие состав жидкости, которая протекает внутри трубопровода.

Причины появления ржавчины могут быть такими:

• Сплавы, из которых сделаны трубопроводы, имеют разные потенциалы электрохимического типа. Это будет вызывать протекание токов по трубам. Разность потенциалов возникает при изменении составляющих грунта, а еще различными параметрами показателей окружающей среды.
• Влага или грунтовые воды, которые есть в почве.
• Химический почвенный состав, в том числе наличие примесей кислотного типа во внешней среде.
• Состав жидкости, которая транспортируется посредством трубопровода.
• Наличие в грунте блуждающего тока.

Обратите внимание, что для выполнения антикоррозийной защиты, следует оценивать характеристики, которые воздействуют на поверхность металла.

О разновидностях

Всего есть несколько видов коррозии труб из металла:

• Поверхностная, которая распространяется по всей площади труб.
• Местная, которая расположена на отдельных участках.
• Щелевая, которая появляется в малых трещинах.

Больше всего настораживает местная коррозия, потому что основная масса повреждений бывает именно из-за ее появления. Развитие щелевой тоже популярно, но к существенным повреждениям материала она не приведет. Вероятность появления коррозии в большую сторону отдается трубным участкам, которые продолженные под железнодорожные переезды или под опоры линий воздушных электрических передач. Скорость развития процесса колеблется от 0.3 до 3 см в год.

Обзор видов

Что такое коррозия химического типа

Такой процесс появляется в неэлектропроводных средах. Ими могут быть газы, соединения спирта и нефтепродукты. При повышении показателей температуры скорость распространения коррозии увеличивается. Ржавчина может образоваться на черных или цветных металлах. Изделия из алюминия под воздействием факторов коррозии покрывается тоненькой пленкой, которая после будет обеспечивать защитную систему и создаст препятствие развитию процесса окисления.

Обратите внимание, что медь под воздействием такого типа коррозии начинает зеленеть, и при этом полученная оксидная пленка во влажной среде не всегда может способствовать созданию барьера защиты от ржавчины, а еще в порядке исключения, когда металлическая структура одинаковая с пленочной структурой.

Сплавы могут быть восприимчивыми к другому типу ржавчину, то есть присутствуют элементы, которые не подвергаются окислению, а наоборот, они восстановленные. Например, при повышенных характеристиках температур и повышенном давлении восстанавливаются карбиды, но утрачиваются требуемые качества.

Электрохимическая коррозия

Протекторный метод защиты металлов от коррозии достигается лишь при контактировании поверхности электролитом, ошибочно. Хватает тоненькой пленки на базе материала, чтобы появилась коррозия. Причиной такого типа ржавчины будет применение технической или поваренной соли. Например, если выполняется посыпка снега на дороге, то страдают машины и трубопроводы, которые проложены под землей. Процесс происхождения заключается в следующем:

1. В соединениях конструкций из металла теряются атомы (отчасти), проводится их переход в электролитический раствор, то есть будет происходить образование ионов. Атомы замещают электроны, они будут заряжать материал посредством отрицательного зарядка, и при этом будут накапливаться положительные заряды в электрической плитке.
2. Коррозию электрохимического типа вызывают блуждающие токи, которые при утечке из электрической цепи уходят в растворы грунта или воды, а после в саму металлическую структуру. Конкретными местами проявления ржавчины будут те участки, откуда в воду попадают блуждающие токи.

Как создать такую защиту?

Как обеспечивать протекторную защиту

Покрытие труб посредством специальных составов является задачей не только производителя, и в процессе применения конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно быть выполнено. Всего есть несколько методов защиты металлической поверхности от воздействия агрессивной среды:

• Обработка химического типа.
• Покрытие стенок особенными составами.
• Защита от токов блуждающего типа.
• Подведение анода или катода.

Интересно, что способ протекторной защиты трубопроводов от коррозии будет пользоваться популярностью в организации, осуществляющих установку и эксплуатирующих трубопроводный вид транспорта.

Пассивные и активные методы

Защита от коррозии является целым комплексом мероприятий, которые проводятся предприятиями. Пассивные способы защиты будут предполагать выполнение таких работ:

• На стадии установки между грунтом и трубопроводом оставляют воздушный зазор, который препятствует попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с щелочными и кислотными примесями.
• Покрытие специальными составами, назначение которых распространяется от агрессивных почвенных воздействий.
• Обработка металлов составами химического типа, с появлением тонкой пленки.

Активные методы защиты предусматривают применение тока и ионный обмен на базе химических реакций, за счет чего применяется:

• Защита подземных трубопроводов от коррозии изготовлением электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от токов блуждающего типа.
• Защита анодом от разрушений поверхностей из металла.
• Катодная защита для того, чтобы увеличивать сопротивление оснований из металла.

Только с учетом всех методов, которые препятствуют образование ржавчины на металле, и будет увеличен срок эксплуатации конструкций. Антикоррозионная защита трубопровода должна быть выполнена комплексно.

Плюсы применения протекторов

Сущность протекторной защиты металлов от коррозии в том, что способ дает множество плюсов. Защита труб таким способом проводится при добавлении ингибитора. Такой материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием масс воздуха он растворится, а конструкция останется целой и не подвергнется ржавлению. Протекторная антикоррозионная защита используется, чтобы продлить срок эксплуатации строительных конструкций, отопительных систем и водоснабжения, а еще магистрального и промыслового транспорта трубопровода. Использование электрохимического типа защиты позволяет устранять причины большого количества видов коррозии. Такая антикоррозийная защита является неплохим решением даже для тех предприятий, у которых нет финансовых возможностей по обеспечению 100%-ной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотности подхода нужно:

1. Протекторы, сделанные из алюминия, применять в средах морских вод и шельфах около берега.
2. В средах с малой электропроводимостью применять магниевые протекторы. Но все же они не подойдут для обработки внутреннего покрытия резервуаров, отстойников нефти в связи с тем, что они имеют достаточно низкий уровень взрывоопасности.
3. Применять протекторы для защиты среды от сред с пресной водой.
4. Протекторы, сделанные на базе цинка, являются безопасными, и их можно использовать для взрывоопасных и пожароопасных производств.

Антикоррозионной протекторной защите можно добавить следующий ряд преимуществ:

• Недостаточно денег и производственной мощности у предприятия не будет препятствием для ее выполнения.
• Возможность защищать конструкцию малого размера.
• Если трубы покрыты материалами для тепловой изоляции, то эта защита будет приемлемой.

Что для этого используют?

Применяемые материалы и цели использования

Защита от коррозии требуется для всех оснований из металла. Такой тип противостояние от ржавчина широко применяется для обработки танкеров, потому что эти суда более подвержены водным воздействиям, которые имеют в составе агрессивнодействующие компоненты. Даже особая краска не справляется с решением такой проблемы. Рациональным выбором для покрытия конструкций из стали будет применение протекторов, имеющих отрицательные потенциалом. При изготовлении устройств используется цинк, магний и алюминий.

Большая разница потенциалов стальных и металлических поверхностей будет способствовать увеличению спектра защитного воздействия, из-за чего разные виды коррозии устраняются. Защитные системы осуществляются на базе специфики протекторов и сред, в условиях которых они будут применены.

Пассивная защита требуется покрытиям стали и металлическим изделиям. Сущность способа заключается в использовании гальванических анодов, которые обеспечивают противодействие подземных трубопроводов ржавчины. При произведении расчета для такой установки следует учесть такие показатели, как параметры токовой силы, сопротивление от перепадов напряжений, свойства защитной степени, используемые для 1 км трубопровода и показатель расстояний между защитными элементами.

Способы защиты магистралей трубопровода

Коррозия трубопровода появляется при использовании. Появление ржавчины может быть внутри и снаружи труб, и с внутренней стороны появляются отложения, и причиной тому будут химические реакции состава перевозимой жидкости с металлом. На состояние поверхности будет оказывает воздействие высокий показатель грунтовой влажности.

Если вовремя не обеспечивать протекторную защиту металлов от коррозии, то может появиться ряд последствий. Важны:

• Плановые осмотры рекомендовано проводить с малыми промежутками времени.
• Проведение работ по ремонту осуществляется периодические, вне зависимости от наличия коррозии.
• Приостанавливается функционирование транспорта трубопровода неминуемо, потому что следует произвести осмотры и выполнить планово-предупредительные и остальные важные ремонтные работы.

Важно! Чтобы обеспечивать полную защиту требуется учесть способ установки, контактировании с агрессивной средой, а еще разновидность трубопровода.

Протекторная защита

В деятельности практического типа есть ситуации, когда нужно выполнить противокоррозионную защиту ранее прокрашенных трубопроводов. Протекторный метод вместе с нанесением лакокрасочных материалов считается пассивным способом предостережения от появления коррозии металла.

Эффективность этого способа не так высока, но имеет и множество достоинств:

• Проявляются изъяны на всей конструкции транспорта трубопровода, которые выявлять достаточно просто.
• Расход материалов сильно уменьшается, а вот защиты на трубах будет обеспечиваться на протяжении длительного времени.
• Ток, нужный для защиты поверхности, распределяется равномерно.

Большим плюсом по защите лакокрасочных покрытий будет распределение защитного потока по поверхности, где требуется особое внимание.

Обработка от агрессивных жидкостей

Внутренние повреждения трубопровода появляются после воздействия негативной среды. В составе воды могут быть бикарбонаты или карбонаты, а еще кислород, что и будет первичной причиной образования коррозии. Проведение очищения в трубопроводе не дает ожидаемого результата, так как это сложно в техническом плане, дорого и почти нереально. Идеальным решением станет предварительная обработка воды, т.е. удаление агрессивной среды и превращение их в раствор с малым содержанием кальция. Это достигается просто – в воде добавляют соду, кальций и натрия карбонат. Важно принять во внимание, что на участках из отдельных точек водного забора обработка жидкости осуществляется с добавкой полифосфатов.

Обратите внимание, что такую защиту подземных емкостей, сделанных из цинковых материалов, делают с добавлением в растворы силикатов, фосфатов и поликарбонатов. Так получается тонкая пленка, которая препятствует появлению ржавчины.

Источник

Недорого и эффективно — протекторная защита от ржавчины

Несмотря на повсеместное применение пластика, металлические трубопроводы по-прежнему широко применяются для транспортировки кислот, щелочей, газов, нефтепродуктов и пр. Такие сооружения со временем начинают приходить в негодность из-за атмосферной, химической и других видов коррозии. Несмотря на то, что это естественный процесс, его, тем не менее, можно замедлить. Для этого и существует протекторная защита металла от коррозии.

Причины повреждения металлических конструкций

Причин для коррозии металлических изделий достаточно:

1. Химические реакции. Разрушение происходит при взаимодействии металла с различными химическими соединениями (кислотами, щелочами и пр.). Возникающая как продукт химической реакции ржавчина последовательно разъедает трубопровод.
2. Электрохимические процессы. Этот вид коррозии один из самых агрессивных. Появляется, если труба или судно находится в электролите, где образовываются катоды и аноды. Возникающая ржа быстро распространяется, повреждая самый толстый металл.
3. Атмосферные явления. При взаимодействии металла с водой, паром, воздухом выделяется оксид железа, который и разрушает сооружение.

Перед планированием работ по защите от коррозии необходимо провести оценку факторов, влияющих на металлическую поверхность.

Защита металла от коррозии

От коррозии необходимо защищать различные емкости, корпусы судов, резервуары, которые эксплуатируются в экстремальных условиях. Существует несколько вариантов формирования защиты:

• обработка химическими составами;
• покрытие стенок защитными материалами;
• предупреждение блуждающих токов;
• организация катода или анода.

Защита металла от ржавчины предполагает целый комплекс мер:

1. Пассивные действия. Во время монтажа трубопровода до прилежащей почвы оставляют некоторый зазор. Он предупреждает попадание грунтовых вод с примесями на металлическую поверхность. Трубопровод покрывают специальными составами, которые защищают металл от негативного воздействия грунта. Затем наносят специальные химические вещества, образующие защитную пленку на металлической поверхности.
2. Активная защита. Создается электродренажная система, защищающая трубопровод от блуждающих токов. Металлическую поверхность от разрушения защищают созданием анода или катода.

Что такое протекторная защита?

Протекторная защита — вариант антикоррозийной обработки, которая предполагает контакт металлической предохраняемой поверхности с протектором – ингибитором, более активным металлом. Под воздействием воздуха ингибитор предохраняет основное изделие (трубопровод, систему водоснабжения или отопления, корпус корабля и пр.) от разрушения.

Протекторная защита металлов от коррозии является оптимальной при отсутствии возможности проведения специальных электрических линий для создания эффективной катодной защиты перед электрохимической ржавчиной либо при нецелесообразности такого метода. Применять протекторную защиту целесообразно на малогабаритных объектах либо в случаях, когда поверхность обрабатываемого сооружения покрыта изоляционным материалом.

Протектор может полностью предохранить от повреждения основной объект в случае, если показатель переходного сопротивления между объектом и окружающей средой незначительный.

Но протекторная защита от коррозии имеет положительный эффект только на каком-то расстоянии, то есть каждый из видов протекторов имеет свой радиус антикоррозийного действия. Это максимальное расстояние протектора от предохраняемого объекта.

Для антикоррозийной защиты применяют установки, которые состоят из одного или нескольких протекторов, соединительных кабелей и контрольно-измерительных участков. Если есть необходимость, то в схему включают шунты, регулирующие резисторы, поляризованные элементы. Монтируют установки ниже уровня промерзания грунта (не менее 1 метра). Располагают протектор на расстоянии 3 — 7 метров от защищаемого сооружения. Более близкое может спровоцировать повреждение изоляционного слоя солями растворяющегося ингибитора.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов предполагает, что электроны более активного металла будут присоединяться к ионам менее активного вещества. В результате такого взаимодействия происходят два процесса:

1. Менее активный металл восстанавливается.
2. Протектор окисляется, защищая основное сооружение от коррозии.

Так как во время активного взаимодействия с окружающей средой и трубопроводом протектор полностью «растворяется» или просто теряет контакт с предохраняемым сооружением, то защитный механизм периодически необходимо восстанавливать.

Особенности протекторной защиты

Учитывая физико-химические особенности такой защиты металлических сооружений, можно сделать вывод о нецелесообразности применения протектора в случае, если конструкция эксплуатируется в кислых средах. Протекторная защита рекомендована к применению, если сооружение находится в нейтральной среде (грунт, вода, воздух и пр.).

Чтобы защитить железный трубопровод, в качестве протектора имеет смысл использовать кадмий, хром, цинк, магний (более активные металлы). Но и при их использовании существует ряд нюансов.

Например, чистый магний имеет высокую скорость ржавления, чистый цинк из-за крупнозернистой структуры растворяется неравномерно, алюминий быстро покрывается оксидной пленкой. Чтобы предотвратить негативные явления, в чистое вещество, которое будет служить протектором, вводят легирующие составляющие. Фактически протектором выступает не чистый металл, а его сплав с другими веществами.

Магниевая защита

Чаще всего в качестве защиты применяют сплавы магния. Легирующими компонентами состава выступают алюминий (максимум 7 %), цинк (до 5 %), также вводят медь, свинец и никель, но их суммарная доля не превышает сотой части состава. В качестве протектора такие составы могут применяться в средах с показателем кислотности не выше 10,5.

Даже в составе сплава магний быстро растворяется, а потом на его верхнем слое появляются труднорастворимые соединения. Магниевые сплавы имеют существенный недостаток — после нанесения они могут спровоцировать растрескивание металлических изделий, способствовать возникновению повышенной водородной хрупкости.

Цинковая защита

Альтернативой магниевому сплаву для защиты конструкций, расположенных в соленой воде, выступают цинковые составы. Легирующими компонентами для цинка становятся кадмий (максимальный показатель 0,15 %), алюминий (менее 0,5 %) и незначительное количество железа, свинца и меди (суммарно до 0,005 %). От влияния морской воды такой протектор будет идеальным, но в нейтральных средах протекторы из цинкового сплава быстро покроются оксидами и гидроксидами, сведя на нет весь антикоррозийный комплекс.

Цинковые сплавы выступают как протекторы от коррозии, обеспечивая максимальную взрыво- и пожарную безопасность. Этими составами целесообразно обрабатывать трубопроводы для горючих и взрывоопасных веществ, например, газа. Еще один «балл» в свой актив такие составы получают за экологическую безопасность – при анодном растворении не образуется загрязняющих веществ. Поэтому цинковые композиции часто применяются для коррозийной защиты нефтепроводов, а также для транспортирующих нефть танкеров и судов.

От воздействия проточной соленой воды обычно применяют алюминиевые составы. В сплав также вводят цинк (до 8 %), магний (до 5 %) и индий с кремнием , таллием и кадмием с незначительной долей (до 0,02 %). Добавки предупреждают возникновение окислов на алюминии. Также алюминиевые сплавы пригодны в условиях, где используется магниевая защита.

Обработка агрессивных жидкостей

Повреждение металлических конструкций происходит как снаружи, так и внутри. Даже жидкость с нейтральным уровнем кислотности (вода) может быстро разрушить трубопровод, если в ее составе содержатся бикарбонаты, карбонаты, кислород, которые являются причиной возникновения ржавчины. Обычная очистка внутренних поверхностей в таких сооружениях невозможна. Оптимальным выходом будет предварительное введение в жидкость соды, карбоната натрия или кальция. Такой обработкой воды можно снизить агрессивность транспортируемой жидкости.

Подземные емкости, изготовленные из цинковых сплавов, защищают путем введения в транспортируемую или хранящуюся среду силикатов, фосфатов или поликарбонатов. В результате химической реакции на цинковой поверхности появляется тонкая пленка, предупреждающая развитие ржавчины.

Преимущества и недостатки протекторной защиты

Преимуществами такого метода являются:

• простота, автономность и экономичность благодаря отсутствию источника тока и использованию магниевых, алюминиевых или цинковых сплавов;
• возможность формирования одиночных или групповых установок;
• возможность применения протекторной защиты, как для проектируемых объектов, так и для уже эксплуатируемых конструкций;
• организация защиты практически в любых условиях, где невозможно или нецелесообразно сооружать источники тока;
• при правильном использовании система может работать достаточно долго без всякого обслуживания;
• безопасность и возможность применения на взрывоопасных объектах (ввиду малости напряжений).

Но у такого вида защиты от ржавчины есть свои недостатки:

1. Ограниченность применения способа в плохо проводящих ток средах.
2. Безвозвратные потери протектора.
3. Возможность загрязнения прилегающих территорий.

Как увеличить эффективность протекторов?

Чаще всего протекторные композиции применяются совместно с лакокрасочными составами, имеющими антикоррозийные свойства. Лакокрасочная защита самостоятельно не дает нужного эффекта, но при сочетании с протектором:

• позволяет устранить изъяны покрытия металлического сооружения, которые возникают в процессе эксплуатации (вспучивание, отслоение, набухание металла, появление трещин и пр.);
• снижает расход протекторных составов, увеличивая срок службы (при довольно высокой стоимости защитных сплавов это значимый эффект);
• обеспечивает равномерное распределение защитного тока по поверхности металлического трубопровода.

Конечно, на эксплуатируемое судно или резервуар нанести лакокрасочный состав довольно сложно. В этом случае лучше отказаться от его применения, а использовать только протекторы.

Резюме

Практически все эффективные методы защиты от коррозии требуют расхода электрического тока. Протекторный способ позволяет предупредить ржавчину простым нанесением дополнительного слоя защитного сплава на трубу.

Источник