Способы защиты от коррозии протекторная защита это

Протекторная защита от коррозии. Основные способы защиты трубопроводов от коррозии

Любые металлические изделия легко разрушаются под воздействием определенных внешних факторов, чаще всего влажности. Чтобы предотвратить подобные явления, используется протекторная защита от коррозии. Ее задача – снизить потенциал основного материала и тем самым защитить его от коррозии.

Суть процедуры

Протекторная защита строится на основе такого вещества, как ингибитор. Это металл, имеющий повышенные электроотрицательные качества. При воздействии на него воздуха происходит растворение протектора. Вследствие этого основной материал сохраняется, даже если на него оказывается сильное влияние коррозии.

Различные виды коррозии легко победить, если использовать катодные электрохимические методы, к которым относится и протекторная защита. Подобная процедура – идеальное решение, когда у предприятия нет финансовых возможностей или технологического потенциала, чтобы обеспечить полноценную защиту от коррозийных процессов.

Основные преимущества

Протекторная защита металлов от коррозии – это хороший способ защиты любых металлических поверхностей. Использование его целесообразно в нескольких случаях:

1. Когда предприятию не хватает производственных мощностей, чтобы использовать более энергозатратные методики.
2. Когда требуется защитить малогабаритные конструкции.
3. Если требуется защита металлических изделий и объектов, поверхности которых покрыты изоляционными материалами.

Чтобы достичь максимальной эффективности, целесообразно использовать протекторную защиту в электролитической среде.

Когда требуется защита?

Коррозия возникает на любых металлических поверхностях в самых разных сферах – от нефтегазодобывающей промышленности до судостроения. Протекторная защита от коррозии широко применяется в окраске корпусов танкеров. Эти судна постоянно подвергаются воздействию воды, и специальная окраска не всегда справляется с предотвращением реакций влаги с металлической поверхностью. Использование протекторов – простое и эффективное решение проблемы, особенно если суда будут находиться в эксплуатации длительное время.

Большинство конструкций из металла создается из стали, поэтому целесообразно использовать протекторы, имеющие отрицательный электродный потенциал. Основными для производства протекторов являются три металла – цинк, магний, алюминий. Из-за большой разности потенциалов этих металлов и стали радиус защитного действия становится шире, и любые виды коррозии легко устраняются.

Какие металлы используются?

Защитная система строится на основе различных сплавов, в зависимости от специфики использования протекторов, например, среды, в которой он будет использоваться. Протекторная защита от коррозии чаще всего требуется железным и стальным изделиям, но и поверхностям из цинка, алюминия, кадмия или магния она также требуется. Особенность протекторной защиты – в использовании гальванических анодов, которые обеспечивают защиту труб от почвенной коррозии. Расчет подобных установок выполняется с учетом ряда параметров:

• силы тока в протекторе;
• показателей его сопротивления;
• степени защиты, нужной для 1 км трубы;
• количества протекторов на этот же отрезок;
• расстояния, которое имеется между элементами защитной системы.

Плюсы и минусы различных протекторов

На основе протекторов строится защита строительных конструкций от коррозии, трубопроводов разного типа (распределительных, магистральных, промысловых). При этом использовать их нужно грамотно:

• использование алюминиевых протекторов целесообразно для того, чтобы защитить конструкции и сооружения в морской воде и прибрежном шельфе;
• магниевые подходят для использования в слабоэлектропроводной среде, где алюминиевые и цинковые протекторы показывают низкую эффективность. Но их нельзя использовать, если требуется защитить внутренние поверхности танкеров, резервуаров, отстойников для нефти, так как магниевые протекторы отличаются повышенной взрыво- и пожароопасностью. В идеале проекторы на основе этого элемента нужно использовать для внешней защиты конструкций, которые используются в пресной среде;
• цинковые протекторы полностью безопасны, поэтому их можно использовать на любых объектах, даже если на них высокий уровень пожарной опасности.

Если покрытие лакокрасочное

Очень часто требуется обеспечить защиту нефте- или газопровода от коррозии с учетом лакокрасочного покрытия. Комбинация его с протектором – это пассивный способ защиты конструкций от коррозии. При этом эффективность такого мероприятия не так высока, зато достигается следующее:

• нивелируются дефекты на покрытиях конструкций из металлов, трубопроводов, например, отслаивание, появление трещин;
• снижается расход протекторных материалов, при этом сама защита оказывается более долговечной;
• защитный ток равномерно распределяется по металлической поверхности изделия или объекта.

Протекторная защита от коррозии в сочетании с лакокрасочными покрытиями – это возможность распределения защитного тока именно на те поверхности, которые требуют максимального внимания.

О защите трубопроводов

По мере эксплуатации металлические трубы изнутри и снаружи подвергаются воздействию коррозии. Налет появляется вследствие того, что по трубам текут агрессивные вещества, которые вступают в реакцию с материалами. На внутреннее состояние металлических изделий влияет высокий уровень влажности почвы. Если не будет продумана качественная защита строительных конструкций от коррозии, произойдет следующее:

• трубопровод начнет разрушаться изнутри;
• потребуется чаще проводить профилактические осмотры магистралей;
• потребуется более частый ремонт, что скажется на дополнительных тратах;
• потребуется полностью или частично остановить нефтеперерабатывающий или иной другой промышленный комплекс.

Существует несколько способов защиты трубопроводов – пассивные, активные. Также как средство защиты может выступать снижение агрессивности среды. Чтобы защита была комплексной, учитывается тип трубопровода, способ его монтажа и взаимодействие с окружающей средой.

Пассивные и активные методы защиты

Все основные способы защиты трубопроводов от коррозии сводятся к выполнению целого ряда работ. Если говорить о пассивных методах, они выражаются в следующем:

• особом способе укладки, когда сопротивляемость к коррозии продумывается еще на стадии монтажа трубопровода. Для этого между землей и трубой оставляется воздушный зазор, благодаря которому внутрь трубопровода не попадут ни грунтовые воды, ни соли, ни щелочи;
• нанесении специальных покрытий на трубы, которые будут защищать поверхность от почвенных воздействий;
• обработке специальной химией, например, фосфатами, образующими на поверхности защитную пленку.

Схема защиты на основе активных методов предполагает использование электрического тока и электрохимических реакций ионного обмена:

• электродренажной защиты для борьбы с блуждающими токами;
• анодной защиты, которая замедляет процесс разрушения металла;
• катодной защиты, когда постоянный ток повышает сопротивляемость металлов.

Доводы в пользу протекторной защиты

Как видно, способов повысить защитные характеристики трубопроводов и других металлических изделий немало. Но все они требуют траты электрического тока. Протекторная защита от коррозии трубопроводов – более выгодное решение, так как все процессы окислов прекращаются просто нанесением на поверхности труб из металлов сплавов других материалов. В пользу такого способа говорят следующие факторы:

• экономичность и простота процесса за счет отсутствия источника постоянного тока и применения сплавов магния, цинка или алюминия;
• возможность применения одиночных или групповых установок, при этом схема протекторной защиты продумывается с учетом особенностей проектируемого или уже построенного объекта;
• возможность применения на любых почвах и в условиях морей/океанов, где дорого или невозможно использовать источники внешнего тока.

Протекторную защиту можно использовать для повышения сопротивляемости коррозии различных резервуаров, корпусов судов, цистерн, которые используются в экстремальных условиях.

Источник

Особенности протекторной защиты металлов от коррозии

Протекторная защита — это один из возможных вариантов защиты конструкционных материалов трубопроводов от коррозии. Применяется, прежде всего, на газопроводах и других магистралях.

Сущность протекторной защиты

Протекторная защита представляет собой использование специального вещества — ингибитора, который является металлом с повышенными электроотрицательными качествами. Под воздействием воздуха протектор растворяется, в результате чего основной металл сохраняется, несмотря на воздействие коррозийных факторов. Протекторная защита — одна из разновидностей катодного электрохимического метода.

Данный вариант антикоррозийных покрытий особенно часто применяется, когда предприятие стеснено в своих возможностях по организации катодной защиты от коррозийных процессов электрохимического характера. Например, если финансовые или технологические возможности предприятия не позволяют построить линии электропередач.

Схема протекторной защиты трубопровода

Протектор-ингибитор эффективен, когда показатель переходного сопротивления между защищаемым объектом, и средой вокруг него, не является значительной. Высокая результативность протектора возможна лишь на определенной дистанции. Чтобы выявить это расстояние, применяется определение радиуса антикоррозийного действия применяемого протектора. Данное понятие показывает максимальное удаление защищающего металла от охраняемой поверхности.

Суть коррозийных процессов сводится к тому, что наименее активный метал в период взаимодействия, привлекает к собственным ионам электроны более активного металла. Таким образом, в одно и то же время осуществляется сразу два процесса:

• восстановительные процессы в металле с меньшей активностью (в катоде);
• окислительные процессы металла анода с минимальной активностью, за счет чего и обеспечивается защита трубопровода (или другой стальной конструкции) от коррозии.

Спустя некоторое время эффективность протектора падает (в связи с потерей контакта с защищаемым металлом или же из-за растворения защищающего компонента). По этой причине возникает потребность в замене протектора.

Особенности метода

Протекторы для защиты от коррозийных процессов в условиях кислых сред лишены смысла. В таких средах растворение протектора происходит опережающими темпами. Методика рекомендуется для применения только в нейтральных средах.

В сравнении со сталью, большей активностью обладают такие металлы, как хром, цинк, магний, кадмий, а также, некоторые иные. В теории именно перечисленные металлы нужно использовать для защиты трубопроводов и других металлоконструкций. Однако тут есть ряд особенностей, зная которые, можно обосновать технологическую бессмысленность применения чистых металлов в качестве защиты.

К примеру, для магния характерна высокая скорость развития коррозии, на алюминии стремительно образовывается толстая оксидная пленка, а цинк растворяется очень неравномерно из-за своей особой крупнозернистой структуры. Чтобы свести на нет подобные отрицательные свойства чистых металлов, в них добавляют легирующие элементы. Иначе выражаясь, защита газопроводов и других металлических конструкций осуществляется за счет использования всевозможных сплавов.

Нередко применяются магниевые сплавы. Помимо основного компонента — магния — в их составе имеется алюминий (5-7%) и цинк (2-5%). Кроме того, добавляются небольшие количества никеля, меди и свинца. Магниевые сплавы актуальны для защиты от коррозии в условиях сред, где показатель pH не превышает 10,5 единиц (традиционный грунт, пресные и слабосоленые водоемы). Данный ограничивающий показатель связан с быстрой растворяемостью магния на первом этапе и дальнейшим появлением труднорастворимых соединений.

Обратите внимание! Магниевые сплавы часто влекут трещины в металлических изделиях и повышают их водородную хрупкость.

Для конструкций из металлов расположенных в соленой воде (например, подводном морском трубопроводе), следует применять протекторы, в основе которых находится цинк. Такие сплавы также содержат:

• алюминий (до 0,5%);
• кадмий (до 0,15%);
• медь и свинец (суммарно до 0,005%).

В водной соленой среде защита металлов от коррозии с помощью сплавов на основе цинка будет оптимальным вариантом. Однако в пресных водоемах и на обычном грунте такие протекторы очень быстро обрастают оксидами и гидроксидами, в результате чего антикоррозионные мероприятия теряют смысл.

Протекторы на основе цинка чаще используются для защиты от коррозии тех металлических конструкций, где технологические условия требуют наивысшей степени противопожарной безопасности и взрывобезопасности. Примером востребованности таких сплавов являются газопроводы и трубопроводы для транспортировки горючих жидкостей.

Кроме того, цинковые составы, в результате анодного растворения, не образуют загрязняющих веществ. Поэтому такие сплавы практически безальтернативны, когда нужно защитить трубопровод для транспортировки нефти или металлоконструкции в танкерных судах.

В условиях соленой проточной воды на прибрежном шельфе часто применяются алюминиевые сплавы. Такие составы включают кадмий, таллий, индий, кремний (в сумме — до 0,02%), а также магний (до 5%) и цинк (до 8%). Протекторные свойства алюминиевых составов близки со свойствами магниевых сплавов.

Комбинация протекторов и красок

Часто возникает необходимость защитить газопровод от коррозии не только протектором, но лакокрасочным материалом. Краска считается пассивным способом защиты от коррозионных процессов и действительно эффективна лишь, когда сочетается с применением протектора.

Такая методика сочетания позволяет:

1. Уменьшить отрицательное воздействие потенциальных изъянов покрытия металлоконструкций (отслаивание, набухание, растрескивание, вспучивание и тому подобное). Такие изъяны имеются не только в результате заводского брака, но и в связи с природными факторами.
2. Уменьшить (порой на весьма значимую величину) расход дорогих протекторов, при этом увеличив их срок эксплуатации.
3. Сделать распределение по металлу защитного слоя более равномерным.

Также стоит отметить, что лакокрасочные составы очень часто непросто наносить на определенные поверхности уже работающего газопровода, танкера или какой-то другой металлоконструкции. В таких случаях придется обойтись только защитным протектором.

Источник