Електрохімічний захист трубопроводів від корозії
Електрохімічний захист від корозії складається з катодного і дренажного захисту. Катодний захист трубопроводів здійснюється двома основними методами: застосуванням металевих анодів-протекторів (гальванічний протекторний метод) і застосуванням зовнішніх джерел постійного струму, мінус яких з'єднується з трубою, а плюс - з анодним заземленням (електричний метод).
Мал. 1. Принцип роботи катодного захисту
Гальванічна протекторна захист від корозії
Найбільш очевидним способом здійснення електрохімічного захисту металевої споруди, що має безпосередній контакт з електролітичної середовищем, є метод гальванічного захисту, в основу якого покладено той факт, що різні метали в електроліті мають різні електродні потенціали. Таким чином, якщо утворити гальванопари з двох металів і помістити їх в електроліт, то метал з більш негативним потенціалом стане анодом-протектором і буде руйнуватися, захищаючи метал з менш негативним потенціалом. Протектори, по суті, служать портативними джерелами електроенергії.
В якості основних матеріалів для виготовлення протекторів використовуються магній, алюміній і цинк. З зіставлення властивостей магнію, алюмінію і цинку видно, що з розглянутих елементів магній володіє найбільшою електрорушійної силою. У той же час однією з найбільш важливих практичних характеристик протекторів є коефіцієнт корисної дії, який показує частку маси протектора, використаної на отримання корисної електричної енергії в ланцюзі. К.К.Д. протекторів, виготовлених з магнію і магнієвих сплавів, рідко перевищують 50% в, на відміну від протекторів на основі Zn і Al з К.К.Д. 90% і більше.
Мал. 2. Приклади магнієвих протекторів
Зазвичай протекторні установки застосовуються для катодного захисту трубопроводів, що не мають електричних контактів із суміжними протяжними комунікаціями, окремих ділянок трубопроводів, а також резервуарів, сталевих захисних кожухів (патронів), підземних резервуарів і ємностей, сталевих опор і паль, та інших зосереджених об'єктів.
У той же час протекторні установки дуже чутливі до помилок в їх розміщенні і комплектації. Неправильний вибір або розміщення протекторних установок призводить до різкого зниження їх ефективності.
Катодний захист від корозії
Найбільш поширений метод електрохімічного захисту від корозії підземних металевих споруд - це катодний захист, що здійснюється шляхом катодного поляризації захищається металевої поверхні. На практиці це реалізується шляхом підключення захищається трубопроводу до негативного полюса зовнішнього джерела постійного струму, званого станцією катодного захисту. Позитивний полюс джерела з'єднують кабелем із зовнішнім додатковим електродом, зробленим з металу, графіту або проводить гуми. Цей зовнішній електрод розміщується в тій же корозійної середовищі, що і об'єкт, що захищається, в разі підземних промислових трубопроводів, в грунті. Таким чином, утворюється замкнуте електричне коло: додатковий зовнішній електрод - грунтовий електроліт - трубопровід - катодний кабель - джерело постійного струму - анодний кабель. У складі даної електричного кола трубопровід є катодом, а додатковий зовнішній електрод, приєднаний до позитивного полюса джерела постійного струму, стає анодом. Даний електрод називається анодним заземленням. Негативно заряджений полюс джерела струму, приєднаний до трубопроводу, при наявності зовнішнього анодного заземлення катодно поляризує трубопровід, при цьому потенціал анодних і катодних ділянок практично вирівнюється.
Таким чином, система катодного захисту складається з захищається споруди, джерела постійного струму (станції катодного захисту), анодного заземлення, сполучних анодної і катодної ліній, що оточує їх електропровідною середовища (грунту), а також елементів системи моніторингу - контрольно-вимірювальних пунктів.
Дренажна захист від корозії
Дренажна захист трубопроводів від корозії блукаючими струмами здійснюється шляхом спрямованого відводу цих струмів до джерела або в землю. Установка дренажного захисту може бути декількох видів: земляний, прямий, поляризований і посилений дренажі.
Мал. 3. Станція катодного захисту
Земляний дренаж здійснюється заземленням трубопроводів додатковими електродами в місцях їх анодних зон, прямий дренаж - створенням електричної перемички між трубопроводом і негативним полюсом джерела блукаючих струмів, наприклад рейкової мережею електрифікованої залізниці. Поляризований дренаж на відміну від прямого володіє тільки однобічну провідність, тому при появі позитивного потенціалу на рейках дренаж автоматично відключається. У посиленому дренажі додатково в ланцюг включається перетворювач струму, що дозволяє збільшувати дренажний струм.
P.S. Огляд технічних рішень по ЕХЗ інших металевих конструкцій і споруд можна прочитати тут.