Коррозия. Виды защиты от коррозии

Пассивационные ингибиторы вызывают образование на поверхности металла защитных пленок и пассивацию металла. К ним относятся неорганические окислители, например , , , и вещества, образующие с ионами коррелирующего металла малорастворимые соединения (полифосфаты, силикаты и карбонаты натрия, соединения кальция, магния и др.). Некоторые органические соединения, например бензоат натрия, облегчают адсорбцию кислорода и этим вызывают пассивацию металла.

Рациональное  конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать  число и размеры особо опасных, с точки зрения коррозии, участков в изделиях или конструкциях (сварных  швов, узких щелей, контактов разнородных  по электродным потенциалам металлов и др.), а также предусматривать  специальную защиту металла) этих участков от коррозии.

Защита от коррозии блуждающими  токами. Токи, ответвляющиеся от своего основного пути, называются блуждающими. Источниками блуждающих токов могут быть различные системы и устройства, работающие на постоянном токе, например железнодорожные пути электропоездов, трамвайные линии, заземления постоянного тока, установки для электросварки, электролизные ванны, системы катодной защиты и т.д.

Коррозия  металлов под влиянием электрического тока от внешнего источника называется электрокоррозией. В качестве примера рассмотрим электрокоррозию подземного трубопровода во влажной почве. Схема возникновения блуждающего тока от трамвайной линии, где стальные рельсы используются для возвращения тока к генераторной станции, показана на рис.3.

 

Рис.3. Схема коррозии трубопровода блуждающими токами.

 

Вследствие  плохого контакта между рельсами и недостаточной изоляции рельсов  от земли часть возвращающегося  тока ответвляется во влажную почву, особенно при наличии путей с  низким электросопротивлением, таких, как подземные трубопроводы для газа или воды.

Главный поток электронов, посылаемых генератором  постоянного тока (Г), поступает на рельсы. В зоне К возникает ответвление части тока из-за высокого омического сопротивления на стыке. Этот участок рельса становится катодом по отношению к близко расположенному участку трубопровода. Ответвившиеся на этом участке (зона К ) электроны связываются с молекулами , находящимися во влажной почве (или ионами в достаточно кислых почвах). Одновременно с поверхности трубы в зоне А во влажную почву переходят катионы железа. Этот участок трубопровода становится анодом и разрушается.

Далее электрический  ток (после прохождения по трубе) возвращается в каком-либо участке  рельса, причем катодом (К ) будет теперь новый участок трубопровода, а анодом (А ) - новый участок рельса. На участке А рельсы растворяются, а на участке К - восстанавливаются молекулы кислорода или ионы водорода почвы. При этом указанный поток пополняется точно таким же числом электронов, какое он потерял при своем разветвлении. Здесь приведена лишь упрощенная схема. В действительности процессы протекают сложнее.

Коррозию  блуждающими токами может, например, вызвать установленный на берегу дизель-генератор для сварки, соединенный  заземленными проводами постоянного  тока с находящимся в ремонте  кораблем. Серьезные разрушения металла  корпуса корабля могут возникать  под воздействием той части тока, которая возвращается от сварочных  электродов к береговой установке  через корпус корабля и воду. В  этом случае предпочтительнее устанавливать  генератор на борту корабля и  питать его переменным током, так  как утечка в землю последнего вызывает менее сильную коррозию.

При низких плотностях блуждающего тока коррозия вследствие работы локальных микроэлементов протекает одновременно с коррозией  блуждающими токами. При высоких  плотностях тока в некоторых средах может начаться выделение кислорода.

Борьба  с коррозией блуждающими токами заключается прежде всего в их уменьшении. Для электрифицированных железных дорог, у которых рельсы служат обратными проводами, это достигается поддержанием в хорошем состоянии электрических контактов между рельсами и увеличением сопротивления между рельсами и почвой. Коррозия блуждающими токами прекращается при соединении металлическим проводником с низким сопротивлением эксплуатируемой трубы с рельсами в зонах К - А (см. рис.9). Это называется дренажом. В случае невозможности защиты с помощью дренажа закапывают параллельно рельсам специальный анод из чугунного лома и с помощью медного проводника присоединяют его к зоне К . Блуждающие токи вызывают коррозию только этого специального анода, замена которого не вызывает затруднений. Когда применение специального анода не подавляет полностью коррозию, вызываемую блуждающими токами, пользуются катодной защитой.

Итак, к  настоящему времени благодаря изучению механизма коррозии разработаны  разнообразные методы защиты от коррозии, выбор которых определяется природой защищаемого металла, параметрами  коррозионной среды и экономическими соображениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Трубопроводы и оборудование в  процессе эксплуатации подвергаются процессу коррозии

При длительной эксплуатации трубопроводов, защищенных только изоляционным покрытием, возникают сквозные коррозионные повреждения  уже через 5—8 лет после укладки  трубопроводов в грунт вследствие почвенной коррозии, так как изоляция со временем теряет прочностные свойства и в ее трещинах начинаются интенсивные  процессы наружной электрохимической  коррозии.

Электрохимическая коррозия (коррозионное разрушение) возникает под действием коррозионно-активной среды, разнообразна по характеру, вызывает большинство коррозионных разрушений трубопроводов и оборудования. Электрохимическая коррозия протекает с наличием двух процессов — катодного и анодного.

Основной причиной коррозии металла  трубопроводов и резервуаров  является термодинамическая неустойчивость металлов. На возникновение коррозии оказывают влияние неоднородность состава металла, условий на поверхности металла, состав среды и пр.

Коррозия трубопроводов — процесс  неизбежный. Однако человек, вооруженный  знанием механизма коррозии, может  затормозить его таким образом, чтобы обеспечить сохранение работоспособности  трубопроводов в течение достаточно длительного времени.

Защита трубопроводов от коррозии может быть активной и пассивной. К активным средствам защиты трубопроводов от наружной коррозии относятся электрические методы, катодная и протекторная защита. При пассивной защите на наружную поверхность трубопроводов наносят покрытия и изоляцию, при активной - устраняют причины, вызывающие коррозию.

Продлить срок службы трубопроводов  можно, применяя следующие способы  защиты:

• изоляцию поверхности Me изделий от агрессивной среды (пассивная защита), т.е. нанесение на поверхность Me слоя химически инертного, относительно Me и агрессивной среды, вещества с высокими диэлектрическими свойствами;

• воздействие на Me с целью повышения его коррозионной устойчивости, т.е. обработка его окислителями, вследствие чего на его поверхности образуется плёнка из продуктов коррозии;

• нанесение на металл конструкции  из малостойкого металлического тонкого  слоя другого металла, которые обладают меньшей скоростью коррозии в  данной среде, например, горячее алюминирование, хромирование;

• воздействие на ОС с целью снижения её агрессивности, т.е. введение в среду ингибитора (замедлителей) коррозии. • активная защита, которая включает следующие методы: катодную поляризацию металлической конструкции (катодная защита трубопроводов) за счёт сообщения отрицательного потенциала от источника постоянного тока; катодную поляризацию, вызванную контактом изделия с металлом, обладающим более отрицательным электродным потенциалом (протекторная защита трубопроводов и резервуаров). Катодная поляризация является методом защиты от блуждающих токов.

На практике применяется сочетание  пассивных и активных методов  защиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список справочной литературы

 

1. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М., 1976.

2. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов. СПб.: Недра, 2008. – 488 с.

3. Мустафин Ф.М., Кузнецов М.в., Быков Л.И. Защита от коррозии. Т. 1. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2004. – 806 с.

4. Нефтегазовое строительство / Под ред. И.И. Мазура, В.Д. Шапиро. М.: Недра, 2005. – 790 с.

5. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. М., 2006. – 306 с.

6. Справочник инженера по эксплуатации нефтегазопроводов и продуктопроводов. М.:Инфра-Инженерия, 2006. – 928 с.