Вопросы для самоконтроля

1. Эксплуатация нефтепровода

2. Эксплуатация газопровода

3. Организация плановых осмотров газонефтепроводов

4. Причины и условия образования гидратов

5. Способы борьбы с гидратообразованием

6. Условия образования конденсата

7. Способы улавливания конденсата в газопроводе. Оборудование

8. Эксплуатация трубопроводов при последовательной перекачке нефтепродуктов

9. Особенности перекачки высоковязких нефтепродуктов

10. Учет нефтепродуктов на нефтебазе

Тема 1.4 Защита oт коррозии магистральных газонефтепроводов.

Экс­плуатация установок электрохимзащиты

Студент должен:

знать: виды и способы защиты от коррозии, конструкцию пассивной защиты, нанесение на трубопровод; сущность, устройство, принцип дейст­вия, правила эксплуатации установок электрохимзащиты (ЭХЗ);

уметь: делать расчеты установок ЭХЗ, чертить схему защиты

Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов. Процессы об­разования микро- и макроэлектрических элементов, химические реакции, про­текающие при этом Понятие о водородном показателе почв, их коррозионная активность Электрохимический ряд напряжений металлов, электроды сравне­ния.

Собственный потенциал трубопровод;), ею изменение в пространстве и во времени.

Биокоррозия и борьба с ней Антикоррозийные покрытия и консервационные смазки: типы, марки покрытий и смазок, сроки службы конструкций по­крытий различных типов, нанесение покрытий на трубопровод; коррозия блуж­дающими токами и борьба с ней, источники блуждающих токов, их коррозион­ная активность; принципиальные схемы электрических дренажей, их оборудо­вание.

Протекторная защита трубопроводов принцип работы протекторных ус­тановок, конструкции протекторов, их подключение к трубопроводу и оборудо­вание Преимущества и недостатки протекторных установок.

Станции катодной защиты (СКЗ), принцип действия, оборудование, при­боры и конструкции СКЗ различных типов, их преимущества; и недостатки.

Правила эксплуатации установок электрохимзащиты.

Практические занятия № 2

Изучение устройства протекторной защиты.

Расчет протекторной защиты объекта линейной части магистрального нефтепровода.

Практические занятия № 3

Изучение устройства дренажной защиты по плакатам, чертежам.

Практические занятия № 4

Изучение оборудования установок катодной защиты (УКЗ).

Расчет катод­ной защиты трубопровода.

Литература: [23], стр. 76-186; [35/, стр. 273-294: [36], стр. 113-187: [45], стр. 189-233;

281-308; [51], стр. 24-113.

Методические указания

Коррозией металла называется процесс его разрушения под воздействием коррозион­ной среды.

При этом под металлом понимают объект коррозии, которым может быть металл или металлический сплав, а под коррозионной средой - среду, в которой происходи г коррозия металла.

По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электро­химическую коррозии.

Под химической коррозией понимают такое взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты кор­розионной среды протекает в одном акте. Химическая коррозия не сопровождается появле­нием электротехнического тока.

Под электрохимической коррозией понимают такое взаимодействие металла с коррози­онной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восста­новление окислительной компоненты коррозионной среды протекаю'!' не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала. Электрохимическая коррозия сопровождает­ся протеканием электрического тока.

Подземные металлические сооружения подвержены электрохимической коррозии.

Различают следующие основные виды коррозии подземных металлических сооруже­ний: подземную коррозию, биокоррозию, коррозию внешним током, коррозию блуждаю­щим током, контактную коррозию.

Подземной называют коррозию металла в почвах и грунтах

Биокоррозия - коррозия металла под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов.

Коррозией внешним током называют электрохимическую коррозию металла под воздействием тока от внешнего источника, а коррозией блуждающими токами - электро­химическую коррозию металла под воздействием блуждающего тока.

Под контактной коррозией понимают электрохимическую коррозию, вызванную кон­тактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

При электрохимической коррозии на поверхности металла образуется местное повреж­дение в виде пятен и раковин (каверн) большой глубины. Различают микро - и макрокоррозионные процессы. В условиях почвенной коррозии возникновение микрокоррозионных пор связано со структурной неоднородностью металла. Поскольку потенциал различных включений по отношению друг к другу не одинаков, то между ними возникает электриче­ский ток, вызывающий коррозионный процесс между элементарными частицами металла.

Макрокоррозионный процесс - это процесс возникновения электрического тока (про­цесс коррозии) между двумя значительными частями одной и той же конструкции, напри­мер в трубопроводе, пересекающем границу грунтов с разной структурой (песка, глины) или проложенном под шоссейной дорогой.

При электрохимической коррозии реакция взаимодействия электролита с металлом подразделяется на два самостоятельно протекающих процесса: анодный и катодный.

Анодный процесс состоит в том, что ионы металла переходят в раствор почвенного электролита, где происходит их гидратация. В результате на анодных участках происходит разрушение металла вследствие выноса ионов металла в почву. При этом в металле эквива­лентное количество электронов переходит на катод.

Анодный процесс протекает на участках с более отрицательным начальным потенциа­лом поверхности, катодный - с более положительным. Материальный эффект процесса коррозионного разрушения металла преобладает на анодных участках, так как из сооруже­ния уносятся ионы железа в почву.

Разрушение будет протекать тем быстрее, чем больше в металле внутренних микротрещин, пор и шлаковых включений.

Вообще коррозионная активность почвы зависит от электропроводности, влажности, воздухопроницаемости, кислотности, величины рН, состава солей, температуры.

Показатель рН - водородный показатель почв. При рН = lg [Н] = 7 - среда нейтральная; при рН = lg [Н] < 7 - среда кислая и при рН = lg [Н] >7 - среда щелочная.

Выбор способа защиты трубопровода от подземной коррозии зависит от коррозионной активности почв.

Коррозионная активность почв характеризуется многими факторами: состав и концен­трация растворенных в почве солей, влажность, аэрация и структура почвы, а также ее электропроводимость, механический и бактериальный состав.

С целью защиты подземных сооружений от коррозии применяют пассивную и актив­ную защиты.

Пассивная защита представляет собой изоляционные покрытия различной конструкции (покрытия на основе нефтяных битумов, полимерные и полиэтиленовые покрытия). Эти покрытия наносятся на трубопровод при помощи изоляционных машин типа УИМ или вручную.

Активная защита - это защита сооружений от электрохимической коррозии при помо­щи станций - установками катодной, протекторной и электродренажной защиты. Эта за­щита дополняет пассивную защиту.

Катодная защита заключается в создании отрицательного потенциала на поверхности трубопровода, благодаря чему предотвращается возможность выхода электрического тока из трубы, сопровождаемого ее коррозионным разъеданием. С этой целью трубопровод пре­вращают в катод путем подключения трубы к отрицательному полюсу постороннего ис­точника постоянного тока, положительный полюс которого (анод) присоединяют к специ­альному электроду - заземлителю, установленному в стороне от трассы трубопровода. В результате достигается катодная поляризация (т.е. односторонняя проводимость, исклю­чающая обратное течение тока), при которой токи входят из грунта в трубу, т.к. она являет­ся в данном случае катодом по отношению к грунту. Исключив выход токов из трубы, тем самым прекращают ее коррозию.

Протекторная защита применяется для защиты трубопроводов и других сооружений от почвенной коррозии преимущественно в тех случаях, когда не может быть использована катодная защита из-за отсутствия источников электроснабжения или для защиты отдель­ных узлов и сооружений.

Защита трубопровода осуществляется при помощи электродов (протекторов), закачи­ваемых в грунт рядом с защищаемым сооружением.

Принцип работы протекторной защиты аналогичен гальваническому элементу и основан на том, что при замыкании двух электродов, помещенных в грунт (электролит), в цепи проте­кает ток от электрода с менее отрицательным потенциалом (анода) к электроду с более от­рицательным потенциалом (катоду).

Протектор, являясь анодом, будучи соединен с катодом трубой, образует гальваниче­скую пару, в которой ток, попадая на трубу, поляризует се. предохраняя от коррозии, в то время как анод разрушается.

1 Т

Станции дренажной защиты сооружают вблизи железных электрифицированных дорог, где возникают блуждающие токи в примыкающем грунте. Защита трубопроводов от коррозирующего воздействия блуждающих токов путем отвода этих токов электрической перемычкой из анодных зон к источнику этих токов носит название электродренажной за­щиты. Применяют различные схемы электродренажей: прямой дренаж, поляризованный дренаж, усиленный.

В процессе эксплуатации устройств ЭХЗ трубопровода в целях контроля ее эффектив­ности производят периодические измерения ее основных параметров - разности потенциа­лов «труба-земля», сопротивления цепи катодных установок и их элементов, тока цепи протекторных установок.