Потенциал защищаемого

Некоторое затруднение в применении анодной электрохимической защиты — потребность в большом токе для пассивации конструкции — может быть устранено: а) постепенным заполнением конструкции раствором под током; б) предварительной пассивацией защищаемой поверхности пассивирующими растворами (например, 60% HNO3 + 10% К2Сг2О7); в) применением импульсных источников постоянного тока. Следует также поддерживать потенциал защищаемой конструкции в области оптимальных его значений, чтобы избежать возможного протекания некоторых видов местной коррозии (точечной, межкристаллитной и избирательной коррозии под напряжением). Слабым местом этого вида защиты является недейственность его выше ватерлинии, а иногда и недостаточность по ватерлинии, что требует иногда дополнения его другими методами защиты, в частности использованием для

VK—эффективный потенциал катодных участков защищаемой поверхности в в;

V„—эффективный потенциал анодных участков защищаемой поверхности в в;

17Л. общий эффективный потенциал защищаемой поверхности в в;

Металл, помещённый в электролит, всегда имеет естественный электродной потенциал. На основании экспериментальных данных оило установлено, что естественный потенциал многих стальных подземных трубопроводов леьшт в пределах от минус 0,35 В до минус 0,65 В» Поэтому при расчёте катодной защиты, если нет заверенных данных, естественный потенциал стали принимают равным минус 0,55 И но отношению к медносульфатному электроду сравнения (Ы.С.Э) Потенциал защищаемой конструкции, при котором ток коррозии практически равен нулю, называется защитным потенциалом. Практически стальные подземные сооружения становятся защищёнными на 80... 90 %, если потенциал равен минус 0,85 В. Эти величина принята в нашей стране как критерий минимального защитного потенциала. Однако указанный минимальный потенциал достаточен только в случае, если отсутствует анаэробная биокоррозия. При наличии последней защитный потенциал должен бьть более отрицательным, ~ равным минус 0,95В.

Потенциал защищаемой конструкции при котором ток коррозии практически равен нулю, называют защитным потенциалом (Езащ.). Практически стальные подземные сооружения становятся защищёнными, если потенциал равен минус 0,55В по водородному электроду сравнения, или минус 0,85В по МСЭ. Эта величина принята как критерий минимального защитного потенциала (Ез.гшп). Однако указанный минимальный потенциал достаточен только в случае если отсутствует микробиологическая коррозия. При наличии в грунте СВБ (сульфатвосстанавливаюших бактерий) потенциал должен быть более отрицательным, равным минус 0,95В.

При катодной защите трубопроводов защитный потенциал изменяется по длине ( рис. 1.2 ). Так как в наиболее удалённых точках должен быть минимальный защитный потенциал, то на ближайшие и точки дренажа поверхности неизбежно устанавливается более высокий потенциал. Максимальный защитный потенциал (Ез.тах) -это максимально допустимый потенциал защищаемой конструкции. При этом потенциале обеспечивается благоприятное сочетание всех параметров защиты и затруднены процессы катодной водородной деполяризации, которые могут способствовать отслаиванию защитных покрытий и на-водороживанию металла, и, следовательно, ухудшение его несущей способности. Максимальный защитный потенциал ограничивается нормативными документами. Так, согласно ГОСТ 25812-83 максимальный поляризационный потенциал стальных сооружений ограничивается величиной минус 1,15В (по МЭС) для сооружений с битумной или полимерной плёночной изоляцией.

<рх - общий эффективный потенциал защищаемой поверхности, В;

стальной арматуры в бетоне применяют гибкие аноды из электропроводных пластмасс, представляющие собой сердцевину из медного провода, окруженную оболочкой из электропроводной пластмассы. Необходимый электродный потенциал защищаемой конструкции может поддерживаться с помощью стабильного электрода сравнения и подключенного к нему потенциостата, контролирующего ток от выпрямителя. Эта аппаратура в первую очередь используется там, где необходимо сильно изменять защитный ток.

В некоторых странах при катодной защите устанавливают электродный потенциал защищаемой конструкции на 0,100 В ниже ее собственного потенциала коррозии в тех же условиях без тока; это должен быть реальный сдвиг электродного потенциала за вычетом его возможного омического искажения.

Потенциал защищаемой конструкции, при котором ток корро-

к отсасывающему пункту или к отрицательной шине тяговой подстанции. Поляризованный дренаж (рис. 281, б) имеет проводимость в одном направлении и применяется в том случае, когда потенциал защищаемого сооружения по отношению к рельсам и земле положительный или знакопеременный. Усиленный дренаж (рис. 281, в) представляет собой катодную установку, в которой отрицательный полюс присоединен к защищаемому подземному сооружению.

По механизму защиты различают металлические покрытия анодные и катодные. Металл анодных покрытий имеет электродный потенциал более отрицательный, чем потенциал защищаемого металла. В случае применения анодных покрытий не обязательно, чтобы оно было сплошным. При действии растворов электролитов в возникающем коррозионном элементе основной металл — покрытие основной металл является катодом и поэтому при достаточно большой площади покрытия не разрушается, а защищается электрохимически за счет растворения металла покрытия. Примерами анодных покрытий являются покрытия железа цинком и кадмием. Анодные покрытия на железе, как правило, обладают сравнительно низкой коррозионной стойко-

Металлические покрытия по механизму защиты распределяют на анодные и катодные. Аноднце покрытия имеют электродный потенциал, более отрицательный, чем потенциал защищаемого металла., В коррозионной среде они разрушаются, обеспечивая электрохимическую защиту основного металла. К ним отновятся цинковые, кадмиевые, алюминиевые покрытия. Катодные металлические покрытия, электродный потенциал которых более положителен, чем потенциал основного металла, могут служить надёжной защитой ог коррозии только при условии отсутствия в них пор, трещин и других де-

Протекторная защита. Принцип защиты катодной поляризацией с помощью протекторов состоит в образовании гальванической пары, катодом в которой служит защищаемое сооружение, а анодом — протектор (рис. 32). Металл протектора должен иметь электродный потенциал, более отрицательный, чем электродный потенциал защищаемого металла. Так, по отношению к железу или его •сплавам, имеющим электродный потенциал около минус 0,44 В по водородному электроду, в качестве протекторов можно использовать магний, обладающий электродным потенциалом минус 2,37 В, алюминий — минус 1,66 В, цинк — минус 0,76 В. При протекторной защите разрушается протектор.

от коррозии осуществляется с переменным успехом и получает соответственно меняющиеся оценки. Неудачи частично объясняют неправильным ориентировочным расчетом зоны защитного действия, а частично недостаточно тщательным проектированием и исполнением защитных установок. Иногда упускают из вида, что способ защиты от коррозии, вызываемой сильными и резко меняющимися по своей интенсивности блуждающими токами, с соответственно более высокими потенциалами на защищаемых трубопроводах по отношению к грунту, которые возможны при воздействии блуждающих токов от электрических установок постоянного тока, может быть эффективен только в том случае, если эти токи будут дополнительно отводиться. Способ катодной защиты особенно подходит для протяженных нефте-, газо- и водопроводов, обеспечивая защиту от грунтовой коррозии в районах, где нет блуждающих токов. Ни свойства грунта, ни климат не смогут уменьшить эффективность способа защиты, если только натекающий на сооружение ток достаточен для того, чтобы снизить потенциал защищаемого трубопровода по отношению к грунту примерно на*0,3 В».

Принципиальная схема защитной установки с регулированием потенциала, оборудованного магнитными усилителями, показана на рис. 9.4. На потенциометр устанавливается выбранное значение потенциала как заданная величина. С этим значением сопоставляется фактическое напряжение, соответствующее напряжению между управляющим электродом и защищаемым сооружением (см. также рис. 20.13). Разность заданного и фактического напряжений управляет первым каскадом магнитного усилителя, который при помощи второго каскада (конечной ступени) магнитного усилителя настраивает первичное переменное напряжение для выпрямительного трансформатора. Благодаря этому, если потенциал защищаемого сооружения отклоняется в ту или иную сторону от заданного значения, то напряже- ' ние на выходе защитной установки повышается или понижается и соответственно изменяется и защитный ток. Время настройки составляет около 0,1—0,3 с. Управляющий ток равен примерно 50 мкА. В соответст- J вии с такой нагрузкой управляющий электрод должен быть достаточно низкоомным и мало поляризуемым.

При катодной защите в соответствии с критерием (2.47) снижают потенциал защищаемого сооружения по отношению к электроду сравнения. Этот процесс идентичен повышению потенциала грунта по отно-

с этим во многих случаях на сооружениях, испытывающих влияние блуждающих токов, целесообразны или даже необходимы защитные мероприятия по VDE 0150 [1, 13, 14]. Мероприятия по защите от блуждающих токов предотвращают стекание этих токов с установок, подверженных воздействию блуждающих токов, в окружающий грунт. В простейшем случае это обеспечивается кабельным соединением между защищаемым сооружением и какой-либо точкой установки — источника блуждающих токов, имеющей достаточно отрицательный потенциал. В таком случае блуждающий ток, протекавший ранее через грунт, теперь может вернуться к своему источнику по кабельному соединению, не вызывая опасности коррозии. Защита от коррозии блуждающими токами будет достигнута, если потенциал защищаемого' сооружения •— за исключением кратковременных пиковых значений — будет таким же или более отрицательным, чем потенциал при свободной коррозии, т. е. без воздействия блуждающих токов. При снижении потенциала обеспечивается даже частичная катодная защита от коррозии. Однако полная защита от коррозии возможна только при особо высоком качестве изоляции трубопроводов и лишь после установки изолирующих фланцев.

где а —расстояние проникновения (протяженность зоны защиты) F — геометрический коэффициент. При небольших расстояниях между анодом (анодным заземлителем) и защищаемым сооружением коэФФи-vMZnf^aб™ельно Равен синице, а при большем расстоянии он уменьшается. Это означает, что при постоянстве прочих параметров протяженность зоны защиты увеличивается. Дополнительные данные леР24С6РзеДеЛеНИИ Т°Ка " пР°тяженности зоны защиты имеются в разде-Для контроля эффективности катодной защиты измеряют потенциал защищаемого сооружения в среде. В случае сооружений расположенных в морской воде, электрод подводят7 возможноближе ^защищаемому объекту, например с лодки или подвешиванием измерительного электрода на постоянно закрепленных тросах вдоль несущих труб, при помощи стационарно установленных измерительных электоо* дов или^с привлечением водолазов. Как уже отмечалось прерывать катодный защитный ток нет необходимости, так как падения напряжения в морской воде невелики. Однако поблизости от анодов измерение обычно дает слишком большой отрицательный потенциал в общем случае силы токов и потенциалы систем катодной защиты сооружении в прибрежном шельфе контролируют ежемесячно. Преобразователи систем катодной защиты на мостах для разгрузки танкеров должны располагаться по возможности за пределами взрывоопасной зоны ином случае они должны изготовляться во взрывобезопасном испол-

Катодная защита относится к активным видам защиты оборудования, находящегося во влажной почве или в воде Применяют КГТд?' Т- 6' РазРУшаюш.ийся анод, например цинковый (рис. 14), при растворении которого возникает электрический ток неооходимыи для катодной поляризации защищаемого оборудования, или источник постоянного тока (рис. 15), отрицательный полюс которого подключается к защищаемому оборудованию а положительный — к вспомогательному аноду, например графитовому. Анод располагают на расстоянии от защищаемого оборудования. Потенциал защищаемого металла смещается к более отрицательным значениям и достигает области потенциалов термодинамической устойчивости (области защиты). Для катодной защиты стали в почве и нейтральных водных растворах минимальный потенциал составляет —770ч—780 мВ.

Анодную защиту применяют только для оборудования из сплавов, которые склонны к пассивации в данном технологическом растворе. Коррозия этих сплавов в пассивном состоянии протекает гораздо медленнее. Анодную поляризацию защищаемого металла осуществляют с помощью источника постоянного тока, потенциостата, который автоматически регулирует потенциал защищаемого металла.