С ростом объемов строительства трубопроводов и резервуаров вопрос их защиты от активных сред становится все более актуальным. При эксплуатации этих объектов, защищенных только покрытиями, уже через 5–8 лет нередко возникают сквозные коррозионные повреждения (при наличии блуждающих токов – через 2–3 года). Значительно снизить затраты на защиту от коррозии трубопроводов и резервуаров, повысить ее надежность позволяет установка протекторов. Особенно показан метод:

– на опасных участках трубопроводов, где невыгодно или невозможно построить станции катодной защиты – СКЗ (подземные переходы, поймы рек, экологически неустойчивые зоны, территории промпредприятий), а также в зонах воздействия блуждающих токов;

– на трубопроводах в комплексе с СКЗ для обеспечения защитного потенциала на участке между СКЗ;

– на магистральных трубопроводах вдали от источников электроэнергии;

– на резервуарах для агрессивных жидкостей – нефти и нефтепродуктов, подтоварной воды и т.п. (при химическом распаде нефтяных эмульсий выделяется минерализованная вода), вызывающих интенсивную коррозию днища и нижних поясов;

– на стальных конструкциях, смонтированных в грунтах высокой коррозийной активности по ГОСТ 9.602­89, ГОСТ Р 51164­98 (защитного покрытия при этом недостаточно).

Традиционно для массового производства протекторов в России применяются сплавы на основе магния марки МП­1 и МП­2 (таб. 1) по ГОСТ 26251­84. Разработаны и другие марки сплавов: МП­3, МП­4, МЛ­4, МП­5, МП­6. Протекторы имеют различные типоразмеры: конфигурацию от прямоугольной с различными сечениями до круглой, размеры от 20 см до 1,5 м и вес 1–70 кг (рис. 1).

Для эффективной и стабильной работы протектора можно использовать активатор, в который помещают протектор (марки ПМ­5У, ­10У и ­20У) – смесь гипса, глины, сульфата натрия и других солей, имеющую повышенную электропроводность. Слой активатора (наполнителя, засыпки) может быть толщиной до 10 см. Протекторы с припаянным к нему дренажным проводником (обычно медно­сульфатный электрод) помещаются вместе с активатором в хлопчатобумажный мешок, который и устанавливается в грунт.

Обычное соотношение поверхностей протектора и защищаемого металла – от 1:200 до 1:1000. В условиях подземной коррозии коэффициент полезного использования магниевого протектора достигает  60%, алюминиевого –
20–50%, цинкового – 80%. Срок эксплуатации (до выработки протекторного тела) зависит от характера почвы, качества изоляции и массы протектора и составляет 5–15 лет.

Существуют различные схемы установки протекторов – как одиночных, так и группами, в зависимости от сооружений, которые необходимо защитить, и сред, в которых эти сооружения находятся.

Норма расхода протекторов на 1 км трубопровода зависит от свойств грунта и массы протектора. Для примера, 10­килограммовый магниевый протектор защищает отрезок трубопровода длиной 1–2 км, при этом протекторы могут устанавливаться как одиночно, так и группами по 5–15 штук на расстоянии 5 м от трубопровода. Днища РВС защищаются с помощью протекторных групп, равномерно расположенных по окружности радиусом на 3–5 м больше, чем радиус резервуара. Протекторы размещаются в вертикальных шурфах. Во всех случаях в местах установки организуется контрольно­измерительный пункт (КИП), с помощью которого отслеживается состояние каждого протектора.

Возможны и другие варианты защиты трубопровода: с прерывистым протяженным протектором; с одним непрерывным; с двумя непрерывными – в этих случаях протектор укладывается в одну траншею с трубопроводом.

Расположение и количество протекторов определяются проектом, который разрабатывает специальная организация. Исходные данные для расчета: сопротивление покрытия, диаметр трубопровода (резервуара), электрохимические характеристики протектора и удельное электрическое сопротивление грунта. Основные расчетные параметры – сила тока в цепи «протектор­сооружение», длина защищаемого участка и срок службы протекторов. Проект в любом случае будет определять, какие части сооружения стоит оборудовать СКЗ, какие – протекторами.

Наиболее целесообразно использовать протекторы одновременно с покрытиями. Эффект от комбинированной защиты весьма высок и носит синергетический характер: «голый» стальной трубопровод в грунте требует установки магниевых протекторов через каждые 30 м, а изолированный защищается таким же протектором на протяжении 8 км. Стоимость установки магниевых протекторов меньше 5% от общей стоимости трубопровода, и на сегодняшний день это один из самых технологичных способов защиты от коррозии. Что касается резервуаров, то комплексная защита обеспечивает 2­3­кратное повышение срока их службы в агрессивных средах.

 

 

 

 

Протектор, соединенный с резервуаром корпусом судна (рис. 2) или трубопроводом, создает короткозамкнутый гальванический элемент (источник постоянного тока). Защищаемый металл становится катодом, а металл протектора – растворимым анодом. Основная масса металлоконструкций делается из сплавов железа, поэтому для изготовления протекторов используются металлы с меньшим электродным потенциалом – магний, цинк, редко алюминий.

Разность потенциалов определяет радиус защитного действия. Для магниевых протекторов он может достигать 200 м², поэтому их требуется меньше, чем цинковых или алюминиевых. Также у магния и его сплавов отсутствует поляризация, снижающая токоотдачу, алюминий же склонен к образованию на его поверхности плотного окисного слоя – эти факторы определяют преимущественное использование магниевых протекторов для защиты подземных сооружений.

 

– Внутри резервуаров предпочтение отдается алюминиевым и цинковым протекторам. У последних самая низкая способность искрообразования, что снижает общую пожароопасность нефтехранилищ. Для защиты подземных металлоконструкций, и главным образом трубопроводов, используются магниевые протекторы, так как только сплавы магния способны в этих условиях вывести подверженный опасности коррозии металл на должный уровень защитного потенциала. Важный вопрос – стоимость протекторной защиты. При близкой цене между магниевыми и алюминиевыми протекторами первых требуется вдвое меньше на единицу защищаемой площади, то же касается и резервуаров.

 

Для защиты трубопроводов от внутренней коррозии (под воздействием технологических сред) применяют лаки, эпоксидные смолы, цинко­силикатные покрытия и ингибиторы. Снаружи трубопроводы и резервуары защищаются битумно­резиновым покрытием или полимерной пленкой. При выборе способа защиты подземных сооружений необходимо знать коррозионную активность грунта, подразделяемую на пять категорий: особо высокая (удельное сопротивление до 5 Ом•м); высокая (5–10 Ом•м); повышенная (10–20 Ом•м); средняя (20–100 Ом•м); низкая (более 100 Ом•м). Толщина и материал для изоляции на отдельных участках определяются местной категорией грунта. Стандартные требования к покрытию: водонепроницаемость; прочность сцепления с металлом; хорошая изоляция от электрического тока; достаточная прочность; низкая стоимость.

 

//www.rmnt.ru/docs/cat_vsn/26333.details1.htm –
Нормы «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты»;

//www.ntpo.com/patents_pumps/patents_pumps/pumps_1145.shtml – о протекторной защите скважинного штангового насоса.