link
 
На главную Обратная связь Карта сайта На русском English
 
 


Публикации прошлых лет
"Потенциал" № 3-4. 1998г.

Н.П.Глазов "Эволюция электрохимической защиты"

Электрохимической защитой от коррозии в стенах ВНИИСТа начали заниматься с 1948 года под руководством В. И. Глазиова, В.Г. Котика и П.Г. Дорошенко. И уже через пять лет начался серийный выпуск первого иоррозионно-измерительного прибора - УКИП-55.
Для первенца газовой промышленности - газопровода Саратов-Москва применили серийные выпрямители типа ВСА-Зм, ВСА-111 и ВСА-6м. Однако их электрические параметры и конструкция не удовлетворяли требованиям практики, поэтому лаборатория проводит ряд разработок сетевых катодных станций. Ставились опыты по применению ветроэлектростанций типа ВЭС-1000-Д5-ЦАГИ и ВЭ-2. Были разработаны первые протекторы на основе магниевых сплавов - МЛ-4 и МЛ-5 массой от 3 до 10 кг. Для защиты от блуждающих токов создали поляризованную дренажную установку типа ПДУ-54 на максимальную силу тока 200А.

Более 90% магистральных и промысловых трубопроводов защищалось и защищается в настоящее время именно установками катодной защиты. Был создан нормальный ряд сетевых автоматических и неавтоматических катодных станций и блочно-комплектных устройств катодной защиты с питанием от сети напряжением 220В и 6-10кВ, а также семейство сетевых унифицированных катодных станций типа СКСУ на мощности от 150 до 1200Вт, автоматическая сетевая реверсивная катодная станция типа СКАР-1200.

Технический уровень полупроводниковой техники не позволял получать надежные автономные катодные станции. Единственно верным решением стала прокладка линий электропередачи напряжением 6-10кВ вдоль трасс трубопроводов. В.Г.Котик организовал разработку и освоение производства блочно-комплектных катодных станций на Минском электротехническим заводе им. В.И.Козлова, благодаря чему многие электромонтажные работы переносились из трассовых условий в стационарные заводские. Были созданы устройства распределительной катодной защиты. УКЗВ с питанием от сети 6-10кВ и устройство УКЗН - от сети напряжением 220В. Они постоянно совершенствовались и в настоящее время продолжают выпускаться минским заводом.

Были созданы и протекторные магниевые сплавы, активаторы, организовано серийное производство протекторов типа ПМ5У, ПМ10У и ПМ20У, которое до сих пор осуществляется Березняковским титаномагниевым комбинатом. В дальнейшем были разработаны и внедрены в производство специальные протекторы типа ПМР различных типоразмеров. Они и сегодня являются основным средством защиты от коррозии нижних поясов и днищ вертикальных стальных резервуаров.

В.Г.Котик инициировал разработки протяженных протекторов. Совместно с ВИЛС была создана технология протекторов из деформируемых магниевых сплавов, исследовано поведение этих сплавов в различных грунтах без активатора, определены скорость саморастворения, КПД, влияние температуры окружающего грунта на электрохимические параметры. Была опробована защита кабелей связи протяженными протекторами. Совершенствовалась технология укладки протяженных протекторов, в частности - с помощью кабелеукладчиков.

Созданный алгоритм токораспределения позволил провести вычислительный эксперимент, на основании которого были получены зависимости распределения тока и потенциала как на поверхности протяженного протектора, так и на поверхности изолированного трубопровода. Анализ этих зависимостей показал, что при расположении протяженного протектора в непосредственной близости к трубопроводу возможно достижение эффективной защиты. Были также установлены граничные условия по сопротивлению изоляции трубопровода и по удельному электрическому сопротивлению грунта. Разработана достаточно простая методика расчета параметров протяженных протекторов, которая с удовлетворительной точностью могла применяться при проектировании. Думается, преимущества этого метода защиты от коррозии непременно приведут к широкому применению протяженных протекторов для сетей газификации и для новых магистральных и промысловых трубопроводов. Ведь этот метод защиты не только обладает повышенной надежностью по сравнению с установками катодной защиты, но и является более экономным из-за возможности отказаться от строительства дорогостоящих линий электропередачи, особенно в малоосвоенных районах.

Анодное заземление определяет надежность системы ЭХЗ в целом. Первые анодные заземления выполнялись только из уголков, полос, некондиционных труб, рельсов и других стальных изделий. Однако применение стали в качестве анодного материала было не лучшим решением, так как ее электрохимический эквивалент равен примерно 10кг/А/год. В лаборатории испытывали различные материалы: графиты, железокремниевые сплавы, чугуны различных марок. Для снижения растворимости анодных электродов использовалась коксовая засыпка.

В первом заземлителе заводского изготовления ЗКА-140 стальной электрод был погружен в коксовую мелочь. Вся конструкция упаковывалась в тонкую стальную оболочку. Заземлитель имел токоввод, подсоединенный к электроду и изолированный в заводских условиях.

Следующим этапом в совершенствовании анодных заземлителей была разработка ЗЖК-12-КА с железокремниевым электродом в окружении коксовой мелочи. Срок службы заземления увеличивался, поскольку скорость растворения его была меньше 165 г/А/год (при средней 120 г/А/год).

В 1975г. были разработаны более совершенные конструкции заземлителей - АК-1 и АК-3 со спрессованной коксовой мелочью и специальным ингибитором, продлевающим хранение заземлителей на трассе. На их основе создаются заземлители нового типа АК-1г и АК-2г для глубинного монтажа. В них было предусмотрено резервирование токоввода, что повышало надежность.

Следующим этапом стала разработка нового заземлителя из смеси битума и кокса, который выпускал Вильнюсский опытно-экспериментальный завод, а в последние годы активно велась разработка заземлителей из смеси графита или графитизированных материалов с резиной. Созданы сосредоточенные типы заземлителей ЭР-1, ЭР-3, ЭР-4 и протяженный тип анодного заземлителя ЭР-2, а также электроды для глубинных анодных заземлений ЭР-5.

Расчет ЭХЗ ранее был основан на телеграфном уравнении для проводника с утечкой - уравнении длинной линии. Рассматривалось одномерное пространство, однако на распределение потенциалов вдоль трубопровода существенно влияла близость анодного заземления. Учет этого влияния предлагает новая методика расчета.

Углубленный анализ процессов катодной поляризации показал, что процессы являются нелинейными, а, следовательно, применение методов суперпозиции для расчета токораспределения вдоль трубопровода может привести к значительной погрешности. Кроме того, установлено, что практика оценки защищенности трубопроводов по разности потенциалов "труба-земля" не является совершенной, поскольку в ее величину входит омическое падение напряжения в грунте и изоляции, не оказывающее никакого влияния на протекание коррозионных процессов.

Сложность технологии защиты от коррозии, вызываемой блуждающими токами, обусловлена тем, что из-за нестабильности поля токи постоянно меняют как свою величину, так и направление. Возникают трудности с определением параметров средств защиты и мест их размещения на трассах. В то же время опасность коррозионного влияния блуждающих токов, которое может привести к тяжелым авариям всего лишь за 3-6 месяцев, стала очевидной еще в конце 50-х годов. Усилия были направлены на создание поляризованных электрических дренажей. Универсальная поляризованная дренажная установка УПДУ-57 производилась на заводе МоснефтеКИП. Появились и более совершенные конструкции дренажей с использованием управляемых диодов - ПДУ-60, ДП-63, ДЭП-3. Они могли обеспечить дренирование до 600А одной защитной установкой. Затем был разработан автоматический усиленный дренаж АУД-2400. Завершением конструкторских разработок стал поляризованный масляный дренаж ДПМ-1М, производство которого началось в 1967г.

Устройства нового поколения представлены дренажем с автоматическим регулированием сопротивления цепи ДОС-1. Они способны не только защищать трубопровод от попавших в него блуждающих токов, но и ограничивать их утечку с рельсов электрифицированных железных дорог (ЭЖД). Дренаж непрерывной защиты ДПА обеспечивает необходимый уровень защитных потенциалов на трубопроводе независимо от режима нагрузки на ЭЖД. Для этого был предусмотрен блок принудительной поляризации с самостоятельным рабочим заземлением, автоматически синхронизированный со стационарным электродом сравнения и управляемый им по сигналу.

Разработана гамма приборов и методов контроля изоляции. Это толщиномеры изоляционных покрытий МТ-57 и ТИП-1, магнитный толщиномер МН-ЗЗН, искровой дефектоскоп ДБ-60, инспекторский дефектоскоп ВК-60, искровой дефектоскоп ДИ-63 для контроля сплошности изоляции трубопроводов при непрерывном опуске, дефектоскопы ДЭП-1М и ДЭП-2М, адгезиметры УКАП со стрелочным и цифровым индикатором результатов контроля прилипаемости пленочных покрытий, искатели повреждений ИП-60, ИП-74 и ИСТ-1.

Измерение разности потенциалов "труба-земля" вносит большую систематическую ошибку за счет омического падения напряжения в дефектах изоляции и окружающем грунте. Создается лишь иллюзия полной защиты от коррозии, хотя на самом деле коррозионный процесс тормозился недостаточно, что приводило к коррозионным отказам на трубопроводе, имеющем защитный потенциал.

Разработанный многофункциональный прибор 43313.1 измеряет целую гамму электрических величин при защите трубопроводов от коррозии, в том числе поляризационный потенциал по способу вспомогательного электрода.

В последнее время Центром противокоррозионной защиты и диагностики создан накопитель цифровой информации НЦИ, позволяющий не только накапливать информацию об измерениях на трассе, но и транслировать ее в базу данных персонального компьютера.

Одним из главных вопросов противокоррозионной защиты является определение степени влияния окружающей среды, условий эксплуатации, состояния изоляции на скорость коррозии трубной стали. Исследования агрессивности грунтов показали, что почвогрунт представляет собой пример плохо организованной системы, в которой одновременно протекает множество различных по природе и тесно связанных между собой процессов, то есть системы, не поддающейся точному аналитическому описанию. Параметры этой системы являются случайными функциями времени и пространства, а для ее изучения и описания необходимо привлечь теорию вероятности, математическую статистику и методы статистического моделирования.

Создание банка данных по коррозии трубопроводов стало первой ступенью для реализации многофакторного статистического анализа. Этот банк данных является уникальным, поскольку он вобрал в себя практически все реальные случаи коррозионных отказов на магистральных газопроводах, а также коррозионные язвы, выявленные при обследовании трубопроводов. Этот банк данных содержит более тысячи реализаций.

Многофакторный анализ позволил построить регрессионные модели коррозии трубопровода, установить влияние агрессивности грунта, состояния изоляции и технологических параметров на частоту коррозионных отказов и скорость коррозии, а также установить влияние уровня катодной поляризации и времени ввода в эксплуатацию ЭХЗ на поток коррозионных отказов. Таким образом, была создана технология диагностики коррозионного состояния трубопроводов как для эксплуатируемых, так и для проектируемых трубопроводов, в соответствии с которой опасность коррозии оценивается не качественными показателями, а количественно, числом вероятных отказов.

Обобщение экспериментальных данных позволило установить, что перерывы в работе катодных установок резко снижают степень защиты, иногда сводя ее к нулю, и даже увеличивают скорость коррозии. И что на горячих участках трубопроводов происходят сложные процессы влагопереноса, которые в одних условиях ускоряют коррозию, а в других замедляют. Определены математические модели, описывающие условия влагопереноса. Установлен минимальный защитный потенциал для высокотемпературных трубопроводов. Построена математическая модель для определения скорости коррозии предельного тока по кислороду и создан полевой полярограф для измерения предельного тока. Показано, что скорость подземной коррозии определяется не гетерогенным - макрогальваническими парами, - а гомогенным механизмом. Что, наконец, ЭХЗ трубопроводов при температуре стенки трубы менее -5°С нецелесообразна. Установлена зависимость минимального защитного потенциала от температуры в пределах +20...-5°С. Полученные научные результаты использованы более чем в 50 нормативных документах и рекомендациях.

Кроме того, лабораторией разработаны установки катодной защиты с экранным заземлением, метод и оборудование прерывистой катодной поляризации, ЭХЗ трубопроводов диаметром более 1420 мм - системы "ТСКЗ-Север" и "ТСКЗ-Холод", а также целый ряд других методов, технологий и средств электрохимической защиты.

Лабораторией получено более 200 авторских свидетельств на изобретения, ее специалистами защищено более 20 кандидатских и 2 докторские диссертации. Многие работы выполнены совместно с ведущими организациями аналогичного профиля из Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, Чехословакии. В области противокоррозионной защиты трубопроводных коммуникаций ВНИИСТ активно сотрудничал с производственниками на Кубе, в Афганистане, Алжире, Греции, Иране, Ираке, Йемене, Ливии, Нигерии, Финляндии.
новости
09.05.2019

С Днем Победы!

Примите искренние поздравления с великим праздником - Днем Победы!
12.02.2019

Международная выставка AQUATERM MOSCOW

12 февраля 2019 года специалисты института приняли участие в 23 Международной выставке бытового и промышленного оборудования для отопления, водоснабжения, инженерно-сантехнических систем, вентиляции, кондиционирования, бассейнов, саун и СПА - AQUATERM MOSCOW.
31.01.2019

ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ СЕРТИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

29 января руководитель Росаккредитации Алексей Херсонцев принял участие в пленарном заседании «Итоги и перспективы развития отрасли промышленности строительных материалов. Национальные проекты в строительной индустрии» в рамках Национального отраслевого форума «Отечественные строительные материалы - 2019: итоги, вызовы, перспективы».
03.12.2018

Поздравляем со 100-летием!

Крупному ученому, выдающемуся инженеру в области трубопроводного транспорта жидких и газообразных углеводородов, имеющему широкую известность в России и за рубежом - Олегу Максимовичу Иванцову исполнилось 100 лет.
© 2004 — 2015 АО ВНИИСТ
Все права защищены.
всего  с  07.02.2006 : 553192
сегодня, 13.12.2019 : 3
сейчас : 1
105187, Москва, Окружной проезд, 19
Телефон: +7 (495) 783-94-54
Факс:       +7 (495) 981-43-81 /доб. 2277
E-mail: info@vniist.ru

@ Обратная связь


создание сайтов, интернет-магазинов, продвижение, поисковая оптимизация, хостинг, сопровождение web-проектов | Агентство АРТполитика. В Липецке, в Воронеже, в Тамбове
Рейтинг Эксперт-400 - 330
Яндекс цитирования