Катодная защита

В настоящее время широкое применение находит катодная защита. Ее принцип заключается в том, что потенциал поверхности металла (относительно электролита или грунта) сдвигается в сторону отрицательных значений за счет подвода электронов, в результате чего железо не переходит в раствор в виде положительно заряженных ионов. Это означает, что в защищенную металлическую поверхность извне должен идти постоянный ток. Он может поступать от гальванического элемента или от выпрямителя, отрицательный полюс которого связан с трубопроводом, а положительный - с анодом грунта.

Критерием катодной защиты в общем случае является потенциал металл -электролит, измеряемый по электроду насыщенная медь или ее сульфат.

Вычисления выполняется с помощью высокоомного вольтметра. Этот потенциал должен быть у железа непосредственно рядом с фазовой границей -0,85 В относительно электрода насыщения Cu/CuS04. В практических условиях потенциал определяется при кратковременном отключении защитного тока.

Катодная защита обязательна в высоконапорных газопроводах и нефтепроводах. В последнее время она нашла широкое применение в технике. В соединении с пассивной защитой она эффективна для борьбы с ржавчиной трубопроводов и складских емкостей, располагаемых в грунте.

При использовании катодной защиты необходимо выполнять следующие условия:

1. Трубопровод должен иметь высокую электропроводность в продольном направлении, что всегда легко достигается в сварных трубах. При использовании других видов соединений, например гуммированных винтовых или вставных муфт, надо предусматривать электропроводящие перемычки.
2. Защищаемая система или ее часть должны быть электрически изолированы от всех других проложенных в земле трубопроводов, кабелей, заземлений и других металлических конструкций.
3. Стальные трубы и арматура должны иметь изолирующую оболочку.

Для выполнения этих условий нужно выполнить следующие конструктивные мероприятия:

1. Стальные трубы со сплошной продольной сваркой в силу высокой электропроводности в продольном направлении являются оптимальным объектом для катодной защиты. Если требуется катодная защита для трубопроводов, соединенных изолированными муфтами. Последние шунтируются низкоомными перемычками. В арматурах, соединяемых фланцами, также лучше это предусмотреть для снижения электрического сопротивления в продольном направлении.
2. Для экономически оправданного оборудования катодной защиты нужно, чтобы трубопровод во всех концевых точках был изолирован от посторонних конструкций, проложенных в земле.
3. При использовании оболочковых труб на перекрестках и пересечениях дорог нужно предусмотреть изолирующие вставки для исключения металлического контакта между трубопроводом и оболочкой.
4. Для предупреждения случайного металлического контакта с другими трубопроводами и кабелями посторонних конструкций расстояние между ними должно быть 0,4 м. Если это расстояние меньше 10 см, должна быть предусмотрена механическая защита в виде изолирующих плит между трубопроводом с катодной защитой и посторонними конструкциями. При параллельности трубопроводов расстояние между ними должно быть более 1 м.
5. Арматура, расположенная на бетонном фундаменте, должна быть изолирована от бетона и железобетонных конструкций прокладками и изолирующими плитами.
6. Конструкции креплений бетона, стенок и дюкеров должны быть выполнены таким образом, чтобы не могло быть электрического контакта с бетоном или с арматурой железобетона. В последнее время применяется армирование дюкеров из полипропилена.
7. Если трубопроводы с катодной защитой надо прокладывать в виде мостовых конструкций, подвесные устройства этих мостов не должны иметь электрического контакта с трубопроводом, т. е. должны быть предусмотрены изолирующие системы в месте соединения с мостовым участком. При этом электрическое соединение уходящих в землю участков системы друг с другом должно быть выполнено с помощью специального кабеля.
8. Управляющие элементы с электрическим приводом - заслонки, вентили, преобразователи - в трубопроводах не должны быть заземлены. Электрическая защита этих элементов осуществляется с помощью выключателей.
9. Через каждые 1-2 км выделяются измерительные участки для определения потенциала труба/грунт, а через каждые 5 км - участки для измерения тока.