Защита от коррозии

Исходя из основных закономерностей коррозионных процессов используют следующие направления борьбы с ней: применение коррозионно-устойчивых металлов; изоляция металлов от агрессивной среды защитными покрытиями; уменьшение коррозионной актив­ности среды; использование неметаллических химически стойких материалов; катодная и протекторная защита.

Применение коррозионно-устойчивых металлов. В ряде случаев необходимая коррозионная стойкость металлических конструкций достигается использованием стойкого в данной коррозионной среде и при данных условиях материала (бронза — в растворах солей, титан — в растворах уксусной кислоты любых концентраций до плюс 165° С); нержавеющие хромоникелевые стали — в окислительных средах; алюминий — в 40%-ной муравьиной кислоте (до плюс 20° С) и т. п.

Рациональный выбор материала может быть сделан на основа­нии справочных данных или специально поставленных экспериментов. С целью экономии высоколегированных нержавеющих сталей широко применяют биметалл — двухслойный материал, состоящий из двух различных металлов. Основной (толстый) слой воспринимает нагрузку. Тонкий (защитный или плакирующий) слой предохраняет основной слой от коррозионного действия среды.

Улучшение коррозионной стойкости стали в ряде случаев достигается за счет повышения однородности структуры соответствующей термической обработкой, устранением мест концентрации внутренних напряжений и деформаций или тонкой механической обработкой поверхности (шлифованием, полированием).

Изоляция металла от агрессивной среды защитными покрытиями используется в технологическом процессе наиболее часто. Металл покрывают лаками, нитрокрасками, масляными, глифталевыми и полихлорвиниловыми красками. От почвенной коррозии сооружения и трубопроводы защищают битумопековыми обмазками.

Защиту поверхностей от коррозии осуществляют также путем нанесения тонких металлических пленок (никелированием, лужением, хромированием, серебрением, золочением) и при помощи футеровки—внутренней облицовки аппаратов химически стойкими материалами: керамической плиткой, графитом, свинцом, алюминием, пластическими массами, резиной, эбонитом, торкрет-бетоном и т. п. Основной недостаток футеровки заключается в наличии швов, стыков и мест крепления, которые наиболее часто повреждаются.

Уменьшение коррозионной активности среды осуществляется путем очистки обрабатываемых веществ от агрессивных примесей, а также введением замедлителей коррозии — ингибиторов.

Очистку от агрессивных примесей осуществляют путем отстаивания, фильтрации, химическим путем, а также при помощи абсорбции и адсорбции. Все эти способы требуют применения специальных установок и затрат значительного количества энергии. В качестве ингибиторов экономически выгодно применять органические или неорганические соединения, например, уротропин, декстрин, хроматы, нитраты, фосфаты металлов, образующие на поверхности металла различного вида защитные пленки.

Содержание ингибитора в обрабатываемых веществах обычно не превышает 0,01...1%. Уменьшения почвенной коррозии можно добиться путем снижения ее влажности обушкой, засыпкой мест установки аппаратов и прокладки трубопроводов битуминозными землями.

Применение неметаллических химически стойких материалов нашло широкое распространение. Используются пластические массы, искусственные смолы и резины, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, капрон, фторопласты, эбонит, сложные пластики и другие природные неорганические материалы (гранит, базальт), а также искусственно получаемые силикатные материалы (фарфор, стекло, ситалл, керамика, цемент). Неметаллические материалы применяют не только для футеровки металлических аппаратов, но и для изготовления корпусов аппаратов, труб, насосов, отдельных узлов и деталей технологических установок.

Установки катодной и протекторной защиты от электрохимической коррозии предназначены для подавления анодных участков на защищаемом сооружении. Эти установки позволяют создать разность потенциалов между защищаемым сооружением и грунтом, при которой все сооружение становится катодом. Для возникновения разности потенциалов отрицательный полюс источника постоянного тока соединяют с защищаемым сооружением, а положительный полюс через электроды заземлители (анодное заземление) соединяют с грунтом (рис. 4.14). Таким образом, вся поверхность металлического подземного сооружения становится катодом и предохраняется от коррозионного разрушения.

Активному разрушению подвергается анодное заземление, которое обычно выполняют из металлолома (старых труб, рельсов). Для установки катодной защиты используют источники постоян­ного тока напряжением 6—12 В, обеспечивающие плотность защитного тока от 2 до 20 мА на 1 м² защищаемой поверхности. При хорошей битумной изоляции поверхности защищаемого участка одна катодная установка может защитить трубопровод протяженностью от 10 до 20 км или 5...10 резервуаров емкостью

5000...10 000 м³ каждый. Благодаря высокой эффективности катодная защита находит все более широкое применение. Магистральные газопроводы и нефтепроводы большой протяженности без катодной защиты в эксплуатацию не вводятся. Срок службы трубопровода, имеющего катодную защиту, увеличивается на 20 и более лет.

Рис. 4.14. Схема катодной защиты: 1 — источник тока; 2 — провод; 3—анодное заземление; 4 —защищаемое сооружение

Рис. 4.15. Протекторная защита подземного трубопро­вода: / — трубопровод; 2 — автономный анод (протектор) ; 3 — провод

Протекторную защиту (рис. 4.15) выполняют при помощи присоединения к защищаемому сооружению гальванических анодов — протекторов, электрохимический потенциал которых ниже, чем у защищаемого сооружения. Протекторная защита не требует источников тока (что снижает эксплуатационные расходы) и обеспечивает взрывобезопасность.

При протекторной защите электрический ток необходимого направления получается в результате создания искусственных гальванопар, у которых катодом является защищаемый металл, анодом — чистые металлы (цинк, магний, алюминий). Аноды изготовляют в виде пластин, стержней, труб и размещают на расстоянии 1...5 м от защищаемого объекта с шагом 20 м. Длительность работы протекторов определяется по формуле

, (4.21)

где G_η — масса протектора; i_п.₃— сила тока протекторной защиты; т; η — КПД протектора; k_пр — практический расход протектора. Для повышения эффективности работы протектора его помещают в специально приготовленную смесь солей, глины и воды (активатор).

За состоянием аппаратуры, работающей в условиях, вызывающих коррозию материала, устанавливают соответствующий надзор путем периодического осмотра и контрольного определения толщины стенок, то есть величины износа. Результаты проверки состояния аппаратов или трубопроводов записывают в специальный журнал.