В статье автор пытается показать основной метод защиты от коррозии морских нефтегазовых оснований.
Ключевые слова : коррозия, жертвенный анод, МНГС.
Морские нефтегазовые сооружения (МНГС) представляют собой комплексную установку, которая находится в суровой среде и подвергается высокому риску коррозии, что значительным образом влияет на срок службы платформ. Следовательно, для обеспечения длительной и безопасной эксплуатации возникает необходимость в частом профилактическом обслуживании.
МНГС подвергаются коррозии целиком как над, так и по водой. Особо опасной зоной является атмосферная зона из-за комбинированного воздействия высокой и низкой температуры, солнца, кислорода, влаги и соли, содержащихся в воздухе.
Основным методом защиты МНГС от коррозионного разрушения является электрохимическая (катодная) защита, которая работает на основе биметаллической коррозии, где происходит ускоренное разрушение одного металла, в то время как другой остается неизменным. Другими словами, один металл «жертвует» собой, защищая другой.
Жертвенные аноды изготавливаются из металлического сплава с более «активным» напряжением (более отрицательным электрохимическим потенциалом), чем металл защищаемой конструкции (катод). Разница потенциалов между двумя металлами приводит к протеканию электронов с более электроотрицательного металла к менее и тем самым уничтожая жертвенный анод, подвергая его к коррозии в большей степени, чем структуру.
Для того, чтобы жертвенный анод работал, должно существовать два других условия: должен быть обратный путь тока, чтобы электроны могли течь от анода к конструкции (катоду), который он защищает (наложение электрического тока), и электролит (вода, влажность) для передачи электронов.
Жертвенные аноды обычно изготавливаются из трех металлов: магния, алюминия и цинка. Магний имеет самый отрицательный электропотенциал из трех (рис. 1) и более подходит для береговых трубопроводов, где удельное сопротивление электролита (почвы или воды) выше.
Рис. 1. Гальванический ряд
Рис. 2
Цинк и алюминий обычно используются в соленой воде, где удельное сопротивление обычно ниже. Типичные области применения — корпуса кораблей и лодок, морские трубопроводы и производственные платформы, морские двигатели с охлаждением соленой водой, гребные винты и рули небольших лодок, а также внутренняя поверхность резервуаров для хранения.
Рис. 3
Рис. 4
2 . МЕТОДИКА РАСЧЕТА
2.1 Требуемое количество анодов
Количество необходимых анодов рассчитывается для каждого блока U в соответствии со следующими тремя критериями: весовой критерий, критерий начального тока и критерий конечного тока.
2.1.1 Вес ов ой критерий
N 1 (U) = M a / m a
Где: N 1 (U) — необходимое количество анодов относительно к весу блока U,
M a — необходимая чистая масса сплава анода (кг),
m a — масса сплава одного анода (кг).
Необходимая чиcтая масса сплава находится следующей формулой.
Ma = I cm × t f × 8760 / u × ε
Где: I ср — средняя значение сила тока.
t f — расчетный срок службы (лет)
u — 0,9 — расходный коэффициент анода.
ε — электрохимическая емкость (А.ч/кг).
2.1.2 Критерий начального тока
N 2 (U) = I в / I вы
Где: N 2 (U) — необходимое количество анодов по критериям начального тока для блока U,
I ci — сила входного тока для всей конструкции (А)
I аi — сила выходного тока для одного анода (А)
2.1.3 Критерий финального тока
N 3 (U) = I к / I квы
Где: N 3 (U) — требуемое количество анодов по критерию конечного тока для блока U,
I c f — требуемая конечная сила тока (A),
I af — требуемая конечная сила выходного тока для каждого анода (A).
2.1.4 Необходимое количество анодов
Таким образом, общее необходимое количество анодов находится следующим способом:
N = max {ΣN 1 (U); ΣN 2 (U); ΣN 3 (U)}
Литература:
- Федосова Н. Л. Антикоррозионная защита металлов. — Иваново, 2009. — 187 с.
- Герасименко А. А. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений. Справочник. Под ред. А. А. Герасименко. — М.: Машиностроение, 1987: Том 1, — 688 с.
- Платонович. Ж. Н. Коррозия и защита металлов Расчеты — Машгиз.
- Экилик В. В. Электрохимические методы защиты металлов. Методическое пособие по спецкурсу. — Ростов-на-Дону, 2004. — 50 с.
