МАШИНОСТРОЕНИЕ

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ

Рис. 1.5.1. Схема катодной защиты трубы с использованием вспомогательного анода и выпрямителя: 1 - фунт; 2 - защищаемый трубопровод; 3 - вспомогательный электрод (стальной лом, графит); 4- выпрямитель

К защите химического и нефтехимиче­ского оборудования от коррозии прибегают в случаях, когда невозможно или экономически нецелесообразно подобрать конструкционный материал, удовлетворяющий условиям экс­плуатации. Выбор метода защиты от коррозии определяется совокупностью ряда факторов, в числе которых главными являются: характер технологической среды, вид оборудования (емкостное, реакционное, колонное, трубопро­воды, газоходы и др.), его габаритные размеры и место установки, конфигурация оборудова­ния (сложность геометрической формы, нали­чие перемешивающих устройств, опор, перего­родок и других внутренних элементов) и, ко­нечно, химическая стойкость используемых защитных материалов. Помимо этого, учиты­ваются теплофизические, физико-механические и другие характеристики материалов, удовле­творяющие условиям эксплуатации оборудова­ния.

Существуют следующие методы защиты от коррозии: электрохимическая защита; обра­ботка среды с целью снижения агрессивности; нанесение защитных покрытий; комбиниро­ванная защита.

Электрохимическая защита. Этот метод основан на снижении скорости коррозии ме­таллов путем смещения их электродных потен­циалов до значений, соответствующих крайне низким скоростям коррозии. Это достигается путем поляризации металла конструкции от источника постоянного тока или при контакте с добавочным электродом («жертвенным» ме­таллом), являющимся анодом по отношению к защищаемой конструкции. Существуют две принципиальные схемы такой защиты: катод­ная и анодная.

Сущность катодной защиты заключается в том, что защищаемую конструкцию / под­соединяют к отрицательному полюсу постоян­ного источника тока, положительный полюс которого соединен со вспомогательным элек­тродом 3 (рис. 1.5.1). В результате поляризации вспомогательный электрод будет разрушаться, существенно затормаживая коррозию защи­щаемой конструкции. Разновидностью катод­ной защиты является протекторная защита. В этом случае вместо источника постоянного тока к защищаемой конструкции подсоединяют специальный протектор (магниевый, цинко­вый, алюминиевый), отрицательный потенциал которого больше потенциала металла защи­щаемой конструкции.

При анодной защите конструкцию 3 под­соединяют к положительному полюсу источ­ника 4 постоянного тока, а его отрицательный полюс - к вспомогательному электроду 2 (рис. 1.5.2). Такой вид защиты применим только для условий, когда металл конструкции можно перевести в пассивное состояние. В противном случае произойдет усиление коррозии.

Электрохимическая защита эффективна только для защиты изделий несложной конфи­гурации в средах, обладающих высокой элек­тропроводностью. Как правило, это подземные сооружения (трубопроводы, хранилища, фун­даменты и др.), оборудование, эксплуатируе­
мое в морской воде. Из химического оборудо­вания для такой защиты пригодны резервуары, теплообменники и др.

Разновидностью электрохимической за­щиты является кислородная защита, при кото­рой за счет насыщения среды кислородом можно перевести металл конструкции в пас­сивное состояние.

Обработка среды. Снижение агрессив­ности среды осуществляется удалением из нее веществ, вызывающих коррозию металла, или введением веществ-замедлителей, существенно тормозящих коррозию (ингибиторов). В пер­вом случае эффект достигается несколькими способами:

Удалением кислорода деаэрацией (нагре­ванием до 90 °С), насыщением жидкости азо­том или добавлением в нее поглотителей ки­слорода;

Удалением кислот путем их нейтрализа­ции гашеной известью или едким натрием;

Удалением солей из воды в теплосиловых установках, в ионообменных фильтрах; вакуумированием.

Во втором случае в технологическую среду вводят ингибиторы коррозии - химиче­ские соединения, которые, присутствуя в кор­розионной системе в достаточной концентра­ции, уменьшают скорость коррозии без значи­тельного изменения концентрации любого кор­розионного агента. Ингибиторы обычно вводят в среду в небольших количествах. Ингибито­рами коррозии могут быть композиции хими­ческих соединений.

Ингибиторы коррозии подразделяют: по механизму действия - на катодные, анодные и смешанные;

По химической природе - на неорганиче­ские, органические и летучие;

По сфере влияния - в кислой, щелочной и нейтральной среде.

Наибольшая эффективность ингибитор - ной защиты достигается при постоянном объе­ме агрессивной среды, например, при хране­нии, транспортировке и консервации изделий, при защите стальной арматуры в железобетоне, при добыче, хранении и переработке нефти и т. п.

Нанесение защитных покрытий. Защи­та металлических и других поверхностей мо­жет быть осуществлена путем нанесения по­крытий из металлических или неметаллических материалов. В любом случае защитный эффект будет определяться прежде всего химической стойкостью материала, из которого формиру­ется покрытие, его сплошностью, непроницае­мостью и другими факторами. В зависимости от степени агрессивности среды и условий эксплуатации различают простые, усиленные и весьма усиленные покрытия.

Для защиты химического оборудования, постоянно контактирующего с агрессивной средой, наиболее приемлемыми являются по­крытия, осуществленные методами, обеспечи­вающими их сплошность. Для защиты химиче­ского оборудования более распространенными являются покрытия из различных неметалли­ческих материалов. Из металлических покры­тий в этих условиях менее надежными являют­ся гальванические и химические.

В табл. 1.5.1 дана характеристика некото­рых способов нанесения металлических по­крытий за исключением гальванических, а в табл. 1.5.2 - минимальные толщины покрытий, получаемых гальваническим путем.

Покрытия из неметаллических материа­лов классифицируют по различным признакам. По толщине их условно можно разделить на тонкостенные (толщиной до 1 мм) и толсто­стенные (толщиной более 1 мм). Покрытия могут быть адгезированными к защищаемой подложке (собственно покрытия) и не иметь прочного сцепления с ней (футеровки).

Различие конструкций химических аппа­ратов и их технологического назначения, раз­нообразие агрессивных сред как по концентра­ции, так и по температуре, разнообразие мате­риалов и технологий их нанесения на защи­щаемую поверхность обусловливают множест­во схем нанесения защитных покрытий, кото­рые с некоторыми допущениями можно отне­сти к четырем видам:

1) образованию на защищаемой поверх­ности прочного пленочного защитного покры­тия толщиной 0,1... 0,5 мм;

2) нанесению на защищаемую поверх­ность сравнительно толстого слоя (равного или превышающего по толщине стенку защищае­мого аппарата) из химически стойкого мате­риала - усиленное защитное покрытие;

3) обкладке или обклейке защищаемой поверхности листами химически стойкого ма­териала;

4) укладке на защищаемую поверхность футеровки из штучных химически стойких изделий (плиток, кирпичей, блоков и др.) на подходящем для условий эксплуатации вяжу­щем материале.