Мероприятия по защите от коррозии

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 +165 ^оС); нержавеющие хромоникелевые стали – в окислительных средах; алюминий – в 40%-ной муравьиной кислоте (до +20 ^оС) и т. п.

Рациональный выбор материала может быть сделан на основании справочных данных или специально поставленных экспериментов. В целях 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 деформацией 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 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 осушкой, 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, 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 защитыот 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. 4.7). Таким образом, вся поверхность металлического подземного сооружения становится катодом и предохраняется от коррозионного разрушения.

Рис. 4.7. Схема катодной защиты:

1 – источник тока; 2 – провод; 3 – анодное заземление; 4 – защищаемое сооружение

 

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. Магистральные газопроводы и нефтепроводы большой протяженности без катодной защиты в эксплуатацию не вводятся. Срок службы трубопровода, имеющего такую защиту, увеличивается на 20 и более лет.

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 изготавливают в виде пластин, стержней, труб и размещают на расстоянии 1–5 м от защищаемого объекта с шагом 20 м. Для повышения эффективности работы протектор помещают в специально приготовленную смесь солей, глины и воды (активатор). Проводят надзор за состоянием аппаратуры.

Протекторную защиту (рис. 4.8) 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.

 

 

Рис. 4.8. Протекторная защита

подземного трубопровода:

1 – трубопровод; 2 – автономный анод (протектор); 3 – провод

Контрольные вопросы

1. Дайте определение термину прочность.

2. Какими мероприятиями обеспечивается прочность технологического оборудования?

3. Назовите основные причины, приводящие к повреждению технологического оборудования. Классификация причин повреждений.

4. Что понимается под механическим воздействием на технологическое оборудование?

5. Назовите мероприятия, позволяющие предотвратить переполнение технологического оборудования жидкостями и газами.

6. При каких условиях возникают динамические нагрузки в аппаратах?

7. Дайте определение понятию динамический коэффициент.

8. С какой целью на аппаратах устанавливаются предохранительные клапаны? Какие они бывают по конструктивному исполнению?

9. Назовите необходимые условия выбора предохранительных клапанов для установки их на защищаемый аппарат.

10. При каких условиях в материале аппаратов наступают температурные перенапряжения?

11. С какой целью на трубопроводах применяются температурные компенсаторы? Их классификация.

12. Назовите мероприятия, предупреждающие возникновение аварий от температурных воздействий.

13. Что понимается под термином ползучесть материала? Меры профилактики.

14. Что понимается под термином хладоломкость стали? Меры профилактики.

15. Что понимается под термином коррозия материала? Основные виды коррозии.

16. Как оценивается коррозионная стойкость металлов? Что понимается под скоростью коррозии?

17. Назовите основные виды химической коррозии. Что понимается под кислородной коррозией?

18. Что понимается под сероводородной и водородной коррозией?

19. В чем сущность процесса электрохимической коррозии?

20. Назовите основные мероприятия по защите материалов от коррозии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пожарная безопасность технологических процессов: Рабочая программа. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

2. ССБТ Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля (ГОСТ Р 12.3.047–98). – М.: Госстандарт России, 1998.

3. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.