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:

1. Федосова Н. Л. Антикоррозионная защита металлов. — Иваново, 2009. — 187 с.
2. 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.
3. Платонович. Ж. Н. Коррозия и защита металлов Расчеты — Машгиз.
4. Экилик В. В. Электрохимические методы защиты металлов. Методическое пособие по спецкурсу. — Ростов-на-Дону, 2004. — 50 с.