WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |

Проведенный статистический анализ разрушений г. Уфы позволил установить очередность защиты трубопроводов. Однако, с его помощью затруднительно выявить причины выхода из строя водоводов. Поэтому, дополнительно было проведено электрометрическое обследование рельсовых путей и подземных коммуникаций г. Уфы, в связи с тем, что оно позволяет выявить возможность возникновения блуждающих токов, и как следствие, электрокоррозию. Прямое измерение потенциалов "рельс-земля" и "сооружение-земля" позволяет получить наиболее полную информацию о наличие катодных анодных и знакопеременных зон. Полученные данные являются исходными для проектирования и сооружения систем защиты водоводов от коррозии.

Измерение потенциалов "рельс-земля" и "сооружение-земля" проводилось в соответствие с ГОСТ 9.602-89 [22]. Данный стандарт определяет, что опасным для сооружения является нахождение его потенциала в анодной и знакопеременной зоне. Это является основанием для проведения проектирования и сооружения систем электрохимзащиты.

Расчет минимальных, максимальных и средних значений потенциалов "рельс-земля" и "сооружение-земля" проводили на IВМ совместимом компьютере. Программы были составлены на языке "Турбо-Бейсик".

Как показал анализ расчетов большая опасность в коррозионном отношении имеется практически для всех сетей водоснабжения, расположенных в районе в близи электрифицированного транспорта..

Коррозионная опасность определяется воздействием полей блуждающих токов от рельсовой сети трамвая и железнодорожного транспорта на водоводы в зонах максимальных отрицательных значениях на рельсах. Менее коррозионно-опасными являются водоводы, расположенные на удалении от трамвайных путей. Коррозионная опасность этих участков, в основном, обусловлена коррозионной активностью грунтов, а в ряде случаев работой существующих средств электрохимзащиты, не включенных в систему защиты "Уфаводоканал".

Анализируя потенциальные диаграммы за ряд лет и учитывая частичные изменения режимов тяговых подстанций были определены участки которые являются коррозионно-опасными.

Критерием эффективности защиты подземных металлических сооружений является минимальный защитный потенциал, который должен быть не менее минус 0.85 В (по абсолютной величине) по медносульфатному электроду сравнения. В этой связи с целью выбора оптимальных средств электрохимической защиты от коррозии водоводов Уфимского городского водоснабжения были проведены суточные измерения потенциалов «рельсземля», что позволило получить наиболее полную информацию о наличии катодных, анодных и знакопеременных зон и выявить поле блуждающих токов.

Таким образом, используемые результаты замеров электродных потенциалов и статистический подход при анализе отказов сложноразветвленных трубопроводных сетей городского водоснабжения позволяют определить очередность проведения противокоррозионных мероприятий и выбрать оптимальный способ электрохимической защиты (на стадии проектных проработок) включающих установку поляризационных дренажей и катодных станций оптимальной мощности [38, 41, 53, 58, 77].

Очевидно, разработанный метод может быть использован и для других подземных металлических сооружений подверженных почвенной коррозии, в том числе в условиях воздействия поля блуждающих токов.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОТВАЛА ГОРНО-РУДНОГО КОМБИНАТА В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ АКТИВАТОРА ПРИ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЕ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ Защита трубопроводов от почвенной коррозии с использованием протекторов при определённых условиях эффективна, проста, удобна. Её можно применять в районах, где отсутствуют источники электроэнергии.

Протекторная защита допускается в отсутствие блуждающих токов или в случаях, когда блуждающие токи оказывают анодные или знакопеременные смещения потенциалов подземных сооружений, средние значения которых не превышают 0,1 В [7].

Эффективность протекторной защиты зависит от физико-химических свойств протектора и внешних факторов, обусловливающих режим его использования.

Свойства протектора определяются составом сплава, массой и формой, способом изготовления, электрохимическим эквивалентом, составом активатора, коэффициентом использования, стационарным потенциалом в грунте и т.д.

К внешним факторам относятся степень оголения металла сооружения, подлежащего защите, параметры, определяющие грунтовые условия, расположение протектора относительно защищаемого сооружения, а также требуемый период времени, в течение которого должно быть обеспечено непрерывное действие защиты [45].

Для протекторов наиболее часто используют магний, алюминий и цинк.

Чистые (нелегированные) металлы Mg, Al, Zn не получили практического применения для защиты. Это объясняется тем, что магний имеет сравнительно низкую токоотдачу, а алюминий и цинк склонны к пассивации. Коэффициент использования, например, чистого магния на 10-20 % ниже, чем коэффициент использования специальных сплавов для протекторов, созданных на его основе.

Введение добавок позволяет получить сплавы с более отрицательными, чем у основного металла, потенциалами, оставаться активными, равномерно корродировать и не становиться пассивным в среде, где этот сплав используется для катодной защиты сооружения. При этом стремятся исключить или максимально ограничить содержание включений, приводящих к самокоррозии протекторов.

Для протекторов при защите подземных сооружений наиболее часто используют магний. В магниевые сплавы для протекторов вводят добавки алюминия, цинка и марганца. Алюминий увеличивает эффективность сплава, улучшает его литейные свойства и повышает механические характеристики, хотя при этом потенциал немного снижается. Цинк облагораживает сплав и повышает эффективность, уменьшает вредное влияние таких примесей, как медь и никель, позволяя повышать их критическое содержание в сплаве.

Марганец вводят при плавке сплава для осаждения примесей железа. Кроме того, он позволяет повысить токоотдачу и сделать более отрицательным потенциал протектора [45].

Литые протекторы из магниевых сплавов дают разность потенциалов относительно стальной катодно защищённой поверхности 0,6 В, поэтому их применяют для защиты подземных металлических сооружений в грунтах с удельным сопротивлением 50 Омм. Стержневые магниевые протекторы используются в грунтах с 80 Омм [45].

Используемый в качестве протекторного материала цинк должен характеризоваться высокой чистотой (99,99 %, содержание железа менее 0,%). Присутствие в протекторе таких примесей, как железо, медь и свинец, очень вредно сказывается на его работе, так как при этом происходит пассивация поверхности цинка, в результате чего уменьшается сила поляризующего тока в защитной системе и снижается токоотдача [13].

Для улучшения протекторных свойств цинка в него вводят незначительные количества легирующих добавок. Положительный эффект, например, достигается при введении в цинк: 1-0,5 % Al и 0,02-0,15 % Cd; 0,10,15 % Hg; 0,5 % Al и 0,1 % Si.

К достоинствам цинковых протекторов относятся высокий коэффициент полезного действия и небольшая стоимость, к недостаткам - незначительная разность между стационарным потенциалом стальных конструкций ( 0,25 В).

Эффективность работы протектора увеличивается при установке его в специальные смеси-заполнители, называемые активаторами. Активаторы служат для снижения самокоррозии протектора, уменьшения анодной поляризуемости, уменьшения сопротивления растеканию тока с протектора, предотвращения образования плотных окисных плёнок на поверхности протектора. Применение активатора повышает КПД протектора, т.е. срок его службы, и стабилизирует ток в цепи протекторной установки [62].

Для обеспечения постоянного значения поляризационного защитного потенциала и уменьшения удельного сопротивления грунта, окружающего протектор, все выпускаемые активаторы содержат сернокислую соль натрия (для магниевых и цинковых анодов) или смесь сернокислых солей натрия, магния, кальция (для магниевых и алюминиевых анодов). В зависимости от удельного сопротивления грунта и типа протектора эти соли составляют от 5 до 50 % от массы активатора.

Для предотвращения вымывания солей в процессе работы протекторной установки в активатор вводят глину и гипс. Гипс препятствует образованию на поверхности протектора слоёв с плохой проводимостью, что способствует равномерному износу протектора. Гипс имеет значительно меньшую, чем Na2SO4, растворимость в воде, благодаря чему в активаторе поддерживается определённая концентрация сульфат-ионов. Стабильная работа протекторной установки обеспечивается при установке протекторов ниже глубины промерзания или высыхания грунта. Бентонит вводят для поддержания в активаторе влаги, кроме того, глина замедляет растворение солей грунтовыми водами, тем самым сохраняя постоянной проводимость и удлиняя срок службы протектора.

Таблица 4.Состав активаторов цинковых протекторов по массе, % Номер рецепта Гипс Бентонит Na2SO4 Условия применения 1 25 75 В грунтах с удельным сопротивлением 20 Омм 2 50 45 5 То же 3 75 20 5 В грунтах с удельным сопротивлением от 20 до 100 Омм Активатор доводят до вязкой консистенции, добавляя воду перед установкой протектора. На один протектор используют 40-60 кг активатора.

Активатор может поставляться в виде готовой смеси или приготавливаться на месте установки протектора [62].

Для увеличения эффективности действия протекторной защиты трубопроводных систем и других металлоконструкций исследована возможность использования минералосодержащих компонентов отвала Башкирского медно-серного комбината (БМСК) в качестве активирующей составляющей материала протектора.

Удельное электрическое сопротивление сухого отвала определенное по четырехэлектродной схеме [19,30,51] составляет 20 Омм, рН водной вытяжки 3.5-4.5. При влажности 25% и более удельное сопротивление отвала резко снижается и не привышает 1.0 Ом м. Химический состав отвала включает в себя до 30% сернистых соединений, а также в небольшом количествах медь, цинк, вольфрам, молибден, свинец, кобальт, кадмий, и некоторые другие металлы. Плотность отвала Башкирского медно-серного комбината (БМСК) составляет 1.9 г/см3.

Наличие в составе шлама сернистых соединений (в основном солей, в том числе большого количества легкорастворимых) и слабокислое значение pH приводит к образованию легкорастворимых в грунтовых водах продуктов коррозии магниевых и цинковых протекторов, что обеспечивает поддержание постоянным потенциал протектора и уменьшает удельное сопротивление грунта, окружающего протектор. Это приводит к уменьшению сопротивлению растекания тока с протектора и его анодной поляризуемости.

Наличие не связанных в соли и оксиды металлов наряду с полной проводимостью приводит так же к сложной проводимости шлама и созданию нужного переходного сопротивления между протектором и грунтом, которое в свою очередь стабилизирует переходное сопротивление "протектор-грунт" в процессе анодного растворения протектора и повышает срок его службы, токоотдачу, а следовательно и эффективность работы протектор.

Вышесказанное делает возможным применение отвала (шлама) БМСК в качестве основы или одного из активных компонентов для его использования в качестве активатора при протекторной защите ПМС.

Наличие в отвале сернистых соединений позволяет сделать предположение о возможности его использования в качестве активатора протекторной защиты трубопроводов. В табл. 4.1 приведены основные электродные реакции для сернистых соединений, содержащихся в отвале.

Таблица 4.Возможные электродные реакции для сернистых соединений Электродный процесс Стандартный электродный потенциал, В по НВЭ S22- = 2S + 2e- -0,HS- = S + H+ + 2e- -0,Продолжение табл.4.2S2- + 3H2O = S2O32- + 6H+ + 8e- -0,5HS- = S52- + 5H+ + 8e- 0,2SO32- = S2O62- + 2e- 0,4HS- = S42- + 4H+ + 6e- 0,3HS- = S32- + 3H+ + 4e- 0,S2- + 4H2O = SO42- + 8H+ + 8e- 0,S2- + 3H2O = SO32- + 6H+ + 6e- 0,H2S + 4H2O = HSO4- + 9H+ + 8e- 0,2HS- = S22- + 2H+ + 2e- 0,H2S + 4H2O = SO42- + 10H+ + 8e- 0,H2S(газ) + 4H2O = SO42- + 8H+ + 6e- 0,S + 4H2O = SO42- + 8H+ + 6e- 0,S2O42- + 2H2O = 2SO32- + 4H+ + 2e- 0,S + 3H2O = H2SO3 + 4H+ + 4e- 0,S + 2H2O = SO2 (газ) + 4H+ + 4e- 0,S2O32- + 3H2O = 2SO32- + 6H+ + 4e- 0,S + HO = SO(газ) + 2H+ + 2e- 1,2SO42- = S2O82- + 2e- 2,Как видно из таблицы 4.2, все реакции сопровождаются выделением свободных электронов. Электродные процессы, имеющие отрицательный потенциал, способствуют увеличению токотдачи протектора, а положительный потенциал - уменьшению скорости саморастворения материала протектора.

Сочетание этих двух явлений увеличивает эффективность работы протектора.

Для определения возможности применения отвала БМСК в качестве активатора протекторной защиты были сняты анодные поляризационные кривые на цинке, в качестве протектора с использованием стандартного активатора (см. п.1.3); в отвале БМСК и катодные поляризационные кривые на стали 10 в качестве металла защищаемого сооружения. Методика проведения исследований приведены в п.2.4.

Результаты проведенных исследований приведены на рис. 4.1,4.2.

Как показывает анализ результатов приведенных исследований предлагаемый активатор для цинкового протектора увеличивает его токоотдачу примерно на 10-13%, тогда как у типового активатора это увеличение составляет порядка 5-6%.

Защитный потенциал цинкового анода в отвале БМСК составляет минус 1,09 В по медносульфатному электроду сравнения МСЭ, а в типовом активаторе минус 1.07 по МСЭ. При этом токоотдача цинкового протектора в отвале БМСК составляет 0.10 мА/см2, а в типовом активаторе 0.095 мА/см2.

Ток саморастворения рассчитанный по уравнению Штерна-Гири (см.п.2.2), цинкового анода в типовом активаторе составляет 0.02 мА/см2, а отвале БМСК 0.015мА/см2.

Таким образом применение предлагаемого активатора при протекторной защите кроме увеличения токоотдачи уменьшает саморастворение гальванического анода, что служит увеличению эффективности работы протектора [16, 54].

На рис. 4.3 приведены результаты длительных (400 часов) сравнительных испытаний предлагаемого и типового активатора для цинкового анода в грунте с удельным сопротивлением 20 Омм и влажностью W=25%.

Исследования проводили по методике описанной в п. 2.4. Как видно из анализа результатов проведенных исследований протекторная защита с активатором БМСК выходит на рабочий режим практически не медленно после включения защиты.

Защитный потенциал с активатором БМСК с течением времени практически не облагораживается и составляет не менее (по абсолютной величине) минус 1.0 В по МСЭ. Результаты расчета эффективности протекторной защиты с исследуемым активатором приведены в таблице 4.3.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.