Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Коррозия настолько привычна, что мы готовы согласиться считать ее неизбежным злом нашего времени. И скорее всего, это действительно так. Разрушается все вокруг: крошится бетонный камень, стареет и ломается пластмасса, гниет и трескается дерево, “корродирует”, к сожалению, Ваш зуб, возможно, семья Вашего соседа, наше общество и, наконец, государство. Неизбежен ли процесс разрушения? Да, настолько же, насколько неизбежно возобновление новых форм жизни. Тогда стоит ли прилагать усилия для борьбы со злом? Если Ваш ответ утвердительный, то Вы наберетесь мужества прочитать эту книгу до конца, с надеждой, что она даст Вам силы для борьбы с одним из злейших врагов человечества коррозией металлов.
Итак, коррозия corrodere означает процесс разрушения. Между прочим, коррозионные последствия могут быть и положительными для общества. Разве плохо было бы положиться на коррозию, глядя на брошенные после пикника железные банки и пакеты? Однако нежелательных последствий от коррозии много больше.
Нарушение надежности конструкции.
Подземный трубопровод с одним единственным сквозным проржавлением уже непригоден для нормальной эксплуатации, хотя он еще на 99,99% цел и невредим.
Экологические последствия.
Но если трубопровод с отверстием в стенке это газопровод высокого давления, то упомянутое разрушение (всего лишь 0,01% от целого) может дорого стоить обществу, случись авария со взрывом и огнем. Про целые озера нефти вблизи нефтепроводов, керосина вблизи керосинопроводов достаточно много мы слышали и читали.
Потери природных ресурсов.
В конечном счете на отданную в металлолом металлическую конструкцию в свое время много потрачено энергии и средств. Но ведь нельзя собрать весь металлолом с тем, чтобы снова переплавить его в металл.
Прямые затраты на коррозию.
Убытки от коррозии в мире настолько огромны, что общество вынуждено тратить ежегодно десятки, а может быть и сотни миллиардов долларов на борьбу с ней. Общая сумма прямых коррозионных потерь в США составляет около 70 млрд.долларов в год, т.е. более 4% валового национального продукта. Подсчитано, что около 15% этих потерь можно было бы избежать, своевременно используя современные средства защиты. Кстати, оставшиеся 85% это неизбежное зло?
Косвенные потери от коррозии.
Они определяются далеко не всегда легко и просто, но, несомненно, очень велики. Достаточно только перечислить часть из них:
простои производственных мощностей с недовыработкой продукции;
потери готовой продукции;
снижение мощности и производительности;
излишние допуски на толщину стенки;
загрязнение основной продукции продуктами коррозии.
Итак, коррозия это не просто элементарное растворение металла, как можно сначала предположить, а, скорее, порча металлического сооружения как результат коррозионного растворения.
Но, а ржавление это коррозия железа и его сплавов. Цветные металлы не ржавеют, а корродируют.
Электрохимическая коррозия.
Практически все многообразие коррозионных проявлений, с которыми мы повсеместно встречаемся в быту и на производстве, протекает по одному механизму электрохимическому, т.е. вызвано электрохимической коррозией, наиболее просто определяемой следующим образом.
Электрохимическая коррозия растворение металла в воде.
Если такая чрезвычайно сжатая формулировка электрохимической коррозии покажется слишком упрощенной, то можно удовлетвориться следующей.
Электрохимическая коррозия это окисление металла, сопровождающееся химическими реакциями и переносом электрических зарядов между металлом и окружающей средой, при непременном участии воды.
Химическая коррозия.
Можно было бы для простоты отбросить определение “электрохимическая”, если бы не существовала еще и химическая коррозия.
Химическая коррозия растворение металла без участия воды.
Примеры химической коррозии:
растворение металла в концентрированных кислотах и щелочах;
разрушение (выгорание) металла под действием топочных газов при температуре более 100 градусов.
Электрокоррозия.
К ней относят коррозию, вызываемую блуждающими токами рельсового электротранспорта и прочими источниками тока в земле. Электрокоррозия это фактически электролиз металла под действием наложенного тока, т.е. тока внешнего источника, в то время как токи электрохимической коррозии рождаются за счет собственной гальванической неоднородности данного металлического сооружения.
Комплексное разрушение.
Электрохимическая коррозия может участвовать в разрушении совместно с другими процессами. В этом случае тип коррозии может иметь другое имя.
Биокоррозия процесс электрохимической коррозии, протекающий при участии микроорганизмов. Продукты их жизнедеятельности стимулируют ту или иную стадию электрохимического растворения.
Коррозионная эрозия процесс, сочетающий эрозию (разрушение от механических воздействий, износ) и электрохимическую коррозию. Обычно вызывается быстротекущей жидкостью и зависит от степени турбулентности потока.
Кавитационная коррозия процесс совместного воздействия кавитации и коррозии: взрываются пузырьки газа или пара, образовавшиеся при пониженном давлении, например, на гребных винтах судов.
Фреттинг-коррозия процесс разрушения двух контактирующих и скользящих поверхностей.
Механохимическая коррозия коррозия, ускоренная внутренними механическими напряжениями металла. При растягивающих усилиях может возникнуть коррозионное растрескивание по границам кристаллитов. При периодически изменяющейся нагрузке и неблагоприятных коррозионных условиях можно ожидать коррозионную усталость.
Виды коррозионных разрушений.
Перечисленные типы коррозии вызывают разрушения следующих видов:
равномерное;
язвенное;
межкристаллитное, избирательное, питтинговое и пр.
Коррозионные среды.
Коррозионный процесс под тонкой пленкой влаги идет не так, как в толще воды и не так, как в бетоне. Поэтому отдельно рассматривают процессы в следующих коррозионных средах:
в речной, морской, озерной воде;
в почве, грунте, в насыпных материалах, бетоне;
под слоем атмосферных осадков, под пленкой воды, в тонких наслоениях и т.д.
В задачу защиты, как это не покажется странным, не входит полное прекращение процессов коррозии. К тому же, это и невозможно. Основная цель замедлить скорость коррозионного разрушения до приемлемого уровня. Так, трубопровод, проложенный к некоторому объекту, может морально устареть уже через 20 лет. Поэтому есть ли смысл предусматривать для него срок службы за счет средств антикоррозионной защиты длительностью 40 лет? Некоторая деталь машины механически изнашивается много быстрее, чем разрушается за счет электрохимических явлений. В данном случае проблемы коррозии скорее всего вообще нет. И, наконец, некоторый небольшой элемент атомного реактора разрушился и это вызвало радиоактивное заражение окружающего пространства. Такой элемент при проектировании антикоррозионной защиты безусловно должен иметь двойной-тройной запас надежности.
Защита от коррозии это комплекс мероприятий, выбираемых инженером- коррозионистом исходя из его опыта, который вероятнее всего основывается на мировых знаниях. Легко перечислить возможные способы защиты и антикоррозионные мероприятия, труднее принять наиболее правильное решение.
1.3.1. Коррозионностойкие материалы
Пластмассовые трубы.
Безусловно, пластмассовая труба лучше стальной, если не отвлекаться такими “мелочами” как старение и растрескивание пластмассы, деструкция сварных швов с разгерметизацией стыков. Стык труб чрезвычайно слабое место пластмассового трубопровода.
Пластмассовые трубы или просто сваривают, предварительно нагревая стыки и затем сдавливая трубы вдоль оси, или на концы труб надевают пластмассовую муфту, нагревают ее, частично расплавляют, причем трубу тоже, и сваривают тем самым воедино обе трубы и муфту. Такая муфта фирмы Frialen схематично показана на рис.1.1. Муфта 2 без зазора надевается на концы труб 1 и нагревается несъемной токовой спиралью 3, впрессованной во внутреннюю поверхность муфты. Расплавляются внутренняя поверхность муфты и наружная поверхность трубы, которые замоноличиваются в одно целое.
Есть некоторая уверенность, что трубопроводы из малоуглеродистой и низколегированной стали, повсеместно применяющиеся сейчас, не скоро уступят свое место трубопроводам из пластмассы. Особенно это касается магистральных трубопроводов большого диаметра и высокого давления.
Рис. 1.1. Одна из конструкций стыкового соединения пластмассовых труб: 1 свариваемые трубы; 2 муфта; 3 токонагревательная спираль двухсекционная.
Керамические, стеклянные, железобетонные трубы.
Они нашли свою область применения и с успехом заменяют стальные там, где это можно: безнапорные трубопроводы, химические производства, мелиорация и пр.
Чугунные трубы.
С малой скоростью корродируют чугунные трубопроводы, которые широко используются в водоснабжении.
Трубы из нержавеющей стали.
Многочисленные марки нержавеющей стали с легирующими добавками хрома, никеля, молибдена и титана предназначены, казалось бы, для защиты во всех агрессивных средах. Но, к сожалению, именно нержавеющие стали корродируют по механизму межкристаллитной и питтинговой коррозии. Так, нержавеющие стали стойки в азотной, сернистой, во многих органических кислотах и щелочах и, разумеется, в атмосфере и нейтральных средах, но уже нестойки в разбавленных растворах соляной кислоты.
К тому же пока нет желающих строить дорогой подземный трубопровод из нержавеющей стали.
1.3.2. Изолирующие покрытия
Первое, на что интуитивно надеется простой обыватель, покрасить и с этим снять коррозионную проблему. Но тогда пусть не удивляет такой факт: морской корабль при его периодическом ремонте покрывают четырьмя, и даже шестью слоями краски. Для маленького миноносца водоизмещением 1600 т тратится 1,5 т высококачественной краски на один слой покрытия. А простое однослойное покрытие это не антикоррозионное, а декоративное.
Основное назначение любого вида покрытия уменьшить доступ агрессивной среды к поверхности металла.
Применяют следующие виды покрытия:
металлическое;
неорганическое;
лакокрасочные и полимерные.
К сожалению, все виды покрытия пористые. Не исключены, конечно, и механические повреждения. Поэтому надеяться на эффективную защиту от коррозии только с помощью покрытий нельзя. Однако и без покрытия, как важнейшего звена комплексной защиты, обойтись нельзя. Поэтому коротко познакомимся с особенностями наиболее распространенных видов покрытия.
Металлические покрытия.
Цинк на стали жертва агрессивной среде. Действительно, цинк в паре с железом образуют гальванический элемент, в котором, как известно, одному из электродов аноду суждено растворяться, этим самым давая жизнь (энергию) другому электроду катоду. В данном случае цинк анод, сталь катод. Пока на поверхности стали есть островки цинка, как показано на рис.1.2, сталь может надеяться на защиту. В данной ситуации работает так называемая протекторная защита, о которой речь еще впереди.
Правда, эффективность протекторной защиты распространяется на участки не очень далеко отстоящие от края островка цинкового покрытия. Так, в морской воде эффективным катодом (там плотность тока достаточно велика) может служить поверхность, отстоящая от границы с цинком даже на десятки сантиметров, в то время как в низкоминерализованной (водопроводной) воде уже на расстоянии несколько миллиметров от цинка плотность защитного тока незаметна и железо там начинает ржаветь.
Рис.1.2. Гальванический элемент и направление его тока в электролите
В морской воде цинк расходуется со скоростью примерно 0,03 мм в год. Такой же толщины покрытие в атмосфере морских районов может простоять 8 лет, в то время как в промышленных районах срок их службы может составить только 4 года.
В процессе работы гальванической пары цинк-железо образуются продукты коррозии, например, ZnO, заполняющие трещины и поры. Поскольку ZnO это проводник с электронной проводимостью со своим собственным электрохимическим потенциалом, то э.д.с. гальванической системы будет меняться. Опыт показывает, что ток пары цинк-железо со временем может упасть до нуля. Но еще опаснее ситуация, когда благодаря осадкам ZnO может произойти изменение полярности гальванической системы, т.е. железо чистое станет анодом, а железо под слоем ZnO катодом. Возникнет язвенная коррозия, что и наблюдалось не раз в аэрированной горячей воде.
Однако несмотря на это часто единственным способом борьбы с внутренней коррозией трубопровода горячей воды является цинкование труб.
Никелевое покрытие – катод, стальная подоснова анод. Т.е. с применением красивого никелевого покрытия мы сами инициируем коррозию, если к тому же иметь ввиду, что электрохимически осажденный никель пористый. Чтобы избежать коррозии в порах, покрытие должно быть достаточно толстым, а поры заполнены или лаком, или расплавом легкоплавкого металла, например, олова. Часто сверху на слой никеля электроосаждением наносят слой хрома или еще один тонкий слой никеля, который благодаря легирующим добавкам специально делают пористым и к тому же анодом относительно нижнего слоя.
Общая толщина слоя никелевого покрытия колеблется от 0,008 мм внутри жилого помещения, до 0,2 мм на производствах в химической промышленности.
Для защиты металлических элементов, погруженных в воду, применяют алюминиевое покрытие, изготовленное методом напыления металлизацией. Покрытие (обычно толщиной 0,08...0,2 мм, к тому же пористое) пропитывают органическим лаком. В паре с железом алюминиевое покрытие может выступать как анодом, так и катодом в зависимости от химического состава коррозионной среды. При этом определяющее воздействие на потенциал алюминия и железа оказывают ионы Cl и SO4.
Неорганические покрытия.
Силикатные эмали или стеклоэмали изготавливаются путем наплавления размолотого порошка силиката того или иного состава на защищаемую поверхность. Эмалированная посуда, емкости, детали трубопровода и даже целые трубопроводы все это может быть изготовлено с эмалевыми покрытиями.
Покрытия практически непроницаемы для воды, но до тех пор, пока не появятся трещины, что при хрупкости такого рода покрытий вряд ли можно избежать.
Цементные покрытия обладают ощутимым преимуществом они имеют низкую стоимость и удобны при применении. Цемент обычно наносят на металлическую сетку слоем 5...25 мм.
Несмотря на то, что обычное бетонное покрытие водопроницаемо, коррозионные процессы практически не идут из-за высокой щелочности бетона (рН>11). При большом числе трещин и выщелачивании бетона защитные свойства покрытия снижаются.
За счет высокой щелочности защищена арматура железобетонных сооружений, например, мостов, но до тех пор, пока щелочность не уменьшится за счет проникновения солей и атмосферного воздуха, изменяющих химический состав бетона. Часто арматуру перед закладкой покрывают слоем изоляции, например, эпоксидной смолой.
Сталь в бетоне имеет более положительный электрохимический потенциал, чем сталь в почве. Поэтому при контакте с арматурой железобетонного сооружения подземный трубопровод работает анодом и может активно разрушаться.
Оксидирование и анодирование процессы химической и электрохимической обработки защищаемой металлической поверхности с образованием нерастворяющейся пленки окислов. Покрытия хорошо стоят в атмосфере, но для трубопроводов непригодны.
Лакокрасочные и полимерные покрытия.
Весьма многообразный выбор различного рода красок не свидетельствует о том, что все проблемы антикоррозионной защиты уже решены. Мало того, что эти покрытия пористые, но еще и стоимость работ по их нанесению с подготовкой окрашиваемой поверхности в несколько раз превышает стоимость краски. Однако без изолирующих покрытий в антикоррозионной борьбе обойтись нельзя. Подробное описание различных технологий нанесения защитных покрытий для подземных трубопроводов приведено в нормативном документе [14].
Битумные эмали или мастики широко распространенный вид покрытия подземных трубопроводов изготавливают из смеси нефтяных битумов и различного рода наполнителей. Наносят в расплавленном виде при температуре 160…170 оС на очищенную и отгрунтованную поверхность. При этом поверх мастики еще в горячем состоянии накладывают армирующий слой стеклохолста.
Конструкция битумного покрытия подземного трубопровода определяется требованиями норм и правил в соответствии с агрессивностью грунта. Так, для некоторых сред применяют усиленное покрытие, состоящее из следующих слоев:
битумная грунтовка;
мастика битумно-резиновая или битумно-полимерная;
стеклохолст;
мастика битумно-резиновая или битумно-полимерная;
стеклохолст;
наружная обертка из крафт-бумаги.
В целом толщина усиленного покрытия около 6 мм.
Применяют и весьма усиленное покрытие толщиной 9 мм. Такое покрытие включает в себя дополнительно еще один слой мастики со стеклохолстом.
Битумное покрытие готовят в основном в заводских условиях, стыки труб вручную заделывают на трассе.
Покрытие из экструдированного полиэтилена наиболее прогрессивный вид покрытия сегодня выдавливают на вращающуюся трубу, нагретую до температуры 170…200С, пока не сформируется нужный слой толщиной 1,8…3,5 мм в зависимости от диаметра трубы и заданного типа изоляции. Изоляцию наносят на предварительно подготовленную клеевую подоснову из полимерных композиций.
Покрытие из экструдированного полипропилена обладает повышенной механической прочностью и изготавливается по той же технологии, что и покрытие из полиэтилена.
Покрытие из полиэтиленовых липких лент наносится на битумно-полимерную грунтовку обычно двумя слоями в нахлест общей толщиной до 1,8 мм. Поскольку при нанесении покрытия в полевых условиях на поверхности возможно появление складок и гофр, сплошность покрытия не гарантируется.
Комбинированные покрытия различной конструкции. Так, по битумно-полимерному грунтовочному слою наносят слой липкой полиэтиленовой ленты, а затем защитный слой из экструдированного полиэтилена. Применяют также покрытие на основе термоусаживающейся ленты в комбинации со слоем мастики толщиной не менее 4 мм, а также покрытия на основе различного типа полимерно-битумных лент.
Однако дешевизна и надежность битумных покрытий открыли им широкую дорогу примерно с 30-х годов. И сейчас нельзя сбрасывать со счетов этот замечательный изолирующий материал. Можно вспомнить, что еще при строительстве дворца царя Соломона в 980 г. до н.э. битум использовали для защиты от коррозии.
1.3.3. Электрохимическая защита
Согласившись с тем, что полностью изолировать металлическую поверхность от окружающей среды нельзя (даже, если натянуть на стальную трубу некий беспористый шланг, то как решить проблему герметизации стыков между шлангами?), коррозионная наука выдвинула альтернативный способ защиты. Способ был предложен в начале ХIХ века, но, как это часто бывает, оказался не очень нужным и получил распространение лишь через 100 лет. Это электрохимическая защита (ЭХЗ) металлических сооружений от коррозии, чему с благоговением отдана жизнь автора этой книги.
Различают три вида ЭХЗ подземных сооружений:
протекторную;
катодную;
электродренажную.
На рис.1.3 даны схемы различных видов электрохимической защиты.
Познакомимся с ними скорее в историческом плане, оставив фундаментальный анализ на последующие главы.
Протекторная защита.
В 1824 г. Хемфри Деви предложил защитить медную обшивку корабля, гальванически, прикрепив к ней железные (или цинковые) блоки при соотношении поверхностей железа и меди 1:100. Как мы теперь понимаем, Х.Деви впервые предложил протекторную защиту разновидность электрохимической. Здесь железо анод, медь катод. Известно, что анод растворяющаяся часть гальванической пары.
Действительно, скорость коррозии медных листов и крепящих их гвоздей заметно упала, но защищенная медь стала обрастать морскими организмами, заметно снизившими скорость судна и Британское Адмиралтейство отвергло эту идею. Лишь после того, как деревянные корабли с медной обшивкой были заменены стальными судами, защита корпусов кораблей с помощью гальванических анодов-протекторов стала традиционной.
Рис.1.3. Схемы протекторной (а), катодной (б) и электродренажной (в) защиты трубопровода: 1 трубопровод; 2 протектор; 3 анодный заземлитель; 4 выпрямитель переменного тока; 5 рельсы электротранспорта.
Протекторная защита электрохимическая защита с помощью гальванического анода-протектора. При подключении протектора к стальной трубе создается гальваническая пара, где трубе представлена роль катода. Это может быть в случае, если 1) труба и протектор различаются электрохимическим потенциалом и 2)потенциал материала протектора более электроотрицателен. Благодаря этому с анода уходят и электроны на катод, и ионы в землю (рис.1.3,а). Образующийся ток в земле затем натекает на катод. Создание натекающего тока цель электрохимической защиты.
Современные протекторные материалы это сплавы на основе магния или алюминия, реже цинка.
Позже электрический ток, необходимый для электрохимической защиты, решили получать с помощью внешнего источника. Так возникла идея катодной защиты другой разновидности электрохимической защиты, которая была практически реализована в Англии и США в 19101912 гг.
При катодной защите подземного стального трубопровода (рис.1.3,б), в качестве жертвенного анода выступает электрод-заземлитель, заложенный в землю недалеко от него. Для того, чтобы этот заземлитель работал анодом, а труба катодом, включают внешний источник постоянного тока, причем “плюсом” к заземлителю, “минусом” к трубе. При этом в принципе безразлично, из какого материала выполнен заземлитель, важно лишь, чтобы образовался электрический ток и чтобы этот ток был направлен из земли на трубу. Действительно, ток идет от “+” источника на заземлитель, затем в землю, из земли на трубу и возвращается на “” источника.
Электродренажная защита.
Третьей разновидностью ЭХЗ является электродренажная защита, использующая в качестве катодного (натекающего) тока блуждающий ток рельсового электротранспорта, который, как правило, питается от сети постоянного тока. Блуждающий ток есть часть тягового тока электропоезда или трамвая. Так как рельсы являются одним из проводников тягового тока (другим проводником является воздушный контактный провод) и они не изолированы от земли, то часть тока протекает в земле недалеко от рельсов и натекает на соседние трубопроводы. Но затем попавший в трубопровод ток стекает, превращает трубу в анод и вызывает его коррозию. Если блуждающий ток организованно отводить (дренировать) с трубопровода обратно в рельсы, то блуждающий ток везде будет только натекающим, что и обеспечит эффект защиты.
Простейшая электродренажная установка кабельная перемычка между трубопроводом и рельсами (рис.1.3,в). Величина тока в перемычке будет определяться разностью потенциалов труба-рельсы в точках их соединения. Блуждающий ток будет выполнять свои защитные функции, если потенциал рельсов отрицательнее потенциала трубопровода. В этом случае ток по перемычке направлен из трубопровода в рельсы, а не наоборот.
В 1895 г. в патенте No 538755, выданному Уоткинсу, описывается, вероятно, впервые, устройство, которое сейчас мы называем электродренажом. Первые неприятности с блуждающими токами на трубопроводе были зафиксированы в 1887 г. в Бруклине вблизи новейшей трамвайной линии. Этим ознаменовалось начало эры трамвая.
Практически во всех случаях ЭХЗ применяют совместно с защитой изоляционными покрытиями. Попытки применить ЭХЗ неизолированного сооружения приводят к неоправданным затратам электроэнергии и анодного материала, а часто просто технически невозможно. Действительно, при ЭХЗ изолированного сооружения токи защиты будут распределяться лишь по трещинам и проколам в изоляции, что резко снизит затраты на электроэнергию. Токи ЭХЗ, таким образом, “залечивают раны изоляции”, которые она получает в процессе строительства и эксплуатации сооружения. К тому же в порах и трещинах изоляции при электрохимической защите образуется солевой осадок, который “пломбирует” повреждения. Именно благодаря такой дружественности повсеместно применяется комплексная защита изоляционные покрытия в сочетании с ЭХЗ.
1.3.4. Прочие виды защиты
Ингибиторная защита.
Ингибитор или замедлитель это химическое вещество, искусственная добавка которого в агрессивную среду, причем в очень малом количестве, уменьшает скорость коррозии.
Считают, что защитное действие ингибитора связано с экранирующим эффектом адсорбированной пленки ингибирующего вещества на корродирующей поверхности. Этот барьер затрудняет ионный обмен и, следовательно, коррозионный процесс.
Ингибиторы широко применяются для защиты внутренних поверхностей трубопроводов при транспортировке агрессивных жидкостей, а также в химических производствах. В мире запатентованы тысячи химических соединений, пригодных в качестве ингибиторов в той или иной коррозионной среде.
Дэаэрация воды.
Этот способ защиты основан на факте, что при уменьшении содержания кислорода в воде ее агрессивность падает.
Кислород удаляется из воды либо химически, либо паровой или вакуумной деаэрацией. В паровых деаэраторах кислород выпаривают в тонких слоях воды или в брызгах на нагретых паром поверхностях. Полученная горячая вода далее используется в водяных котлах или в системе горячего водоснабжения, благоприятно действуя на коррозию внутренних поверхностей трубопроводов.
В вакуумных дэаэраторах обескислороживается холодная вода путем понижения давления с помощью пароструйных насосов. При этом удаляются и другие растворенные в воде газы.
Антикоррозионная защита стали в горячей воде имеет место при концентрации кислорода в ней не более 0,1 мг/л, что обеспечивается стандартным деаэраторам. Кстати, концентрация кислорода в воде в нормальных условиях может достигать 20 мг/л.
Отечественные государственные стандарты.
Отечественная практика защиты от коррозии базируется на следующих основных государственных стандартах.
ГОСТ 9.101-78. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Основные положения.
ГОСТ 9.602-89. ЕСЗКС. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.
ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии.
Инструкции и отраслевые стандарты.
Кроме перечисленных стандартов в технологии защиты от коррозии применяются различные отраслевые нормативно-технические документы. Ниже отмечены некоторые из них.
1) Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии / Руководящий документ, РД 153-39.4-091-01. АКХ им. К.Д. Памфилова. М.: Воениздат. 2002.
2) Инструкция по проектированию и расчету электрохимической защиты магистральных трубопроводов и промысловых объектов / ВСН-2-106-78. М.: Миннефтегазстрой. 1980.
3) Руководство по эксплуатации средств противокоррозионной защиты подземных газопроводов // Т.1 и Т.2. М.: ВНИИГАЗ.1986.
4) Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи. / М.: ЦНИИС.1984.
Учебная литература
Министерством высшего и среднего специального образования допущены как учебные пособия лишь две книги: В.В.Красноярского и Л.Я.Цикермана [23] и Е.И. Дизенко с соавторами [8].
Участие воздуха в окислении металла отметил еще М.В. Ломоносов в 1748 г. и доказал это в 1773г. француз А. Лавуазье, указав при этом на кислород. Но только в 1791г. Луиджи Гальвани физик из Болоньи опубликовал свои знаменитые электрохимические исследования. Лапка его лягушки, как первый электроизмерительный прибор, указала истинный путь к законам коррозии от химии к электрохимии. Но тогда еще никто не догадывался, что именно гальваническая пара есть движущая сила коррозии.
Синьор Л. Гальвани, наверное, не знал, что в 1936 г. близ Багдада найдут несколько глиняных кувшинов высотой около 14 см, внутри которых находился медный цилиндр и проржавевший железный сердечник. Аналогичные сосуды были найдены в развалинах селения на берегу Тигра. Эти предметы были отнесены к периоду Римской империи 27 г.до н.э. 395 г.н.э. Не являются ли найденные сосуды гальваническими элементами, которые, как предполагают, были использованы для электролитического золочения мелких предметов? Тогда как же быть с приоритетом Луиджи Гальвани?
Выше уже упоминалось имя Хемфри Деви со своими достижениями по защите медных листов обшивки деревянных кораблей с помощью железа. Но античные строители судов об этом догадались много раньше. Для защиты от червей-древоточцев к деревянной доске с помощью медных гвоздей прикрепляли свинцовую пластину. Однако свинец вблизи гвоздя быстро разрушался, поскольку, как мы теперь понимаем, свинец по отношению к меди является анодом. И ими было найдено отличное решение: покрыть свинцом также и головки медных гвоздей. В результате этого гальваническая пара исчезла и ток коррозии прекратился.
Интуиция наших древних предков достойна уважения, но лишь систематические исследования позволяют формулировать фундаментальные законы. Именно Х.Деви в 1812 г. выдвинул гипотезу о связи между химическими превращениями и электрическим состоянием вещества: если веществу придать слабый отрицательный заряд, то химические изменения и, следовательно, коррозия будут предотвращены. О том, что металлы различаются электрическим потенциалом вдруг стало известно всем: в 1797 г. А.Вольта изобрел свой вольтов столб, в 1795 г. А.Гумбольдт обнаружил процесс электролиза, в 1798 г. Риттер заметил связь потенциала со склонностью металла к окислению. И это сразу же после знаменитой публикации Л. Гальвани в 1791 г.
Х.Деви не только защитил ряд кораблей от морской коррозии, но и вырастил знаменитого Майкла Фарадея. Именно Фарадей в 1834 г. обнаружил количественную связь между массой растворившегося металла и величиной электрического тока. Вся современная теория электролиза пользуется числом Фарадея.
Затем в науке о коррозии наступил период затишья и лишь около 1890 г. знаменитый изобретатель Томас Альва Эдисон попытался катодную защиту судов осуществить с помощью внешнего источника постоянного тока, однако в то время это было технически не рационально.
Начало эры катодной защиты можно довольно точно совместить с началом ХХ столетия. Действительно, в 1902 г. К. Коэн, затем в 1908 г. Х. Гепперт соорудили первые катодные станции для защиты трубопроводов. Но “отцом катодной защиты” американцы назвали Роберта Дж. Куна, который в 1928 г. построил первую установку катодной защиты на магистральном трубопроводе в Новом Орлеане. Р. Кун дважды знаменит: от него идет число 0,85 В так называемый, минимальный защитный потенциал, являющийся современным критерием электрохимической защиты.
Знаменитых имен в теории коррозии и защиты настолько много, что перечислить их большой труд. Но пусть запомнятся имена физика Нернста с теорией электродных и диффузионных потенциалов, Ю. Эванса с поляризационными диаграммами, М. Пурбэ с диаграммами состояния потенциал-рН, М. Тафеля со своим знаменитым уравнением, и многих других известных ученых и инженеров: Г. Улиг, В. фон Бэкман, Х. Кэше, Х. Клас, Ф. Тодт, Ф. Веннер, Э. Зунде, Л. Апплгейт, Р. де Броувер, М. Паркер, В. Швертфегер, Дж. Скалли, В. Плудек и т.д.
Отечественная наука знаменита такими именами как Г. Акимов, А. Фрумкин, Н. Томашов, И. Розенфельд, Я. Колотыркин, Ю. Михайловский, В. Красноярский, Н. Жук, внесших вклад в теорию коррозии; В. Притула, В. Негреев, А. Спирин, В. Кальман, И. Ершов, М. Трифель, И. Францевич, Д. Авербух, В. Высоцкий первопроходчики в практике катодной защиты; И. Стрижевский, В. Левин, М. Сурис, А. Марченко, К. Никольский, Е. Никитенко, В. Глазков, Н. Глазов, В. Котик создатели норм и правил для практики электрохимической защиты; Б. Лорткипанидзе, Ю. Иоссель, В. Остапенко, В. Иванов, В. Лукович, В. Дмитриев, В. Ткаченко, Л. Разумов, О. Тозони разработчики методов расчета и моделирования электрохимической защиты, и много других известных имен с широким диапазоном деятельности.
Итак, катодной защите 100 лет. Во всех странах без исключения это признанный и обязательный метод защиты трубопроводов от коррозии. По национальному стандарту США все вновь строящиеся стальные подземные трубопроводы должны обеспечиваться электрохимической защитой. Катодную защиту применяют для резервуаров, различного типа аппаратов с агрессивными жидкостями, морских свай, шельфовых нефтяных установок, морских и речных судов, шлюзовых ворот и т.д.
В нашей стране находятся в эксплуатации десятки тысяч установок ЭХЗ. В настоящее время только в г. Волгограде работают 750 катодных станций, которые защищают 1100 км городских газопроводных сетей низкого и среднего давления.
Задача науки и практики сегодняшнего дня не ослаблять темп борьбы с коррозией, хотя, к сожалению, коррозия, как и смерть непобедимы.
Принято, что ток совпадает по направлению с движением положительно заряженных ионов
PAGE 14
EMBED PBrush
EMBED PBrush