Коррозия. коррозия. 2тарау. Металдар коррозиясы туралы тсінік Коррозия туралы млімет
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
3.2. Құбырларды коррозиядан қорғаудың әдістері Коррозиялық бүлінуден металдарды және олардың құймаларын қорғаудың бірнеше әдістері бар. Солардың ішінде: қорғаныш жабындары (металдық, бейметалдық, химиялық); коррозияға қарсы металдарды қоспалау; коррозия ортасының өзгеруі; металдарды катодтық (электронды) қорғау әдістері маңызды болып табылады. Құбырдың жарамдылық мерзімін ұзарту тәжірибеде кең қолданылатын 4 әдіспен жүргізіледі. Бірінші әдіс- пассивті қорғау деп аталады. Оған келесі әдістер кіреді: 1. Металға тән оның бетіне химиялық инертті, жоғарғы диэлектрик шарты бар зат жағу. Бұл әдіс ең көп таралған болып саналады. Мұнда түрлі мастик, бояу, лак, эмаль және пластмас қолдануды ұсынады, қолдану уақытында сұйық түрде болады, кейіннен қатты қабықшаға айналады, бұл қабықша метал бетімен мықты байланысады(адгезия). Осы әдіске тағы арнайы қалау әдісін жатқызу керек, олар қалалар мен зауыттар аймағындағы жер асты құбырлар мен құрылғыларды қорғауға қолданылады. Мысалы коллекторлық төсеніш, бұл кезде жер асты құбырлар қабырғасы мен канал арасындағы ауалық қабатындағы саңылау оқшаулауыш қабат болып табылады. 2. Құбырлар мен жабдықтарды арнайы қышқылдатқышпен өңдеу нәтижесінде метал бетінде аз еритін коррозия өнімдері қабықшасы пайда болады. Мысал ретінде болат бұйымдарының бетінде ерімейтін фосфаттардың түзілуі немесе алюминий ертіндісінен жасалған бұйымдарда алюминий қышқылының пайда болуын келтіруге болады. 3. Берілген ортада коррозияға аз жылдамдықпен түсетін металдардың жұқа қабатынан тұрақты метал бұйымдарын жасау. Мысалы мырыштау, хромдау, никельдеу. 4. Метал қабатын белсенді күйден пассивті күйге ауыстыру үшін метал бұйымдарын қышқылмен (пассиватор) өңдейді, мұндай жағдайда метал иондарының ерітіндіге өтуі күрт төмендеп, коррозия үрдісінің интенсивтілігі азаяды. Қорғаудың екінші әдісі-берілген ортада металдың коррозияға тұрақтылығын үлкейтетін компоненттер енгізу керек немесе коррозияны тездететін зиянды қоспаларды жою.Бұл металды дайындау стратегиясында қолданылады және металды бөлшектерді термиялық немесе механикалық өңдеу кезінде коррозияны легирлеудің жалпы теориясын Н.Д. Томашев ұсынған. Көбінесе металды легирлеуде аса пассивацияға түспейтін, берілген ортада жеңіл пассивацияланатын металдар, ерітіндінің түзілуіне әкеп соқтырады, ол легирленіп отырған металдай пассивациялану қабілеті болуы қажет. Мұндай әдіспен көптеген коррозияға төзімді ерітінділер, мысалы, көбіне хром және никельмен легирленген тоттанбайтын болат пайдаланылады. Қорғаудың үшінші әдісі-агресивті ортаны коррозия ингибиторы(тежегіштер) арқылы дезактивациялық өңдеу жатады. Ингибитор әрекеті негізіндемолекула металдарының немесе ингибитор ионының бетіне адсорбциялануға бейімделген-олар коррозияны тежейді. Бұл әдіске және коррозиялық ортадан агресивті компонеттерді жоюды жатқызуға болады. Коррозиялық ортаны түрлі улы химикаттармен өңдеу арқылы микроағзалардың қызметінің интенсивтілігі анағұрлым төмендейді, соның нәтижесінде металдың биокоррозияға ұшырау қауіпі азаяды. Жерасты коррозиясымен күресу кезінде гидрофобизация (суланбаумен) мақсатымен агрессорлы грунтты өңдеу жүргізіледі, жою және аса агрессорлы емес грунтқа бөлшектей ауысу немесе арнайы сепкіш пайдаланады. Қорғаудың төртінші әдісі- активті әдіс деп аталады. Оған келесі тәсілдер жатады-электр өткізгіштігі айтарлықтай жоғары ортада қолданылатын, электрлік энергияның сыртқы көзінен жүзеге асатын өнімнің тұрақты катодты поляризациясы. Катодты корғау кезінде өніме теріс электрлік потенциялдың берілетіні соншалықты,метал термодинамика бойынша тотығу мүмкіндігінен айырылады. Коррозиядан пассивті қорғаудың мәселесі электролиттің агресивті ерітіндісінің өзара әрекеттесуі және құрыштан жасалған беттің жоюынан тұрады. Осы нәтижеге жету үшін жермен немесе электролиттің ерітіндісі және құбыр металының бері аралығында құбырға электрмен айырғыш қорғайтын беттер келтіріледі. Катоттық қорғаныстың белсенді құралы бар пассивті құралдарының комбинациясы техникалық-экономикалығымен ұтымды шешім болады. Коррозиядан пассивті қорғанудің мәселесі электролиттің агресивті ертіндісінің өзара әсекеттесуі және құрыштан жасалған беттің жоюынан тұрады. Осы эфектіге жету үшін жермен немесе электролиттің ертіндісі және құбыр метал бетінің аралығында құбырға электмен айырғыш қорғайтын беттер келтіріледі. Катоттық қорғаныстың белсенді құралы бар пассивті құралдарының комбинациясы (-сурет) техникалық-экономикалық көзқараста ұтымды шешім болып табылады. Сурет-15 Коррозиядан қорғау шаралары            Жамылғы Коррозиядан катодтық қорғау Катод тоғы арқылы құбырдың поляризациясы Электрмен айырғыш жамылғыларды жағу арқылы (жер, сулы жер) электролит және құрыштан жасалған беттің ерітіндіден Коррозиядан активті қорғау Коррозиядан пассивті қорғау Жер асты құбырларды коррозиядан қорғау шаралары Сурет-16 Металды коррозиядан сақтаудың негізгі әдістері  Метал құбырлардың жамылғыларын коррозиядан қорғау шаралары, келесі негізгі талаптарды қанағаттандыруы тиіс: -жоғарғы диэлектрик қасиеттерге ие болу; -біртұтас болуы; -құбыр металына жақсы жабыса алу; -ылғал өткізгіштігі төмен және ылғалды аз жұтуы қажет; -химиялық қабілеттілігі, жердің агресивтілігіне қарай ұзақ уақыт жұмыс істейді, яғни иондардың сульфаттарының енуіне қарсы тұру; -жоғары механикалық беріктікке ие болу; -жылуға шыдамдылық; -жамылғы бұйымдары мен материалдарын салыстырмалы түрде қарапайым технология үрдісіне келтіру, яғни құрылыс құнынан бірнеше есе аз болуы керек. Сурет-17 Жамылғылар жүйесі  1-эпоксидтік шайырдың негізінде ішкі жамылғы; 2-дұрыс өңделген құбыр беті; 3-полиэтиленнің үш қабатты жүйесі; 4-полипропиленнің үш қабатты жүйесі; 5-ұнтақ эпоксидтық шайырдан жамылғысы; 6-полиуретан; 7-балқытылған полиэтилен; 8-талшықты цемент әдісімен механикалық қорғау. Жер астындағы нысандарға қорғаныс бетін келесі түрдегідей ұйымдастыру қажет, ол өз қызметін ондаған жылдар көлемінде жаңартусыз атқарады. Жұқа қорғаныс қабаты, мысалы, бояумен қаптау жүйесінде оттегін сіңіру үрдісі белсенді болғандықтан, қалыңдығы 300мкм пассивті қорғаныс үшін толық тура келмейді. Қазіргі уақытта жамылғылар көбінесе полиэтиленнен, сонымен бірге пропилен, эпоксидтық ұнтақ және полиуретан қолданылады. Трассалы жағдайларда жамылғысын қаптау үшін қорғайтын ленталар және жылуды сақтап тұратын материалдар қолданылады. Құбырларды қорғайтын жамылғылар бірнеше түрге бөлуге болады, олардың дайындалу түрлері: -зауыт жамылғысы; -трассалы жағдайда қапталған жамылғы; -механикалық күшейту үшін қарапайым жамылғы материалдар. Сурет-18 Жамылғының құрылысы        Центратор Ішкі полиэтиленді қорғаныш эпоксидтық шайырдан жамылғысы Жылуоқшаулағыш Коррозияға қарсы жабын Жылыту элементі Болат құбыр   Қолданылатын материалдарға байланысты жабындарды битуды мастикалар, полимерлі жабысқақ ленталар, эпоксидті полимерлер, таскөмірлі ортада болу негізіндегі және шыны эмальды деп бөлінеді. Битумды мастикалар негізіндегі жабындар кеңінен таралған. Битумды жабындардың құрылысы олардың ұзағынан қолданылуы нәтижесінде қалыптасты. Алдымен құбырға битумның бензиндегі немесе зизотындағы ерітіндісін жаққанда алынатын грунттау қабаты болады. Ол метал бетіндегі микротегіс еместікті толтырады. Топырақтау неғұрлым толық жанасуды, демек метал беті негізгі оқшаулағыш қабат-битумды мастикамен араласқандағы адгезияның жақса болуын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Битумды мастикалар баяу балқитын битумның (оқшаулағыш-БШИ-ІV-3, БНИ –ІV, ), толтырғыштардың және пластификаторлардың қоспасы болып табыады. Битумды мастиканы құбырға 150-180ºС температура кезінде жағады. Битумды мастикалар негізіндегі оқшаулағыш жабындар тасылатын өнімнің 40ºС-тан к-п емес температурасы кезінде қолданылады. 3.3. Құбырды қорғаудың белсенді әдістері Қорғаудың төртінші әдісі активті қорғау деп аталады. Оған келесі әдістер жатады: 1) электр өткізгіштігі жоғары ортада қолданылатын бұйымдардың катодтық поляризациясы. Мұндай поляризация, сыртқы электр энергиясы арқылы жүзеге асады және катодты қорғау деп аталады. Кейбір жағдайларда катодты поляризация үнемі емес, периодты болады, бұл әрине салмақты экономикалық эфекті береді. Бұйымды катодты қорғу кезінде электр потенциалының терістігі соншалықты, металдың қышқылдануы термодинамикалық тұрғыдан мүмкін емес болады. Сурет-19 Құбырды катодтық қорғау сызбасы  Катодтық қорғау операциялық принципі электрохимиялық типті катодтық және анодтық қорғау бар. ең танымал әлі құбырларын қорғау үшін пайдаланылады бірінші тұжырымдамасын қабылдады. жалпы принципі ретінде, осы әдістің жүзеге асыру, нысан сыртқы көзі теріс полюсі тоқ бірге беріледі. Атап айтқанда, бұл ретте катодты поляризация анодты мемлекет олардың әлеуетін көшу бөлігінде пайда болады, оған сәйкес болат немесе мыс түтікті, қорғалған болуы мүмкін. Нәтижесінде, коррозияға қорғалған құрылымы қызметі дерлік нөлдік дейін азаяды. Сурет-20 Құбырды катодтық қорғау технологиясының көрінісі  Сонымен қатар, катодты қорғау әр түрлі нұсқаларын болуы мүмкін. Жоғарыда сипатталған әдістемесі жылдамдығы катодты процестерді, сондай-ақ Протектор кедергі құру азаятын кеңінен сыртқы көзден жіктелу тәжірибеге, бірақ электролит тиімді әрекет және деаэрации әдісі болып табылады. Ол бірнеше рет катодты қорғау қағидаты сыртқы ток көзіне жүзеге асырылады деп атап өтті. Шын мәнінде, оның жұмысына негізгі функциясы болып табылады тоттанудан қорғау. Қойылған міндеттерді іске әдетте жалпы техникалық инфрақұрылым құбыры қызмет көрсету енгізілген арнайы станциялар орнатылады. Катодты станциясының негізгі функциясы тұрақты катодтық поляризация ағымдағы әдісі сәйкес қажетті металл нысанды қамтамасыз ету болып табылады. Жерасты газ және мұнай құбырлары, су құбырлары, жылыту жүйелерін және т.б. инфрақұрылымын осындай жабдықты пайдалану көздерінің көптеген түрлері бар, ең көп таралған құрылғы тұратын катодтық қорғау көздейді: Катодтық қорғауды қамтамасыз ету үшін Тұрақты ток көзі ретінде пайдаланылатын катод станциялары әдетте айнымалы токпен (KSS катодтық желілік станциялары) жұмыс істейді. Олар түзеткіштер мен трансформаторлар жүйесі болып табылады, олар жоғарыда аталған себептерге байланысты шығу кернеуін реттеуге арналған қолмен немесе автоматты құрылғымен жабдықталған. DC түрлендіргіш жабдықтар; қорғалатын объектіге Wire лайнер; Анод. Бұл жағдайда, бөлу станциялары инвертор және трансформаторлық бар. Онда басқа да жіктеу болып табылады, бірақ олар сегменттеу бірлік, немесе ауқымына, немесе техникалық сипаттамалары мен деректер кіру параметрлерін бағытталған. Жұмыстың негізгі принциптері ең анық екі көрсетілген катодтық станциялар суреттейді. Сурет-21  Бірден станциялар осы түрі ескірген екенін атап өткен жөн. Оның ауысымда ғана және теріс тұстарына екі бар инвертор теңдесі, келеді. Қалай болғанда да, трансформаторлық модельдері катодты қорғауды қамтамасыз тіпті жаңа тармақтарында пайдаланылады. Мұндай объектілерді негізі ретінде төмен жиіліктегі трансформаторлық 50 Гц пайдаланылады тиристорлық түрлендіргіш. Мұндай тиристорлық басқару жүйесі үшін импульстік фазалы электр реттеу сияқты қарапайым құрылғылар. басқару міндеттерге неғұрлым жауапты көзқарас кең функциялармен контроллерлер пайдалануды көздейді.Осындай жабдықтар құбырларды Қазіргі заманғы катодтық коррозияға қарсы қорғау, ток демалыс параметрлерін реттеу кернеу көрсеткіштері, сондай-ақ қорғаныс әлеуетін теңестіру үшін мүмкіндік береді. Трансформаторлардың кемшіліктері болсақ, олар төмен қуат коэффициенті шығару бойынша ағымдағы рябь жоғары дәрежеде азаяды. Ол кетер бір синусоидальный ағымдағы нысаны емес екенін түсіндірді. Белгілі бір дәрежеде рябь проблемасын шешуге осындай қосымша жасауға әрқашан мүмкін емес болып табылатын, төмен жиілікті дроссель жүйесін енгізу мүмкіндік береді, бірақ оның өлшемдері трансформатор өлшемдеріне сәйкес келеді. Соңғы уақытта ең көп таралған-бұл құбырдың оқшаулау күйіне байланысты қорғаныс тогын өзгерту арқылы берілген деңгейде поляризация потенциалын автоматты түрде қолдайтын АВТО-матикалық катод станциялары. Сурет-22 Катодты қорғаудың автоматтандырылған станциясының көрінісі  Қазіргі уақытта салынып жатқан және жобаланып жатқан объектілерде тек осындай станциялар ғана пайдаланылады. Кейбір жағдайларда, электр желісін құбыр жолына жеткізу мүмкін болмаған кезде, автономды қуаты бар катод станциялары қолданылады. Энергия көзі ретінде мұндай станциялар тасымалданатын шикізатпен жұмыс істейтін термогенераторларды немесе турбогенераторларды пайдаланады. Мұндай станциялар өте төмен тиімділікпен сипатталады (12% - дан аспайды). Катодтық қорғаныс қондырғыларының келесі маңызды элементі-анодты жерге қосу (анодты жерге қосу). Олар ano-ға қызмет етеді- катодтық қорғаныс жүйелеріндегі мәліметтер: оларға катодтық қорғаныс станциясының оң полюсі қосылған. Катодтық қорғаныс қондырғыларының тиімді жұмыс істеуі үшін оң зарядтар жерге тұйықталудан оңай ағып кетуі керек, әйтпесе жоғары концентрациялық поляризацияға байланысты ол тиімді жұмыс істей алмайды. Сонымен қатар, анод материалының еру жылдамдығы тым үлкен болмауы керек, өйткені анодты жерлендірудің қызмет ету мерзімі барлық катодты қорғаныс қондырғысымен бірдей болуы керек - 15 жыл. Ақыр соңында, анод оңай орнатылуы керек және арзан болуы керек. Ұсақталған және тығыздалған Кокс чиптерінен тұратын Кокс активаторы бар болат және шойын анодтары қолданылады. Біріншіден, Кокс анод пен жер арасындағы қарсылықты төмендетеді, өйткені оның кедергісі топырақтың кедергісінен төмен. Екіншіден, кокс электронды өткізгіштікке ие. Сондықтан металл иондары емес, электрондар Болат анодтан коксқа түседі, ал анод баяу ериді: еріту жылдамдығы 0,4-1,8 кг/Агод. Кокс құйылған болат анодтың қызмет ету мерзімі онсыз әлдеқайда көп. Электрод графиттен жасалған анодты жерлендіру қызығушылық тудырады. Мұндай электродтардың еритін өнімдері-бұл электродтың одан әрі тотығуына кедергі жасамайтын газ (СО2). Сондықтан, жұмыс кезінде олар іс жүзінде полярланбайды. Мұндай электродтар жақын арада салыстырмалы түрде төмен сипатталады- (1,0—1,5 кг/Агод) және жоғары электрөткізгіштігі. Графит анодтарының кемшіліктері олардың төмен механикалық беріктігін қамтиды. Олар өте төмен еріту жылдамдығымен сипатталады-0,10-0,25 кг/Агод, жоғары қаттылық пен сынғыштық, төмен температурада олар нашар жұмыс істейді. Анодтар өткізгіш эластомерлер негізінде жасалынған және қолданылады. Олар төмен еріту жылдамдығымен (0,5 кг/Агодқа дейін) және жоғары икемділікпен сипатталады. Сурет-23  Анодты жерге қосу бір немесе бірнеше электродты қамтуы мүмкін. Ол жерге қосу әсерінен құбырдағы потенциалдың жергілікті өзгеруін болдырмау үшін құбырдан жеткілікті үлкен қашықтықта орналасқан. Есептеулер анодты жерге қосудың құбырдан оңтайлы қашықтығы құбырдың диаметріне, оның оқшаулау күйіне және топырақтың нақты кедергісіне байланысты екенін көрсетеді. Ол құбырлардың диаметрінің төмендеуімен азаяды және топырақ кедергісінің жоғарылауымен және оқшаулаудың өтпелі кедергісінің төмендеуімен артады. Жерге қосу топырақтың қату тереңдігінен төмен орнатылады. 2) Катодты поляризация, бұйымның металмен электрлік әсерлесуі нәтижесінде пайда болады, бұл анағұрлым теріс электродты потенциалға ие, мысалы, магний құймасы бар болат бұйым электрөткізгіштігі жоғары ортада электр теріс металды көбірек қышқылдандырады, яғни бұзады. Оны периодты түрде ауыстырып отыру керек. Мұндай метал протектор деп, ал әдісі протекторлы қорғау әдісі деп аталады.Бұл әдіске адасқан тоқтармен күресуге арналған іс-шараларды жатқызамыз, олар негізгі екі бағытта өтеді: тоқ көзіндегі адасқан тоқтардың пайда болуын азайту және алдын алу немесе қорғалып отырған жер асты құрылғысында арнайы шаралар жүргізу. Бірінші бағыттағы іс-шара қажетті, бірақ тек бастапқы шара болып табылады. Бұл шаралардың қорытындысына қарамастан, жер асты құрылғыларының өзін қорғауға арналған іс-шаралар жүргізу қажет, оған жоғары оқшаулағыш жабындар, электрлі экран қондырғылары, құбыр желілерге қосылуды (фланец) оқшаулайтын қондырғыларды орнату, құбыр желілерді жер асты коллектр және каналдарда қалау, электрдренажды қорғау, катодты поляризация және т.б. жатады. Гальваникалық (протекторлық) қорғаныс кейбір жағдайларда тас жолдардың, өзендердің және т.б. астынан өтетін құбырларға, теңіз терминалдарының құрылыстарын қорғау үшін және ауыспалы кезбе токтардың немесе дәлдеу токтарының әсеріне ұшыраған учаскелерде Орнатылатын қаптамалардың коррозиясын басу үшін пайдаланылады. Гальваникалық қорғаудың артықшылықтары мыналарды қамтиды. Ол энергия шығындарын талап етпейді. Оны ұйымдастыру үшін қымбат материалдардан электр желілерін салудың қажеті жоқ. Желілерді төсеу үшін арнайы учаскелерді бөлу және оларды сатып алу қажет емес: қорғаушылар тікелей құбырдың жанына орналастырылады. Сонымен қатар, гальваникалық қорғауды автоматтандыру мүмкін емес, яғни бұзылған оқшаулау аймағы мен қорғаныс тогының күші арасындағы нақты сәйкестікті ұйымдастыру мүмкін емес. Бір протектормен құбырды қорғау аймағының ұзындығы аз : 1 км артық емес. Сурет-24 |