"Радикал", Акционерная компания, ЗАО представляет системы протекторной защиты

Как бороться с коррозией металла? Как защититься от ее разрушительного воздействия? С этой проблемой постоянно приходится сталкиваться — в любом хозяйстве, на производстве, в быту. Достаточно одного факта: ежегодно в мире в результате коррозии выходит из строя до 10% по массе конструкций, оборудования, изделий из черных металлов, а коррозионные издержки составляют 5–6% национального дохода стран.

Особенно важна и остра эта проблема в тех областях производственной деятельности, где высока вероятность различных техногенных катастроф и, прежде всего, в нефтегазодобывающей промышленности, в судостроении, на морском флоте и др. Так, например, из-за сквозных коррозионных разрушений днищ резервуаров типа РВС (для отстоя нефти) и промысловых трубопроводов имеют место многочисленные разливы нефти, загрязняющие окружающую среду, а также возникает необходимость в замене днищ резервуаров уже после 5–6 лет их эксплуатации (и все это при диаметре днища, составляющего, например, для РВС-20000 почти 50 м).

Коррозия корпусов танкеров (прежде всего старой постройки, не имеющих двойного дна) приводит к утечке нефтепродуктов и балластной воды с остатками перевозимых грузов и продуктами коррозии железа, что также представляет серьезную экологическую проблему. Поэтому Комитет по безопасности на море (ИМО) в 1998 г. одобрил поправки к Конвенции СОЛАС–74 , в соответствии с которыми системы предотвращения коррозии должны быть предусмотрены в балластных танках забортной воды всех новых навалочных и нефтяных танкеров. К таким системам противокоррозионной защиты, как известно, относятся специальная окраска танков и установка электрохимической протекторной защиты. Вместе с тем окраска корпуса судна не дает 100% гарантии защиты от коррозии в морской воде, тем более что для судов, длительное время находящихся в эксплуатации, окраска внутренней поверхности танков представляет значительные трудности и требует больших финансовых затрат. Это связано не только со стоимостью, но и с необходимостью тщательной подготовки поверхности. Поэтому для них наиболее эффективной и экономически выгодной является электрохимическая защита, установка которой не требует практически никакой подготовки поверхности и крайне проста в исполнении.

Электрохимическая протекторная защита металлов от коррозии, как известно, основана на использовании замечательного явления — прекращения коррозии металлов под действием постоянного электрического тока. Поверхность любого металла гальванически неоднородна, что и является основной причиной его коррозии в растворах электролитов, к которым относятся морская вода, все пластовые и все подтоварные воды. При этом разрушаются только участки поверхности металла с наиболее отрицательным потенциалом (аноды), с которых ток стекает во внешнюю среду, а участки металлов с более положительным потенциалом (катоды), в которые ток втекает из внешней среды, не разрушаются. Механизм действия заключается в превращении всей поверхности защищаемой металлической конструкции в один общий неразрушающий катод. Анодами при этом будут являться подключенные к защищаемой конструкции электроды из более электроотрицательного металла — протекторы. Поэтому такая защита называется протекторной. Электрический защитный ток получается вследствие работы гальванической пары протектор–защищаемая конструкция. При своей работе протекторы постепенно изнашиваются (анодно растворяются), защищая при этом основной металл, поэтому за рубежом протекторы называют «жертвенными анодами». Электрохимическая защита является единственно эффективным средством против наиболее локальных видов коррозии металлов (питтинговой, язвенной, щелевой, контактной, межкристаллитной, коррозионного растрескивания) и при этом предотвращает дальнейшее развитие уже имеющихся коррозионных разрушений, т. е. она одинаково эффективна как для строящихся, так и для находящихся в эксплуатации судов, резервуаров и другого оборудования.

Протекторная защита обычно применяется совместно с лакокрасочными покрытиями. Такое сочетание пассивной, какой является окраска, и активной защиты, к которой относится протекторная, позволяет уменьшить расход протекторов и тем самым увеличить срок их службы, обеспечить более равномерное распределение защитного тока по поверхности защищаемых конструкций и, наконец, компенсировать все дефекты покрытия, связанные с неизбежным его разрушением при монтаже, транспортировке и процессе эксплуатации, в том числе вследствие естественного старения (набухания, вспучивания, растрескивания, отслаивания). Защитный ток идет именно на те участки поверхности металла, где нарушена плотность покрытия, достигая всех затененных участков, щелей и зазоров и предотвращая коррозию оголившегося металла. При этом следует отметить, что на оголенной поверхности металла при его катодной поляризации в морской, пластовой и подтоварной водах выпадает катодный солевой осадок, состоящий из нерастворимых солей кальция и магния и играющий роль дополнительного покрытия.

Вместе с тем, протекторная защита в состоянии обеспечить полную защиту от коррозии стальных сварных сооружений и без их окраски. В этом случае должна быть обеспечена более высокая плотность защитного тока на неокрашенной стальной поверхности, что потребует увеличения количества протекторов и усилит их расход. Однако, принимая во внимание высокую трудоемкость нанесения лакокрасочных покрытий, особенно на судах и резервуарах, уже находящихся в эксплуатации, такой способ противокоррозионной защиты с помощью установки только одних протекторов представляется для них весьма перспективным.

Поскольку основная масса металлических конструкций делается, как правило, из стали, в качестве протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у стали электродным потенциалом. Среди основных их три — цинк, алюминий и магний.

Одним из наиболее эффективных и экономически выгодных вариантов решений данной проблемы во многих случаях является применение систем протекторной защиты от коррозии в морской, пластовых и подтоварных водах с использованием протекторов из цинкового сплава марки ЦП 1, разработанных ЗАО «АК Радикал» (г. Челябинск) совместно с ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (г. Санкт-Петербург), являющимся головной организацией России по защите от коррозии в судостроении и на флоте.

В отличие от широко применяемых протекторов из алюминиевых и магниевых сплавов, цинковые — полностью взрывопожаробезопасны, что позволяет их применять на объектах, к которым предъявляются жесткие требования по взрывопожаробезопасности. Кроме того, при их анодном растворении не образуются продукты, загрязняющие рабочую среду и влияющие на кондиционную сохранность нефтепродуктов. Поэтому по действующим стандартам для протекторной защиты грузовых, грузобалластных и топливных танков нефтеналивных судов применяются только протекторы из цинкового сплава.

Это изучалось на стадии разработки протекторной защиты от коррозии внутренней поверхности грузовых, грузобалластных и балластных танков нефтеналивных судов, с привлечением ряда специализированных организаций, занимающихся этими вопросами, в частности, Всесоюзного научно-исследовательского института техники безопасности (ВНИИТБ). В результате было установлено и закреплено в действующей нормативно-технической документации (ОСТ 5.9764-79), что только цинковые протекторы подходят для защиты внутренней поверхности резервуаров, как полностью удовлетворяющие требованиям взрывопожаробезопасности и другим требованиям.

Учитывая это, ЗАО «АК Радикал» и ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» также разработаны рекомендации с подробными схемами по протекторной защите от коррозии внутренней поверхности резервуаров типа РВС от 1000 до 20000 м.

Известен более чем десятилетний опыт применения разработанных ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» систем протекторной защиты от коррозии внутренней поверхности резервуаров — отстойников типа РВС на ряде НГДУ г. Нижневартовска с применением протекторов из алюминиевого сплава АП 3, подтвердивших их высокую эффективность. На всех резервуарах, где была установлена протекторная защита, работ по их ремонту не потребовалось. В то же время, резервуары, эксплуатирующиеся в аналогичных условиях без протекторной защиты, были списаны, либо потребовали капитального ремонта, вызванного коррозионными разрушениями (как правило, замены днища и нижних поясов). Вместе с тем, опыт показывает, что в песчано-парафинистых отложениях на днищах резервуаров из-за их невысокой электропроводности анодной активности алюминиевого сплава марки АП 3 недостаточно. Поэтому, учитывая, что протекторы из цинкового сплава марки ЦП 1 имеют более высокий рабочий потенциал, чем протекторы из алюминиевого сплава марки АП 3, а также принимая во внимание требования взрывопожаробезопасности для защиты от коррозии внутренней поверхности нефтяных резервуаров, в первую очередь, днищ и нижних поясов, наиболее рационально применять протекторы из цинкового сплава марки ЦП 1.

Что касается протекторов из магниевого сплава, то для защиты внутренней поверхности танков, резервуаров других емкостей для хранения, отстоя или перевозки нефти и нефтепереработки их применение совсем недопустимо. Это связано с тем, что магниевые протекторы являются крайне взрывопожароопасными (при соударении магния со сталью образуются искры), а при работе магниевых протекторов выделяется газообразный водород, который сам способен создавать взрывопожароопасную среду. Во-вторых, из-за высокого рабочего потенциала магниевого протекторного сплава (минус 1,45 В по хлорсеребряному электроду сравнения) происходит быстрый износ протекторов и поэтому не представляется возможным с помощью этих протекторов осуществить защиту на приемлемый для практики длительный срок. В-третьих, при применении протекторов из магниевого сплава в резервуарах с окрашенной внутренней поверхностью появляется большая вероятность быстрого разрушения лакокрасочного покрытия из-за интенсивной катодной поляризации окрашенной стали вблизи протекторов, при которой выделяющийся на поверхности стали водород «вспучивает» краску.

Протекторная защита из сплава ЦП 1 может применяться как на новых, так и находящихся в эксплуатации резервуарах, а также на других объектах, которые в процессе эксплуатации контактируют с пластовыми, дренажными или подтоварными водами (трубопроводах, сепараторах, емкостях для хранения нефтепродуктов, задвижках, стыках трубопроводов и др.). Протекторная защита здесь также может применяться как при окрашенной, так и при неокрашенной поверхности защищаемого металла. Во втором случае достигается максимальный экономический эффект, так как стоимость и трудоемкость работ по окраске внутренних поверхностей резервуаров весьма велики и не идут ни в какое сравнение со стоимостью протекторной защиты.

ЗАО «АК РАДИКАЛ» организовало промышленное производство унифицированных протекторов из цинкового сплава марки ЦП 1 массой от 5 до 84 кг, с химическим составом по разработанному ФГУП «ЦНИИ КМ “Прометей”» ГОСТ 26251-84, а также любых других по требованиям заказчиков типоразмеров. Их применение позволяет значительно снизить ремонтно-эксплуатационные затраты и увеличить срок службы оборудования до10–30 лет и более.

Так, например, ЗАО «АК Радикал» поставил протекторы П-КОЦ-36 из сплава марки ЦП 1 для внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти, попеременно заполняемых морской водой, строящейся на ФГУП «ПО Севмаш» морской нефтедобывающей платформы МЛСП «Приразломная» (общее количество протекторов около 9500 шт., массой более 300 т). Также для защиты от коррозии неокрашиваемых продольных коффердамов кессона этой платформы, для которых при проектировании был принят нулевой допуск на коррозию, было поставлено дополнительное количество протекторов массой более 100 т. Срок службы установленной на платформе системы протекторной защиты приравнен к сроку службы платформы и составляет 25 лет без промежуточного возобновления.

Для Выборгского судостроительного завода и ОАО «Волготанкер» изготавливаются межфланцевые протекторы в виде колец. Постоянными потребителями данного вида продукции также являются Архангельская ремонтно-эксплуатационная база флота и др.

Начинается применение протекторов из цинкового сплава для защиты металлоемких нефтяных резервуаров типа РВС на неф­тедобывающих предприятиях Тюменской области.

Планируется широкое применение разрабатываемых ФГУП «ЦНИИ КМ “Прометей”» специальных кольцевых протекторов из цинкового сплава ЦП 1 для защиты от коррозии арматуры трубопроводов морской воды из нержавеющих сталей.

Считаем, что области эффективного использования протекторов из цинкового сплава еще далеко не исчерпаны и заказчики, заинтересованные в сохранении и поддержании работоспособности принадлежащих им металлических сооружений и оборудования, эксплуатирующихся в морской, подтоварной и пластовых водах, а также в близких по составу коррозионно-активных средах, проявят интерес к этому наиболее эффективному и экономически выгодному способу противокоррозионной защиты.