Катодная защита

КАТОДНАЯ ЗАЩИТА (а. cathodic protection; н. Kathodenschutz; ф. protection cathodique; и. proteccion catodica) — метод электрохимической защиты металлических сооружений от морской и подземной коррозии. Основан на катодной поляризации металла, осуществляемой внешним источником тока. При катодной защите электродный потенциал сдвигают в отрицательную сторону от его стационарного значения и поддерживают между величинами минимального защитного и максимального допустимого потенциалов. В результате на поверхности металла протекают катодные процессы; анодные процессы, обусловливающие коррозию, переносятся на вспомогательные электроды (анодное заземление). Установка катодной защиты (УКЗ) состоит из преобразователя — катодная станция (источник постоянного тока), анодного заземления (анод) и соединительных кабелей. В горном деле катодная защита обеспечивает защиту подземных трубопроводов (газо-, нефте- и конденсатопроводов), обсадных колонн скважин, резервуаров (металлических и железобетонных), нефтегазопромысловых сооружений, морских плавучих платформ и др. Катодная защита трубопроводов осуществляется при условии нанесения на последние изоляционного покрытия. Анодные заземлители выполняются из низколегированной стали или чугуна (в т.ч. с применением коксовой засыпки), железокремнистого сплава, графитовых и графитопластовых материалов. За рубежом используют также магнетитовые заземлители.

Различают подпочвенные (анод устанавливается ниже глубины промерзания), свайные (используются на заболоченной территории) и глубинные анодные заземления. Для катодной защиты трубопроводов применяют, как правило, сетевые автоматические и неавтоматические катодные станции, располагаемые вдоль трубопровода на расстоянии, определяемом длиной защитной зоны УКЗ. Кроме того, используют устройства с автономными источниками питания (термоэлектрогенераторы, ветроэлектрогенераторы и др.). Совместную защиту несколько параллельных трубопроводов осуществляют общими или отдельными для каждого трубопровода УКЗ (с применением электрических перемычек между трубопроводами). Внедряется телеконтроль УКЗ. При катодной защите обсадных колонн буровых скважин предусматривается схема совместной защиты группы скважин одной УКЗ; применяется также индивидуальная защита обсадных колонн. Повышение эффективности катодной защиты достигается с помощью защитных покрытий внешней поверхности колонны и цементирования всего затрубного пространства скважины.

У морских нефтегазопромысловых сооружений наибольшая коррозия наблюдается в зонах переменного смачивания металла, что обусловливает необходимость автоматического регулирования защитного тока. Наиболее существенным моментом при катодной защите является рациональное размещение анодов, которые могут быть уложены на грунт, подвешены между колоннами, закреплены на защищаемом сооружении, а также подвешены на значительном расстоянии от защищаемого объекта на поплавках. Аноды изготавливают из свинцово-серебряного сплава и платинированного титана.

Условием высокой эффективности катодной защиты заглублённых резервуаров (например, для хранения сжиженных газов, нефти и нефтепродуктов) является изоляция металлической поверхности сооружений от агрессивной среды. Катодная защита применяется также при защите различного технологического оборудования, например теплообменников, использующих морскую воду, оборудования опреснительных установок, внутренней поверхности резервуаров и трубопроводов, контактирующих с высокоминерализованной пластовой водой, и др.