Коррозия Территории Нефтегаз № 3 (38) 2017

По данным [1, 2], даже одно только проведение систематического контроля за коррозионным состоянием оборудования и трубопроводов позволяет снизить потери от коррозии на 20–30 %.

На внутриплощадочных трубопроводах ОАО «Газпром нефть» мониторинг коррозионного состояния внутренней поверхности труб проводится в основном гравиметрическим методом. Суть метода заключается в определении потери масс металлических образцов-свидетелей, которые экспонируются в трубопроводе в течение определенного времени, что позволяет определить скорость коррозии. Образцы-свидетели изолированы от держателя и не имеют электрического контакта с внутренней поверхностью трубопроводов. После экспозиции образцы-свидетели также обследуют визуально (для определения размера, характера разрушений, наличия продуктов коррозии и т. д.). Пример краткого отчета по двум точкам контроля коррозии приведен в таблице.

В среднем время экспозиции образцов-свидетелей составляет около 30 дней, кроме этого требуются время для доставки до лаборатории, иногда удаленной на 1,5–2,0 тыс. км, обработка образцов и их взвешивание, что может занимать довольно много времени. Таким образом, от установки кассеты с образцами до принятия решения об увеличении дозировки ингибитора или, наоборот, уменьшении ее по результатам контроля может пройти до 40–50 дней.

В связи с тем, что агрессивность транспортируемой среды на многих месторождениях подвержена резким изменениям, обусловленным различными факторами (подключение или отключение новых источников жидкости, гео-
логотехнические мероприятия, нарушения технологий утилизации отработанных жидкостей при работе КРС или ПРС, пропуски в работе дозировочных установок, заливка не того реагента и т. д.), рекомендуется проводить мониторинг скорости коррозии с помощью приборов, позволяющих измерять ее мгновенные значения в режиме реального времени. Это можно сделать, используя метод линейного поляризационного сопротивления (LPR), основанный на принципе Штерна – Гири.

Единственным отчественным представителем приборов, работающим по методу LPR, в которых реализован режим online-измерений, является коррозиметр «Моникор-3-GSM-LPR», работающий по каналам GSМ/GPRS на веб-сервере Web-Monicor (возможно также использование проводной телемет-
рии по каналу RS-485 по протоколу MODBUS-RTU). Такой подход позволяет оперативно получать информацию по текущей коррозионной агрессивности среды и мгновенно реагировать на резкое повышение скорости коррозии.

Для практических целей в приборе, как правило, устанавливается одна константа для измерений во всех условиях. Анализ принципа Штерна – Гири свидетельствует о том, что индуцируемая скорость коррозии может отличаться от реальной: для сред без ингибиторов – до 1,3 раза, без кислорода – в 1–3 раза. При этом в средах с ингибиторами индуцируемая скорость коррозии может снижаться в 1,3–2,0 раза. Среды с кислородом на сегодняшний день – это нетипичный случай, так как везде применяются закрытые системы сбора нефти, а в случае применения пресных вод они обескислороживаются. Определение наклонов тафелевских участков катодных и анодных кривых, от которых зависит константа прибора, перед каждым изменением условий возможна, но не практикуется из-за отсутствия принципиальной необходимости в определении абсолютной величины скорости коррозии.

Как показывает опыт использования приборов данного типа в нефтепромысловой практике, различие скорости коррозии, измеренной индикатором и классическим методом (по потере масс образцов-свидетелей), в подавляющем большинстве составляет не более 20–50 %. С учетом того, что при измерении коррозии важны порядок получаемых результатов или относительное значение скорости коррозии, такая разница является в подавляющем большинстве случаев приемлемой, так как ингибиторы коррозии уменьшают скорость коррозии от 10 до 100 раз, что делает метод LPR на сегодняшний день наиболее востребованным среди всех методов оперативного определения скорости коррозии. Например, при фактическом снижении скорости коррозии с 0,2 до 0,002 мм/год прибор может показать снижение с 0,14–0,26 до 0,002–0,006 мм/год. Для практических целей, а именно для определения эффективности реагента, это не имеет большого значения. При фактической эффективности, в данном примере равной 99 %, полученная прибором эффективность может изменяться от 95 до 99 %, т. е. показания прибора однозначно будут свидетельствовать о том, что реагент показал себя хорошо. На рисунке приведен пример работы прибора «Моникор-3-GSM-LPR» на точке узла контроля скорости коррозии внутриплощадочного трубопровода ОАО «Газпром нефть».

С помощью прибора «Моникор-3-GSM-LPR» можно контролировать мгновенную скорость коррозии внутренней поверхности трубопровода и при повышении ее максимально допустимого значения давать команду на увеличение дозировки ингибитора. Программное обеспечение прибора позволяет определять минимальное, среднее и максимальное значения в заданный промежуток времени, записывать и сохранять их в памяти.

ВЫВОДЫ

Метод линейного поляризационного сопротивления (LPR) является практически единственным способом, позволяющим измерить мгновенную скорость коррозии, и при использовании приборов, работающих в режиме реального времени, можно организовать реальный оперативный контроль за скоростью коррозии.

Метод LPR имеет неоспоримые преимущества в оперативности в сочетании с возможностью передачи получаемых данных в режиме реального времени. Это делает данный метод более предпочтительным перед другими формами контроля коррозии, особенно там, где требуется оперативное реагирование персонала на изменения коррозионной ситуации. Необходимое условие работы метода – наличие свободной водной фазы в рабочей среде. На поздней стадии разработки месторождений, которая характерна для большинства нефтяных месторождений России, этому критерию отвечает подавляющее большинство нефтепромысловых трубопроводов, перекачивающих нефть до пунктов подготовки, и все водоводы.

Коррозия образца-свидетеля

Описание коррозии образца-свидетеля							УКК № 135
ОСК №	135	Дата установки				16.06	Дата снятия		21.07	Период экспозиции		35
Скорость коррозии по образцам-свидетелям, мм/год
№ образца	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Средняя	Макс.
Общая	0,3362	0,2871	0,3520	0,3086	0,2613	0,3769	0,4127	0,4655	0,5793	0,5242	0,3904	0,5793
Локальная
Описание коррозии образца-свидетеля							УКК № 649
ОСК №	649	Дата установки				19.05	Дата снятия		19.06	Период экспозиции		31
Скорость коррозии по образцам-свидетелям, мм/год
№ образца	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Средняя	Макс.
Общая	0,0047	0,0091	0,0038	0,0049	0,0034	0,0034	0,0034	0,0030	0,0038	0,0042	0,0047	0,0091
Локальная

Одно из перспективных направлений добычи углеводов в Российской Федерации связано во многом с освоением новых месторождений нефти и газа на Арктическом побережье Северного Ледовитого океана. Распространение в этом регионе засоленных многолетнемерзлых пород (ММП) осложняет его освоение. Несмотря на имеющиеся результаты, проблема изучения образования засоленных многолетнемерзлых пород и их свойств далека от разрешения и продолжает оставаться актуальной [1].

Суровый климат и широкое распространение многолетней мерзлоты предъявляют особые требования к строительству и эксплуатации скважин [2].

Эксплуатируемая скважина вступает с окружающими мерзлыми породами не только в физико-химическое взаимодействие. Чаще наиболее важным фактором, влияющим на устойчивость стенок ствола скважины в ММП, является тепловое воздействие, в результате которого стенка скважины теряет устойчивость и разрушается.

Еще одной проблемой при эксплуатации скважин в зоне ММП может являться повышенное гидратообразование, причем при остановках скважины может происходить ее полная блокировка газогидратами.

Одно из решений проблемы растепления зоны ММП состоит, с одной стороны, в учете этого явления при расчете прочностных характеристик обсадных колонн на смятие внешним давлением, а с другой –
в регулировании температуры в межтрубном и затрубном пространстве эксплуатируемой скважины с применением теплоизолированных конструкций [3].

При разработке технических решений по обеспечению устойчивости скважин на Бованенковском НГКМ ПАО «Газпром» совместно с научно-исследовательскими и проектными институтами решало проблему по двум направлениям:

1) размещение кустовых площадок на участках с наименее неблагоприятными геокриологическими условиями на основе специализированного геокриологического картирования и мерзлотного параметрического бурения;

2) разработка комплексных решений по термостабилизации многолетнемерзлых грунтов в приустьевой зоне с использованием теплоизолированных лифтовых труб и парожидкостных охлаждающих систем.

С целью исключить приустьевое оттаивание многолетнемерзлых пород в условиях Бованенковского месторождения предусмотрено использование теплоизолированных лифтовых труб (ТЛТ).

Главные достоинства применения технологии ТЛТ:

• снижение затрат на отсыпку грунтов и уменьшение размера кустовой площадки вследствие сокращения допустимого расстояния между устьями. В частности, если сравнивать ТЛТ со стандартными нетеплоизолированными лифтовыми колоннами, применение ТЛТ позволяет снизить это расстояние с 18 до 10 м при одинаковых условиях. Согласно проектным расчетам экономия только на отсыпке грунтов приводит к общей экономии на обустройстве кустовой площадки на 10 %;

• предотвращение порчи оборудования вследствие растепления многолетнемерзлых грунтов;

• сокращение размера кустовой площадки уменьшает площадь негативного воздействия на окружающую природу.

ТЛТ представляет собой конструкцию из двух труб с размещением трубы меньшего диаметра в трубе большего диаметра (конструкция «труба в трубе»), соединенных между собой сварным швов. Межтрубное пространство заполняется экранно-вакуумной изоляцией для уменьшения теплопотерь и вакуумируется. Для поддержания высокого вакуума в процессе эксплуатации в межтрубное пространство вводится газопоглотитель (рис. 1) [4].

К основным преимуществам экранно-вакуумной изоляции можно отнести следующие свойства:

• экранно-вакуумная изоляция обеспечивает самую низкую теплопроводность теплоизолированных конструкций;

• применение специальных газопоглотителей (прежде всего водорода) обеспечивает продолжительный срок отсутствия конвективного теплообмена в межтрубном пространстве ТЛТ;

• теплоотражающие экраны из алюминиевой фольги препятствуют инфракрасному нагреву наружной трубы ТЛТ, другие теплоизолирующие материалы пока не могут обеспечить заданных теплоизоляционных свойств в малых межтрубных пространствах.

Основные недостатки конструкции ТЛТ с экранно-вакуумной изоляцией:

• неремонтируемая конструкция в условиях трубных баз и в полевых условиях;

• резьбовое соединение рассчитано на ограниченное число спускоподъемных операций (СПО) (даже применение резьбовых соединений класса премиум позволяет произвести до 10 гарантированных свинчиваний-развинчиваний при условии правильного обращения с резьбой);

• высокая чувствительность к механическим повреждениям с потерей вакуума;

• ограниченность применения в искривленных стволах скважин;

• индивидуальные условия производства для разных температурных режимов эксплуатации.

Изложенные выше недостатки требуют повышенных мер контроля работоспособности ТЛТ на месторождениях как перед спуском, так и во время эксплуатации в скважине.

Наиболее доступным вариантом диагностики работоспособности (исправности) ТЛТ перед спуском может служить тепловизионная съемка труб, подключенных к передвижной парогенераторной установке (ППУ) (рис. 2).

Данный способ контроля снижает риски спуска в скважину ТЛТ с нарушенными теплоизоляционными свойствами. Кроме этого, имея тепловизионный снимок каждой ТЛТ, сделанный на заводе, можно совместить их и определить, насколько повлияли транспортировка и хранение на работоспособность изделия. Съемку можно повторить при следующих СПО.

Вместе с тем, чтобы минимизировать риски растепления ММП и более эффективно применять средства дополнительного охлаждения приустьевых зон, необходимо вести постоянный температурный мониторинг тепловых режимов в скважине и в зоне за кондуктором. Для этих целей может быть применен метод распределенного датчика температуры (РДТ), каковым является оптико-волоконный кабель, принцип работы которого представлен на рис. 3.

На рис. 4 представлена схема расположения РДТ при мониторинге температурного градиента в зоне ММП. Регистрирующая аппаратура может быть подключена к центральному пункту управления и контроля как по периодической схеме с временным подключением, так и по радиоканалу в режиме on-line постоянно. Единственно, о чем необходимо позаботиться при монтаже РДТ, – это антивандальная защита устьев термометрических скважин. Как показала практика, отсутствие такой защиты привело к тому, что многие термометрические скважины, заложенные в ряде проектов, оказались неработоспособными.

Систему РДТ можно также заложить вдоль всего ствола скважины (рис. 5).

Основные характеристики современных систем РДТ:

• максимальная длина оптико-волоконного кабеля-датчика – 5000 м;

• пространственное разрешение (интервал дискретизации), шаг измерения регулируется, минимальный шаг измерения:

• 0,25 м при длине кабеля-датчика до 2000 м;
• 0,5 м при длине кабеля-датчика до 5000 м;

• рабочий диапазон измерения температуры для кабеля-датчика, оснащенного стандартным оптическим волокном (ОВ) 50/125 мкм, составляет от –40 до 120 °С;

• сенсорный температурный диапазон при оснащении кабеля-датчика специальным ОВ составляет от –40 до 700 °С;

• точность измерения абсолютной температуры ±1 °С;

• температурное разрешение:

• 0,08 °С при длине кабеля-датчика до 2000 м;
• 0,10 °С при длине кабеля-датчика до 5000 м;

• разрешение при определении степени относительного измерения температурного градиента при математической обработке данных – 0,02 °С;

• время одного измерения температуры (время обновления данных) регулируется, минимальное время измерения – 10 с;

• интерфейсы: интерфейс компьютера – USB, LAN;

• число каналов одного прибора в режиме мониторинга – до 12.

Результаты проведенных замеров могут быть представлены в виде графиков и диаграмм, показанных на рис. 6.

Как видно из графика на рис. 6б, получены данные как о сохранении температурного поля в верхней части колонны, так и о зонах нахождения перетока газа на участке 2 и продуктивного пласта на участке 1.

Таким образом, показано, что применение ТЛТ является одним из эффективных методов предотвращения растепления ММП и связанных с этим аварий. Но сама конструкция ТЛТ требует повышенного внимания и контроля. На сегодняшний день перед спуском ТЛТ в скважину на месторождениях ПАО «Газпром» повторение заводской методики контроля работоспособности [4, 5] крайне дорого и требует специального оборудования и продолжительного времени. Тепловизионный метод съемки позволяет исключить эти недостатки и ускорить процесс диагностирования.

Применение оптико-волоконных методов контроля температурных градиентов позволяет сделать процесс мониторинга за состоянием ММП, ТЛТ и герметичности колонн более простым по аппаратурному оформлению, вести мониторинг постоянно в режиме on-line с высокой точностью определения температурных градиентов и зон негерметичности. При этом блок регистрирующей аппаратуры, который может обслуживать 4–12 скважин (в зависимости от того, сколько каналов займет одна скважина), находится в постоянном режиме.

Описанные способы диагностики и мониторинга работоспособности ТЛТ могут быть рекомендованы для использования на месторождениях ПАО «Газпром» с привлечением специализированной сервисной компании.

Основным материалом для изготовления узлов и деталей в любых видах промышленного производства являются конструкционные стали (Ст3, Ст20). Они хорошо подвергаются механической обработке, достаточно долговечны, конструктивны, но при хранении и транспортировке легко покрываются ржавчиной. Кроме того, при любом виде горячего проката металла на его поверхности образуется окалина. Наличие окалины и ржавчины снижает долговечность любых механизмов, машин и труб различного диаметра. Для увеличения срока службы изделий наносятся защитные и декоративные покрытия, в основном лакокрасочные. Однако для долговечной защиты требуется качественная подготовка поверхности под окраску. Она заключается в механической очистке поверхности от окалины и ржавчины, обезжиривании и образовании различных пассивирующих слоев (фосфатирование, пассивирование, ингибирование и т. д.), повышающих адгезию лакокрасочного покрытия к металлической поверхности. Это увеличивает общую стоимость процесса окраски.

В настоящее время основными лакокрасочными материалами, применяемыми для создания защитно-декоративных покрытий, являются органоразбавляемые грунты и эмали. Они пожаро-, взрывоопасны, токсичны, требуют особых условий для окраски, утилизации отходов и очистки воздушных выбросов. Использующиеся для разбавления грунтов и эмалей дорогостоящие органические растворители не участвуют в формировании покрытия и просто «улетают в воздух». Этим объясняется необходимость разработки новых лакокрасочных материалов, в основном водоразбавляемых и водно-дисперсионных. Применение таких материалов значительно снижает пожаро-, взрывоопасность и токсичность процесса окраски, а также уменьшает его себестоимость.

Сдерживающим фактором для использования этих материалов является возникновение летучей коррозии под покрытием в процессе их нанесения и сушки.

В связи с этим сотрудниками Научно-производственного предприятия «Атлантис» разработан уникальный лакокрасочный материал – водно-дисперсионная грунт-краска GRENNCORR (ВД-АК-128 U), ликвидирующая все проблемы, свойственные водно-дисперсионным краскам по металлу. Введение определенных модификаторов предотвращает возникновение коррозии, резко увеличивает адгезию лакокрасочного покрытия к металлу и снижает время формирования покрытия до 15–20 мин. Материал GREENCORR является экологически эффективным, поскольку он не токсичен и пожаровзрывобезопасен. Экономическая выгода от его применения заключается в сокращении времени производственного процесса, затрат на обустройство покрасочных камер и природоохранных мероприятий, а также в исключении из производственного процесса стадии предварительной механической обработки поверхности.

Ускоренные климатические испытания материала GREENCORR в испытательной лаборатории «ЛКП-Хотьково-Tест» показали возможность его эксплуатации на открытых площадках в условиях морского умеренно-холодного и тропического климата.

ООО НПП «Атлантис»

346400, РФ, Ростовская обл.,

г. Новочеркасск, ул. Московская, д. 26

Тел.: +7 (863) 296-18-81,

+7 (928) 169-40-09

E-mail: npc-atlantis@mail.ru

www.npc-atlantis.ru

Серийные нефтепогружные кабели

Характеристики используемых при механизированной добыче нефтепогружных кабелей должны обеспечивать безотказную работу электропогружного оборудования, способствуя росту его средней наработки, а также увеличению срока полезного использования. В соответствии со спецификой эксплуатации скважин (спуск оборудования в скважинную жидкость, в состав которой входят агрессивные вещества и растворенные газы) токопроводящие медные жилы нефтепрогружного кабеля покрыты двойным слоем изоляции, защитной подушкой и стальной бронелентой. Как отмечено в [1], такая традиционная конструкция кабеля для установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) выпускалась еще в 1950-х гг. Негативное влияние агрессивной среды способствует возникновению коррозии на поверхности оцинкованной брони, что впоследствии приводит к ее разрушению. Использование брони из нержавеющей стали значительно увеличивает стоимость кабеля [2].

На сегодняшний день в промышленности широко развито использование различных полимерных материалов, которые довольно успешно применяются в нефтегазовой отрасли, например полимерные рабочие органы УЭЦН и покрытия насосно-компрессорных труб (НКТ). Современные полимерные материалы обладают стойкостью к агрессивным средам, механическим, ударным и тепловым нагрузкам и сравнимы по своим свойствам с металлами [3].

Согласно ежегодному анализу отбраковки кабеля по АО «Самаранефтегаз» наибольший процент отбраковки кабеля при его ремонте происходит по причине коррозии брони. Основной причиной ускоренной коррозии нефтепогружного оборудования является высокое содержание сернистого водорода в агрессивной пластовой среде в совокупности с высокими температурами.

Для исключения контакта скважинной жидкости с металлическими частями кабеля и появления на них коррозии необходимо исключить из конструкции одну из главных причин развития коррозии – металл. Данная задача решается за счет замены металлической брони на полимерную оболочку.

Совместно со специалистами завода-изготовителя авторами проекта было решено в процессе создания кабеля вместо стальной брони защитить медные жилы полимерной оболочкой, стойкой к агрессивной пластовой среде и способной выполнять функции металлизированной брони (табл. 1). Предлагаемое техническое решение позволило улучшить эксплуатационные характеристики нефтепогружного кабеля и повысить его коррозионную стойкость.

Конструкция кабеля с полимерной защитной броней

Как и при обычной конструкции кабеля, основа представлена тремя медными токопроводящими жилами, покрытыми изоляционным слоем. Для исключения возникновения задиров при спуске УЭЦН все три медные жилы располагаются в одной плоскости и заключены в цельнолитую оболочку из полимерного материала эллипсовидной формы, которая на всей длине кабеля сохраняет свою целостность (рис. 1) [2].

В целях предотвращения вертикального перемещения оболочки относительно основного слоя изоляции из-за недостаточного сцепления полимерных материалов между собой заливка термопласта производится под давлением с предварительным подогревом, в результате чего достигается полная адгезия внешней полимерной оболочки и электроизоляции, что позволит полностью исключить пустоты в пространстве между изоляцией и полимерной оболочкой (рис. 2). Полимерная оболочка обеспечивает не только химическую стойкость к агрессивной скважинной среде, но и упрощает ее общую конструкцию, сохраняя при этом прочностные свойства и характеристики кабеля в соответствии с Едиными техническими требованиями ПАО «НК «Роснефть» и ГОСТ Р 51777-2001 «Кабели для установок погруженных электронасосов» [2, 4].

Благодаря отсутствию стальной брони кабель с противозадирной полимерной оболочкой эллипсовидной формы уменьшает вероятность деформации средней жилы кабеля в процессе стягивания клямсами. Конструктивная особенность полимера создает амортизирующий эффект, что позволяет эксплуатировать кабель совместно с крупногабаритными установками (напряжения в полимерной оболочке будут распространяться равномерно за счет амортизирующего эффекта) [1, 3].

В случае использования данного кабеля комплектация электропогружного оборудования (ЭПО) для монтажа на скважине проходит по стандартной схеме, без использования дополнительного оборудования.

Сравнительная характеристика нефтепогружного кабеля 3 х 16 мм

По температурным характеристикам новый кабель способен конкурировать с нефтепогружным кабелем классов К1 и К2 и даже выиграть по таким показателям, как габаритные размеры, намотка на барабан и стоимость – отсутствие стальной брони позволяет снизить массу на 35 % в сравнении с обычным кабелем [2]. Так, вес 1 км обычного кабеля составляет 1100 кг, а вес бронеленты – 500 кг/км, поэтому при замене стальной брони на полимерную оболочку вес модернизированного кабеля снижается до 650–700 кг/км, что заключает в себе такое преимущество, как уменьшение нагрузки на колонну НКТ.

В результате исключения металлической брони минимизируются габаритные размеры, уменьшение которых позволяет увеличить намотку на барабан на 30 %. Таким образом, появляется возможность поставки одного барабана с кабельной линией на скважины глубиной более 3 км (исключая дополнительные операции по сращиванию кабеля при монтаже).

Опытно-промышленные испытания

Технические и технологические характеристики нового кабеля были успешно подтверждены опытно-промышленными испытаниями (ОПИ) 3 км кабеля с полимерной броней, спущенного в скважины АО «Самаранефтегаз (табл. 2).

Для испытания модернизированного кабеля были выбраны скважины с наиболее сложными условиями эксплуатации (наличие сернистого водорода, неравномерность внутреннего диаметра эксплуатационной колонны по глубине скважины (рис. 3), наличие свободного газа и механических примесей, отказы по причине коррозии в предыдущие периоды и наличие коррозии на броне на ранее спущенных кабельных линиях).

В ходе подготовительных работ было принято решение поделить 3 км изготовленного кабеля на равные части и по 1 км спустить в качестве вставки между удлинителем и обычным кабелем. Это решение позволило дополнительно испытать сращиваемую часть кабеля в газожидкостной среде и условиях интенсивного разгазирования скважинной жидкости.

Дополнительно проработан вопрос проведения высоковольтных испытаний для создания магнитного поля в целях возможности локализации мест утечек тока при проведении СПО и ремонте кабельной линии [5]. Подготовленные к спуску кабельные линии прошли все электрические испытания, в том числе при монтаже УЭЦН и СПО в ходе ремонта скважины (рис. 4).

Сращивание полимерного кабеля с обычным удлинителем ничем не отличается от обычного сращивания кабеля с металлической броней, за исключением более тщательной изоляции медных жил (рис. 5). Поэтому кабель с неметаллизированной броней при необходимости сращивается в полевых условиях.

Оценка экономической эффективности

Экономическое обоснование внедрения кабеля с неметаллизированной армированной броней согласно проекту включает рассмотрение таких аспектов, как:

1) экономия на снижении стоимости кабеля за счет замены стальной обмотки брони на полимерную оболочку;

2) отсутствие отбраковки по причине коррозии брони – продление «цикла жизни» кабельной линии.

Предлагаемое техническое решение согласно теплоизоляционным характеристикам в соответствии с Едиными техническими требованиями относится к классу К2. Значительный экономический эффект заключается в снижении показателя отбраковки кабеля с полимерной броней относительно применяемых кабелей с металлизированной броней за счет отсутствия коррозии металлических частей, а также в уменьшении стоимости данного кабеля за счет замены металлизированной брони на полимерную оболочку.

Перспективы применения технологии

Кабель с неметаллизированной общей полимерной броней был успешно испытан на трех скважинах, две из которых были вертикальными, одна имела относительно небольшой зенитный угол наклона (рис. 3). Задачей следующего этапа испытаний является определение надежности кабеля данной конструкции при спуске в скважины с большим углом наклона, т. е. с большей вероятностью возникновения повреждения.

Учитывая, что ширина кабеля новой конструкции меньше, чем у стандартного, с металлической броней (табл. 3), появляется новая возможность решения описанной в [6] проблемы снижения тепловых потерь при эксплуатации УЭЦН с большими рабочими токами в скважинах с относительно малым диаметром эксплуатационных колонн. Если технология получит развитие и дальнейшее применение, появится возможность увеличения сечения токопроводящих жил без увеличения габаритных размеров кабеля.

Таблица 1. Единые технические требования к нефтепогружному кабелю

Таблица 2. ОПИ на скважинах АО «Самаранефтегаз»

Таблица 3. Сравнительная характеристика кабеля с неметаллизированной полимерной оболочкой с кабелем в броне

Территориальный охват Российской Федерации определяет специфику магистральной трубопроводной инфраструктуры нефтегазовой отрасли, а именно удаленность природных месторождений от потребителей [1] (протяженность магистральных трубопроводов составляет: нефтепроводов – около 50 тыс. км, газопроводов – 150 тыс. км, нефтепродуктопроводов – 20 тыс. км [2]). Кроме того, Россия расположена в четырех климатических поясах, что обусловливает необходимость применения различных типов изоляции. В то же время наличие экстремальных климатических условий обусловливает сложности, возникающие при строительстве и эксплуатации трубопроводов [3], а также необходимость проведения значительных объемов работ по капитальному ремонту трубопроводов. По данным [2], в России суммарная протяженность трубопроводов, требующих замены, составляет около 34 тыс. км.

Современный рынок предлагает широкий выбор антикоррозионных покрытий для защиты стальных магистральных нефтегазопроводов от коррозии. К таким покрытиям относятся эпоксидные, полиуретановые, полиэтиленовые и полипропиленовые и ряд других [4]. Выбор покрытия при строительстве магистральных трубопроводов определяется необходимостью обеспечения гарантированного срока службы и зависит от диаметра труб, температуры транспортируемого продукта, климатических условий эксплуатации, специфики строительных работ (способа укладки труб), технологических параметров нанесения (производительностью оборудования и т. д.) и ряда других факторов [5]. При этом очевидно, что качественная антикоррозионная защита позволяет существенно снизить риски и аварийность при прокладке и эксплуатации трубопроводов.

Все перечисленное обусловливает необходимость применения качественных изоляционных покрытий и объясняет, почему в России одни из самых высоких в мире требований к антикоррозионной защите.

Основными российскими стандартами для магистральных трубопроводов являются ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» и ГОСТ Р 52568-2006 «Трубы стальные с защитными наружными покрытиями для магистральных газонефтепроводов. Технические условия».

Кроме того, разработаны отраслевые требования, представляющие собой нормативные документы для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ПАО «Газпром» и ПАО «Транснефть», а именно: СТО Газпром 2-2.3-130-2007 «Технические требования к наружным антикоррозионным полиэтиленовым покрытиям труб заводского нанесения для строительства, реконструкции и капитального ремонта подземных и морских газопроводов с температурой эксплуатации до 80 ºС» и ОТТ 25.220.60-КТН-103-15 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Заводское полиэтиленовое покрытие труб. Общие технические требования». Данные требования разработаны с учетом международных стандартов и конкретизируют предъявляемые требования качества. Стоит отметить, что при разработке нормативной документации на трубных заводах РФ приоритет отдается именно отраслевым нормам [6].

На сегодняшний день в России для строительства трубопроводов наиболее широкое распространение получило заводское защитное трехслойное полиэтиленовое полиэтиленовое антикоррозионное покрытие труб [4]. Данный тип покрытий характеризуется низкой проницаемостью для кислорода и паров воды, технологичностью нанесения, высокой прочностью, стойкостью к ударам и проколам, эластичностью в широком диапазоне температур. Оно состоит из трех последовательно наносимых полимерных слоев (рис. 1):

• слоя эпоксидного праймера, представляющего собой смесь эпоксидной смолы, отвердителя, пигмента, наполнителей, тиксотропной и поверхностно-активной добавок. Толщина слоя, как правило, составляет 100–200 мкм в случае порошковых и 50–100 мкм в случае жидких эпоксидных красок. Данный слой обеспечивает защиту от кислорода, стойкость покрытия к катодному отслаиванию, повышенную адгезию к стали, а также стабильность адгезии в процессе длительной эксплуатации трубопроводов, создавая тем самым основу антикоррозионной защиты. В России широко применяются порошковые эпоксидные материалы таких марок, как Scotchkote 226N/6233Р («3М Россия»), Eurokote 712/730 (BS Coatings), ПЭП-0305 (НПК «ПК «Пигмент»), ПЭП-0130 (Ярославский завод порошковых красок), Resicoat R-726LD (AkzoNobel) и др.;

• адгезионного подслоя, представляющего собой термоплавкую полимерную композицию на основе полиэтиленов с привитыми группами малеинового ангидрида. Толщина слоя составляет 200–300 мкм и обеспечивает сцепление (адгезию) между наружным полиэтиленовым и внутренним эпоксидным слоем. Он характеризуется повышенными температурами размягчения и плавления, высокими прочностными показателями, что позволяет расширить температурный диапазон применения заводских покрытий до 80 ºС и существенно повысить их адгезионные характеристики. В России используются импортные адгезивы марок Orevac 18342N (Arkema), Borcoat ME 0420 (Borealis AG), Glusin A015E (KPIC), Lucalen A 3110M (LyondellBasell), Coesive L8.92.8 (Industrie Polieco-МРВ), а отечественные в основном представлены марками «Метален АПЭ-1» (ЗАО «Метаклэй»), «АТИ-06» (ООО «Изоляционные полимерные материалы»), «Армобонд ПЭ-2К» (НПП «Полипластик») и др.;

• наружного полиэтиленового слоя, толщина которого зависит от диаметра труб и типа покрытия и составляет в среднем 2,0–3,0 мм. Наружный полиэтиленовый слой выполняет защитную функцию диффузионного барьера, характеризуется низкой влагокислородопроницаемостью и обеспечивает механическую защиту при укладке (характеризуется высокой механической, ударной прочностью, стойкостью к продавливанию), обладает отличными диэлектрическими характеристиками [7]. Применение бимодального ПЭВП позволяет в несколько раз повысить механическую прочность трехслойного покрытия, увеличить его стойкость к удару, к продавливанию, причем в широком интервале температур.

Трехслойное покрытие не имеет ограничений по диаметрам труб и может применяться для строительства трубопроводов различного назначения, эксплуатируемых в диапазоне температур от –45 до 80 ºС.

По итогам 2016 г. ООО «Маркет Репорт» оценило внутренний рынок полиэтилена (суммарно ПЭВП и полиэтилен низкой плотности (ПЭНП)) для производства экструзионного покрытия стальных труб для антикоррозионной защиты на уровне 70–75 тыс. т/год. После периода роста в 2012–2015 гг. этот сегмент в 2016 г. снова показал снижение – на 34 %. Пик спроса на ПЭВП и ПЭНП в данном сегменте отмечался в
2015 г. и составил более 110 тыс. т.

До 2012 г. данный сегмент рынка полностью зависел от импортных поставок. В 2015 г. объемы внешних поставок сократились до 56,8 тыс. т за счет роста объемов собственного производства.
В 2016 г. зафиксировано очередное снижение импорта полиэтилена для экструзионного покрытия стальных труб большого диаметра – до 29,6 тыс. т. Крупнейшим внешним поставщиком полиэтилена в сегменте переработки традиционно является компания Borealis, объемы импорта полиэтилена которой в 2016 г. составили 19,5 тыс. т, что почти в 2 раза меньше показателя 2015 г.

На сегодняшний день в качестве наружного слоя используются следующие саженаполненные марки ПЭВП: Borcoat HE 3450 (Borealis AG), HDPE 4206 B (Total Petrochemical), Yuhwa Hiden P 601 Kubl R (KPIC), Lupolen 4552 D (LyondellBasell), Luxene LDPE AM 97 (Industrie Polieco-МРВ) и др. Отечественные материалы представлены тремя отечественными продуцентами следующих саженаполненных марок ПЭВП: «Метален ПЭ-1» (ЗАО «Метаклэй»), «PE 6146KM» (ПАО «Нижнекамскнефтехим») и «Торлен ПЭ-2К-901» (НПП «Полипластик»).

Как уже отмечалось, до недавнего времени потребность в полиэтилене для экструзионного покрытия стальных труб большого диаметра удовлетворялась в основном за счет внешних поставок. Первым среди российских производителей в данный сегмент вышло ЗАО «Метаклэй», к концу 2015 г. нарастившее присутствие на профильном рынке до 50 %. В 2015 г. к серийному промышленному производству изоляционной марки бимодального полиэтилена высокой плотности РЕ6146КМ приступило ПАО «Нижнекамскнефтехим».

Анализ спецификаций [8–12] и характеристик изоляционных марок ПЭ, представленных в табл. 2, показывает, что зарубежные марки Borcoat HE 3450 и HDPE 4206В являются бимодальными полиэтиленами высокой плотности (сополимеры этилена с α-олефинами). Плотность всех марок полиэтилена, применяемых в покрытиях, составляет в среднем 0,948–0,955 г/см³, показатель текучести расправа (ПТР при 2,16 кг/190 ºС) равен 0,3–0,6 г/10 мин, температура плавления – на уровне 130 ºС. При этом из табл. 2 видно, что все представленные в ней полиэтилены характеризуются высокими физико-механическими (прочность при разрыве составляет более 24 МПа, относительное удлинение при 20 ± 5 ºС – более 700 %), а также морозостойкими свойствами: относительное удлинение при разрыве при –45 ºС составляет более 100 %. Следует отметить, что по такому показателю, как относительное удлинение при разрыве при –45 ºС, наивысшие значения (180 %) зафиксированы у полиэтилена марки Borcoat HE3450, а также у отечественного полиэтилена РЕ6146КМ. Кроме того, одним из важных критериев качества полиэтилена является стойкость к растрескиванию под действием напряжения окружающей среды (ECSR). Результаты исследований полиэтилена марки РЕ6146КМ показали, что образцы, установленные на испытания ECSR, длительность которых превысила 10 тыс. ч, не растрескались в течение длительного времени. Таким образом, РЕ6146КМ по техническим характеристикам не уступает импортным аналогам [13].

На сегодняшний день есть два основных способа получения полиэтиленовых композиций для изоляции стальных труб, а именно:

• сополимеризация этилена с α-олефинами с получением би- или мультимодального ПЭВП;

• изготовление композиции (компаундирование), состоящей из ПЭВП и различных модификаторов его свойств, путем смешения компонентов в расплаве в экструдере. Примером второго пути получения композиции является способ, согласно которому ЗАО «Метаклэй» производит изоляционный материал путем модификации базового ПЭВП наноразмерным алюмосиликатом [14].

Примером первого способа является технология, с помощью которой компания Borealis производит изоляционную марку Borcoat HE 3450 на установке непрерывного типа под названием Borstar [15, 16].

Данная установка представляет собой минимум два последовательно соединенных реактора суспензионного и газофазного типа (рис. 2). Наличие двух реакторов позволяет путем регулирования ПТР в реакторах в широком диапазоне варьировать молекулярно-массовое распределение и получать требуемые свойства полиэтилена.

Установка Spherilene, которая эксплуатируется ПАО «Нижнекамскнефтехим», также представляет собой двухреакторную каскадную систему непрерывного типа (рис. 3), при этом основным отличием в аппаратурном оформлении от технологии Borstar является использование в качестве первого аппарата газофазного реактора. Газофазные реакторы на установке Spherilene представляют собой расширяющиеся в верхней части вертикальные цилиндрические аппараты с решеткой в нижней части. Процесс полимеризации протекает в псевдоожиженном слое за счет подачи реакционного газа под слой порошка полимера. Катализатор подается только в первый реактор, реакционные газы – в оба реактора. Известно, что титан-магниевые катализаторы, используемые в производстве полиолефинов, весьма чувствительны к каталитическим ядам, поэтому для исключения их попадания в процесс сырье (этилен, водород, сомономеры, инертный газ) проходит предварительную дополнительную очистку на специальных высокоэффективных так называемых полировочных катализаторах. Водород в процессе полимеризации этилена используется для регулирования ПТР, а сомономеры (бутен-1 или гексен-1) – для получения заданной плотности.

В целом для двухреакторных технологий функция первого реактора сводится к формированию низкомолекулярной фракции (НМФ) полиэтилена, т. е. в нем происходит процесс полимеризация этилена с получением гомополимера с высокими ПТР и плотностью. Далее порошок полимера из первого реактора переходит во второй, где происходит дальнейшая полимеризация мономеров на активных центрах катализатора. Во втором газофазном реакторе протекает сополимеризация этилена с α-олефинами с образованием высокомолекулярной фракции (ВМФ) полиэтилена, т. е. полимера с низкими ПТР и плотностью. Подбор оптимальных условий процесса, а именно смешение низкомолекулярной и высокомолекулярной фракций в определенном сочетании позволяет получать продукт с заданными характеристиками. Поскольку доли фракций, формируемых в двух реакторах, примерно равны, вид кривой молекулярно-массового распределения (ММР) является бимодальным, а суммарное ММР продукта – широким (рис. 4).

Бимодальное ММР полиэтилена позволяет сочетать в себе высокую технологичность и скорость переработки, улучшенную прочность расплава, низкую степень усадки, а также высокие физико-механические свойства, а именно стойкость к растрескиванию под напряжением и в агрессивной среде в широком диапазоне температур, стойкость к истиранию, раздиру, вдавливанию и, что особенно важно, к удару при низких температурах. Поэтому значимыми параметрами, определяющими свойства ПЭ, являются как молекулярно-массовые характеристики, так и тип сомономера (α-олефина) и его содержание в составе полиэтилена, плотность, кристалличность и вязкостные характеристики полимера.

Синтезированный в газофазных реакторах базовый полимер в виде порошка проходит стадию дегазации, где происходит отделение порошка ПЭ от газов, затем продукт проходит обработку паром и осушку азотом. Далее на стадии экструзии/компаундирования базовый полимер гомогенизируется путем смешения, и в порошок ПЭ для стабилизации полимера вводятся технологические добавки (антиоксиданты, термостабилизаторы, антациды, концентрат технического углерода, модификаторы и т. д.), в результате чего получается продукт в виде готовых гранул.

На установке Spherilene ПАО «Нижнекамскнефтехим» функционируют две линии экструзии (рис. 3): на первой выпускается натуральный полиэтилен, на второй – окрашенная саженаполненная композиция. Следует отметить, что ПАО «Нижнекамскнефтехим» освоил оба способа получения полиэтиленовых композиций для изоляции стальных труб: путем синтеза в газофазных реакторах с получением порошка бимодального ПЭВП и окрашиванием на линии получения саженаполненных композиций и путем компаундирования базового полимера ПЭВП (натуральных гранул) модифицирующими добавками. Оба способа, реализованные при использовании специальных технических решений, позволяют выпускать полиэтиленовые композиции высокого качества с требуемыми характеристиками, заложенными в отраслевых стандартах.

Сравнение реологических характеристик полиэтилена показало (рис. 5), что течение вязкости композиции РЕ6146КМ схоже с течением импортных материалов и подтверждает близкое поведение при переработке в покрытие. Это очень важно, поскольку нанесение полиэтиленового покрытия является сложным многостадийным процессом, сопровождающимся нагревом полимера в экструдере, подачей горячего расплава на плоскощелевую (кольцевую) головку, наложением покрытия на горячую трубу и его охлаждением. При этом полимер при переработке подвергается существенной деформации, заключающейся в ориентации материала (особенно на высокоскоростных линиях), выходящего из головки экструдера.

В табл. 3 приведены результаты переработки полиэтилена РЕ6146КМ в диапазоне температур переработки 200–240 ºС в покрытие. Как видно из таблицы, при указанных условиях переработки свойства покрытия на основе РЕ6146КМ существенно не изменяются, физико-механические характеристики материала сохраняются. Покрытие не отслаивается и не трескается при воздействии широкого диапазона отрицательных и положительных температур, т. е. устойчиво к термоциклированию. Длительные испытания покрытия под действием высоких температур показали высокую термостабильность материала. Качество покрытия подтверждено положительными заключениями, полученными от ООО «НИИ Транснефть», и заводскими аттестованными испытательными лабораториями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПАО «Нижнекамскнефтехим» разработана технология получения полиэтилена для наружного покрытия магистральных трубопроводов, основанная на технологии получения бимодального полиэтилена путем газофазной сополимеризации этилена с α-олефинами и компаундирования. Разработанный способ получения позволяет крупнотоннажно выпускать саженаполненный полиэтилен марки РЕ 6146КМ, обладающий хорошей технологичностью нанесения, высокими физико-механическими, тепло- и морозостойкими свойствами и не уступающий зарубежным аналогам.

Таблица 1. Динамика поставок ПЭВП для АКЗ на территорию Российской Федерации в разрезе Марка/Производитель за 2013–2016 гг. (тн/год*)

* Данные из отчета компании Market Report «Полиэтилен в России – 2016/2017 год» и данные из таможенной статистики.

** Суммарно с адгезивом Метален АПЭ-1 объем поставки в 2015 г. составил 54,8 тыс. т; в 2016 г. – данные с учетом снижения на 20 %.

Таблица 2. Характеристики изоляционных марок полиэтилена [8–12]

* Данные спецификации.

** Данные ПАО «Нижнекамскнефтехим».

Таблица 3. Свойства полиэтилена РЕ6146КМ до и после переработки в покрытие

Коррозия продолжает негативно воздействовать на крупнейшие отрасли промышленности страны, поскольку она медленно, но верно снижает структурную целостность металлических объектов. В связи с этим крайне важно внедрять оптимальные методы создания покрытий для защиты от коррозии для достижения максимального срока службы металлических изделий.

Компания «Тат-Адвенира» представляет нанокомпозитный состав AdvenGuard^TM на основе диоксида кремния, кремнийорганических силанов, акрилатов и фотоинициаторов для создания защитного антикоррозионного и полностью прозрачного покрытия, отверждаемого при УФ-излучении в течение 3 мин. Антикоррозионное покрытие от компании «Тат-Адвенира» способно защитить такие материалы, как алюминий и его сплавы, нержавеющая сталь, конструкционные углеродистые стали (Ст3, Ст20 и т. д.). AdvenGuard^TM создает превосходное равномерное покрытие с высокой степенью адгезии к металлу за счет образования ковалентных связей. Кроме того, покрытие обеспечивает защиту от абразивного износа бетона, гранита, пластмасс, древесины и керамики.

Результаты испытаний (ASTM D3359/ГOCТ 15140-78) подтверждают высокую адгезию покрытия к поверхности металла даже после проведения теста на устойчивость покрытия к термоциклированию в диапазоне температур от –50 до 125 ºC (TMCL, 100 циклов) [3–13] (рис. 1, табл.).

Покрытие AdvenGuard^TM компании «Тат-Адвенира» обладает высокой атмосферостойкостью, нейтрально к воздействию минеральных и органических кислот, солей, щелочей, углеводородных растворителей, минеральных масел, морской воды и других агрессивных сред.

Стойкость покрытия к органическим агрессивным средам подтверждается проведенными тестами, в ходе которых обработанные нанокомпозитным составом AdvenGuard^TM пластины стали (Ст3) с толщиной покрытия 40 и 80 мкм помещались в пластовую воду (3 об. % нефти, рН 7–8 и 4) на 12 ч при температуре 100 ºC и интенсивном перемешивании. Необходимо отметить, что перед нанесением покрытия и проведением данного теста поверхность стальных пластин очищалась пескоструйной обработкой и обезжиривалась. В результате испытаний на покрытии не наблюдалось растрескивания и вздутия, величина адгезии и твердость не изменились.

Быстрое и мобильное отверждение покрытия под УФ-излучением в диапазоне UVA и UVB позволяет обрабатывать поверхности на различных территориях промышленных зон (рис. 2).

Нанесение антикоррозионного покрытия AdvenGuard™ компании «Тат-Адвенира» может осуществляться следующими методами:

• воздушный метод распыления;

• безвоздушный метод распыления;

• ультразвуковой метод распыления.

26 июня 2017 г. компания «Тат-Адвенира» запустила свое первое в РФ химическое производство по синтезу нанокомпозитных растворов на территории технополиса «Химград» в Казани, уже подписан ряд протоколов о намерениях (рис. 5).

Покрытия тестируются в лаборатории Центра, разработка оптимальных методов нанесения и отверждения покрытий производится в эксплуатационных условиях на промышленных территориях. Примером успешного применения является опыт нанесения антикоррозионного покрытия AdvenGuard^TM на седла шаровых кранов для газопроводов на предприятии «РМА РУС», уже в 2017 г. запланировано внедрение в производственный процесс (рис. 6).

Таким образом, компания реализует стратегию полной локализации своей технологии в РФ по созданию растворов и оборудования для нанесения покрытий, одновременно создавая мощную базу для предоставления российским заказчикам решений «под ключ».

Компания наблюдает положительные тенденции в увеличении спроса на инновационную деятельность и уделяет много внимания дальнейшему развитию.

Компания «Тат-Адвенира» заинтересована в сотрудничестве с заказчиками, поскольку каждое эксплуатационное испытание ее продукции в промышленном производстве способствует совершенствованию инновационных защитных покрытий на основе нанокомпозитов.

Результаты испытаний антикоррозионного покрытия AdvenGuard^TM

ООО «Тат-Адвенира»

420095, РФ, Республика Татарстан,

г. Казань, ул. Восстания, д. 100,

здание 4 «А», пом. 7

Тел: +7 (843) 212-54-55

e-mail: andrey.petrov@advenira.com

www.advenira.ru

Подобная проблема особенно актуальна для антикоррозионной защиты нефте-, газо- и паропроводов, промышленных и бытовых печей, печей обжига и крекинга на химических заводах, ректификационных колонн и т. д.

Одной из приоритетных целей компании «Русские краски» является разработка и продвижение комплекса лакокрасочных материалов, адаптированных под требования и нужды нефегазовой и нефтехимической промышленности. Так, осознавая необходимость в термостойких качественных покрытиях, Научно-исследовательским центром компании была разработана технологичная грунт-эмаль Prodecor Pyro – материал, сочетающий высокие антикоррозионные свойства и термостойкость, предназначенный для длительной противокоррозионной защиты металлических, бетонных и железобетонных конструкций, защиты поверхности при воздействии высоких температур (до 400 °С) и механических нагрузок (абразивное воздействие) в условиях открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного климата.

Стоит отметить, что кроме термической устойчивости данное покрытие обладает следующими важными свойствами:

• быстрое время высыхания;

• высокая прочность и износостойкость;

• сохранение свойств при пониженных температурах и резких температурных перепадах;

• пластичность;

• простота нанесения, высокая адгезия;

• стойкость к агрессивным факторам внешней среды – химически активным жидкостям, парам, солевым осадкам, минеральному маслу и едкому натрию;

• возможность нанесения при отрицательных температурах.

Одним из первых преимущества термостойкой грунт-эмали производства «Русские краски» Prodecor Pyro оценит крупнейший нефтеперерабатывающий завод Северного региона России – ОАО «Славнефть-ЯНОС».

Подтверждение высокого качества систем покрытий (реестр ПАО «Газпром», «УРАЛХИМ», «ТатНИПИнефть», «Роснефть», ЦНИИС, ЦНИИПСК им. Мельникова) дает уверенность в том, что новый материал Prodecor Pyro станет отличным решением по термостойкой антикоррозийной защите металлических поверхностей в нефтегазовой и нефтехимической отраслях, а следовательно, станет инвестицией в долговечность дорогостоящего оборудования.

АО «Русские краски»

150002, РФ, г. Ярославль, ул. Б. Федоровская, д. 96

Тел.: +7 (4852) 49-29-77

Тел. техподдержки: +7 (4852) 49-26-32

e-mail: ilkm@ruskraski.ru

www.rk-industrial.ru

Применение полиуретановых связующих совместно с эпоксидными позволяет производить современные лакокрасочные материалы для комплексных защитных покрытий промышленного назначения. 

Основными преимуществами полиуретановых грунтов, эмалей и лаков являются:

• отличная стойкость к УФ-излучению, позволяющая получать атмосферостойкие покрытия с длительным сроком службы – более 15 лет;

• уникальные декоративные свойства (укрывистость, растекаемость, флотационная устойчивость) для покрытий с различной степенью глянца – от 5 до 90 %;

• быстрое время отверждения покрытий, возможность применения материалов в широком интервале температур – от –10 до 40 ºС;

• высокая водо-, бензо-, химостойкость покрытий;

• увеличенная стойкость к механическому и абразивному износу;

• совместимость с большинством применяемых грунтовок и промежуточных покрытий;

• изначально высокая и длительная адгезионная прочность полимера к стали, бетону.

Полиуретановые покрытия, предлагаемые ООО «ТД «Маssco», подразделяются по техническому назначению: грунтовки, грунт-эмали, эмали, лаки. На сегодняшний день наш завод выпускает двухкомпонентные материалы на основе полиэфирполиолов и гидроксилсодержащих акрилатов, отверждаемых полиизоцианатными отвердителями.

В зависимости от назначения покрытия в качестве отвердителя могут применяться как ароматические, так и алифатические изоцианаты. Покрытия, отверждаемые алифатическими полиизоцианатами, обладают уникальными эксплуатационными характеристиками в различных атмосферных условиях. Использование ароматических изоцианатов позволяет получить улучшенные маслобензостойкие и абразивостойкие характеристики покрытия. Компания «Торговый дом «Маssco» предлагает потребителям целый ряд покрытий на основе данных пленкообразующих: грунтовка Masscopur 01, эмали Masscopur 13, Masscopur 14, грунт-эмали Masscopur 15, Masscopur 17, лаки Masscopur 30 L, Masscopur 40 L.

На рисунке показано изменение адгезионной прочности в МПа за 1000 ч выдержки в среде соляного тумана различных систем полиуретановых покрытий.

ООО «ТД «Масско»

198515, РФ, г. Санкт-Петербург, г. Петергоф,

ул. Новые Заводы, д. 56, корп. 3, лит. А

Тел./факс: +7 (812) 334-95-19

www.massco.ru

При всех своих преимуществах оцинкованное или гальванизированное покрытие имеет существенный минус: для его нанесения либо восстановления требуются заводские условия. Помимо этого ограниченные размеры ванн для гальванизации требуют разборки крупных металлоконструкций на отдельные узлы или детали. Поэтому специально для металлоконструкций, которые по каким-либо причинам сложно разбирать на составляющие (к примеру, опоры ЛЭП, металлоконструкции железнодорожных мостов и др.), была разработана пленочная система гальванизации ZINGA®. Она представляет собой металлическое, а не лакокрасочное покрытие. Степень чистоты используемого цинка в нем настолько велика, что сухое покрытие ZINGA® вообще не содержит токсичных элементов.

Покрытие ZINGA® содержит 96 % цинка, полностью обеспечивает защитные свойства метода горячей гальванизации и, по данным научных исследований, даже превосходит их. ZINGA® является уникальной формой защиты от коррозии, так как обеспечивает как активную, так и пассивную защиту (рис. 1) и при этом наносится так же легко, как и краска. Многие ошибочно считают, что данное покрытие является краской. Но это неверно, поскольку ZINGA® не шелушится, не растрескивается и не истирается при физическом воздействии. Цинк плотно проникает в структуру металла и остается в ней даже при попытке оторвать покрытие от поверхности.

Покрытие ZINGA® можно наносить распылителем, кистью или валиком при температуре от –15 до 40 ºС и влажности не более 90 % (при температуре стали выше точки росы на 3 ºС), т. е. практически в любое время года и в различных погодных и климатических условиях. При данных условиях нанесения многократное изгибание стальной металлоконструкции исключает вероятность деформации покрытия ZINGA® на металле, чего невозможно гарантировать при горячей гальванизации. Покрытие высыхает в течение 10–15 мин при температуре 20–22 ºС. Термостойкость покрытия выдерживает температурные нагрузки от –40 до 150 ºС (рис. 2).

Имеющая международные сертификаты Ллойда, ISO и ETA продукция ZINGA® высоко ценится нефтегазовыми корпорациями, такими как бразильский Petrobras, немецкий E.ON, американский ExxonMobil, голландский Shell, норвежский Statoil, австрийская OMV, египетская GASCO. Сертификат ISO 12944 позволяет использовать двухслойное покрытие ZINGA® для защиты корпусов морских судов и подводных лодок, сертификат NORSOK M-501 – для морских добывающих платформ, сертификат ASTM B-117 (солевой туман) – для портовых фундаментов. Покрытие ZINGA® также защищает от коррозии мосты, железнодорожные конструкции, опоры ЛЭП и радиовышки, стадионы, аквапарки, терминалы международных аэропортов и железнодорожных вокзалов, металлоконструкции на фасадах городских зданий. Подобным образом оцинкованы конструкционные элементы новых воздушных терминалов в Мумбаи и Гуанчжоу. Саудовская корпорация SWCC, решающая вопросы опреснения морской воды в национальных масштабах, использует ZINGA® для продления ресурса своих резервуаров и трубопроводов. Land Rover и Renault покрывают этим материалом днища корпусов своих автомобилей, славящихся редкой невосприимчивостью к коррозии.

Хорошим примером долговечности покрытия ZINGA® является стальной железнодорожный мост Калвойя в окрестностях Осло. Его металлоконструкции были обработаны материалом ZINGA® в 1985 г. и уже более 30 лет пребывают в работоспособном состоянии, без малейших признаков коррозии.

В ходе исследований эффективности защитных покрытий металлоконструкций в прибрежных и морских условиях были выявлены как экономические, так и экологические преимущества технологии ZINGA®. Она не требует дополнительных расходов на реставрацию покрытия.

Со временем покрытие ZINGA® становится тоньше за счет жертвования цинка при обеспечении катодной защиты. Вместо того чтобы заменять оцинкованные сооружения, достаточно восстановить их защиту. Новый слой ZINGA® гомогенизируется (разбавляется) со старым, уже нанесенным на конструкцию. При этом подготовка поверхности перед восстановлением сокращена до минимума: необходимо только удалить грязь, пыль и соли цинка с поверхности. Обновлять новый слой требуется раз в 15–20 лет, в зависимости от оставшейся толщины покрытия.

Аналогов ZINGA® не существует. Согласно стандартам ISO 3549 (DIN 55969) составы для холодного цинкования, обеспечивающие активную электрохимическую защиту по всей поверхности (повсеместную и свободную передачу электронов как между частицами цинка внутри покрытия, так и от частиц цинка к поверхности стали), должны содержать в сухом покрытии не менее 94 % чистого цинка с размером частиц 12–15 мкм или не менее 88 % цинка с размером частиц 3–5 мкм. Цинкнаполненные (цинксодержащие) краски, не отвечающие вышеуказанному стандарту, не относятся к составам для холодного цинкования и не образуют электропроводного цинкового покрытия, сопоставимого по свойствам и срокам эксплуатации с горячеоцинкованным. Цинк, присутствующий в них, выполняет роль реагента, усиливающего лишь барьерную (пленочную) защиту.

Экономическая эффективность, экологическая чистота, минимизация энергозатрат – однокомпонентное тонкопленочное покрытие ZINGA® успешно совмещает все эти задачи. При этом главными достоинствами этого антикоррозионного покрытия нового времени остаются традиционные преимущества оцинковки: долговечность и надежная защита металла.

ООО «ЗИНГА»

Официальное представительство ZINGA в России

127495, РФ, г. Москва, Дмитровское ш.,

д. 163а, корп. 2, БЦ SK PLAZA

Тел.: +7 (495) 419-50-55

e-mail: info@zinga.ru

www.zinga.ru

Порошковые покрытия применяются для окрашивания и защиты широкой номенклатуры продукции, частным примером которой являются стальные трубы, применяемые для транспорта нефти и газа.

Одним из факторов эффективности осаждения на горячую поверхность трубы, довольно часто рассматриваемым заказчиками, считается количество частиц порошкового материала размером менее 10 мкм. Нами были получены распределения частиц по размеру для нескольких порошковых материалов, используемых для изоляции труб. Измерение было проведено на образце Scotchkote® 6233P 11G и трех альтернативных продуктах (рисунок).

Из приведенных на рисунке графиков и таблицы видно, что количество частиц размером менее 10 мкм на изученных образцах находится в диапазоне 5–9 %. При этом разброс между образцами № 1, № 2 и Scotchkote® 6233Р составляет всего 1,41–2,5 %. Подобная разница не является существенной с точки зрения эффективности осаждения, значение которой может варьироваться в диапазоне нескольких десятков процентов.

Если эпоксидные порошковые материалы примерно сопоставимы по размеру частиц, следующим этапом оценки эффективности осаждения является настройка оборудования. Главной целью технологического процесса является нанесение необходимого количества покрытия на трубу.

Рассмотрим параметры, которые могут оказать влияние на подачу порошка. Одним из таких параметров является псевдоожижение порошковых материалов. Воздух, подаваемый в бак псевдоожижения, должен быть сухим и очищенным от масляных загрязнений. Это необходимо для обеспечения работоспособности самого бака. Псевдоожижение приводит порошок во взвешенное состояние, чтобы обеспечить стабильность транспортировки порошка насосом, предотвращает формирование агломератов и комков и сепарацию порошка по размерам частиц. Количество используемого воздуха для псевдоожижения и уровень порошка в баке влияют на соотношение смеси праймера к воздуху и существенно влияют на расход материала через распылитель. Настоятельно рекомендуется поддерживать постоянный уровень порошка и давление воздуха псевдоожижения для равномерного распыления.

Заряд частиц порошковых материалов также существенно влияет на эффективность осаждения.

Каждая осевшая на горячую трубу частица расплавляется, становится электропроводной и теряет полученный перед осаждением заряд. Можно с уверенностью сказать, что чем выше заряд на порошке, тем выше эффективность осаждения. Но что в реальности? Распылители, установленные на расстоянии 10 см друг от друга, оказывают взаимное влияние и ограничивают возможность создания высокого тока, а следовательно, высокую зарядку праймера. Стандартно рекомендуемый ток – 20 мкА. Современные системы, как правило, имеют возможность ограничивать напряжение и поддерживать необходимый уровень тока по закрытой обратной связи. Работа без ограничения напряжения возможна, но в случае отключения одного из распылителей в группе высокий уровень напряжения может резко увеличить шансы выхода активного распылителя из строя. Дело в том, что неактивный распылитель – это просто дополнительная заземленная площадь поверхности. При увеличении площади поверхности уменьшается сопротивление среды, и по закону Ома ток через умножитель без ограничения напряжения растет. Высокий уровень тока ведет к повышению температуры умножителя, а в зоне нагретой трубы нагрев происходит еще сильнее. Диэлектрическая проницаемость умножителя резко падает при повышении температуры и может стать причиной пробоя умножителя. Кроме того, неактивные распылители, расположенные ближе к источнику заряда, чем к трубе, меняют направление поля и уводят его из зоны распыления, резко снижая эффективность зарядки. Типичная ситуация – низкая эффективность осаждения вызвана неисправностью системы заряда даже одного распылителя в группе.

Расход воздуха на подачу порошка через насос также должен быть оптимальным. Избыточный расход воздуха через распылитель может не оставить части порошка шансов осесть, к тому же повышенный расход сокращает срок службы деталей распылителя и насоса, что существенно влияет на расход порошка, равномерность нанесения и работоспособность системы заряда. Слишком низкий расход не позволит порошку преодолеть «завесу» горячего воздуха конвекции вокруг трубы.

Расход порошка в инжекторных системах зависит, в том числе, от состояния насосов – состояния уплотнений, износа трубки Вентури и изменения внутренней архитектуры насоса (износ стенок и форсунок подачи воздуха). Помимо этого на расход порошка влияют длина, диаметр и маршрут прокладки порошковых шлангов. На практике это означает, что любое физическое вмешательство в эти три параметра шлангов меняет расход порошка.

Влияние износа трубок Вентури необходимо проанализировать отдельно. Эта деталь самая дешевая и часто заменяемая. Между тем она оказывает наибольшее влияние на расход порошка во всей системе. Уменьшение подачи праймера с момента установки новой трубки к моменту ее замены достигает 30 %. Это означает, что, начав красить трубу утром с толщиной покрытия 150 мкм, к вечеру вы можете обнаружить толщину в 100 мкм. Такие изменения оказывают серьезное влияние на качество выпускаемой продукции. Нередко заказчик путает падение производительности насоса от износа трубки Вентури и изменение эффективности осаждения. Рекомендуется ведение оперативного журнала с занесением изменения расхода порошка и используемых параметров распыления. Замеры расхода порошка могут производится периодическим распылением в мешок от пылесоса и взвешиванием. Поддержание расхода в течение «жизни» трубки Вентури осуществляется превентивным изменением параметров подачи в соответствии с записями в оперативном журнале.

Основа технологии нанесения порошковых покрытий для получения постоянного качества выпускаемой продукции – поддержание стабильных выходных параметров, таких как расход порошка и эффективность осаждения, путем корректировки изменяющихся входных параметров.

Стремление заказчиков к эффективности нанесения порошковых материалов должно основываться как на тщательном подборе параметров оборудования линии нанесения антикоррозионных покрытий, так и на своевременном обслуживании. Применение описанных знаний в совокупности позволит эффективно наносить порошковые материалы и сократить затраты на перерасход материалов, электроэнергию и обеспечить надежную защиту труб от коррозии.

В следующей статье мы подробно рассмотрим мероприятия по наладке оборудования и достижению равномерной толщины покрытия.

ЗАО «3М Россия»

121614, РФ, г. Москва,

ул. Крылатская, д. 17, корп. 3,

Бизнес-парк «Крылатские Холмы»

Тел.: +7 (495) 784-74-74

www.3mrussia.ru/ispd

Источником катодной протекторной защиты может быть как внешний ток, так и ток гальванического элемента, возникающего при контакте железа с некоторыми активными металлами, в частности с цинком. Цинкование может осуществляться разными способами: горячим, гальваническим, термодиффузионным и т. д. Однако ряд ограничений для каждого из методов не позволяет защитить все без исключения объекты. В этой ситуации на помощь приходит метод «холодного» цинкования – нанесение методом, характерным для нанесения ЛКМ, на подготовленную поверхность специального цинкового состава, содержащего активный цинк высокой химической чистоты, полимерные связующие и летучие агенты. При этом надо понимать, что наличие цинкового порошка в органическом лаке с растворителем еще не делает эту смесь «холодным» цинкованием.

В чем же отличие? Во-первых, состав должен применяться как самостоятельное покрытие (иначе это уже не цинкование, а система покрытий). Во-вторых, он должен обладать протекторным действием, которым обладают остальные методы цинкования.

Цинковые покрытия обладают протекторным действием до тех пор, пока они способны активно растворяться под действием внешней коррозионной среды. Если же цинк теряет способность активно растворяться, то его катодное защитное действие снижается вплоть до полного исчезновения! Способность полимерной пленки при отверждении некоторых типов связующих блокировать растворение цинка делает невозможной протекторную защиту в таких покрытиях.

Подавляющее большинство цинконаполненных материалов, представленных на российском рынке, используется в качестве грунта в системах покрытий «грунт – финиш» или «грунт – промежуточный слой – финиш». Протекторной защитой такие составы не обладают, следовательно, «холодным» цинкованием не являются и выполняют лишь барьерные функции.

«НПЦ Антикоррозионной Защиты» разработал, запатентовал и производит состав для холодного цинкования «ГАЛЬВАНОЛ»®. Это тонкопленочное цинковое антикоррозионное покрытие, обладающее высокими защитными свойствами и превосходной адгезией к металлическим поверхностям.

«ГАЛЬВАНОЛ»® предназначен для антикоррозионной защиты наружных и внутренних поверхностей промышленного оборудования и металлических конструкций.

«ГАЛЬВАНОЛ»® обеспечивает одновременно активную (катодную) и пассивную (барьерную) защиту от коррозии.

Неоспоримые преимущества состава «ГАЛЬВАНОЛ»®:

• долговременная протекторная (катодная) защита черных металлов;

• легкость в применении (наносится любым методом, характерным для нанесения лакокрасочных покрытий: кистью, валиком, распылением и т. д.);

• быстрое высыхание (30 мин);

• нанесение при отрицательных температурах (–35 °С) и повышенной влажности;

• ремонтопригодность и продолжительный срок службы покрытия.

Состав является однокомпонентным. Все, что нужно, – это подготовить поверхность, тщательно перемешать миксером и нанести любым удобным способом!

К сожалению, наличие на рынке контрафактной продукции и низкокачественных материалов, содержащих в своем составе цинк и называющихся по недоразумению «холодным» цинкованием, дискредитирует саму идею такого способа антикоррозионной защиты с использованием специальных протекторных составов. Потребители просто не верят, что такая защита возможна. «А, опять краска… – отмахиваются они. – Знаем мы, не работает это все». Конечно же, это не работает. «ГАЛЬВАНОЛ»® работает!

ООО «НПЦАЗ»

111622, РФ, г. Москва, ул. Большая Косинская, д. 27

Тел./факс: +7 (495) 790-19-66

e-mail: info@npcaz.ru

www.npcaz.ru

С проектированием объектов, связанных с подводными переходами трубопроводов, сталкивается практически каждая проектная организация, работающая в сфере транспорта нефти и газа. Специалисты, занимающиеся вопросами ЭХЗ, хорошо понимают, что для принятия правильных и надежных проектных решений необходимо иметь достаточно большой объем достоверной информации:

• по грунтам (геологическое строение, значения удельного электрического сопротивления, наличие/отсутствие блуждающих токов, природа и источник этих токов);

• по смежным коммуникациям (изоляционное покрытие, наличие/отсутствие изолирующих соединений, места размещения запорной арматуры, камер пуска/приема очистных устройств, наличие/отсутствие средств ЭХЗ, типы оборудования и анодных заземлителей, места их размещения и пр.);

• по источникам электроснабжения средств ЭХЗ и местам размещения проектируемого оборудования и анодного поля;

• по возможности организации дистанционного мониторинга параметров средств ЭХЗ и состояния трубопроводов.

В соответствии с требованиями действующих нормативных документов, например п. 10.1 [1], на переходах через водные преграды при меженном горизонте 75 м и более на одном из берегов обязательно должна быть предусмотрена установка катодной защиты. При этом возможно размещение установки катодной защиты (УКЗ) и на другом берегу при необходимости, определяемой техническими данными объекта.

Все, казалось бы, предельно понятно. Но ситуация существенно меняется, когда речь заходит о морских трубопроводах, или, точнее, о переходах через морские акватории. Иная нормативная база для проектирования, иные условия окружающей среды, значительные протяженности подводных переходов. За время работы института приходилось сталкиваться с такими трубопроводами очень редко. Первым таким опытом стала работа по объекту СМГ «Бованенково – Ухта». Речь идет о переходе через Байдарацкую губу (рис. 1). Проектная документация была разработана в 2006 г. Работа над подводным переходом проводилась московской компанией «Питергаз». Совместная работа над одним объектом всегда подразумевает тесное сотрудничество специалистов разных организаций. Наши проектировщики-линейщики получили от своих московских коллег точки стыковки трубопроводов, планы и профили прилегающих участков. Для специалистов ЭХЗ была предоставлена информация о местах установки электроизолирующих соединений и контрольно-измерительных пунктов (КИП), а также согласован вопрос об организации коррозионного мониторинга трубопровода в районе установки ВЭИ на границе участков проектирования. Общая длина подводного перехода составила 70 км.

На берегах Байдарацкой губы в соответствии с технологической схемой предусматривалась установка компрессорных станций (КС) «Байдарацкая» и «Ярынская». На участке выхода из КС «Байдарацкая» газ имел положительную температуру (5,2÷6,5 ºС). На КС «Ярынская» газ проходил через станцию охлаждения и далее на довольно протяженном участке трассы имел температуру ниже –5 ºС, т. е. участок трубопровода не требовал защиты от почвенной коррозии средствами ЭХЗ. Необходимо было обеспечить катодной защитой участки трубопровода по обе стороны от подводного перехода (примерно 20 км на Ямальском берегу и примерно 30 км – на Уральском). В соответствии с требованиями нормативных документов нами были предусмотрены две УКЗ, установленные на площадках крановых узлов (по одной на каждом берегу). С учетом сложных климатических условий и технических требований на проектирование станции катодной защиты были размещены в отапливаемых блок-боксах. Для обеих установок катодной защиты было предусмотрено подключение по каналам связи системы телемеханики к диспетчерской службе и АРМ ЭХЗ. На изолирующих соединениях предусматривались КИП с диодно-резисторными блоками, позволявшими при необходимости обеспечивать защиту коротких сухопутных участков морского трубопровода после выхода на береговую зону. Сам подводный трубопровод был предусмотрен с обетонированием.

С определенным шагом на теле трубопровода устанавливались протекторы браслетного типа, обеспечивающие его защиту от коррозии на весь срок службы. Для морских трубопроводов такой срок составляет ориентировочно 50 лет. Для морской среды используются протекторы на основе алюминия с добавками цинка и индия. Цена на такие изделия значительно выше по сравнению с более привычными магниевыми протекторами, часто применяемыми для защиты объектов от почвенной коррозии.

Специфические условия прокладки морских трубопроводов требуют и особого подхода в плане нормативной документации.

В 2014–2015 гг. усилиями ООО «Газпром ВНИИГАЗ» было разработано большое количество нормативов ПАО «Газпром», касающихся проектирования морских трубопроводов, технических требований к системам коррозионного мониторинга, методик расчетов параметров ЭХЗ. В дополнение и развитие уже действовавшего СТО Газпром [2] появились рекомендации:

• Р Газпром 9.2-026-2014 «Руководство по организации электрохимической защиты морских трубопроводов»;

• Р Газпром 9.2-038-2014 «Методика расчета параметров катодной защиты морских объектов ОАО «Газпром» (трубопроводов, портовых сооружений, подводных добычных комплексов и морских платформ)»;

• Р Газпром 9.4-027-2014 «Технические требования к системам коррозионного мониторинга морских трубопроводов ОАО «Газпром»;

• Р Газпром 9.5-039-2014 «Рекомендации по защите от коррозии морских трубопроводов ОАО «Газпром».

Бóльшая часть перечисленных нормативов гармонизирована с государственными и международными стандартами в области морских сооружений и трубопроводов [3–5]. Таким образом, на сегодняшний день проектные организации имеют хорошую базу нормативной документации, позволяющей качественно выполнять разработку систем ЭХЗ морских сооружений.

В 2016 г. наш институт занимался предварительными проработками вариантов трасс газопровода с полуострова Ямал, оценками затрат на строительство. В составе этого объекта предусматривались подводные переходы через Обскую губу протяженностью от 40 до 70 км. Решения по ЭХЗ, принятые на данной стадии проектирования, можно сказать, стандартные: УКЗ с двух сторон перехода, изолирующие соединения, разделяющие подводный и сухопутные участки, протекторы браслетного типа на всем протяжении подводного трубопровода.

Имея за плечами опыт работы по СМГ «Бованенково – Ухта» и конкретно по переходу через Байдарацкую губу, начинаешь на аналогичный объект примерять ранее использованные решения, искать варианты их усовершенствования и оптимизации. В этом плане могут быть предложены решения по катодной защите участков подводных переходов, протяженность которых сопоставима с расчетными зонами защиты установок катодной защиты.

Практически все проектируемые в настоящее время трубопроводы предусматриваются с заводским или нанесенным в базовых условиях изоляционным покрытием, сопротивление которого на начало эксплуатации должно быть не менее 1÷3·105 Ом·м2, а расчетная зона защиты одной УКЗ изменяется в диапазоне 50÷100 км. То есть переход трубопровода через водную преграду протяженностью до
100 км, имеющий нанесенное в заводских или базовых условиях покрытие, можно обеспечить постоянной защитой от коррозии, используя только установки катодной защиты. Требования нормативов при этом не нарушаются, что подтверждается следующими положениями [6, 7]:

• п. 5.1.1 [6]: «ЭХЗ морских сооружений осуществляют с помощью протекторов (протекторная защита) и/или установками катодной защиты (защита наложенным током)»;

• п. 5.2.1 [7]: «Электрохимическая защита морских сооружений осуществляется с помощью протекторов (протекторная защита) или установками катодной защиты (защита наложенным током). Для сложных и разветвленных систем, включающих магистральные и технологические трубопроводы, несущие металлические конструкции, морские платформы и подводные добычные комплексы с добычными скважинами, система ЭХЗ может сочетать протекторы и установки катодной защиты».

Подробнее рассмотрим вопрос об установке электроизолирующих соединений на границах морского и сухопутного участков трубопровода. Традиционно проектные организации, выполняя положения из технических требований на проектирование, выданные заказчиком, а также требования нормативных документов, делят трубопровод изолирующим соединением, при том что строгого указания на обязательность такого действия в нормативах нет. В действующих нормативных документах используются довольно «мягкие» выражения типа «целесообразно устанавливать», «следует учитывать», «могут устанавливаться». При этом имеется и более конкретное указание: «вставка электроизолирующая (ВЭИ) не должна нарушать конструктивную схему трубопровода и ухудшать его эксплуатационные свойства» (п. 1.6 ВСН 39-1.22-007-2002). По этому поводу более десяти лет назад дебатировали на страницах журнала ученые мужи, специализировавшиеся на вопросах коррозии, – Н.П. Глазов и В.В. Притула [8, 9]. Их мнения сошлись в том, что установка электроизолирующих соединений в каждом конкретном случае должна быть обоснована и подтверждена конструктивными особенностями трубопровода, геологическими и коррозионными условиями эксплуатации объекта. Известное выражение медиков: «Не навреди» – очень актуально при установке ВЭИ в условиях наличия или отсутствия блуждающих токов: если в первом случае наличие вставки может помочь в устранении вредного влияния блуждающих токов на трубопровод, то при их отсутствии на объекте и высоком качестве изоляционного покрытия мы можем получить обратный эффект.

Специалисты «ЮЖНИИГИПРОГАЗ», занимающиеся проектированием линейной части трубопроводов, обеспокоены вопросом механической прочности участков с ВЭИ в сложных геологических условиях. Изолирующее соединение является неравнопрочным элементом трубопровода. В связи с этим установка ВЭИ на трубопроводе прямолинейного очертания требует введения в схему специальных конструктивных элементов, разгружающих место установки ВЭИ от продольных усилий в трубопроводе, например компенсаторов. Кроме того, ВЭИ является наиболее слабым элементом трубопровода с точки зрения конструктивной жесткости и, следовательно, концентратором деформаций от эксплуатационных нагрузок (изменения давления и температуры, подвижек грунта).

С учетом приведенной информации вариантом оптимизации затрат на строительно-монтажные работы подводных переходов протяженностью ориентировочно до 100 км может стать использование УКЗ, размещенных на концах перехода, в качестве постоянной катодной защиты для обеспечения нормативным защитным потенциалом на трубопроводе. Расчеты зон защиты УКЗ, выполненные для трубопроводов разных диаметров с заводской изоляцией и разнообразных грунтовых условий, подтверждают это. При этом могут быть использованы различные виды заземлителей: поверхностные и глубинные, сосредоточенные и протяженные. Все зависит от грунтовых условий в районе строительства и от того, насколько компетентен и опытен проектировщик в данном вопросе. Необходимость временной защиты стоит рассмотреть во взаимосвязи с проектом организации строительства, сроками завершения строительства морских и береговых участков, введения в эксплуатацию постоянных средств ЭХЗ. Десять раз стоит взвесить все «за» и «против», решая вопрос об установке изолирующих соединений на границах подводного участка.

По нашему мнению, упор следует сделать на качестве строительства трубопроводов и мониторинге их технического состояния в ходе эксплуатации. Эту тему уже развивали руководители служб защиты от коррозии ПАО «Газпром» и ООО «Газпром ВНИИГАЗ» [10]. Предлагаемый к внедрению на морских трубопроводах диагностический комплекс может позволить дистанционно контролировать потенциал сооружения относительно неполяризующегося электрода сравнения, по сопротивлению контрольной и рабочей пластин измерительного зонда рассчитывать реальную скорость коррозии. Применение такого диагностического комплекса или чего-то подобного в сочетании с данными периодической внутритрубной дефектоскопии трубопроводов и дистанционным контролем параметров УКЗ позволит эксплуатирующей организации получать достоверную информацию о состоянии подводной части трубопроводов и надежную защиту объекта от почвенной коррозии.

Для того чтобы проектные решения были надежными и оптимальными по всем параметрам, не всегда следует использовать привычные стандартные схемы. Стоит искать и находить новые варианты подходов к тому или иному объекту, применять новое оборудование, более вдумчиво относиться к требованиям нормативов, анализу исходных данных, проверять несколько методов решения вопроса, чтобы в итоге получить желаемый результат. Результат – добротный проект с выверенными решениями, который успешно пройдет экспертизу и будет реализован заказчиком с минимальными затратами.

Приглашаем всех заинтересованных в данном вопросе специалистов к обсуждению обозначенной темы.

Как показывает многолетний опыт эксплуатации, долговечность подземных металлических коммуникаций обусловлена главным образом их коррозионной стойкостью. Экономические потери от коррозии металлов огромны. Например, в США, по данным доклада Международной ассоциации инженеров-коррозионистов (NACE) на 16-м Всемирном конгрессе по коррозии в Пекине в сентябре 2005 г., ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1 % ВВП (276 млрд долл.). В Германии этот ущерб приравнивается к 2,8 % ВВП. По оценкам специалистов различных стран, эти потери в промышленно развитых странах составляют от 2 до 4 % валового национального продукта. При этом потери металла, включающие массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий, оборудования, – от 10 до 20 % годового производства стали [1].

Объясняется это в первую очередь слабыми защитными свойствами изоляционных покрытий, неблагоприятными температурно-влажностными условиями эксплуатации, конструктивными особенностями газопроводов, а также, в ряде случаев, невысоким уровнем проектирования, строительства и эксплуатации газовых сетей, формальным использованием средств ЭХЗ. Защита от коррозии стальных газопроводов в настоящее время является одной из главных задач, от решения которой во многом зависит повышение надежности газоснабжения.

Успех реализации мероприятий по защите от коррозии сетей газораспределения и газопотребления в большой степени определяется технической эффективностью применяемого метода коррозионного контроля, а также человеческим фактором. В настоящее время большинство специалистов ЭХЗ воспринимают процесс коррозии как непрерывный и стабильный, при этом коррозионный износ определяется на основе периодических измерений скорости коррозии, как правило, 1 раз в месяц. К сожалению, в реальных условиях коррозионный износ оборудования изменчив, непостоянен и зависит от многих факторов. Исследования показали, что коррозия может возникнуть даже после нескольких лет стабильной коррозионной обстановки во время эксплуатации [2].

Именно поэтому на ведущие позиции выходят системы, позволяющие выполнять дистанционный мониторинг как по заданным временным интервалам, так и в режиме реального времени.

Системы оперативного контроля и оптимизации коррозионных процессов, работающие в режиме реального времени, дают возможность точно определять причины коррозионной активности. Основная цель систем реального времени – исключить ошибки, связанные с воздействием человеческого фактора, повысить достоверность и информативность данных о коррозионных процессах, снизить риски повреждений на основе высокой оперативности и своевременности принимаемых управленческих решений.

Одним из направлений данных систем являются блоки измерения потенциала. Их применение в особенности оправданно в условиях труднодоступности или удаленности опорных точек измерения, в местах пересечения (сближения) с источниками блуждающих токов, электромагнитных излучений или в случаях необходимости длительного мониторинга отдельных участков газопроводов.

В целях выяснения эффективности применения БИП с сентября 2016 г. по настоящее время на отдельных участках газопроводов АО «Газпром газораспределение Тверь» проводится испытание 10 комплектов данного оборудования. Блоки установлены на контрольно-измерительных пунктах (КИП) и имеют автономное питание. Заявленное производителем время работы при ежедневной передаче информации на диспетчерский пункт – не менее 1 года. БИП работает по следующей схеме: GSM-модем большую часть времени находится в отключенном состоянии. По команде микроконтроллера в соответствии с заданной периодичностью модем включается, регистрируется в сети и отсылает SMS на диспетчерский пункт.

В SMS содержится информация:

• о текущих значениях суммарного и поляризационного потенциала;

• о значениях суммарного и поляризационного потенциала, усредненных за период между отправками информации на диспетчерский пункт;

• о проценте времени от периода между отправками информации с заниженным и завышенным значением потенциала;

• о значении напряжения литиевой батареи.

Блок выполнен в герметичном корпусе и имеет разъем для подключения GSM-антенны и провода для подключения к трубопроводу и медно-сульфатному электроду сравнения.

В результате проведенных испытаний на сегодняшний день можно выделить следующие моменты.

1. БИП позволяют с довольно большой точностью контролировать средний суммарный и поляризационный потенциалы защищаемых сооружений. На рис. 1 и 2 хорошо заметны колебания, связанные с сезонным изменением проводимости грунтов. Однако показания суммарных значений (так называемых мгновенных – на момент измерения), представленные на рис. 3, не дают достоверной картины, так как зависят от слишком многих факторов (дискретности прибора, частоты работы станции катодной защиты (СКЗ), блуждающих токов и т. д.). Конечно, можно сократить время между замерами и увеличить частоту отправки SMS-сообщений, но это приведет к резкому сокращению времени работы литиевой батареи.

2. Применение данного оборудования позволяет снизить трудозатраты персонала, расходы на транспорт и электроэнергию.

3. БИП в первую очередь необходимы в труднодоступных местах. Но, поскольку данные передаются по GSM-каналам, они ориентированы на высокую телекоммуникационную оснащенность региона установки оборудования, что не всегда может быть реализовано на практике.

4. Большинство БИП ориентировано на определенного производителя и его диспетчерские программы.

Вследствие этого возникает ряд дополнительных требований к данному типу оборудования, в частности таких, как:

• наличие внутреннего накопителя данных, на который будут записываться измерения с заданной частотой без передачи по каналам GSM;

• наличие порта для съема данных с накопителя или возможность его быстрого извлечения и совместимость с картридерами ноутбуков;

• необходимость обеспечения достаточной защищенности оборудования от несанкционированного вскрытия и возможности отправки аварийного сигнала;

• возможность интеграции оборудования в любую диспетчерскую программу и коммутации с любой установкой электрохимической защиты (УЭХЗ).

Кроме того, желательно наличие таких функций, как:

• автоматическая передача данных (или их накопление) о скорости коррозии;

• питание БИП или подзарядка элементов питания от поляризованной трубы.

В перспективе система АСУТП ЭХЗ (рис. 4) должна состоять из:

• первичных датчиков, измеряющих параметры (тех же БИП);

• системы «нижнего» уровня, отвечающей за прием данных от датчиков и выдающей команду на локальное изменение параметров одной УЭХЗ;

• системы «верхнего» уровня на базе сервера, которая «видит» все датчики и режимы работы УЭХЗ и может провести корректировку их совместной работы.

Данная система должна быть реализована не в рамках отдельного участка газопровода, а в целом по всей системе газоснабжения и газопотребления города, района или газораспределительной организации.

Подобные системы существуют, но пока только в рамках локальных площадок и, как правило, с физическими линиями связи, что в условиях газораспределительных организаций практически не осуществимо. Поэтому путь передачи сигнала по каналам беспроводной связи на сегодняшний момент остается приоритетным.

Анализ эффективности антикоррозионных мероприятий на сетях газораспределения и газопотребления в настоящее время показал, что существует большая зависимость от оперативности получения данных и своевременности последующих управленческих решений.

Эффективность коррозионной защиты может обеспечить только мониторинг коррозионных процессов, который позволит вести непрерывный контроль не менее 90 % времени от эксплуатационного ресурса работы оборудования. Именно поэтому внедрение БИП, включение в единую схему всех элементов ЭХЗ газопроводов является приоритетным направлением развития и совершенствования системы противокоррозионной защиты газопроводов и повышения эффективности ее работы.

В 2002 г. был разработан преобразователь для катодной защиты ПКЗ-АР, в котором впервые в России был применен модульный принцип построения станций катодной защиты (СКЗ), на который был получен патент.

Применение модульного принципа позволило существенно повысить качество защиты сооружений, снизить энергопотребление, увеличить надежность и упростить техническое обслуживание преобразователей. Также применение модульного принципа построения СКЗ позволило производить наращивание мощности СКЗ и ее ремонт без ее демонтажа и полной замены.

Уже в 2004 г. был налажен серийный выпуск преобразователей ПКЗ-АР, которые успешно выпускаются по сей день и распространены по всей стране.

Начиная с 2002 г. предприятие выпустило более 15 модификаций преобразователей ПКЗ-АР, в каждой из которых мы старались что-то улучшить и сделать более функциональным и надежным.

Наше предприятие предлагает полную линейку номиналов преобразователей ПКЗ-АР мощностью от 0,1–5 кВт и выходными напряжениями 12–96 В. Таким образом, мы охватываем все возможные пожелания наших клиентов.

Интенсивное развитие цифровой техники, особенно в последние 10–20 лет, выявило новые возможности реализации некоторых технических решений. Применение современных программируемых контроллеров позволило максимально переместить функциональное наполнение оборудования из аппаратной части в программное, а также дало возможность легко вводить дополнительные функции без необходимости полной или частичной замены оборудования.

При этом стоит отметить, что не все функциональные узлы преобразователей имеет смысл реализовать в виде программ. В первую очередь это относится к функциям автоматической стабилизации рабочих параметров.

Возьмем, к примеру, одну из наиважнейших функций СКЗ – функцию поддержания защитного потенциала. Развитие цифровой техники подталкивает разработчиков СКЗ к применению цифровых обратных связей при реализации данной функции. В СКЗ это реализуется следующим образом: выполняются нормализация и измерение текущего значения защитного потенциала, его оцифровка, применяется автоматический регулятор и на силовой источник питания выдается цифровой сигнал управления. В случае модульного исполнения СКЗ передача сигнала управления осуществляется по цифровому каналу связи RS485 к каждому силовому модулю отдельно. На прохождение перечисленных процессов тратится довольно много времени, что существенно ухудшает качество поддержания потенциала, особенно в условиях быстро меняющихся блуждающих токов.

Технические требования к преобразователям катодной защиты не содержат каких-либо критериев, обязывающих разработчиков делать СКЗ с требуемым откликом на внешнее изменение потенциала. В настоящий момент регламентируется только время выхода на рабочий режим при включении СКЗ – не более 10 с. Данное время и принимается разработчиками как постоянная времени СКЗ.

Скорость изменения потенциала в зонах блуждающих токов может быть значительно выше, и чтобы потенциал сооружения не уходил в зону «незащиты» или даже в знакопеременную зону, необходимо, чтобы время реакции СКЗ на внешнее возмущение было на порядок или даже на два порядка меньше.

Еще одна сторона вопроса – это наличие переменной составляющей на трубопроводе. Несмотря на то что, согласно требованиям, величина переменной составляющей регламентирована, на практике это выполняется не всегда и, к примеру, при пересечении с высоковольтными линиями на трубопроводе может наводиться достаточно высокий уровень помех.

Это приводит к тому, что для подавления помех на измерительных входах СКЗ разработчикам приходится вводить «тяжелые» фильтры, что, в свою очередь, дополнительно снижает скорость реакции СКЗ на внешние воздействия.

При разработке преобразователя ПКЗ-АР мы постарались учесть все перечисленные моменты. Во-первых, для поддержания параметров в СКЗ применяется двойная обратная связь – цифровая и аналоговая, а также двойное цифроаналоговое управление силовыми модулями.

При этом основная аналоговая обратная связь является быстродействующей и позволяет ускорить время реакции СКЗ на изменение потенциала до 2,0 мс, но при этом она недостаточно точна. Аналоговая обратная связь также позволяет функционировать без насыщения от действия помехи амплитудой до 5 В.

В случае воздействия переменной составляющей более 5 В дополнительно включается фильтр.

Вторая цифровая обратная связь является более медленной и предназначена для обеспечения требуемой точности стабилизации параметра и выполнения помодульной диагностики силовых блоков.

Кроме того, цифровая обратная связь позволяет преобразователю ПКЗ-АР поддерживать потенциал не только по электроду сравнения, установленному в точке дренажа, но и с дополнительных электродов сравнения, установленных в требуемых точках и соединенных с СКЗ либо проводной связью, либо посредством беспроводных линий связи. Это позволяет сформировать систему катодной защиты, отслеживающую потенциал как в точке дренажа, так и на границах зоны защиты. При этом быстрая стабилизация выполняется по основному датчику, а более медленная корректировка потенциала будет осуществляться по дополнительно подключенным датчикам. Система является самонастраиваемой и регулирует выходную мощность катодной станции таким образом, чтобы на границах зоны защиты станции потенциал не опускался ниже допустимого значения, а в точке дренажа не поднимался выше потенциала, при котором начинается процесс выделения водорода. Система, построенная таким образом, разработана специалистами нашего предприятия и позволяет повысить эффективность защиты сооружения на всем его протяжении c учетом изменения погодных условий, состояния грунта, старения изоляционного покрытия.

Для проводного подключения дополнительных датчиков потенциала наше предприятие выпускает преобразователи потенциала ПП-ЦИТ-ЭС, позволяющие проводить измерения суммарного или поляризационного потенциалов и передавать их значения по цифровому (RS485) или аналоговому (4–20 мА) каналам либо в преобразователь ПКЗ-АР, либо в системы линейной телемеханики.

Для беспроводного подключения дополнительных датчиков потенциала выпускаетcя дистанционный измеритель потенциала ДИП-ЦИТ-ЭС. Он измеряет суммарный и поляризационный потенциалы и передает их значения по каналам GSM/GPRS либо в преобразователь, либо в системы телемеханики. Основное отличие ПП-ЦИТ-ЭС от ДИП-ЦИТ-ЭС заключается в том, что ДИП работает в автономном режиме, соответственно, регулировка потенциала выполняется реже.

Кроме того, стоит отметить такую функциональную особенность преобразователя ПКЗ-АР, как возможность работы в многоканальном режиме. Данная функциональная особенность заложена уже в базовом варианте СКЗ. Для того чтобы разделить выход преобразователя на несколько независимых выходов, требуется только разделить силовые выходы каждого модуля и подключить к ним индивидуальные нагрузки.

Преобразователи ПКЗ-АР обеспечены полным комплексом защит от внешних электрических воздействий – от грозозащиты по цепям питания, нагрузки и измерения, встроенная электронная защита – от плавных перенапряжений, защита от коротких замыканий или обрыва по цепи нагрузки или по измерительным цепям МСЭ или ДП. Каждая из защит играет определенную роль, поэтому и характер срабатывания отличается: это может быть полное отключение СКЗ от работы либо временный переход в режим защиты с автоматическим восстановлением нормальной работы. При срабатывании узла грозозащиты вводный автомат защиты сети отключается. При плавном увеличении напряжения питания узел грозозащиты не сработает – в этом случае отработает узел электронной защиты, отключающий силовые модули на время, пока напряжение питания не нормализуется.

Короткое замыкание или обрыв в цепи нагрузки для ПКЗ-АР являются легким режимом, не вызывающим перегревов либо каких-то неисправностей. Также ПКЗ-АР может долгое время функционировать в режиме коммутации нагрузки.

Модульная конструкция ПКЗ-АР обеспечивает «горячее резервирование», позволяющее работать ей при выходе из строя модулей, поддерживая требуемый уровень защитного потенциала, в то время как оставшиеся в работе силовые модули обеспечивают требуемую мощность на выходе СКЗ.

Отметим, что все более широкое применение у потребителей находит еще один подход к повышению надежности – это «холодное резервирование» на уровне силовых модулей или даже отдельных катодных станций. При этом есть два варианта исполнения по размещению:

• установка двух СКЗ, каждая из которых расположена в отдельном шкафу;

• установка двух СКЗ, при которой обе станции расположены в одном шкафу.

Оба этих подхода реализованы в различных модификациях станций ПКЗ-АР.

Следует также отметить, что для обеспечения резервирования на уровне станций, как правило, используется блок автоматического включения резерва, отключающий одну станцию и включающий другую. Такое решение не может рассматриваться как оптимальное хотя бы потому, что блок включения резерва – тоже электронное устройство, причем силовое, и оно тоже может выйти из строя. Перспективным является решение функции резервирования схемотехническими и программными приемами, заложенными в каждой станции. Например, в ПKЗ-АP для обеспечения резервирования необходимо только соединить станции двухпроводным кабелем. Выбор основной станции происходит автоматически при включении питания ПКЗ-АР. Переключение резервных силовых модулей или переключение на резервную СКЗ происходит при выполнении определенного комплексного условия. После включения в работу резерва ПКЗ сообщает по каналу связи о его включении. При этом для любого исполнения резервирования неисправный модуль гальванически отключается от сооружения и от питающей сети, a неисправная станция отключается от цепей измерения потенциала.

По модульному принципу построены преобразователи для дренажной защиты (ПДЗ), также выпускаемые нашим предприятием с 2013 г.
Силовые модули для дренажной защиты построены на основе инверторного преобразователя тока и обеспечивают выходные токи на уровне до 500 А. В выключенном состоянии дренаж ПДЗ может работать как поляризованный дренаж. При разработке данной станции была решена серьезная инженерная задача, связанная с противоречивыми требованиями, – преобразователь должен обладать высоким КПД и одновременно выдерживать большие перегрузки при всплесках напряжения в тяговой сети рельсового электротранспорта.

Все выпускаемые преобразователи ПКЗ-АР и ПДЗ спроектированы с учетом возможности удаленного мониторинга и управления по различным каналам, в том числе по цифровому каналу RS485, аналоговым каналам 4–20 мА, каналу GSM/GPRS. Есть возможность управления уставками и режимами работы, удаленного отключения преобразователя.

Для мониторинга предоставлены все возможные параметры преобразователя, начиная с рабочих параметров (токи, напряжения), показаний счетчиков электроэнергии и наработки, заканчивая помодульной диагностикой и полным набором аварийных состояний (вскрытие, режимы «свой – чужой», выходы за пороговые значения и переходы на резерв).

В преобразователях встроен самописец для автономной кольцевой записи всех параметров во встроенную память для дальнейшего локального или удаленного считывания по каналам телеметрии. Самописец позволяет производить запись данных с частотой до 1 с и объемом хранения до 8182 записей.

Опционально преобразователи ПКЗ-АР могут включать режим генерации частоты 100 Гц на сооружение для совместной работы с трассопоисковыми детекторами.

Выпускаемые предприятием поляризованные дренажи БДЗП также оснащены дополнительным реостатным звеном для обеспечения возможности регулировки при небольших токах. Для проведения измерения параметров дренажа в шкафу дополнительно установлены амперметр тока дренажа, вольтметр для измерения напряжения «рельс – земля» и «рельс – труба», а также вольтметр для измерения уровня защитного потенциала.

Для установок дренажной защиты, в которых отсутствует сетевое питание, разработан и серийно выпускается блок телемеханики БТМ «Дренаж» с автономным питанием. Блок питания имеет экономичный «спящий» режим, позволяющий значительно увеличить время работы даже при недостаточном заряде аккумулятора. При полном отсутствии заряда блок телемеханики обеспечивает в течение 2 лет 1 сеанс связи в сутки. Используется канал связи GSM/GPRS. При этом блок производит автоматические замеры рабочих параметров с записью в память устройства и последующим считыванием архива по каналам связи.

Еще одним примером использования возможностей, предоставленных современным уровнем развития техники, может служить система телемеханики СТМ-ЦИТ-ЭС, созданная специалистами ООО «ЦИТ-Э.С.» и эксплуатируемая в различных ее модификациях на промышленных объектах транспортировки и распределения газа.

Система СТМ-ЦИТ-ЭС включает в себя программно-аппаратные средства диспетчерского пункта – программные продукты «Феникс-сервер» и «Феникс-клиент», а также персональные компьютеры серверных и клиентских рабочих мест (АРМ). Также есть возможность подключения к системе телемеханики с помощью встроенного web-сервера. Отсутствует необходимость подготовки клиентских рабочих мест пульта диспетчера, установки и настройки специального программного обеспечения.
В качестве клиентского ПО выступает стандартный web-браузер, для работы с мобильных устройств имеется мобильная облегченная версия.

Доступ к системе осуществляется после ввода имени пользователя и пароля, по которым система идентифицирует уровень доступа к данным и управлению.

Имеются широкие возможности интеграции СДМУ «Феникс» в системы более высокого уровня. Для этого реализован встроенный OPC-сервер, обеспечивающий обмен данными. В системе использован открытый протокол, и доступ к объектам управления напрямую может осуществляться из других систем телемеханики по каналу GSM по протоколу Modbus TCP/RTU.

Аппаратное обеспечение системы СТМ-ЦИТ-ЭС включает:

• блок интерфейсов (БИН), в который входит набор необходимого количества GSМ-модемов для связи c объектами. Подключается к серверному оборудованию системы посредством сети Ethernet;

• резидентные средства, установленные на объектах. Встроенные в катодные станции собственного производства (ПКЗ-АР) средства телемеханики – контроллер и блок модема;

• блок телемеханики БТМ-ЦИТ-ЭС, предназначенный для совместной работы c катодными станциями других производителей. БТМ-ЦИТ-ЭС представляет собой законченный блок c встроенным сотовым модемом и контроллером для измерения параметров катодной защиты, a также управления работой катодной станции;

• дистанционный измеритель потенциалов ДИП-ЦИТ-ЭС, в случае если он работает отдельно от СКЗ и передает значения потенциалов напрямую в СДМУ;

• блок телеметрии БТМ «Дренаж».

Программное обеспечение рассчитано на круглосуточное функционирование. Серверное ПО производит стыковку с конечным оборудованием, выполнение запросов данных, архивацию данных, формирование сигналов и аварийных событий, отвечает за разграничение прав пользователей и стыковку с различными системами.

ПО клиентов обеспечивает основной интерфейс работы для пользователей, такой как отображение текущих параметров, управление, работа с объектами, отображение объектов в виде различных мнемосхем или на карте местности. Также клиент в соответствии с правами пользователя выполняет настройку объектов и системы в целом.

Большую работу наша организация провела в части увеличения точности и достоверности измерения параметров ЭХЗ, в частности измерения поляризационных потенциалов. Нашими специалистами при активной поддержке службы ЭХЗ «Саратовоблгаз» и «Саратовгаз» были проведены более тщательные исследования процессов, происходящих при измерении поляризационного потенциала на фоне блуждающих токов. Было установлено, что при амплитуде периодической помехи более 3 В традиционные способы фильтрации переменной составляющей применимы, если измеритель не является составным звеном в цепи обратной связи автоматического регулятора потенциала и от него не требуется большого быстродействия, как, например, в переносных приборах диагностики, таких как ПКИ-02 или «Орион», что является неприемлемым для измерителя, встроенного в станцию катодной защиты. Поэтому для измерителя, встроенного в ПКЗ-АР, был применен прием синхронизации процесса измерения c минимальным значением переменной составляющей помехи. Данное техническое решение показало устойчивость к помехам в диапазоне амплитуд 0,1–12 В и диапазоне частот 20–400 Гц. Эффективность решения была подтверждена на реальных объектах газопровода в Саратовской области.

B настоящее время наше предприятие серийно выпускает прибор комплексной диагностики ПКД-ЦИТ-ЭС, в котором учтены результаты вышеупомянутых исследований, a также все пожелания потребителей. Прибор
ПКД-ЦИТ-ЭС позволяет проводить измерение основных параметров СКЗ (ток, напряжение, суммарный потенциал, поляризационный потенциал) в реальном времени и в режиме регистратора c привязкой к времени, дате, определенной точке или адресу, автоматически определять координаты точек замера по GPS/ГЛОНАСС. Также прибор имеет возможность опроса и управления параметрами станций катодной защиты ПК3-АР по каналам GSM. Поддерживаются типы опросов по SMS, CSD и GPRS.

B заключение хотелось бы отметить, что традиционно остаются перспективными все технические решения, направленные на снижение количества электроэнергии, потребляемой оборудованием ЭХЗ в ходе его эксплуатации, повышение надежности функционирования и функциональности систем телемеханизации, внедрение SCADA-систем и уменьшение влияния человеческого фактора при работе систем и средств ЭХЗ.

ООО «ЦИТ-Э.С.»

410010, РФ, г. Саратов, 1-й Пугачевский пос., д. 44б

Тел.: + 7 (8452) 69-21-96

E-mail: kom@cit-es.ru

www.cit-es.ru

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕТОДА ВЭ

Для обоснования требований по точности к ЭСДД как опорному средству измерений (СИ) эффективности электрохимзащиты и оценки возможности решения данной задачи в целом запишем уравнение первичных погрешностей метода ВЭ в следующем виде: 

Δ_M = ±Δ_ЭС ± Δ_ВЭ ± Δ_ИП ± Θ,            (1) 

где Δ_M – суммарная погрешность метода вспомогательного электрода (ВЭ); Δ_ЭС, Δ_ВЭ – основные погрешности ЭСДД и ВЭ; Δ_ИП – основная погрешность измерительного прибора; – суммарное значение дополнительных погрешностей, вызванных:

• блуждающими токами;

• омическими потерями;

• несоответствием потенциалов коррозии трубы и ВЭ как ее модели;

• несоответствием тока катодной защиты току коррозии;

• использованием грунта как проводника тока;

• неидентичностью коррозионных условий;

• другими факторами, искажающими результаты измерения.

Большое количество дополнительных погрешностей вызвано тем, что метод ВЭ является классическим примером косвенных измерений на модели трубы – ВЭ вследствие невозможности проведения более точных прямых измерений на оголенной стенке трубы.

Погрешности ЭСДД (Δ_ЭС) и измерительного прибора (Δ_ИП) нормируют производители данных средств измерений (СИ), в то время как погрешности Δ_ВЭ и Θ, как и суммарная погрешность метода ВЭ в целом (Δ_М), в действующей нормативно-технической документацией не рассматриваются.

Запишем основную погрешность метода ВЭ в следующем общем виде: 

Δ_ВЭ = ±Е_ф – Е_нд,                                    (2)

где Е_ф – фактическое стационарное значение потенциала ВЭ на конкретном контрольно-измерительном пункте (КИП); Е_нд = –0,75 В по МСЭ – принятое в нормативно-технической документации по умолчанию значение потенциала ВЭ.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации – содержания кислорода и солей в грунте, наводороживания при перезащите и особенно омеднения под воздействием вытекшего электролита из МСЭ – значение Δ_ВЭ ВЭ по результатам фактически проведенных замеров может отклонятся от принятого до ±300 мВ за 5–7-летний период эксплуатации. Это многократно превышает допустимую принятую погрешность Δ_М = 40 мВ [1].

Значение потенциала ВЭ является точкой отсчета – «нулем» шкалы для измерений защитных потенциалов, в том числе и для выставления защитного потенциала на станциях катодной защиты (СКЗ). Соответственно, отклонение потенциала от «нуля» приводит к неправильной установке защитного потенциала с возникновением на трубе недозащиты или перезащиты. Решение задачи снижения скорости коррозии до 0,1–0,02 мм/год за счет повышения эффективности ЭХЗ без учета значения погрешности Δ_ВЭ не представляется возможным. Более того, отсутствие контроля потенциала ВЭ может привести к тому, что электрохимзащита будет ускорять процессы коррозии при формальном соблюдении персоналом компаний соответствующих нормативных документов.

Наиболее опасным процессом в плане влияния на точность измерений является омеднение, поскольку при этом ВЭ перестает быть моделью оголенной стенки трубы, а погрешность Δ_ВЭ становится случайной, что практически исключает возможность ее контроля и учета.

Фактический потенциал ВЭ, необходимый для расчета и учета погрешности Δ_ВЭ как систематической ошибки, может быть измерен с помощью Э_СДД, установленного на КИП, поэтому можно принять Δ_ВЭ =Δ_ЭСДД. Если пренебречь приборной погрешностью Δ_ИП как малой величиной и при Θ = 0, значение основной погрешности метода ВЭ составит: 

Δ_М = ±2_ΔЭСДД.                                  (3) 

С учетом принятого допустимого значения погрешности измерений потенциала поляризации Δ_ПП = 40 мВ [1] для «льготных» условий при Θ = 0 получим значение допустимой погрешности Δ_ЭСДД = ±20 мВ.

Механизмы возникновения дополнительных погрешностей понятны: как и погрешность Δ_ВЭ, они могут меняться как по протяженности трубопровода, так и в зависимости от погодно-сезонных условий. Однако в отличие от погрешности Δ_ВЭ значение погрешности Θ не может быть обнаружено, измерено и, соответственно, учтено.

Единственным способом учета погрешности является снижение погрешности ЭСДД: чем она ниже, тем выше допустимое значение данной погрешности, не приводящее к превышению суммарной погрешности ±20 мВ. Например, при использовании электрода типа СТЭЛС (США) с Δ_ЭСДД = ±5 мВ значение погрешности Θ = ±15 мВ.

По нормативно-технической документации (НТД) [3] погрешность потенциала МСЭ не должна превышать ±20 мВ при изготовлении, а его смещение за 90 сут не должно превышать –30 мВ, что в сумме может составить ±50 мВ при требуемом сроке службы не менее 15 лет, в течение которого, как показывает опыт, смещение потенциала МСЭ в минус только нарастает со средней скоростью до 50 мВ в зависимости от условий эксплуатации.

Вышеприведенные данные и выводы на их основе подтверждаются комиссионными измерениями фактических значений потенциалов ЭСДД и ВЭ, выполненными в ходе проведения НИОКР для
ПАО «Газпром».

В работе [4] МСЭ со смещением потенциала более 60 мВ предлагается считать неисправным, при этом с учетом массовости и длительности эксплуатации МСЭ возникает сложный выбор между заменой электрода и проведением персоналом электрохимзащиты дополнительных измерений с образцовым ЭСП и расчетов «на бумажке» для учета дополнительного смещения.

Это особенно актуально для ряда регионов, характеризующихся высокой коррозионной агрессивностью грунта, значительными сезонными изменениями влажности и температуры грунта, труднодоступных. В таких регионах наиболее важны достоверность и оперативность замеров.

Для решения указанной задачи ООО «НПП ЭлектроХимЗащита» разработало многоцелевой прибор «Кортес», автоматически, без применения ЭСП учитывающий смещение потенциала не только ЭСДД, но и ВЭ при сохранении высокой оперативности измерений. Прибор одновременно измеряет расширенный перечень параметров ЭХЗ, блуждающих токов и грунта, включая все защитные потенциалы, потенциал коррозии, удельное электрическое сопротивление, кислотность и температуру грунта, а также плотность тока катодной защиты, что обеспечивает более достоверную оценку коррозионной ситуации и повышение эффективности ЭХЗ. Встроенная программа прибора исключает необходимость учитывать, какого именно типа ЭСДД установлен на КИП и каково смещение его собственного потенциала от номинального значения.

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДА СЭС-2ЭХЗ

Стационарная модификация электрода СЭС-2ЭХЗ (рис. 1) представляет собой пластиковый цилиндрический корпус 65 х 100 мм с подобранным в ходе теоретических изысканий и экспериментов твердотельным наполнителем. В дно корпуса установлена мембрана, а в крышку вмонтирован ВЭ из трубной стали, имеющий форму кольца с рабочей поверхностью 100 или 625 мм². Есть также вариант цилиндрического корпуса из пористой керамики с конусообразным дном.

Для проведения опытно-промышленной эксплуатации электродов СЭС-2ЭХЗ были определены участки с относительно малым и высоким уровнями коррозионной опасности. Это участок на газопроводе-отводе на ГРС-2 г. Томска Ду 500 (1-я нитка) (участок № 1) и участок МГ «Парабель – Кузбасс» в Кемеровской области (участок № 2). Уровень коррозионной опасности оценивался по результатам натурных измерений блуждающих токов, удельного электрического сопротивления и кислотности грунта на глубине нижней образующей трубы с использованием прибора «Кортес», а также результатами лабораторных анализов проб.

Электроды устанавливались с помощью специальной, простой по конструкции и применению, оснастки в предварительно пробуренный мотобуром шурф диаметром 100 мм на глубину нижней образующей трубы. Измерительные кабели электродов протягивались через отверстие в нижней части стойки КИП и подключались к его измерительной панели. Время установки электрода составляло 20–30 мин в зависимости от плотности грунта.

Контрольные замеры значений потенциалов проводились при установке электродов и в ходе их опытно-промышленной эксплуатации по образцовому лабораторному хлорсеребряному электроду. Образцовый электрод закреплялся в конусообразном корпусе из пористой керамики с традиционным насыщенным раствором хлорида калия. Корпус устанавливался в увлажненный приямок.

Значения потенциалов электродов, установленных на участке
№ 1, были при изготовлении откалиброваны равными 1030 мВ ± 1 мВ по поверенному хлорсеребряному электроду.

После двух лет эксплуатации смещение потенциалов электродов СЭC-2ЭХЗ, установленных на участке № 1, от первоначальных значений не превысило 3 мВ, а разность потенциалов между ними составила 1 мВ (табл. 1). Данные значения потенциалов нельзя квалифицировать как стационарное смещение, поскольку они находятся в диапазоне значений «ошибки опыта» в данных полевых условиях и, возможно, носят случайный характер.

Наблюдаемые на участке № 2 более значимые отличия потенциалов электродов от первоначальных и между собой (табл. 2) вызваны высоким уровнем кислотности грунта и содержания в нем водорастворимых солей, вызывающих смещение потенциала [2], а также тем, что электроды установлены на разных КИП. Кроме того, данный участок характеризуется очень высоким уровнем блуждающих токов, наводимых от контактных сетей железных дорог, работающих на постоянном токе. Железные дороги расположены по периметру вблизи данного участка в виде треугольника. Блуждающие токи вносят в результаты измерений дополнительные систематические и случайные ошибки, которые трудно выделить и учесть. Поэтому фактическое смещение потенциала может быть значительно меньшим.

Электрод СЭС-2ЭХЗ достаточно быстро (несколько секунд) реагирует установлением нового значения стационарного потенциала на условия эксплуатации на конкретном КИП, которые, как правило, определяются кислотностью грунта и наличием в нем солей. Эти параметры грунта складываются столетиями и достаточно стабильны, поэтому целесообразно смещение данного потенциала как аддитивную систематическую погрешность измерений устранить путем калибровки электрода при его установке. Калибровка выполняется корректором на кабеле электрода, которым может комплектоваться электрод. Он выполнен в компактном герметичном корпусе и крепится к панели КИП с помощью кронштейна, который одновременно служит измерительной клеммой электрода (рис. 2).

Корректор снабжен номерной пломбой или заливается после установки компаундом, исключающими несанкционированное изменение собственного потенциала.

МСЭ в процессе эксплуатации имеет ярко выраженную тенденцию смещения собственного потенциала в минус как в лабораторных условиях [4], так и в ходе длительной эксплуатации [3], теоретически до –1 В относительно хлорсеребряного электрода. Собственный потенциал электрода СЭС-2ЭХЗ, по данным лабораторных исследований, аттестационных испытаний [2] и опытно-промышленной эксплуатации, напротив, имеет тенденцию к стабилизации в процессе эксплуатации.

В целом при высокой коррозионной агрессивности грунта можно рекомендовать применение электрода СЭС-2ЭХЗ с выносным корректором и проводить его калибровку при установке. По данным опытно-промышленной эксплуатации и выполненных исследований, а также с учетом консервативного характера условий эксплуатации калибровку целесообразно проводить с периодичностью 5–10 лет при сроке эксплуатации не менее 30 лет. Важно, что при повторной калибровке будет выполняться нарушаемое в настоящее время одно из основных требований закона об обеспечении единства измерений –
обязательная периодическая поверка любого средства измерения.

Необходимость жесткого периодического контроля точности ЭСДД, особенно в агрессивных грунтах, обусловлена также тем, что суммарная основная погрешность метода ВЭ согласно выражению (3) равна удвоенному значению погрешности электрода.

Известные ЭСДД не предусматривают аппаратной коррекции собственного потенциала для снижения погрешности замеров. Полученные результаты измерений корректируются «на месте» дважды: на величину смещения МС ЭСДД, определяемого по переносному МСЭ, и на величину смещения потенциала ВЭ по стационарному МСЭ, измеряемого после его деполяризации в течение не менее 15 мин.

Сложность такого метода, вызванная отсутствием автоматизированных приборов, способных самостоятельно учесть приведенные факторы, снижает общую производительность труда и достоверность измерений. Это является немаловажным фактором в полевых условиях. Кроме того, возрастает вероятность ошибок измерений, связанных с воздействием человеческого фактора.

К переносным МСЭ, как и к стационарным, по сравнению с «иными типами» электродов существующая НТД [4] предъявляет наиболее низкие требования по значению основной погрешности ±10 мВ. Причем для достижения указанной точности необходимо приготовить свежий насыщенный раствор медного купороса (2-й класс опасности) и залить его в корпус переносного МСЭ перед началом трассовых измерений.

Кроме того, по классическим метрологическим канонам погрешность ЭСП как средства поверки и контроля ЭСДД с требуемой основной погрешностью ±10 мВ не должна превышать ±(3–4) мВ.

Наиболее высокой точностью обладает образцовый поверенный хлорсеребряный электрод, но он ненадежен и сложен в эксплуатации в полевых условиях. Этот электрод дорог и требует деликатного обращения, хранения в растворе насыщенного хлорида калия и обустройства защитного колпачка при установке в предварительно приготовленный приямок с водой для выполнения измерений. Применение хлорсеребряных электродов может быть оправдано только необходимостью проведения контрольных замеров, требующих высокой точности. В частности, образцовый поверенный хлорсеребряный электрод с точностью
±0,5 мВ использовался при апробации и проведении замеров в процессе опытно-промышленной эксплуатации электродов СЭС-2ЭХЗ.

Простотой в эксплуатации характеризуется переносная модификация электрода сравнения СЭС-2ЭХЗ (рис. 3) за счет наличия корректора потенциала в ручке для периодической калибровки.

Проведенные испытания показали, что смещение (погрешность) калиброванного значения потенциала переносной модификации электрода СЭС-2ЭХЗ-Т не превышает
±3 мВ за месяц полевых работ.

Корректор позволяет также установить значение потенциала равным –1000 мВ по МСЭ, что упрощает пересчет результатов измерений к общепринятой шкале МСЭ при традиционных способах замеров.

Для автоматического пересчета результатов измерений к шкале МСЭ разработан также адаптер, включаемый между электродом и измерительным прибором, в том числе с отключением ВЭ от трубы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышение качества изоляции трубопроводов создает предпосылки для снижения скорости коррозии трубопроводов до 0,1–0,02 мм/год. При этом главным условием решения данной задачи является обеспечение точности измерения и регулирования потенциала поляризации в узком диапазоне оптимальных значений –(100–300) мВ. Используемые в настоящее время медно-сульфатные электроды не обладают достаточной точностью и долговечностью.

В то же время электроды сравнения типа СЭС-2ЭХЗ, обладающие высокой точностью и длительным сроком службы, согласно НТД [4] разрешены к весьма ограниченному применению только в системах коррозионного мониторинга.

Для повышения уровня экологической и производственной безопасности, снижения затрат на эксплуатацию электрохимзащиты, а также ремонт объектов линейной части трубопроводов целесообразно пересмотреть нормативно-техническую документацию и разрешить повсеместное использование наряду с медно-сульфатными электродами сравнения электродов иных типов, превосходящих их по техническим и эксплуатационным характеристикам.

Таблица 1. Протокол измерений собственного потенциала безэлектролитных сухих электродов СЭС-2ЭХЗ относительно переносного хлорсеребряного электрода на участке № 1

Таблица 2. Результаты измерений собственного потенциала безэлектролитных сухих электродов СЭС-2ЭХЗ относительно переносного хлорсеребряного электрода
на участке № 2

Основное назначение анодного заземлителя – обеспечение стекания защитного тока в грунт. При этом на анодном заземлении происходит преобразование электронного тока в ионный. Как известно, в металлах электропроводность осуществляется за счет электронов, поэтому ток в металлах по носителям заряда называется электронным.
В электролитах носителями зарядов являются ионы, поэтому ток в электролитах называется ионным. Преобразование электронного тока в ионный осуществляется за счет протекания электрохимических реакций.

На анодном заземлении возможно протекание следующих реакций:

1) образование кислорода из воды грунтового электролита: 

2Н₂О → О₂ + 4е^– + 4Н⁺;                  (1) 

2) реакция растворения материала анода: 

Ме → Меⁿ⁺ + nе^–.                              (2) 

Исходя из назначения анодного заземлителя, в системе катодной защиты в качестве анодного материала может использоваться любой токопроводящий материал.
В зависимости от вклада реакции (2) в процесс преобразования электронного тока в ионный материалы анодных заземлителей подразделяются на растворимые, нерастворимые и малорастворимые.

В качестве растворимых анодных материалов еще недавно широко применялись сплавы на основе железа в виде отходов труб, рельсов и т. п. Скорость анодного растворения железа составляет около 10 кг/А⋅год. При использовании заземлителей из растворимых материалов очень сильно загрязняются ионами железа грунтовые воды. Дополнительным негативным фактором является неэлектропроводность продуктов растворения таких анодных заземлителей, что очень быстро выводит их из строя. В настоящее время данные материалы запрещены к применению.

При стекании тока с нерастворимых (инертных) анодов на их поверхности происходит только выделение кислорода по реакции (1), растворения материала анода по реакции (2) практически не происходит. К инертным материалам относятся материалы платиновой группы, которые вследствие дефицитности и высокой стоимости на практике применяются в виде тонких оксидных покрытий на подложках из коррозионностойких электропроводящих материалов. Общепринятое название – Mixed Metal Oxide (ММО).

Поскольку на поверхности нерастворимых анодов протекает только реакция (1), необходимо потенциал анода сместить в положительную область до потенциала выделения кислорода, а следовательно, увеличить напряжение на источнике тока. В качестве подложки чаще всего используется титан, поэтому в процессе эксплуатации необходимо контролировать потенциал анода. При потенциале 12 В, а по нашим исследованиям, в некоторых средах уже при 8 В, происходит разрушение оксидной пленки титана с интенсивным растворением титановой подложки и выходом из строя анодного заземлителя.

Поэтому использование нерастворимых материалов в качестве точечных (поверхностных и глубинных) анодных заземлителей для установки в грунтах нецелесообразно. Такие материалы хорошо зарекомендовали себя в химической промышленности, а также для защиты морских платформ и судов. Оптимальной областью применения являются высокоагрессивные среды и морская вода с низким удельным сопротивлением. Также возможно использование таких заземлителей в качестве протяженных гибких анодов в виде проволоки с коксовой засыпкой, с учетом ограничений по напряжению.

Наибольший интерес представляют анодные заземлители из малорастворимых материалов, для которых соотношение «срок службы/стоимость» наиболее оптимально. К малорастворимым анодным материалам относятся все графитсодержащие материалы, ферросилид, магнетит.

Среди малорастворимых материалов наибольшую скорость анодного растворения имеет графит – до 1,2 кг/А∙год. На графитовых электродах анодные реакции более сложные, и дополнительно происходит окисление углерода с образованием газа по уравнению:

C + O₂ → CO₂.                                      (3) 

Графитсодержащие материалы обладают существенными недостатками, такими как подверженность «холодному горению» (когда на поверхности анода образуется газ по реакции (3), вызывающий резкое увеличение переходного сопротивления), высокое продольное сопротивление, низкая рабочая плотность тока, высокая чувствительность к влажности грунта. Возникают сложности в оценке скорости анод-
ного растворения таких материалов ввиду наличия в материале неэлектропроводных связующих. В зависимости от используемых связующих материалы делятся на жесткие (графитопласты) и гибкие (графитонаполненные полимеры или резина). При превышении рекомендуемой плотности тока полимеров или резины происходит интенсивное выделение кислорода, что приводит к деструкции полимерной матрицы и разрушению таких материалов (рис. 1). Графитопласт также обладает серьезным недостатком – высокой хрупкостью (рис. 2). Данные недостатки сдерживают широкое применение графитсодержащих материалов для изготовления анодных заземлителей. Однако благодаря гибкости некоторых составов материала они нашли применение в качестве протяженных анодов, для которых требуется низкая плотность тока.

Ферросилид представляет собой сплав железа с кремнием и имеет скорость анодного растворения до 0,5 кг/А∙год. При работе ферросилида на его поверхности одновременно с реакцией восстановления кислорода (1) протекает реакция растворения сплава. Выход ионов железа приводит к растворению анода. Свободному выходу железа из ферросилида препятствует наличие ионов кремния: вследствие большего сродства к кислороду ионы кремния легче соединяются с кислородом, образуя труднорастворимый оксид кремния. Образующийся оксид кремния со временем покрывает всю поверхность анод-
ного заземлителя и препятствует выходу ионов железа, а следовательно, растворению анода.

Поскольку процессы, протекающие на анодном заземлении, осуществляются с участием электронов, то скорость протекания этих процессов зависит от величины стекающего, т. е. защитного, тока. Зависимость скорости растворения от плотности тока представлена на рис. 3.

Необходимо учитывать, что на конечный период эксплуатации плотность защитного тока как минимум в 3 раза превышает начальную в связи с уменьшением геометрических размеров анодов. Однако не только плотность тока определяет скорость растворения ферросилида. Очень важно, чтобы сплав, из которого изготовлен анодный заземлитель, был однородным по химическому составу, без газовых включений и других дефектов. Все эти параметры влияют на реальный срок службы.

Длительное и повсеместное использование ферросилида в различных грунтах доказало их высокую эффективность в качестве точечных (поверхностных и глубинных) заземлителей.

Магнетит, обладая очень низкой скоростью растворения (до 0,04 кг/А∙год), имеет гораздо бóльшие перспективы применения, позволяя изготавливать достаточно легкие конструкции. В связи с низкой скоростью растворения геометрические размеры заземлителя во время эксплуатации изменяются незначительно, что обеспечивает практически стабильное сопротивление растеканию тока.

Механизм анодного растворения магнетита отличается от растворения ферросилида, так как материал состоит из оксидов железа, но суть протекающих на аноде процессов одинаковая. Ввиду большой допустимой плотности тока магнетит предполагает наиболее широкое использование в различных грунтах, а также в морской воде.
К сожалению, сложная технология изготовления не позволяет добиться низкой цены при производстве данного материала и получить достойное широкое распространение.

Представленные материалы анодных заземлителей сильно различаются по свойствам, и для того чтобы правильно их применять при капитальном ремонте и строительстве систем ЭХЗ, необходимо учитывать все их достоинства и недостатки. Понимание процессов, протекающих на анодном заземлителе, позволит проектировщикам и специалистам ЭХЗ грамотно выбрать его материал и обоснованно прогнозировать эксплуатационные затраты и срок их службы.

Результаты анализа анодных материалов с указанием рекомендуемой области применения, а также их преимуществ и недостатков представлены в таблице. Данная информация поможет принять правильное решение при выборе анодного заземления.

Характеристики современных анодных материалов

ЗАО «Химсервис»

301651, РФ, Тульская обл., г. Новомосковск, ул. Свободы, д. 9

Тел.: +7 (48762) 2-14-77/78

Факс: +7 (48762) 2-14-78

e-mail: adm@ch-s.ru

www.химсервис.com