Protección anticorrosión y catódica de tuberías de acero de gas urbano
1.1 Métodos de corrosión electroquímica
Las tuberías de acero de gas urbano están en su mayoría enterradas bajo tierra y su corrosión suele deberse al contacto con el suelo, por lo que es necesario tener un cierto conocimiento de ello. el ambiente de corrosión del suelo. Como mezcla, el suelo se compone de sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Hay algunas cargas aniónicas alrededor de los coloides en el suelo. Si el agua penetra en el suelo, el suelo es equivalente a algunos electrolitos multifásicos y tiene una cierta cantidad. Corrosivo Cuando entra en contacto con tuberías de acero metálicas, se producirá una reacción electroquímica que corroerá las tuberías de acero.
La corrosión de las tuberías de acero de gas urbano causada por reacciones electroquímicas en el suelo se divide en dos categorías, a saber, corrosión de macrobatería y microbatería. La corrosión de macrobatería ocurre principalmente en el límite entre dos tipos de suelo. Cuando las tuberías de acero metálicas se distribuyen en dos suelos al mismo tiempo, es fácil producir un gran grado de corrosión en el límite del suelo y en las áreas de cátodo y ánodo de este. La corrosión de la batería es relativamente obvia, la corrosión como la diferencia de concentración de oxígeno y la diferencia de concentración de sal entran en esta categoría. La corrosión de las microbaterías ocurre principalmente en superficies metálicas. Hay dos razones principales para su aparición: una es causada por las grandes diferencias estructurales de los materiales en el suelo y la segunda es causada por las grandes diferencias estructurales de la propia tubería de acero.
1.2 Mecanismo de corrosión electroquímica
Cuando las tuberías metálicas de acero entran en contacto con dos tipos diferentes de suelo, se generarán potenciales inconsistentes en las dos interfaces, lo que resultará en dos diferencias de potencial en la superficie. El metal y el suelo son un material conductor y pueden proporcionar fácilmente un circuito para la corrosión de las macrobaterías. Por lo tanto, cuando se produce corrosión de macroceldas en un metal, es causada por la diferencia de potencial en el metal. Debido a las diferencias en la estructura del suelo y las estructuras y formas específicas de los diferentes materiales en contacto con él, la macrocorrosión de baterías ocurre en una amplia gama de áreas y es altamente compleja. Según experimentos realizados por la Academia China de Ciencias Sociales, las macrobaterías son muy corrosivas para los objetos metálicos, generalmente 10 veces más intensas que las microbaterías, y la corrosión de las macrobaterías ocurre principalmente en lugares con diferentes estructuras de suelo, principalmente en áreas locales. puede causar fácilmente la perforación de las tuberías de acero para gas. En comparación con la corrosión de la macro batería, la intensidad de la corrosión del tipo micro batería es menor, la distribución es más uniforme y las áreas de ánodo y cátodo no son obvias, por lo que no es altamente corrosiva para las tuberías de acero de gas urbano.
1.3 Batería de diferencia de concentración de oxígeno
Cuando las tuberías de acero de gas urbano están enterradas en suelos con diferentes estructuras, el estado de ventilación será inconsistente debido a las diferentes densidades del suelo. Contacto con una mejor ventilación El potencial. de las tuberías de acero en esta parte del suelo es relativamente alta, actuando como el área catódica en la batería de diferencia de concentración de oxígeno formada, y la corrosión es relativamente lenta, mientras que el potencial de las tuberías de acero en contacto con la parte del suelo con pobre la ventilación es relativamente baja y en la batería de diferencia de concentración de oxígeno formada, el potencial de los tubos de acero es relativamente bajo. Sirve como área de ánodo en la batería de diferencia de concentración de oxígeno y tiene una tasa de corrosión más rápida. Por lo tanto, para las tuberías de acero de gas urbano, la diferencia de concentración de oxígeno de la batería es un factor importante que causa la corrosión.
Por ejemplo, una tubería de acero enterrada bajo un cinturón verde con baja densidad de suelo es equivalente a una tubería de acero enterrada en un ambiente rico en oxígeno debido a la gran cantidad de humedad circundante y oxígeno disuelto. Los tubos de acero enterrados bajo la carretera de cemento con alta densidad de suelo son equivalentes a los tubos de acero enterrados en un ambiente pobre en oxígeno debido al ambiente seco y húmedo que los rodea. En la unión de ambos suelos se forma una célula de concentración de oxígeno alrededor del tubo de acero. La superficie deficiente en oxígeno sirve como la llamada zona anódica, lo que provoca corrosión. La celda de concentración de oxígeno formada provoca diferentes densidades de corriente entre el cátodo y el ánodo en la superficie de la tubería de acero, provocando corrosión en un proceso autocatalítico, reduciendo el valor del pH del suelo cerca del ánodo deficiente en oxígeno, es decir, aumentando. la concentración de iones cloruro, causando daños a la película de óxido de la tubería de acero en esta parte. Según el análisis anterior, se puede ver que la formación de baterías con diferencia de concentración de oxígeno ha provocado graves peligros ocultos y amenazas a la seguridad de las tuberías.
2.1 Método anticorrosión de la capa aislante
El objetivo de este método es inhibir la corriente de corrosión, para lo cual es necesario aumentar la resistencia equivalente entre la tubería de acero de gas y el suelo. En la actualidad, el método más eficaz y convencional es utilizar material asfáltico como capa aislante de los tubos de acero, que tiene un buen efecto anticorrosión. Para implementar el método anticorrosión de la capa de aislamiento, es necesario determinar el nivel de aislamiento anticorrosión de la tubería de acero, y el nivel de aislamiento se ve afectado por la resistividad del suelo. Por lo tanto, el punto clave de la construcción anticorrosión es. si la resistividad del suelo se puede medir con precisión.
2.2 Método de protección catódica de la fuente de alimentación externa
La corrosión de las tuberías de acero de gas urbano es causada principalmente por daños a la capa de aislamiento anticorrosión en su pared exterior, y la protección de la capa de aislamiento no puede fundamentalmente prevenir daños físicos, por lo que, en la actualidad, se utiliza principalmente el método de combinar el método de protección eléctrica y la protección de la capa de aislamiento.
El principio del llamado método de protección eléctrica es hacer que las tuberías metálicas de acero sean equivalentes a áreas catódicas para inhibir la corrosión. Por lo tanto, el método de protección eléctrica también se denomina método de protección catódica. Dos tipos, a saber, el cátodo con fuente de alimentación externa y el método de protección catódica del ánodo de sacrificio. El método de protección catódica de la fuente de alimentación externa requiere conectar el electrodo negativo de la fuente de alimentación a la tubería de acero y el electrodo positivo al ánodo conectado a tierra. La corriente de protección fluye desde el electrodo positivo de la fuente de alimentación al ánodo auxiliar y luego desde el. tierra a la tubería de acero y finalmente regresa al electrodo negativo de la fuente de alimentación. El metal protegido sigue siendo el cátodo de la batería de tierra, y solo se produce una reacción de reducción en su superficie y no se produce ninguna reacción de oxidación de los iones metálicos, lo que inhibe la corrosión.
Cabe señalar que en el método de protección de la fuente de alimentación externa, existen dos conceptos de potencial de protección mínimo y máximo. El potencial de protección mínimo es el potencial más bajo que una tubería de acero puede recibir protección catódica. Se ve afectado por la corrosividad del suelo. En términos de tuberías de acero de gas urbano, el potencial mínimo suele ser de -0,85 V a tierra. El potencial de protección máximo se selecciona generalmente alrededor de -1,30 V.
2.3 Método de protección catódica del ánodo de sacrificio
Aunque la fuente de alimentación externa tiene un fuerte efecto protector sobre la tubería de acero, el metal y el equipo adyacente a la tubería de acero se bloquearán debido a No hay entrada de corriente protectora. El efecto es el ánodo y se destruye. Por esta razón, en la protección de tuberías de acero de gas urbano, el método de protección catódica de ánodos de sacrificio se utiliza a menudo para proteger otras tuberías metálicas alrededor de las tuberías de acero. Por lo general, un metal con un potencial más negativo que el electrodo de la tubería de acero para gas se conecta a la tubería de acero para gas para formar una batería primaria. En este momento, el ánodo es equivalente a un metal con un potencial más negativo que la tubería de acero para gas. y la corrosión se transferirá al cátodo, y el cátodo quedará protegido eficazmente. Los materiales utilizados como ánodos de sacrificio suelen estar compuestos de magnesio, aluminio, zinc y otras aleaciones. Esta combinación tiene una mejor salida de corriente y un mejor efecto de protección en las tuberías de acero para gas.
3.1 Especificaciones relevantes para la protección catódica del gas urbano Las tuberías de acero enterradas deberán protegerse exteriormente con una capa anticorrosión.
(2) Las tuberías de nueva construcción de alta presión, subalta presión y media presión con un diámetro nominal de ≥100 mm y las tuberías de baja presión con un diámetro nominal de ≥200 mm deben adoptar un control de corrosión. Sistema con capas anticorrosión complementadas con protección catódica. La protección catódica no debe interrumpirse durante la operación de la tubería.
(3) Después de rellenar la tubería anticorrosión, se debe verificar la integridad de la capa anticorrosión.
(4) El diseño y construcción de protección catódica para nuevas tuberías debe realizarse simultáneamente con el diseño y construcción de tuberías y ponerse en uso al mismo tiempo.
3.2 Principios para determinar los planes de protección catódica
Al implementar la protección catódica, se deben seguir los siguientes principios:
(1) La red de tuberías de la ciudad y las líneas cortas Las tuberías a distancia deben adoptar un ánodo de sacrificio.
(2) Las tuberías de transmisión de larga distancia utilizan corriente impresa.
(3) La corriente impresa de los gasoductos urbanos debe utilizar sistemas de ánodos de pozos profundos tanto como sea posible, y es mejor utilizar un control de corriente constante.
(4) Para evitar interferencias con otras tuberías, las tuberías nuevas y las antiguas deben considerarse de manera uniforme.
3.3 Estándares de calificación de protección catódica
Los estándares de calificación para protección catódica son:
(1) El potencial de protección es -850mV (relativo al Cu/CuSO4 parámetro de saturación que el electrodo) o más negativo.
(2) El potencial de polarización del cátodo no será inferior a 100 mV.
(3) Cuando el suelo contiene bacterias reductoras de sulfato y el contenido de sulfato es superior a 0,5, el potencial protector debe alcanzar -950 mV (en relación con Cu/CuSO4 saturado) o menos.
(4) El límite del potencial máximo de protección debe determinarse según el entorno de la capa de cobertura, sujeto a la fuerza de adhesión que no dañe la capa de cobertura, y generalmente es de -1,5 V (relativo a Cu/CuSO4 saturado).
En la actualidad, la mayoría de los gasoductos urbanos todavía utilizan el método anticorrosión de capa aislante tradicional para inhibir la corrosión de las tuberías de acero. Este método no solo tiene poca confiabilidad, sino que también es propenso a la corrosión por perforación una vez que se produce el daño físico. Por el contrario, la combinación del método de protección catódica y el método de protección de la capa de aislamiento puede reducir al máximo el costo de mantenimiento de las tuberías, mejorar el efecto anticorrosión, logrando así el propósito de mejorar el entorno de suministro de gas y extender la vida útil de la tubería. , para que el gasoducto pueda funcionar de forma económica y fiable.