Протектор магниевый ПМ-5у

Протектор магниевый ПМ-5У — элемент системы электрохимической защиты (ЭХЗ) подземных стальных сооружений от почвенной коррозии. Представляет собой анод из магниевого протекторного сплава массой 5 кг со стальным контактным сердечником, упакованный в хлопчатобумажный мешок с порошкообразным активатором. Соединительный провод выведен наружу для подключения к защищаемой конструкции. Обозначение расшифровывается так: П — протектор, М — магниевый, 5 — номинальная масса анода в килограммах, У — упакованный (с активатором).

Назначение и область применения протектора ПМ-5У

Магниевый протектор ПМ-5У предназначен для протекторной (гальванической) защиты от коррозии стальных подземных конструкций: газопроводов, нефтепроводов, водопроводов, кабельных линий, резервуаров и других металлических сооружений, эксплуатируемых в грунтах и грунтовых водах. Применение протекторной защиты для подземных стальных сооружений регламентируется ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».

Протекторная защита наиболее эффективна в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом·м. При более высоком сопротивлении грунта защитный ток протектора резко снижается, и для обеспечения требуемого уровня защиты рекомендуется применять установки катодной защиты с внешним источником тока.

ПМ-5У — наименьший по массе типоразмер в линейке магниевых протекторов серии ПМ. Он применяется для защиты трубопроводов малого и среднего диаметра, ответвлений от магистральных газопроводов, отдельных резервуаров, а также газопроводов низкого давления газораспределительных сетей. Для более протяжённых и крупных сооружений используются протекторы большей массы — ПМ-10У и ПМ-20У.

Принцип работы протекторной защиты

Протекторная защита основана на принципе гальванической пары. Магний обладает более отрицательным электродным потенциалом, чем сталь. При электрическом соединении протектора с защищаемой конструкцией через грунт (электролит) возникает гальванический элемент: протектор становится анодом, а стальное сооружение — катодом. Защитный ток протекает от анода через грунт к конструкции и далее по соединительному проводу обратно к протектору.

Под действием этого тока потенциал стальной конструкции смещается в отрицательную сторону до значений, при которых коррозионные процессы подавляются. При этом протектор постепенно растворяется (разрушается), принимая коррозионное воздействие на себя. Именно поэтому протектор называют жертвенным анодом — он разрушается вместо защищаемого сооружения.

Конструкция и комплектация магниевого протектора ПМ-5У

Анод из магниевого сплава

Рабочее тело протектора — отливка из магниевого протекторного сплава. Сплав получают методом литья в металлические формы. Внутри анода залит стальной контактный сердечник, к которому крепится соединительный провод для подключения к защищаемой конструкции.

Соединительный провод

В стандартной комплектации протектор оснащается полевым проводом типа П-274 длиной 3 метра. По согласованию с заказчиком может комплектоваться другим типом провода или кабелем иной длины. Провод подключается к стальному сердечнику анода и выводится наружу через стенку мешка с активатором.

Активатор (засыпка)

Активатор — порошкообразная смесь, в которую помещается анод. Стандартный состав активатора для протекторов серии ПМ:

Активатор выполняет несколько функций: обеспечивает стабильный электрический контакт анода с грунтом, снижает переходное сопротивление в системе «протектор — грунт», препятствует образованию труднорастворимых оксидных плёнок на поверхности анода и способствует равномерному растворению протекторного тела. Благодаря активатору достигается более высокий по абсолютной величине и более стабильный во времени защитный потенциал.

Упаковка

Анод с подключённым проводником и порошкообразным активатором помещается в хлопчатобумажный мешок. Для хранения и транспортировки протектор дополнительно упаковывается в бумажный (или полипропиленовый) пакет-контейнер, который снимается непосредственно перед установкой протектора в грунт.

Технические характеристики протектора ПМ-5У

Габаритные размеры и масса

Ниже приведены размеры анода (слитка без активатора) и протектора в упакованном виде (с активатором в мешке):

Размеры анода ПМ-5 (без активатора), мм:

Размеры протектора ПМ-5У (упакованного с активатором), мм:

Таким образом, масса анода составляет 5 кг, а общая масса упакованного протектора (анод + активатор + мешок + провод) — не менее 16 кг. Разница в массе обусловлена весом порошкообразного активатора.

Электрохимические параметры

Стационарный потенциал протектора измеряется относительно медно-сульфатного электрода сравнения (м.-с. э. с.) и составляет приблизительно –1,6 В. Это значительно отрицательнее потенциала стальной конструкции в грунте, что и обеспечивает движущую силу защитного тока. Теоретическая электрохимическая ёмкость (токоотдача) магниевых протекторных сплавов составляет около 2200 А·ч/кг. Практический коэффициент использования анода ниже и зависит от условий эксплуатации.

Химический состав протекторного сплава

Для отливки анодов применяются магниевые протекторные сплавы марок МП-1 и МП-2. Основа сплава — магний, легированный алюминием, цинком и марганцем. Различие между марками заключается в допустимом содержании примесей:

Основные компоненты (массовая доля, %):

Допустимое содержание примесей (не более, %):

Сплав МП-1 отличается более жёсткими ограничениями по содержанию примесей — железа, меди, никеля и кремния. Эти элементы являются катодными включениями в магниевой матрице и при повышенном содержании усиливают саморастворение анода, снижая КПД протектора. Сплав МП-2 допускает более высокое содержание примесей. По согласованию сторон в сплаве МП-2 допускается массовая доля редкоземельных элементов (РЗЭ) не более 2 %.

Условия эффективной работы протектора ПМ-5У

Требования к удельному сопротивлению грунта

Магниевые протекторы серии ПМ рассчитаны на работу в грунтах с удельным электрическим сопротивлением до 50 Ом·м. Чем ниже сопротивление грунта, тем больший защитный ток способен отдать протектор и тем эффективнее защита. В грунтах с сопротивлением выше 50 Ом·м сила защитного тока может оказаться недостаточной для обеспечения требуемого сдвига потенциала конструкции.

Магниевые протекторы применяются в условиях, где цинковые и алюминиевые аноды малоэффективны — в пресных и слабосолёных грунтовых водах, почвах с умеренной минерализацией. Это обусловлено тем, что магний имеет наиболее отрицательный потенциал среди применяемых анодных материалов и обеспечивает большую движущую силу защитного тока.

Схемы установки протекторов

Протекторы устанавливаются на расстоянии около 5 метров от оси защищаемого трубопровода. Глубина заложения протектора обычно соответствует глубине заложения трубопровода. Перед установкой с протектора снимается наружный бумажный или полипропиленовый пакет, а хлопчатобумажный мешок с активатором остаётся.

Возможны два варианта установки: одиночная — когда один протектор защищает определённый участок трубопровода, и групповая — когда в одной точке размещается группа из 5–15 протекторов для усиления защитного тока. Групповая установка применяется на участках повышенной коррозионной опасности или при больших диаметрах трубопроводов.

Расход протекторов на единицу протяжённости трубопровода определяется проектной документацией и зависит от диаметра трубы, качества изоляционного покрытия, коррозионной агрессивности грунта и требуемого срока защиты. Для ориентировочного расчёта: один протектор ПМ-10У в среднем защищает участок трубопровода длиной 1000–2000 метров (при хорошем состоянии изоляции).

Срок службы и условия хранения

Срок эксплуатации протектора ПМ-5У составляет от 5 до 10 лет. Конкретный период зависит от массы анода, величины защитного тока (определяется состоянием изоляции и коррозионной активностью грунта) и условий эксплуатации. Протектор считается выработанным, когда его анодное тело растворяется настолько, что не способно обеспечить требуемый уровень защитного тока.

Хранение протекторов осуществляется в заводской упаковке в закрытых складских помещениях, защищённых от попадания влаги. Наружный пакет-контейнер обеспечивает сохранность активатора от намокания.

Нормативная документация

Протекторная защита подземных стальных сооружений регламентируется ГОСТ 9.602-2016 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии». Протекторы типа ПМ для судовых конструкций и сооружений в морской воде изготавливаются по ГОСТ 26251-84 «Протекторы для защиты от коррозии. Технические условия».

Помимо стандартных типоразмеров серии ПМ, на рынке представлены также модифицированные магниевые протекторы различных форм сечения (круглой, трапециевидной, треугольной) и масс (от 2 до 20 кг и более), выпускаемые по различным техническим условиям.

Сравнение типоразмеров магниевых протекторов серии ПМ

Выбор типоразмера определяется проектными расчётами и зависит от требуемого срока защиты, коррозионных условий и параметров защищаемого сооружения.