Протекторы алюминиевые

Принцип протекторной защиты от коррозии

Протекторная защита — разновидность катодной защиты, при которой к стальной конструкции присоединяют анод из более электроотрицательного металла. В образовавшейся гальванической паре защищаемый объект становится катодом, а протектор — жертвенным анодом, который постепенно растворяется, отдавая защитный ток. Коррозионное разрушение стали при этом практически прекращается.

Алюминиевые протекторы применяются для электрохимической защиты подводной части корпусов судов, внутренних поверхностей танков и цистерн, корпусных конструкций и металлических сооружений, эксплуатирующихся в морской воде, пластовых и подтоварных водах. Основное достоинство алюминиевых сплавов — высокая теоретическая токоотдача (до 2982 А·ч/кг), что значительно превышает показатели цинковых (820 А·ч/кг) и сопоставимо с магниевыми (2204 А·ч/кг) протекторами. При этом алюминиевые протекторы обладают низкой поляризуемостью, благодаря чему эффективны в проточной морской воде и при защите портовых сооружений.

Марки алюминиевых протекторных сплавов по ГОСТ 26251-84

Требования к химическому составу, типоразмерам и техническим характеристикам алюминиевых протекторов регламентирует ГОСТ 26251-84 «Протекторы для защиты от коррозии. Технические условия» (с Изменениями № 1, 2). Стандарт распространяется на протекторы из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов.

Для алюминиевых протекторов ГОСТ 26251-84 предусматривает четыре марки сплавов: АП1, АП2, АП3 и АП4. Каждый сплав отличается составом легирующих добавок и, соответственно, электрохимическими характеристиками.

Химический состав алюминиевых протекторных сплавов (основные компоненты)

Марка сплава	Цинк, %	Магний, %	Олово, %	Индий, %	Галлий, %	Титан, не более, %
АП1	4,0–6,0	—	—	—	—	—
АП2	0,6–1,0	—	—	—	—	0,01–0,2
АП3	4,0–6,0	—	0,001–0,1	—	—	—
АП4	0,05–0,2	—	0,1–0,2	0,01–0,05	0,01–0,05	2,5–4,5

Основа всех марок — алюминий. Суммарное содержание примесей, не указанных в таблице, не должно превышать 0,2 %. ГОСТ также нормирует предельное содержание вредных примесей — железа, меди, никеля, свинца и кремния, повышение которых увеличивает собственную коррозию протектора и снижает токоотдачу.

Назначение легирующих добавок

Цинк вводят для смещения потенциала алюминия в отрицательную сторону и обеспечения равномерного растворения протектора. Олово выполняет функцию активатора поверхности, препятствуя образованию плотной оксидной плёнки. Индий и галлий (в сплаве АП4) обеспечивают повышенную анодную активность — такой сплав применяется в средах с пониженной электропроводностью, например при наличии песчано-парафиновых отложений на днищах нефтяных резервуаров. Титан (в сплавах АП2 и АП4) способствует измельчению зерна при литье.

Типы алюминиевых протекторов

ГОСТ 26251-84 устанавливает четыре типа протекторов по виду систем протекторной защиты:

Обозначение типа	Наименование	Область применения
К	Короткозамкнутый	Приваривается непосредственно к корпусу судна или конструкции. Наиболее распространённый тип.
Н	Неотключаемый с балластным сопротивлением	Подключается через постоянное сопротивление для ограничения тока на начальном этапе.
П	Подвесной	Подвешивается внутри танков, цистерн и резервуаров на кабелях или арматуре.
Р	Регулируемый	Имеет регулируемое сопротивление для настройки защитного тока.

Маркировка протекторов по ГОСТ 26251-84

Условное обозначение протектора содержит полную информацию о его типе, конструкции, материале и массе. Структура маркировки:

Позиция	Значение	Пример
Первая буква	П — протектор	П
Вторая буква (после дефиса)	Тип: К, Н, П или Р	К
Третья буква	Конструктивное исполнение: К — концевой, Л — линейный, О — одиночный	О
Четвёртая буква	Основной металл сплава: А — алюминий, М — магний, Ц — цинк	А
Цифра после дефиса	Номинальная масса, кг	3

Пример полного обозначения: Протектор П-КОА-3 АП2 ГОСТ 26251-84 — протектор короткозамкнутый одиночный алюминиевый массой 3 кг из сплава марки АП2.

Маркировка наносится при литье. Допускается нанесение маркировки ударным способом клеймами высотой знаков 12 мм.

Электрохимические характеристики

Электрохимические свойства протектора определяют его пригодность для конкретных условий эксплуатации. Для сплава АП3 рабочий отрицательный потенциал по нормальному водородному электроду составляет 730 мВ, стационарный потенциал — 820 мВ. Сплав АП4Н (модификация с повышенной анодной активностью) характеризуется рабочим потенциалом 850 мВ и стационарным 900 мВ по водородному электроду сравнения, что позволяет обеспечивать защиту в средах с пониженной электропроводностью.

Минимальное переходное сопротивление между протектором и электролитом — необходимое условие эффективной работы. В морской воде с удельным сопротивлением порядка 0,25 Ом·м алюминиевые протекторы работают наиболее результативно.

Области применения алюминиевых протекторов

Защита судов и морских сооружений

Короткозамкнутые протекторы П-КОА, П-ККА и П-КЛА устанавливают на подводной части корпусов судов, на рулях, перьях рулей, гребных валах, кингстонах, ледовых ящиках. Линейные протекторы П-КЛА создают замкнутую анодную схему, распределяющую защитный ток по всему корпусу, включая зоны, куда не достигает ток систем катодной защиты с внешним источником. Алюминиевые протекторы также применяются для защиты портовых сооружений, свай, причалов и морских платформ.

Защита резервуаров

Для защиты внутренней поверхности боковых стенок резервуаров-отстойников типа РВС используют протекторы из сплава АП3. Для защиты днищ резервуаров, где накапливаются песчано-парафиновые отложения со сниженной электропроводностью, применяют протекторы из сплава АП4Н с повышенной анодной активностью. Оба типа протекторов могут применяться совместно для защиты различных зон одного резервуара. Срок службы серийных протекторов в условиях воздействия пластовых и подтоварных вод составляет не менее 15 лет.

Защита трубопроводов

Для внутренней защиты трубопроводов применяют протяжённые протекторы цилиндрической формы (протекторы браслетного типа). Их затягивают внутрь трубопровода с помощью лебёдки и монтажного троса, перемещаемого потоком транспортируемой жидкости. За один приём можно смонтировать протекторную секцию длиной до 2000 м.

Защита ёмкостей с пресной водой

Для протекторной защиты резервуаров и ёмкостей с питьевой водой допускается применять протекторы из алюминиевых или магниевых сплавов. Продукты коррозии алюминия и магния не представляют опасности для здоровья, что позволяет соблюдать экологические и санитарные требования к качеству питьевой воды.

Требования к изготовлению

Согласно ГОСТ 26251-84, протекторы изготавливают методом литья в металлические формы или водоохлаждаемые кристаллизаторы. Рабочая поверхность протектора должна быть чистой, без посторонних включений и трещин. Допускаются окисные включения, зачищенные места, впадины или выступы глубиной (высотой) до 5 мм общей площадью до 500 мм².

Арматура протекторов изготавливается из стали ВСт3сп2 по ГОСТ 5521 с антикоррозионным покрытием (цинковое, цинково-хроматное или кадмиевое) по ГОСТ 9.306. Допускается наличие монтажных отверстий на арматуре.

Предельные отклонения: по массе — ±6 % для протекторов до 300 кг и ±12 % свыше 300 кг; по ширине и высоте — ±5 мм; по расстоянию крепёжных отверстий — ±2 мм.

Формы поставки алюминиевых протекторов

Протекторы поставляются с приваренной контактно-крепёжной арматурой, подготовленной к монтажу сваркой, либо с иным крепежом в соответствии с назначением. Типоразмерный ряд по ГОСТ 26251-84 включает массы от 1 до 60 кг для различных конструктивных исполнений. По согласованию с заказчиком возможно изготовление протекторов нестандартных размеров и массы.

Поставка осуществляется в контейнерах или дощатых ящиках по согласованию с заказчиком. Сопроводительная документация содержит марку сплава, типоразмер, массу партии, год выпуска и обозначение стандарта.

Гарантийный срок хранения алюминиевых протекторов — 5 лет при соблюдении условий транспортировки и хранения (для сравнения: гарантийный срок цинковых протекторов — 3 года). По истечении гарантийного срока перед монтажом проводится проверка в объёме 10 % от партии на соответствие требованиям стандарта по внешнему виду, массе и размерам.

При заказе протекторов необходимо указывать полную маркировку, включая марку сплава, тип и массу, что гарантирует получение изделий с требуемыми электрохимическими характеристиками. Также поставляются цинковые протекторы для условий, где они предпочтительнее алюминиевых — например, на взрыво- и пожароопасных объектах.