Протекторы магниевые

Принцип действия магниевых протекторов

Протекторы магниевые — средства электрохимической защиты (ЭХЗ) подземных стальных сооружений от наружной коррозии. Принцип действия основан на создании гальванической пары между защищаемой конструкцией и анодом из магниевого сплава. Стационарный потенциал магния значительно отрицательнее потенциала стали: разность потенциалов в паре магний–сталь составляет около 0,6 В — это наибольший показатель среди протекторных материалов (цинка и алюминия). Благодаря этому магниевые протекторы обеспечивают больший радиус защитного действия при меньшем количестве анодов.

В цепи «сооружение — протектор» протектор является анодом, а защищаемое сооружение — катодом. Ток стекает с поверхности протектора, проходит через грунтовый электролит, входит в защищаемую конструкцию и подавляет работу коррозионных элементов на её поверхности. При этом протектор постепенно растворяется, принимая на себя коррозионное разрушение вместо защищаемого объекта.

Стационарный потенциал магниевого протектора относительно медно-сульфатного электрода сравнения (МСЭ) составляет около −1,6 В. Теоретическая токоотдача магниевых протекторных сплавов — до 2200 А·ч/кг.

Область применения

Магниевые протекторы применяют для защиты от коррозии подземных металлических сооружений: магистральных и промысловых нефтепроводов, газопроводов, продуктопроводов, водопроводных сетей, обсадных колонн скважин, кабельных коммуникаций, днищ стальных резервуаров. Протекторная защита используется как самостоятельное средство ЭХЗ, а также совместно с катодными станциями и защитными покрытиями в составе комплексной системы противокоррозионной защиты.

Магниевые протекторы работают в слабосолёных, пресных водах и грунтах — в средах, где цинковые и алюминиевые протекторы малоэффективны. Применение протекторной защиты регламентируется ГОСТ 9.602 (защита подземных сооружений от коррозии) и ГОСТ Р 51164 (защита магистральных стальных трубопроводов).

Типоразмеры магниевых протекторов

Протекторы магниевые выпускаются нескольких типоразмеров. Основные серийные модели для защиты подземных трубопроводов — ПМ-5У, ПМ-10У и ПМ-20У. Обозначение расшифровывается следующим образом: П — протектор, М — магниевый, цифра — номинальная масса анода в килограммах, У — упакованный (с активатором).

Протекторы ПМ-5У, ПМ-10У, ПМ-20У

Протекторы серии ПМ-У предназначены для защиты подземных газо- и нефтепроводов, водопроводных сетей и других стальных коммуникаций. Эффективно работают в грунтах с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом·м. При более высоком сопротивлении грунта рекомендуется применение станций катодной защиты с внешним источником тока.

Параметр	ПМ-5У	ПМ-10У	ПМ-20У
Масса анода, кг	5	10	20
Потенциал (МСЭ), В, не более	−1,6	−1,6	−1,6
Токоотдача, А·ч/кг	до 2200	до 2200	до 2200
Макс. сопротивление грунта, Ом·м	50	50	50
Ориентировочный срок службы, лет	5–10	5–10	5–10

Срок службы до полной выработки тела протектора зависит от массы анода, удельного сопротивления грунта и интенсивности коррозионных процессов.

Протекторы ПМ 15-80 и ПМ 12-80

Протекторы типа ПМ 15-80 и ПМ 12-80 — протяжённые литые аноды трапециевидного сечения со стальным сердечником. Разработаны для защиты нефтегазопромысловых сооружений и трубопроводов, проложенных в грунтах с высокой коррозионной агрессивностью и в зонах опасного воздействия блуждающих токов.

Главное отличие от серии ПМ-У — способность работать в грунтах с удельным сопротивлением более 50 Ом·м. Протяжённая форма обеспечивает большее поле защиты от одного анода. Укладываются в траншею параллельно трубопроводу. Срок эксплуатации одного изделия — не менее 15 лет. Масса протектора ПМ 15-80 — 15±1,5 кг, ПМ 12-80 — 12±1,5 кг.

Конструкция магниевого протектора

Протектор магниевый представляет собой литой анод из магниевого сплава со стальным контактным сердечником. Анод изготавливается методом литья в металлические формы. Сердечник обеспечивает электрический контакт между протектором и защищаемым сооружением через соединительный провод.

Наружу из протектора выведен соединительный провод. В стандартной комплектации протекторы ПМ-5У, ПМ-10У и ПМ-20У комплектуются проводом типа П-274 длиной 3 метра. По заказу потребителя возможна комплектация другим типом соединительного провода или кабеля.

Активатор магниевого протектора

Для обеспечения стабильной и эффективной работы магниевый анод помещается в порошкообразный активатор. Буква «У» в обозначении (упакованный) означает, что протектор поставляется в хлопчатобумажном мешке с активатором.

Активатор выполняет несколько функций: повышает стационарный потенциал протектора, обеспечивает его стабильность во времени, препятствует образованию труднорастворимых плёнок на поверхности анода, обеспечивает равномерное растворение протектора по всей поверхности и снижает переходное сопротивление в цепи «протектор — грунт».

Состав активатора: 50 % бентонитовой глины, 25 % строительного гипса и 25 % эпсомита (сульфат магния). На время хранения и транспортировки протектор с активатором дополнительно упаковывается в полипропиленовый мешок, который снимается непосредственно перед установкой в грунт.

Магниевые сплавы для протекторов

Для изготовления протекторов применяют специальные магниевые сплавы марок МП-1 и МП-2 (ГОСТ 26251-84). Основные легирующие добавки — алюминий и цинк. Алюминий повышает эффективность токоотдачи сплава, цинк способствует более равномерной коррозии протектора. Марганец связывает вредные примеси железа. Содержание примесей (железо, медь, никель, кремний) строго ограничено — они ухудшают электрохимические характеристики сплава и способствуют саморастворению.

Химический состав сплава МП-1 по ГОСТ 26251-84

Компонент	Массовая доля, %
Магний (Mg)	Основа
Алюминий (Al)	5,0–7,0
Цинк (Zn)	2,0–4,0
Марганец (Mn)	0,02–0,50
Титан (Ti), не более	0,04

Допустимые примеси в сплаве МП-1

Примесь	Не более, %
Железо (Fe)	0,003
Медь (Cu)	0,004
Никель (Ni)	0,001
Кремний (Si)	0,04

В сплаве МП-2 по согласованию сторон допускается массовая доля редкоземельных элементов (РЗЭ) не более 2 %.

Монтаж и схемы установки

Протекторы магниевые устанавливаются в грунт на расстоянии около 5 м от оси защищаемого трубопровода. Размещение может быть одиночным или групповым. В группу, как правило, входит от 5 до 15 протекторов. Один протектор серии ПМ-У в среднем защищает участок трубопровода длиной от 1000 до 2000 м. Конкретная норма расхода определяется проектом ЭХЗ и зависит от удельного сопротивления грунта, диаметра и состояния изоляционного покрытия трубопровода, а также требуемого защитного потенциала.

Протяжённые протекторы ПМ 15-80 укладываются параллельно трубопроводу в одну траншею. Применяются три схемы: с прерывистым протяжённым протектором, с одним непрерывным протектором и с двумя непрерывными протекторами. Выбор схемы определяется проектной документацией.

Протекторная защита особенно востребована на участках трубопроводов, где оперативное обнаружение и устранение утечек затруднено: переходы через водоёмы, автомобильные и железные дороги, болотистая и труднодоступная местность.

Нормативные документы

Проектирование, строительство и эксплуатация систем протекторной защиты подземных трубопроводов ведутся в соответствии со следующими стандартами:

• ГОСТ 9.602-2016 — общие требования к защите от коррозии подземных сооружений;
• ГОСТ Р 51164-98 — требования к защите от коррозии магистральных стальных трубопроводов;
• ГОСТ 26251-84 — технические условия на протекторы из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов (химический состав, типоразмеры, маркировка).

Формы поставки

Протекторы магниевые поставляются в упакованном виде (с активатором в хлопчатобумажном мешке, дополнительно в полипропиленовом мешке) и без упаковки. Стандартная комплектация включает соединительный провод П-274 длиной 3 м. По заказу возможна комплектация другими типами выводов и кабелей, а также изготовление протекторов нестандартных типоразмеров.

Для подбора типоразмера и количества протекторов необходимо указать в заявке: тип и диаметр трубопровода, протяжённость защищаемого участка, удельное сопротивление грунта и состояние изоляционного покрытия. Подробнее о протекторе магниевом ПМ-10У и протекторах цинковых П-НОЦ — в соответствующих разделах каталога.