Zastosowanie technologii ochrony katodowej w rafineriach i zakładach chemicznych

Technologia ochrony katodowej jest szeroko stosowana w rafineriach i zakładach chemicznych do ochrony zakopanych lub zanurzonych obiektów metalowych (np. rurociągów, zbiorników magazynowych, fundamentów urządzeń) przed korozją elektrochemiczną.

1. Zakopane rurociągi

• Zakładowe sieci rurociągów: Podziemne rurociągi transportujące ropę naftową, produkty rafinowane, chemikalia, wodę i parę.
• Rurociągi-dalekobieżne: rurociągi łączące rafinerie z dokami i farmami zbiorników magazynujących.
• Zagrożenia korozyjne: korozja gleby, zakłócenia prądu błądzącego, korozja mikrobiologiczna (SRB).

2. Zbiorniki magazynowe

• Zewnętrzna część dolnej płyty zbiornika: część- mająca kontakt z glebą.
• Ściany wewnętrzne: Ściany wewnętrzne zbiorników przechowujących roztwory elektrolitów (np. woda słona, media kwaśne).

3. Fundamenty sprzętu i Gropod Systemami

• Fundamenty konstrukcji stalowych: Elementy metalowe w fundamentach betonowych reaktorów, wież, wymienników ciepła.
• Siatki uziemiające: Wymagana ochrona elektrod uziemiających instalację elektryczną podatnych na korozję.

4. Systemy chłodzenia wodą morską

• Rurociągi wody morskiej: Rurociągi chłodzące wodę morską w rafineriach przybrzeżnych (korozja przy wysokiej zawartości jonów chlorkowych).
• Pompy, zawory, skraplacze: Elementy metalowe mające kontakt z wodą morską.

5. Sprzęt chemiczny

• Zbiorniki magazynujące kwas/zasadę: wewnętrzne ściany zbiorników kwasu siarkowego/kwasu solnego (wymagające materiałów anodowych-kwasoodpornych).
• Reaktory, wymienniki ciepła: Elementy metalowe w instalacjach do procesów mokrych.

1. Metoda anody ofiarnej

Scenariusze zastosowań:

• Zakopane rurociągi
• Małe zbiorniki, miejscowa ochrona
• Wnętrza chłodnicy wody

Wspólne anody:

• Stopy magnezu (Mg): wysokie napięcie sterujące, odpowiednie do gleby i słodkiej wody o wysokiej-oporności.
• Stopy cynku (Zn): niskie napięcie zasilania, odpowiednie do gruntów/wody morskiej o niskiej-oporności.
• Stopy aluminium (Al): Środowiska wody morskiej (np. systemy wody chłodzącej).

2. Obecna metoda pod wrażeniem

Obowiązujące scenariusze:

• Zakopane rurociągi, zewnętrzne płyty denne zbiornika
• Środowiska wody morskiej (np. pale stalowe w dokach, systemy chłodzenia wodą morską)

Kluczowe komponenty:

• Anody: żeliwo wysoko-krzemowe, anody tytanowe MMO (mieszane tlenki metali), anody platynowe-niobowe.
• Prostowniki o stałym potencjale: automatycznie dostosowują prąd, aby utrzymać potencjał ochronny.
• Głębokie złoża anodowe: odpowiednie dla roślin-o ograniczonej przestrzeni.

1. Ochrona zakopanych rurociągów

Anody protektorowe:

• Anody protektorowe ze stopu Mg lub Zn.

Pod wrażeniem prądu:

• Złoża anodowe: rozproszone, płytko-zakopane anody lub anody głęboko-studniowe (oszczędność miejsca-).
• Monitoring: Stacje testowe i elektrody referencyjne (Cu/CuSO₄ lub Ag/AgCl).

2. Ochrona czołgu

Zewnętrzna część dna zbiornika:

• Anody protektorowe: siatki anod Zn/Mg pod dnem zbiornika.
• Prąd pod wrażeniem: anody siatkowe MMO, anody elastyczne ze sterowaniem prostownikiem transformatorowym.

Wnętrze zbiornika (np. zbiorniki z solą fizjologiczną):

• Anody ze stopu Al/Zn zawieszone w cieczy w zbiorniku.

3. Ochrona systemu wody morskiej

• Rurociągi wody morskiej: spawane/przykręcane anody ze stopu Al lub anody typu-sondującego (ICCP).
• Pale stalowe dokowe: anody MMO (ICCP) lub anody protektorowe ze stopu Al (SACP).

4. Ochrona Sprzętu Chemicznego

Środowiska kwaśne:

• Specjalne anody: platyna-niob (-kwasoodporna), żeliwo wysoko-krzemowe (HSCI).
• Ochrona wnętrz: powłoki-kwasoodporne + ochrona katodowa.

1. Zakłócenia prądu błądzącego

Źródła:

• Systemy szyn prądu stałego, urządzenia do elektrolizy, sąsiadujące systemy CP.

Rozwiązania:

• Zainstalować urządzenia odwadniające (odwodnienie bezpośrednie/wymuszone).
• Aby odizolować dotknięte sekcje, należy zastosować kołnierze izolacyjne.

2. Środowiska o wysokiej-temperaturze

Wydanie:

• Temperatures >60 stopni przyspiesza zużycie anod lub degraduje powłoki.

Rozwiązania:

• Używaj anod-wysokotemperaturowych (np. MMO).
• Zoptymalizuj moc wyjściową prostownika, aby uniknąć- nadmiernej ochrony.

3. Korozja mikrobiologiczna (SRB)

Wydanie:

• Bakterie-redukujące siarczany (SRB) w glebach beztlenowych przyspieszają korozję.

Rozwiązania:

• Zwiększ potencjał ochronny (-0,95 V w porównaniu z Cu/CuSO₄).
• Zastosuj powłoki antybakteryjne/biocydy.

1. Potencjalny monitoring:

• Regularne ręczne pomiary potencjału rury-do-gleby.
• Inteligentne stacje testowe z systemami online do automatycznego rejestrowania danych/alarmów.

2. Wymiana anody:

• Wymień anody protektorowe, gdy pozostała masa<30%.
• Anody pod wrażeniem zwykle wytrzymują 20–40 lat.

1. Normy międzynarodowe:

• ISO 15589-1 (Przemysł naftowy, petrochemiczny i gazowniczy - Ochrona katodowa systemów rurociągów - Część 1: Rurociągi lądowe)
• NACE SP0169-2024 (Kontrola korozji zewnętrznej w podziemnych lub zanurzonych metalowych rurociągach)
• API RP651-2024 Ochrona katodowa naziemnych zbiorników magazynujących ropę naftową
• NACE SP0193-2016 Zewnętrzna ochrona katodowa dna zbiornika ze stali węglowej najwyższej jakości
• EN 14505-2005 Ochrona katodowa skomplikowanych konstrukcji

2. Chińskie standardy:

• GB/T 35508-2017 Regionalna ochrona katodowa obiektów stacji
• GB/T 50393-Norma techniczna 2017 dotycząca inżynierii antykorozyjnej stalowych zbiorników magazynujących ropę naftową
• GB/T 21448-2017 Specyfikacja techniczna dotycząca ochrony katodowej zakopanych rurociągów stalowych
• SY/T 6964-2013 Specyfikacja techniczna dotycząca ochrony katodowej stacji naftowych i gazowych

• Projekt zintegrowanej bazy BASF (Guangdong).
• Sinopec-Projekt joint venture Guangdong dotyczący rafinacji i integracji chemicznej na wyspie Donghai, miasto Zhanjiang, prowincja Guangdong
• Projekt SABIC Tianjin Petrochemical 260 000 ton poliwęglanu (PC) rocznie
• Projekt kompleksu i obiektów Sonatrach MTBE (Algieria)
• Projekt CNOOC Shell Huizhou dotyczący etylenu, faza III
• Projekt rafinacji petrochemicznej i integracji chemicznej Zhejiang

Ochrona katodowa ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania korozji w rafineriach i zakładach chemicznych. Wybór pomiędzy metodą anody protektorowej a metodą prądu pod wrażeniem zależy od warunków środowiskowych (gleba, woda morska, chemikalia), uzupełnionych powłokami i systemami monitorowania, tworząc kompletne systemy ochrony. Właściwe zastosowanie znacznie zmniejsza koszty konserwacji i zapobiega wyciekom/przestojom spowodowanym korozją.