Tài liệu ăn mòn và bảo vệ kim loại trong bồn bể chứa dầu khí

1.1 Khái niệm ăn mòn. Định nghĩa:Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại do tương tác hoá h ọc và đi ện hoá của chúng với môi trường xung quanh. - Ăn mòn hóa học: Ăn mòn kim loại xảy ra trong môi tr ường không có chấất đi ện ly gọi là ăn mòn hoá học. - Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn kim loại loại xảy ra trong môi tr ường chấất đi ện ly, trong đó kim loại bị ion hoá thành Men+gọi là ăn mòn đi ện hoá. Quá trình ăn mòn điện hoá xẩy ra là Oxy hoá- Khử, để chuyển kim loại thành d ạng ion ho ặc muôấi khác trong môi trường. 1.2. Nguyên nhân ăn mòn kim loại. - Do bản chấất kim loại - Do môi trường xung quanh thiếất bị kim lo ại - Do thiếất kếấ công nghệ thiếất bị máy móc - Do chếấ độ công nghệ và các yếấu tôấ khác… 1.3. Các yêếu tốế ảnh hưởng đêến ăn mòn kim loại. - Ảnh hưởng của bản chấất vật liệu chếấ tạo thiếất bị công trình - Ảnh hưởng của thiếất kếấ công trình - Ảnh hưởng của môi trường hoá chấất đếấn sự phá huỷ v ật li ệu công trình kim lo ại - Các yếấu tôấ ảnh hưởng khác 1.4. Ăn mòn kim loại trong cống nghiệp dâầu khí. Những nơi thường bị ăn mòn nhiếều nhấất. - Các công trình cấều cảng, dàn khoan, thiếất b ị khoan, kho n ổi, đ ường ôấng công nghệ, các thiếất bị công nghệ khác bị ăn mòn rấất mạnh do tiếấp xúc v ới môi tr ường ăn mòn. - Nhà máy chếấ biếấn sản phẩm dấều, khí, lọc hóa dấều. Đạm, đi ện - Ăn mòn thiếất bị công nghệ ở nhiệt độ cao - các phương tiện vận chuyển, lưu trữ xăng dấều, bôền ch ứa xăng dấều và các thiếất b ị phụ trợ - Ăn mòn công trình bế tông côất thép. Chương II. Cơ chêế ăn mòn 2.1 Ăn mòn hóa học. - Ăn mòn hoá học: ăn mòn hóa học là quá trình ăn mòn ch ỉ x ảy ra trong môi trường không có chấất điện ly (môi trường khí khô, xăng dấều, m ỡ, không có chấất điện ly). - Xảy ra do tác dụng trực tiếấp của các chấất có trong môi tr ường v ới kim lo ại. Ví d ụ: hấều hếất các kim loại đếều tác dụng với ôxy trong không khí đ ể t ạo oxit, các kim lo ại hoạt động có thể tác dụng với nước. Đặc biệt là ngày nay, không khí b ị ô nhiếễm ở nhiếều vùng chứa nhiếều chấất khác nhau như clo, huydrosunfua, l ưu huỳnh ddiooxit, hydroclorua, axit nitric, là những tác nhấn gấy ăn mòn m ạnh, ăn mòn hóa h ọc x ảy ra ở quy mô lớn, nghiếm trọng hơn. - Một đặc điểm của ăn mòn hóa học là các chấất được hình thành trong ph ản ứng giữa kim loại với các chấất trong môi trường và bảo vệ cho kim lo ại kh ỏi b ị ăn mòn tiếấp. Ví dụ điển hình là nhôm, nhôm là kim loại rấất hoạt đ ộng, dếễ dàng tác d ụng với oxi trong không khí tạo thành nhôm oxit. Lớp nhôm oxit này rấất m ỏng nh ưng vô cùng bếền vững bao phủ khăấp bếề mặt nhôm, bảo vệ nó bởi tác nhấn hóa h ọc khác. - Để bảo vệ ăn mòn chôấng sự ăn mòn hóa học chỉ cấền cách ly kim lo ại v ới môi trường. Việc này có thể thực hiện băềng cách bôi trơn mỡ, sơn, tráng men, m ạ băềng kim loại kém hoạt động. vv. 2.2 Ăn mòn điện hóa. - Ăn mòn điện hoá: ăn mòn điện hóa xảy ra trong môi tr ường có ch ứa chấất đi ện ly, khi các kim loại trong cùng môi trường có điện thếấ khác nhau. D ạng ăn mòn này gặp nhiếều trong hấều hếất các công trình thiếất bị kim lo ại ở khai thác, v ận chuy ển và lưu trữ sản phẩm dấều khí. - Việc bảo vệ kim loại chôấng lại sự ăn mòn khó khăn h ơn vì s ự ăn mòn có b ản chấất điện hóa. Đếấ thấấy rõ bản chấất của sự ăn mòn điện hóa chúng ta xét am săất và các hợp chấất của săất ăn mòn phổ biếấn và quan trọng nhấất . - Trong một lớp không khí ẩm, trến bếề mặt của các vật th ể kim lo ại có m ột l ớp nước mỏng, rấất mỏng. Lớp chấất này hòa tan các chấất có trong không khí nh ư CO2 , SO2, HCl,v.v.. và trở thành dung dịch chấất điện ly. M ặt khác nếấu bếề m ặt săất không đôềng nhấất, chẳng hạn như chứa tinh thể các tạp chấất là nguyến tôấ ít ho ạt đ ộng hóa học như Cu, Sn, Graphit,..thì giữa tinh thể tạp chấất, khôấi săất và dung d ịch chấất điện ly seễ tạo thành các pin gavani mà hoạt động của chúng seễ dấễn đếấn s ự oxi hóa dấền khôấi săất. Môễi tinh thể hay tạp chấất tạo thành vi pin ở nh ững chôễ nôấi gi ữa kim loại, ở những chôễ nôấi giữa kim loại với kim loại với vật chấất khác, nguy c ơ gi ữa các vùng có cấấu trúc khác nhau của một kim loại có th ể hình thành nh ững pin v ới cơ chếấ hoạt động tương tự. - Để chôấng lại sự ăn mòn điện hóa người ta có thể sử dụng phương pháp cách ly, nhưng hiệu quả hơn cả là bảo vệ băềng điện hóa. Phương pháp này g ọi là b ảo v ệ băềng catot. Nội dung của nó là nôấi kim loại cấền bảo v ệ v ới cực ấm c ủa nguôền . - Điện hay kim loại hoạt động hơn. Chẳng hạn để b ảo v ệ các tháp cấều, bôền ch ứa, ôấng dấễn dấều, ôấng dấễn khí,... băềng thép, ng ười ta nôấi chúng v ới các khôấi Zn, Mg,...khi đó seễ tạo ra pin gavani khổng lôề, trong đó kim loại được b ảo v ệ đóng vai trò catot còn các khôấi kim loại Zn, Mg,... kia đóng vai trò anôt, chúng seễ b ị oxi hóa thay cho kim loại cấền bảo vệ. Chương III: Bảo vệ điện hóa cống trình kim loại trong cống nghiệp dâầu khí Nguyến tăấc bảo vệ điện hóa là phấn cực công trình kim loại đếấn m ột vùng giá tr ị điện thếấ, mà tại đó công trình kim loại không b ị ăn mòn.  Có 2 phương pháp: 1. Phương pháp bảo vệ anôất: hay được dùng để bảo vệ thiếất bị có diện tích giới hạn và kim loai cấền bảo vệ thụ động trong môi trường . 2. Phương pháp bảo vệ catôất: được dùng nhiếều cho công trình ngấềm Thực hiện dịch chuyển điện thếấ công trình cấền bảo v ệ đếấn giá tr ị d ương vào vùng điện thếấ thụ động, khi đó tôấc độ ăn mòn công trình kim lo ại gi ảm xuôấng. Nó đ ược thực hiện băềng cách nôấi công trình cấền bảo vệ với kim lo ại có đi ện thếấ d ương h ơn, hoặc cực dương của nguôền điện một chiếều. Phương pháp bảo v ệ anôt có yếu cấều kyễ thuật cao, nếấu có sơ suấất nhỏ, thiếấu chuẩn xác thì công trình b ị phá hu ỷ nhanh gấấp rấất nhiếều lấền.Phương pháp bảo vệ anôất phải kiểm soát ch ặt cheễ, th ường xuyến với yếu cấều kyễ thuật cao. 3.1. bảo vệ anot. Phương pháp bảo vệ anôất được dùng để bảo vệ cho các thiếất bị trong s ản xuấất hoá chấất, phấn bón có diện tích không lớn.Chỉ dùng đ ể b ảo v ệ v ật li ệu kim lo ại có khả năng thụ động trong môi trường chấất điện ly.Nguôền cung cấấp phấn c ực anôất phải ổn định liến tục, phải có hệ thôấng điếều khiển tự động để kiểm soát quá trình bảo vệ. Nguyến lý bảo vệ anôất: Phấn cực công trình kim loại vếề điện thếấ dương ở vào vùng th ụ đ ộng, khi đó tôấc độ ăn mòn nhỏ nhấất.  Bảo vệ anôất có thể thực hiện băềng 2 cách :  Nôấi thiếất bị với vật liệu kim loại có điện thếấ dương hơn điện thếấ của thiếất b ị;  hoặc là nôấi thiếất bị cấền bảo vệ với cực dương của nguôền điện một chiếều bến ngoài.  Ứng dụng bảo vệ anôất trong các trường hợp: Bảo vệ anôất được đưa ra để bảo vệ cho gang, thép, thép không r ỉ trong m ột sôấ môi trường sau: - Thiếất bị truyếền nhiệt thép không rỉ xử lý cô đặc axit H2SO4 Bảo vệ thiếất bị băềng gang, thép hợp kim gia nhiệt axit H2SO4 Thép không gỉ độ bếền cao trong môi trường axit acetic Thép các bon cho các thiếất bị sản xuấất phấn bón có ch ứa phôtphát Thép bếền cao, thép không gỉ các thiếất bị xưởng sản xuấất H3PO4 và các b ể chứa.  Hệ thôấng bảo vệ anôất gôềm: - Điện cực catôất: Thép không rỉ , thép Ferosilic, Pb, molipden 99%… - Điện cực so sánh: để xác định điện thếấ bảo vệ của hệ thôấng - Nguôền điện một chiếều: là thiếất bị chuyến dụng có yếu cấều kyễ thu ật riếng cho bảo vệ catôất,thiếất bị đo lường, điếều khiển thông sôấ bảo vệ hệ thôấng dấy dấễn - tiếấp điện. Bộ phận phụ kiện khác: Bích cách điện, vòng đệm….. 3.2. Bảo vệ catốết cống trình ngâầm. Nguyến tăấc bảo vệ catôất là phấn cực công trình kim lo ại cấền b ảo v ệ đếấn m ột giá trị điện thếấ ấm- tại đó công trình kim loại không b ị ăn mòn. Nó có th ể th ực hi ện băềng cách nôấi công trình kim loại cấền bảo vệ với cực ấm của nguôền đi ện m ột chiếều ( trạm ca tôất-dòng điện cưỡng bức) hoặc là nôấi công trình kim lo ại cấền b ảo vệ với một kim loại có điện thếấ ấm hơn điện thếấ của công trình (protector). Gôềm 2 phương pháp: a. Phương pháp bảo vệ catôất băềng thiếất bị protectơ (Sacrificial anode ) Phương pháp bảo vệ băềng Protectơ là nôấi công trình cấền bảo v ệ v ới một kim loại có điện thếấ ấm hơn điện thếấ công trình, kim lo ại đó gọi là Protect ơ- anôt hy sinh.Trong qúa trình làm việc thì protectơ bị ăn mòn và công trình kim lo ại được bảo vệ, phương pháp bảo vệ catôất băềng thiếất bị protectơ (Sacrificial anode).Trong qúa trình làm việc thì protectơ bị ăn mòn và công trình kim loại được bảo vệ.  Cơ chếấ : Protectơ bị ăn mòn hoà tan thành dạng ion theo phản ứng t ổng quát Me - ne à Men+ Al – 3e à Al3+ Zn – 2e à Zn2+ Mg – 2e à Mg2+ Các ion dương của anôt tan ra chuyển vào môi trường ăn mòn ở các d ạng h ợp chấất khác nhau, tuỳ vào môi trường Trong môi trường chấất điện ly, thép bị ăn mòn theo cơ chếấ: Fe – ne ---> Fen+ ----> hợp chấất khác nhau (oxit, hydroxyt, muôấi) tuỳ theo môi trường. Phản ứng sinh ra điện tử e seễ tạo dòng điện ganvanic. Khi nôấi Protect ơ với công trình thép trong môi trường chấất điện ly thì seễ sinh ra dòng đi ện ng ược với dòng điện ganvanic, ngăn cản quá trình ăn mòn thép. b. Phương pháp bảo vệ băềng trạm catôất (Impressed Current Systems) Phương pháp bảo vệ băềng trạm catôt là nôấi công trình cấền b ảo v ệ v ới c ực ấm (-) của máy catôất. Điện cực anôất nôấi với cực dương (+) c ủa máy catôất.Khi máy catôất phấn cực công trình đếấn một giá trị điện thếấ nhấất định thì công trình kim lo ại được bảo vệ.Điện thếấ bảo vệ công trình thép trong đấất, nước biển là ấm 0,85 V ( Cu/ CuSO4) .Điện thếấ bảo vệ công trình phụ thuôc vào vật liệu, môi tr ường b ảo vệ. Bảo vệ ca tôất băềng dòng điện ngoài: Khi bảo vệ catôất băềng dòng điện ngoài thì trến bếề mặt công trình thép ( c ực ấm -) xảy ra phản ứng: 2H+ + 2e ----> H2 hoặc là Men+ + ne ----> Me (1) kếất t ủa s ản ph ẩm catôất Trến điện cực anôất ( cực dương +) xẩy ra phản ứng : Tạo thành sản phẩm anôt hoặc là : 4OH- 4e ---> O2 + 2H2O (2) Me – ne ---> Men+ ---> (3) (4) Phản ứng trến các điện cực chỉ xẩy ra ở một điện thếấ thích h ợp : Nếấu điện cực anôất trơ thì phản ứng (3) không xẩy ra mà ch ỉ có ph ản ứng trao đ ổi điện tử (phản ứng 4) trến điện cực.  Hệ thôấng trạm catôất bao gôềm: - Trạm catôt - Hệ thôấng cáp dấễn - Hệ thôấng điện cực anôt - Chấất bọc điện cực anôt - Điện cực so sánh - Các phụ kiện cho điện cực anôt - Hộp kiểm tra, hộp nôấi - Tiếấp địa, bích cách điện, các phụ kiện khác …. - Trạm catôt ( Rectifier) 3.3. Một sốế loại vật liệu, thiêết bị dùng trong kyỹ thuật bảo vệ điện hoá cống trình dâầu khí. Vật liệu chếấ tạo Protectơ : yếu cấều kyễ thuật của protectơ : Thành phấền: Nếền Mg, các nguyến tôấ hợp kim hoá: Al, - Có điện thếấ đủ ấm và ổn định trong suôất quá trình làm vi ệc - Có khả năng sinh ra dòng điện đủ lớn và ổn định - Ít bị phấn cực và không thụ động, hòa tan đếều sau th ời gian làm vi ệc - Dung lượng và hiệu suấất sản dòng lớn - Không gấy phản ứng phụ độc hại, nguy hiểm cho môi sinh. - Giá thành rẻ và sử dụng đơn giản. - Các kim loại và hợp kim có điện thếấ ấm hơn kim loại cấền b ảo v ệ trong cùng môi trường đếều có khả năng làm vật liệu protectơ. Tùy theo vật li ệu công trình cấền bảo vệ mà có thể lựa chọn được các loại protectơ thích hợp. 3.3.1. Protectơ Mg: Thành phấền: Nếền Mg, các nguyến tôấ hợp kim hoá: Al, Zn, Mn, … Điện thếấ khoảng ấm 1450 đếấn ấm 1600mV,dung lượng khoảng 1350 – 1400 ah/kg, hiệu suấất dòng khoảng 45-50%; vật liệu này được nghiến cứu s ử d ụng làm protect ơ t ừ rấất lấu. Tỷ trọng khoảng 2,1g/cm3, Nó có một sôấ tính chấất đặc biệt tôất mà ở các vật liệu khác không có được: Dòng điện lớn, không thụ động. Đi ện thếấ tiếu chu ẩn của nó khá ấm, khả năng hoạt động tôất trong các môi tr ường. Đ ộ tiếu hao rấất l ớn, giá thành cao, hiệu quả kinh tếấ thấấp. 3.3.2. Protectơ keễm Keễm và hợp kim keễm làm protectơ trong những trường hợp đ ặc bi ệt.Thành phấền: Nếền Zn, các nguyến tôấ hợp kim hóa là Al, Mg, Mn,Cd …Protectơ keễm có điện thếấ khoảng ấm 920 đếấn ấm 1030 mV,hiệu suấất sản dòng khoảng 90-98%, dung lượng khoảng 800-950 A.h/kg. Có tính chấất điện hoá không cao nh ư các lo ại protect ơ Nhôm, Mg; nến nó chỉ được dùng bảo vệ những n ơi dếễ cháy nổ. 3.3.3. Protectơ nhôm Thành phấền: nếền nhôm, các nguyến tôấ hợp kim hoá là Zn, Mg, Mn, In, Sn, S …Điện thếấ khoảng ấm 1050 đếấn ấm 1150 mV, dung lượng khoảng 2500-2800 ah/kg, hiệu suấất sản dòng khoảng 80-85%. Đặc tính c ủa protectơ tuỳ thu ộc theo thành phấền và môi trường làm việc. 3.4. Trạm catốt. Điện cực anôt dùng cho trạm catôất: Khi bảo vệ băềng dòng điện ngoài thì điện cực anôất th ường đ ược s ử d ụng là: Graphit, hợp kim chì, thép, Ferosilic, Ti, Pt, Rutindihôễn hợp oxit kim lo ại và m ột sôấ vật liệu compozit có độ bếền cao.Các loại vật liệu Titan, Ta hay Nb có đ ộ bếền c ơ cao, bếền hoá cao, độ tiếu hao nhỏ, mật độ dòng cho phép lớn h ơn so v ới các v ật liệu khác nhưng giá thành đăất, vật liệu hiếấm nến chỉ được s ử d ụng trong nh ững trường hợp đặc biệt, khi mà các vật liệu khác không đáp ứng đ ược. B ởi v ậy s ử dụng các loại điện cực vật liệu Ti, Pt, Ru còn nhiếều h ạn chếấ.Các h ợp kim c ủa chì được sử dụng từ lấu, nhưng chì là nguyến tôấ độc hại, dếễ tạo màng sản phẩm th ụ động, bám chăấc, làm tăng điện trở. Bởi vậy hợp kim chì tuy có đ ộ bếền cao nh ưng không còn được sử dụng rộng rãi như các vật liệu khác.Graphit không bếền, đ ộ tiếu hao lớn điện cực anôt dùng bảo vệ băềng dòng ngoài.Điện cực Ferosilic hoặc điện cực compozit oxit kim loại có độ bếền cao. Điện cực Ferosilic đ ược dùng nhiếều, nó độ bếền cao, giá thành rẻ, không độc hại điện cực, Ti, Pt, compozit oxit có độ bếền cao, giá thành đăất .Kích thước khôấi lượng, hình dạng của điện cực anôất phụ thuộc vào yếu cấều thiếất kếấ.  Yếu cấều của điện cực anôt trơ: - Độ bếền hoá, bếền cơ cao - Độ dấễn điện tôất, - Điện cực phải có khả năng tản nhiệt tôất, - Cấấu trúc hạt đôềng đếều, không thụ động và có kh ả năng h ạn chếấ các ph ản ứng phụ xảy ra.Không gấy độc hại cho môi trường, giá thành thấấp. -Điện cực anôất dùng cho trạm catôất Thường dùng điện cực Ferosilic hoặc điện cực compozit oxit kim loại có độ bếền cao. Kích thước khôấi lượng, hình dạng của điện cực anôất ph ụ thuộc vào yếu cấều thiếất kếấ.  Chấất bọc điện cực anôất trơ dùng cho hệ thôấng bảo vệ băềng tr ạm catôất : Khi bảo vệ catôất băềng trạm catôất các công trình sấu trong lòng đấất thì cấền ph ải có chấất bọc điện cực anôất. Chấất bọc điện cực phải có khả năng tản nhi ệt tôất, dấễn điện tôất, có độ xôấp để dếễ thoát khí, chôấng thụ động bếề m ặt đi ện c ực và có kh ả năng hạn chếấ các phản ứng phụ xẩy ra, không gấy độc hại cho môi tr ường.Thành phấền của chấất bọc anôất trơ chủ yếấu là than côấc, graphit. Hàm l ượng Sunfua và các hoá chấất trong bột côấc không vượt quá 6 %. Cỡ h ạt c ủa chấất b ọc là thông sôấ cấền thiếất; nếấu cỡ hạt lớn quá thì tính dấễn c ủa vật liệu b ọc kém. Nếấu c ỡ hạt quá nh ỏ mịn thì độ lèn chặt xếấp khít cao, giảm độ xôấp, khi phấn c ực thì s ự thoát khí ở vùng lấn cận điện cực kém, giảm khả năng hoạt động của hệ thôấng. Ngoài ra khi đặt điện cực trong giếấng anôt thì còn có m ột sôấ các ph ụ ki ện đ ể đi ện cực anôất hoạt động tôất trong môi trường chấất b ọc. Các ph ụ ki ện đi kèm đi ện c ực anôất gôềm:  Yếu cấều của chấất bọc điện cực anôất trơ: - Có độ hạt đôềng đếều, đạt độ xôấp để dếễ thoát khí - Có khả năng dấễn điện, tản nhiệt tôất - Không gấy thụ động cho điện cực - Không có phản ứng phụ, gấy độc hại cho môi sinh  Thành phấền của chấất bọc anôất trơ: - Thành phấền chủ yếấu là than côấc, graphit, phụ gia. - Hàm lượng Sunfua và các hoá chấất trong bột côấc không v ượt quá 6 %. - Cỡ hạt của chấất bọc: nếấu cỡ hạt lớn quá thì tính dấễn c ủa v ật li ệu b ọc kém. Nếấu cỡ hạt quá nhỏ mịn thì độ lèn chặt xếấp khít cao, giảm độ xôấp, gi ảm khả năng ho ạt động của hệ thôấng. 3.5. Trạm catốết, hệ thốếng cáp dâỹn và phụ kiện . Trạm catôất là thiếất bị chuyến dụng, thiếất bị này ch ỉ đ ể dùng cho b ảo v ệ catôất băềng dòng điện ngoài.Trạm catôất cung cấấp nguôền điện một chiếều cho h ệ thôấng bảo vệ catôt. Trạm catôất được thiếất kếấ lựa chọn tuỳ thuộc vào t ừng lo ại công trình. Trạm catôất có điện thếấ đấều vào là 220 V, 380V 3 pha xoay chiếều .Điện thếấ đấều ra một chiếều thay đổi từ 3 đếấn 48 V nhưng có thể cung cấấp dòng ngoài t ừ kho ảng 1-2 ampe đếấn hàng trăm ampe mà vấễn ổn định trong th ời gian dài. Tr ạm catôất phải có hệ thôấng tản nhiệt tôất, tiếấp địa an toàn và ch ịu đ ược t ải l ượng l ớn trong suôất thời gian dài.Trạm catôất có thể được chếấ tạo hoàn toàn t ự đ ộng, bán t ự đ ộng hoặc không tự động. Các tín hiệu bảo vệ hệ thôấng được thu th ập và x ử lý, điếều khiển sao cho điện thếấ công trình cấền bảo v ệ ổn định, đ ạt ở đi ện thếấ cấền thiếất.Khảo sát điếều kiện hoạt động của công trình kim lo ại cấền b ảo v ệ.Để chôấng ăn mòn công trình thì khảo sát thiếất kếấ là vấấn đếề quan tr ọng. Kh ảo sát công trình, đặc trưng của công trình, tác nhấn gấy ăn mòn đ ộ l ớn công trình, và di ện tích cấền chôấng ăn mòn, các công trình lấn cận,yếu cấều chếấ đ ộ công ngh ệ, môi tr ường làm việc, thời gian bảo vệ công trình.Từ đó phương án thiếất kếấ và giải pháp thi công thích hợp có hiệu quả bảo vệ cao. Lựa chọn giải pháp thiết kếấ khi diện tích công trình lớn, thời gian làm việc lấu dài thì nến chọn b ảo v ệ băềng tr ạm catôt seễ có hiệu quả cao. Cấều cảng, dàn khoan, tuyếấn ôấng ngấềm, tấấm chăấn đ ập n ước, v ỏ tàu thuỷ, ponton ... nến bảo vệ băềng trạm catôất. B ảo v ệ băềng tr ạm catôất có đấều t ư ban đấều thấấp, ít bị mấất điện cực nhưng phải kiểm tra theo dõi hoạt động thường xuyến. Trong môi trường có nhiếều công trình ngấềm thì vi ệc b ảo v ệ băềng tr ạm catôất phải được khảo sát, lăấp đặt rấất cẩn trọng, nếấu không seễ gấy ra ăn mòn do dòng điện rò các công trình lấn cận, tôấc độ phá hu ỷ rấất nhanh.Trong tr ường h ợp quá phức tạp thì dùng phương pháp bảo vệ băềng protectơ seễ an toàn h ơn. V ới các công trình thiếất bị nhỏ, điếều kiện cung cấấp điện không thu ận l ợi thì nến dùng protectơ.Bảo vệ băềng Protectơ có chi phí đấều tư ban đấều lớn nhưng trong quá trình làm việc an toàn, ít phải sửa chữa, bảo dưỡng hiệu ch ỉnh. Tuy nhiến trong quá trình hoạt động thì thiếất bị protectơ hay bị mấất căấp, nếấu ph ải thay thếấ thì rấất tôấn kém.Có thể dùng kếất hợp cả 2 phương pháp bảo vệ băềng protect ơ và trạm catôất để bảo vệ, nhưng phải có cách ly điện công trình.  Các thông sôấ kyễ thuật bảo vệ điện hoá công trình công nghi ệp : Thông sôấ bảo vệ điện hoá phải đạt theo tiếu chuẩn quy đ ịnh c ủa công trình cấền bảo vệ. Có thể theo các tiếu chuẩn quôấc tếấ N.A.C.E, Foster While, ImpAlloy CPTech ....hoặc tiếu chuẩn Việt Nam. 1. Điện thếấ bảo vệ 2. Dòng điện, mật độ dòng điện bảo vệ 1. Điện thếấ bảo vệ: Điện thếấ bảo vệ tôấi thiểu kim loại trong các môi trường khác nhau Vật liệu Môi tr ường Thép CT3 Nước biển Thép CT3 Axit Thép Cr (>16% Cr) Thép Cr đi ện thếấ b ảo v ệ(-V, Cu/CuSO4 ) Nước trung tính Nước biển 0,850 0,950 0,100 0, 300 Thép Cr Nước nóng ch ứa Cl- 0,181 Cu N ước trung tính 0. 280 Thép C45 trong bếtông mặn 0.75-0,95, 2. Dòng điện, mật độ dòng điện bảo vệ: Mật độ dòng điện là thông sôấ được quan tấm khi thiếất kếấ chôấng ăn mòn công trình (tính băềng A/m2, mA/cm2), nó là đại lượng thay đổi theo th ời gian và ph ụ thu ộc vào nhiếều yếấu tôấ.Tuỳ theo đặc điểm công trình mà l ựa ch ọn m ật đ ộ dòng đi ện b ảo vệ thích hợp cho tiếu chuẩn thiếất kếấ công trình ,một sôấ thông sôấ mật độ dòng bảo vệ.  mật độ dòng bảo vệ của vật liệu kim loại trong các môi tr ường : Vật liệu Môi trường sử dụng M ật độ dòng b ảov ệ(A/m2) Thép Nước ngọt không sơn Thép 0,04 ---> 0,070 Nước ngọt, sơn tôất 0,0001 ---> 0,001 Thép Nước biển, tĩnh không sơn, chưa có cặn lăấng Thép 0,5 ---> 1,0 Nước biển tĩnh, không sơn , có cặn lăấng 0,05 ---> 0,10 Thép Nước biển động, không sơn, có hà ,cặn ỐỐng thép,,, Trong đấất, bọc atphan, sau 10 năm 0,03 ---> 0,3 0,001 ---> 0,003 Quy chuẩn bảo vệ catôất đường ôấng ngấềm  Công trình đường ôấng phải được chôấng ăn mòn kim lo ại : Đường ôấng phải được bảo vệ kếất hợp băềng phương pháp b ọc sơn chôấng ăn mòn và các phương pháp bảo vệ điện hoá trạm catôt hoặc Protectơ.Các ph ương ti ện bảo vệ điện hoá phải được đưa vào hoạt động chậm nhấất là sau 1 tháng k ể t ừ ngày đưa đường ôấng vào vận hành.Đường ôấng chính phải đ ược b ảo v ệ đi ện hoá liến tục, những nơi đường ôấng reễ vào kho hoặc bến xuấất ph ải dùng bích cách điện.Điện thếấ công trình kim loại thép phải đạt từ giá tr ị t ừ ấm 1,52v đếấn ấm 0,85 V so với điện cực Cu/CuSO4. Trạm catôất phải có biển báo, và phải có nhật ký ghi lại hoạt động của hệ thôấng trạm.Trạm catôất phải có tiếấp đấất và b ảo v ệ chôấng sét, phải đặt ở nơi có điện trở nhỏ nhấất.Điện cực anôất phải đặt ở nơi có điện trở nhỏ, có thể đặt ở ruộng anôt hoặc giếấng anôt. Tuỳ theo điếều ki ện ph ải dùng chấất b ọc anôt.Phải thường xuyến kiểm tra hoạt động của hệ thôấng tr ạm catôất đ ể có kếấ hoạch bảo dưỡng thay thếấ. Trạm catôất phải được bảo dưỡng, v ận hành theo đúng hướng dấễn kyễ thuật vận hành sử dụng của nhà cung cấấp h ệ thôấng tr ạm.Đôấi v ới trạm catôất, môễi tháng đo kiểm tra 2 lấền, Protectơ 6 tháng 1 lấền băềng thiếất b ị đo chuyến dụng.Khi sửa chữa đường ôấng thì phải ngăất điện c ủa h ệ thôấng b ảo v ệ điện hoá; khi sửa chữa xong phải nôấi lại và hiệu chỉnh cho hệ thôấng v ận hành.Đ ơn vị quản lý đường ôấng phải xấy dựng quy trình hướng dấễn c ụ th ể vếề công tác b ảo vệ điện hoá cho công nhấn, cán bộ phụ trách công tác này. 3.6. Thiêết kêế hệ thốếng trạm catot bảo vệ băầng cống trình ngâầm .  - Tính toán thiếất kếấ dựa trến cơ sở sau: Nguôền điện cung cấấp cho hệ thôấng Chiếều dài bảo bệ của trạm Phấn bôấ điện thếấ ôấng đấất khi bảo vệ Công suấất trạm catôất Sôấ liệu vếề anôất nôấi đấất Phải đảm bảo điện thếấ từ -0,85 v đếấn – 1,1V ( Cu/CuSO4), Không được để ảnh hưởng xấấu đếấn công trình lấn cận. Nếấu không tránh được thì phải bảo vệ cho cả công trình lấn cận Trong phạm vi trạm phấn phôấi khí đôất, trạm nén khí, trạm b ơm xăng dấều nến dùng protectơ làm thiếất bị dấễn điện nôấi đấất cho các thiếất b ị công ngh ệ. Cáp và thiếất bị nôấi đấất cấền tính toán theo giá trị cực đại theo tiếu chu ẩn thiếất kếấ đi ện. Ph ải đảm bảo bọc cách ly tôất các môấi nôấi, bôấ trí điện cực anôất sấu dưới đấất , chôễ có điện trở nhỏ nhấất.  trong trường hợp công trình có phấền nổi tiếấp xúc với khí quy ển thì ph ải - thiếất kếấ chôấng ăn mòn do khí quyển: Tấất cả các đường ôấng đặt nổi phải được bọc, sơn phủ chôấng ăn mòn Phải chọn loại bọc, sơn thích hợp, tuấn thủ theo hướng dấễn thiếất kếấ công trình.Thông sôấ thiếất kếấ bảo vệ băềng thiếất bị Protectơ.  Xác định dữ liệu ban đấều: - Xác định diện tích cấền bảo vệ (m2) - Dòng điện bảo vệ (A) Thời gian hoạt động bảo vệ công trình (h) khôấi lượng protectơ (kg),sôấ lượng protectơ (kg), nhóm protectơ ,loại protectơ, hình dáng kích thước phụ kiện đi kèm protectơ. 3.7. Lăếp đặt, vận hành và bảo dưỡng hệ thốếng bảo vệ catốt trong cống nghiệp dâầu khí. - Protectơ - Trạm catôt - Điện cực so sánh - Bảo vệ đường ôấng thép băềng protectơ trong trường hợp: - Đường ôấng ngăấn, dùng trạm catôất không kinh tếấ - Nơi không có nguôền điện - Các đoạn đường ôấng bảo vệ catôất nhưng không đạt thông sôấ bảo v ệ - Các đoạn đường ôấng cấền tránh cháy nổ.  Trước khi lăấp đặt protectơ bảo vệ công trình, cấền phải quan tấm đếấn m ột sôấ vấấn đếề sau đấy: - Kiểm tra chủng loại thiếất bị protectơ được dùng cho công trình.Ki ểm tra đ ặc tính điện hoá của Protectơ . - Kiểm tra thông sôấ kyễ thuật thiếất bị Protectơ: Khôấi lượng, hình d ạng, kích th ước, phụ kiện, dấy nôấi, lõi nôấi của Protectơ. - Kiểm tra chấất bọc Protectơ: kiểm tra túi bọc, vải bọc và phụ kiện định v ị đi kèm.  Lăấp đặt protectơ bảo vệ công trình tiếấn hành như sau: - Tuấn thủ tuyệt đôấi theo hướng dấễn thiếất kếấ chếấ tạo . - Protectơ có thể được hàn nôấi hoặc băất vít tiếấp điện, tuỳ theo cấấu t ạo c ủa Protectơ. Các môấi hàn, ôấc vít tiếấp điện phải đảm bảo quy chuẩn h ướng dấễn c ủa nhà cung cấấp thiếất bị protectơ. - Với loại protec tơ bảo vệ công trình đường ôấng, b ể ch ứa ngấềm trong đấất thì ph ải có chấất bọc. - Trong trường hợp chấất bọc được đựng trong túi băềng v ật li ệu nh ựa cách đi ện chôấng nước thì phải tháo bỏ túi ni lông rôềi mới chôn chấất b ọc xuôấng đấất (tuấn th ủ đúng hướng dấễn của nhà chếấ tạo cung cấấp). - Định vị Protec tơ, lấấp đấất, đánh dấấu vị trí Protectơ băềng các băng nh ựa màu đ ặc trưng rôềi sau đó làm ẩm, kiểm tra hệ thôấng bảo v ệ, nôấi và đo các thông sôấ cấền thiếất - Kiểm tra thông sôấ kyễ thuật của hệ thôấng bảo vệ băềng cách đo đi ện thếấ h ở m ạch, điện thếấ bảo vệ và dòng điện bảo vệ ở các hộp kiểm tra. - Đánh dấấu vùng đặt Protectơ, phải đảm bảo chôấng mấất Protect ơ. - Ghi đấềy đủ nhật ký vận hành Protectơ và theo dõi hoạt động c ủa h ệ thôấng b ảo vệ điện hoá. Đôấi với các loai Protectơ bảo vệ dàn khoan, tàu biển, cấều cảng thì vi ệc lăấp đ ặt protectơ phải tuấn thủ theo hướng dấễn sử dụng Protectơ. Thông th ường protect ơ dùng cho dàn khoan, cấều cảng thì có khôấi lượng rấất l ớn (kho ảng t ừ 65 kg đếấn 300 kg) do vậy khi lăấp đặt phải có thiếất bị chuyến dụng. Việc lăấp đ ặt ki ểm tra có th ể phải tiếấn hành dưới nước, trong lòng bôền tàu ch ở dấu, ngay khi công trình đang hoạt động, vì vậy phải tuyệt đôấi tuấn thủ theo nội quy an toàn lao đ ộng c ủa công trình.  Đôấi với tàu biển thì khi sửa chữa định kỳ seễ lăấp protectơ b ảo v ệ vỏ tàu và trong lòng khoang tàu. Nguyến tăấc thiếất lập hệ thôấng bảo vệ băềng trạm catôất ; - Hệ thôấng trạm catôất phức tạp hơn thiếất bị Protectơ, vì vậy cấền ph ải tuấn th ủ các quy định để lăấp đặt, vận hành hệ thôấng trạm catôất đ ể đ ảm b ảo an toàn. - Kiểm tra thiếất bị, vật tư tram catôt - Phải kiểm tra trạm để đảm bảo an toàn hoạt động của công trình. - Các thông sôấ cấền phải lưu ý là nguôền điện cấấp đấều vào, đấều ra, đ ặc tr ưng kyễ thuật của máy catôất. - Cấền phải kiểm tra đặc tính kyễ thuật của anôt và phụ kiện đi kèm theo h ướng dấễn thiếất kếấ. - Kiểm tra độ sấu, công trình lấn cận, độ an toàn c ủa giếấng anôất (ho ặc hôấ đ ặt anôt)… - Kiểm tra các phụ kiện đặt định vị điện cực anôất trong giếấng anôt: Goăng đ ịnh v ị, vành và cọc định vị, cột chôấng, giá đỡ anôất; ôấng thông khí... - Đưa chấất bọc vào giếấng anôt phải tuấn thủ đúng hướng dấễn kyễ thu ật c ủa nhà thiếất kếấ, cung cấấp thiếất bị chôấng ăn mòn. Việc đặt định vị điện cực anôất là khấu rấất quan trọng, vì v ậy ph ải đ ảm b ảo lăấp đúng hướng dấễn kyễ thuật. Chùm anôất seễ có thể được đặt trong giếấng anôt ở đ ộ sau đếấn 30-50 m với tuổi thọ 20-50 năm ( tuỳ theo thiếất kếấ). Khi lăấp đ ặt đi ện c ực anôt tuyệt đôấi không để điện cực tiếấp nôấi với các công trình lấn c ận. Lăấp đặt trạm catôất: Sau khi đã đặt anôất đúng theo thiếất kếấ thì nôấi điện cực anôất vào h ệ thôấng tr ạm catôất. Trong quá trình thi công trạm catôất thì các đấều dấy catôt, đấều dấy anôt ph ải được đánh dấấu khác biệt băềng các màu đặc trưng. ki ểm tra các thông sôấ ban đấều của thiếất bị. Điện cực anôất lăấp ở dưới đáy biển có thể đặt trến các b ệ bếtông, hoặc găấn cách công trình ít nhấất 1,5m. Trong tr ường hợp không th ể thì ph ải có tấấm chăấn cách điện. Nguyến tăấc nôấi trạm catôất như sau: - Công trình cấền bảo vệ nôấi với cực ấm của máy catôất . - Điện cực anôt nôấi với cực dương của máy catôất. - Tuyệt đôấi không được nôấi nhấềm đấều cực. Nếấu nôấi nhấềm ngược lại thì công trình cấền bảo vệ seễ bị phá huỷ rấất nhanh. Lăấp đặt protect: - Phải lăấp đặt đúng thiếất kếấ: Hàn, lăấp ôấc vít ho ặc đ ịnh v ị c ơ học - Kiểm tra các thông sôấ kyễ thuật của Protectơ - lăấp dặt theo các phương pháp khác nhau vào kếất cấấu công trình: Hàn, gá, đ ịnh v ị cơ học nhưng phải đảm bảo tiếấp điện chịu lực và không ảnh h ưởng đếấn kếất cấấu công trình. Môấi hàn phải tuấn thủ quy định kyễ thu ật hàn. - Khi lăấp đặt protectơ dưới nước có thể băềng cách định v ị cơ học (băất vít) ho ặc hàn dưới nước Lăấp đặt điện cực so sánh trong hệ thôấng bảo v ệ catôất: - Kiểm tra điện cực so sánh đúng yếu cấều và chủng loại, xác đ ịnh thang đo c ủa điện cực so sánh trong hệ thôấng bảo vệ. - Kiểm tra kyễ thuật điện cực so sánh: tiếấp điện, tiếấp đấất, thông đi ện, không b ị n ứt rạn, rò chảy dung dịch điện ly. - Với các điện cực mới thì phải ngấm trong môi trường điện ly theo h ướng dấễn kyễ thuật của nhà chếấ tạo (dung dịch ngấm, thời gian ngấm). - Đưa điện cực so sánh vào đúng vị trí, khoảng cách đo: không đ ược đ ặt quá xa hoặc quá gấền công trình cấền đo - Khi đặt trong môi trường đấất thì hôấ đặt điện cực ph ải đ ảm b ảo gi ữ đ ộ ẩm, đ ộ dấễn, sạch và không có vật kim loại tiếấp vào điện cực. - Điện cực phải được giữ chăấc chăấn, ổn định, không bị va đập cơ học  Hệ thôấng cách điện: Để bảo vệ đạt tiếu chuẩn thì phải cách điện công trình cấền b ảo v ệ v ới các công trình lấn cận khác như kho bể, đường ôấng công ngh ệ, cấều c ảng, đ ường ray... băềng các bích cách điện hay tấấm cách điện.Cáp và thiếất bị nôấi đấất cấền tính toán theo giá trị cực đại theo tiếu chuẩn thiếất kếấ điện, đảm bảo cách điện và an toàn.Ph ải đ ảm bảo bọc cách ly tôất các môấi nôấi sau khi hàn theo tiếu chu ẩn thiếất kếấ. 3.8. Bảo vệ đường ốếng bể chứa trong cống nghiệp dâầu khí . Vếề nguyến tăấc khi bảo vệ đường ôấng bể chứa có thể phấn chia ra 2 phía: b ảo v ệ bếề mặt phía trong và bảo vệ bếề mặt bến ngoài công trình.Bếề m ặt bến trong luôn tiếấp xúc với sản phẩm dấều, khí, ... môi trường ăn mòn của h ệ thôấng công ngh ệ. Đôấi v ới bôền bể chứa xăng dấều thì phấền đáy luôn có một l ớp n ước, l ớp này gấy ăn mòn bến trong đáy bôền bể. Vì vậy phía trong đáy bôền b ể th ường đ ược b ảo v ệ băềng l ớp ph ủ kim loại, lớp phủ cách ly hoăc thiếất bị protectơ. Protec tơ thường dùng là Protect ơ keễm, nhôm. Nó có thể được hàn trực tiếấp hoặc băất ôấc vít đ ịnh v ị đ ể tiếấp đi ện tôất. a. ỐỐng dấễn xăng dấều: Với đường ôấng dấễn xăng dấều thì phía dưới của đường ôấng có một l ượng n ước, nó chứa tác nhấn gấy ăn mòn bến trong đường ôấng và gấy ra ăn mòn khá nhanh. Vì vậy giải pháp bảo vệ bến trong đường ôấng thường gặp m ột sôấ khó khăn nhấất định. Để bảo vệ bến trong đường ôấng thép thì có thể tráng ph ủ keễm ho ặc protectơ. Ngày nay phấền lớn đường ôấng được xử lý tráng phủ để b ảo v ệ bến trong đường ôấng.Bếề mặt bến ngoài tiếấp xúc với môi trường n ước, đấất, bế tông có đi ện trở, độ ăn mòn khác nhau. Cho nến nó th ường được b ảo v ệ catôất kếất h ợp v ới b ọc phủ cách ly tăng cường. b. ỐỐng dấễn khí: Bếề mặt bến ngoài tiếấp xúc với môi trường đấất n ước, bế tông…Bếề m ặt bến trong tiếấp xúc với khí nguyến liệu, khí tự nhiến, khí đôềng hành. Nó là hôễn h ợp c ủa các hydro cac bon (gôềm có: Metan, etan, Propan, Butan..) .Trong thành phấền c ủa khí