Коррозионное разрушение стальных вертикальных резервуаров (РВС), эксплуатируемых в нефтегазовой отрасли, является одной из ключевых причин снижения промышленной и экологической безопасности объектов хранения углеводородного сырья. Наиболее интенсивные коррозионные процессы развиваются в зоне контакта металла с подтоварной водой, характеризующейся высокой минерализацией, присутствием растворённого кислорода, углекислого газа и сероводорода. В этих условиях применение исключительно защитных покрытий не обеспечивает требуемой долговечности оборудования, что обусловливает необходимость использования систем электрохимической защиты. Эффективность катодной защиты в значительной степени определяется характеристиками анодных заземлителей, обеспечивающих протекание защитного тока в жидкости - электролите. В статье представлен системный анализ современных и перспективных анодных материалов, применяемых при катодной защите внутренних поверхностей РВС. Рассмотрены электрохимические основы работы анодов, механизмы анодной поляризации и факторы, влияющие на скорость анодного растворения. Проведена классификация анодных заземлителей по типу материала и принципу функционирования: растворимые аноды на основе высококремнистого чугуна, магнетитовые и графитовые электроды, аноды из полимерных композиционных материалов, а также инертные аноды на основе вентильных металлов с покрытиями из смешанных оксидов металлов платиновой группы (MMO). Выполнен сравнительный анализ рабочих плотностей тока, удельной скорости растворения и эксплуатационных ограничений различных материалов. Показано, что выбор анодного заземлителя должен осуществляться с учётом минерализации среды, требуемого срока службы системы и допустимых токовых нагрузок. Определены перспективные направления развития анодных систем для повышения их ресурса и энергоэффективности.
КАТОДНАЯ ЗАЩИТА, АНОДНЫЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛИ, РЕЗЕРВУАРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СТАЛЬНЫЕ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ, ФЕРРОСИЛИД, МАГНЕТИТ, АНОДЫ С ПОКРЫТИЕМ MMO, ВЕНТИЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ, ПЛОТНОСТЬ АНОДНОГО ТОКА
1. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии: - М.: Госстандарт России, 1998. - 42 с.
2. ГОСТ 9.602-2016. ЕСЗКС. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии: - М.: Стандартинформ, 2016. - 55 с.
3. ГОСТ 31385-2016. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов: - М.: Стандартинформ, 2016. - 121 с.
4. СП 28.13330.2017. Защита строительных конструкций от коррозии: - М.: Минстрой России, 2017.
5. API RP 651. Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage Tanks. - Washington, API (current edition).
6. API Standard 650. Welded Tanks for Oil Storage. -Washington, API (current edition).
7. API Standard 653. Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction. - Washington, API (current edition).
8. ISO 15589-1. Cathodic protection of pipeline transportation systems. Part 1. - Geneva, ISO, 2015.
9. EN 12499. Cathodic protection of metallic structures. Internal cathodic protection. - Brussels, CEN, 2003.
10. AMPP SP0388. Impressed Current Cathodic Protection of Internal Submerged Surfaces of Steel Water Storage Tanks. - Houston, AMPP (current edition).
11. A.W. Peabody, R.L. Bianchetti. Peabody's Control of Pipeline Corrosion. - Houston, NACE International, 2001. 347 p.
12. R.W. Revie, H.H. Uhlig. Corrosion and Corrosion Control. - Hoboken, Wiley, 2008. 512 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470277270
13. M.G. Fontana. Corrosion Engineering. - New York, McGraw-Hill, 1986. 736 p.
14. M. Pourbaix. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. - Houston, NACE, 1974. 644 p. DOI: https://doi.org/10.5006/37502
15. В. Бекман, В. Швенк. Катодная защита от коррозии. - М., Металлургия, 1984. 495 с.
16. И.В. Стрижевский, А. М. Зиневич, К. К. Никольский и др. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. - М., Недра, 1987. 293 с.
17. L.K. Xu, J.D. Scantlebury, Electrochim. Acta, 48, 1109-1117 (2003). DOI:https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00822-4.
18. G. Chen, P.L. Yue, J. Phys. Chem. B, 106, 4364-4371 (2002). DOI:https://doi.org/10.1021/jp013387o.
19. S.F. Mirseyed et al., Corros. Sci., 215, 111046 (2023). DOI:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111046. EDN: https://elibrary.ru/JRADKN
20. Y. Chen, X. Li, Corros. Sci., 150, 1-10 (2019). DOI:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.01.020.
21. R. Kötz, S. Stucki, Electrochim. Acta, 31, 1311-1316 (1986). DOI:https://doi.org/10.1016/0013-4686(86)80144-7.
22. S. Trasatti, J. Electroanal. Chem., 111, 125-131 (1980). DOI:https://doi.org/10.1016/S0022-0728(80)80084-6.
23. B. Linder, Mater. Perform., 17, 24-29 (1978).
24. J.E. Bennett, Corrosion, 37, 555-560 (1981). DOI:https://doi.org/10.5006/1.3580793.
25. D.H. Kroon, Mater. Perform., 46, 48-52 (2007).
26. J. Xu, X. Wang, Mater. Corros., 69, 1176-1184 (2018). DOI:https://doi.org/10.1002/maco.201709864.
27. F. Mansfeld, Corrosion, 37, 301-307 (1981). DOI:https://doi.org/10.5006/1.3580793.
28. Y. Jiang, Y.F. Cheng, Corros. Sci., 63, 1-9 (2012). DOI:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.04.034.
29. W. Li, F. Song, Eng. Fail. Anal., 66, 389-399 (2016). DOI:https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2016.05.008.
30. S. Papavinasam. Corrosion Control in the Oil and Gas Industry. - Houston, Gulf Professional Publishing, 2014. 992 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-397022-0.00002-9
31. X. Li, Y.F. Cheng, J. Pet. Sci. Eng., 190, 107043 (2020). DOI:https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107043.
32. Y. Wang et al., Corros. Sci., 182, 109298 (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109298.
33. H. Zhang, X. Zhao, Mater. Des., 162, 112-121 (2019). DOI:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.11.049.
34. J. Sun, Z. Liu, Mater. Perform., 61, 34-39 (2022). DOI: https://doi.org/10.5006/mp2022_61_6-34; EDN: https://elibrary.ru/GPORGS
35. А.Н. Маркин, В.Э. Ткачева, А.Ф. Дресвянников, А.Н. Ахметова. Коррозия и защита нефтепромыслового оборудования. - Казань, КНИТУ, 2022. 188 с. EDN: https://elibrary.ru/LEAQPA
36. S. Kim, J. Park, Corros. Eng. Sci. Technol., 53, 278-285 (2018). DOI:https://doi.org/10.1080/1478422X.2018.1470082
37. ISO 8044. Corrosion of metals and alloys. Vocabulary. - Geneva, ISO, 2020.
38. AMPP SP0572. Design and Maintenance of Impressed Current Systems. - Houston, AMPP (current edition).
39. NACE TM0108. Measurement Techniques Related to Cathodic Protection. - Houston, NACE.
40. ISO 21809-3. External coatings for buried pipelines. Part 3. - Geneva, ISO, 2016.
41. EN 12954. Cathodic protection of buried metallic structures. - Brussels, CEN, 2019.
42. Z. Ahmad. Principles of Corrosion Engineering. - Oxford, Butterworth-Heinemann, 2006. 656 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5924-6.X5000-4; EDN: https://elibrary.ru/RRISQD
43. D.A. Jones. Principles and Prevention of Corrosion. - Prentice Hall, 1996. 572 p.
44. P. Marcus. Corrosion Mechanisms in Theory and Practice. - CRC Press, 2011. 941 p. DOI: https://doi.org/10.1201/b11020
45. Ю.Р. Полыгалов, А.Ф. Дресвянников, Вестник технологического университета, 27, 3, 5-21 (2024). DOI:https://doi.org/10.55421/1998-7072_2024_27_3_5 EDN: https://elibrary.ru/EMXKNG
46. D. Landolt. Corrosion and Surface Chemistry of Metals. - EPFL Press, 2007. 622 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781439807880
47. L. L. Shreir, T. Burstein, R. Jarman. Corrosion. -Butterworth-Heinemann, 1994. 3184 p.
48. Z. Chen, Y. Li, Electrochim. Acta, 354, 136668 (2020). DOI:https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.136668 EDN: https://elibrary.ru/UFKRPL
49. R. Kumar, R. Singh, J. Loss Prev. Process Ind., 59, 63-72 (2019). DOI:https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.03.004
50. Y. Zhao, J. Wu, Corros. Rev., 39, 487-502 (2021). DOI:https://doi.org/10.1515/corrrev-2021-0032
51. M. Patel, T. Brown, Mater. Perform., 62, 42-48 (2023).
52. L. Wang, H. Li, Corros. Sci., 230, 111800 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.111800.
53. Пат. WO/2010/043908 (2010).
54. Пат. США 20100314262 (2010).
55. Electrodes and Electrode Materials Information // GlobalSpec (2023).
56. Анодные заземлители: материалы, свойства и использование при электрохимической защите // ЭХЗ центр экспорт (2023).
57. Анодный заземлитель полимерный «Радуга» // Корпорация ПСС экспорт (2023).
58. П.А. Катасонов, Р.А. Гарифуллин, Вектор науки Тольяттинского государственного университета, 2, 38-41 (2012). EDN: https://elibrary.ru/PAKRUR
59. Patent CN 114059072 (2022).
60. Patent CN 218026351 (2022).
61. А.А. Даминов, Территория Нефтегаз, 8, 32-36 (2009). DOI: https://doi.org/10.1525/aft.2009.36.5.32; EDN: https://elibrary.ru/LAINED
62. А.В. Валюшок, Территория Нефтегаз, 2, 30-33 (2010). DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511841460.006; EDN: https://elibrary.ru/LALYXF
63. А.В. Дворцов, Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 11-12, 125-127 (2012). EDN: https://elibrary.ru/PVFYIB
64. Пат. 2468126 Российская Федерация (2012). 64
65. В.В. Притула, С.В. Сериков, С.П. Сидоренко, Трубопроводный транспорт: теория и практика, 3-4, 29-33 (2014). 65
66. Пат. 2148012 Российская Федерация (2000).
67. Пат. 2613803 Российская Федерация (2017).
68. Пат. 2593855 Российская Федерация (2016).
69. Пат. 2407824 Российская Федерация (2010).
70. Пат. 2574618 Российская Федерация (2016).
71. Пат. 2533387 Российская Федерация (2014)
