ĂN mòn và bảo vệ CÔNG TRÌNH KIM LOẠI

PHẦN II. ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ CÔNG TRÌNH KIM LOẠI
PHẦN II. 1. CƠ SỞ LÝ THUYÊT ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
Có nhiều loại vật liệu làm điện cực anôt hy sinh, mỗi loại có một số ưu nhược
điểm trong từng môi trường nhất định. Các loại vật liệu điện cực anôt hy sinh
thường dùng là hợp kim trên cơ sở Al, Mg, Zn. Các kim loại và hợp kim có điện thế
âm hơn kim loại cần bảo vệ trong cùng môi trường đều có khả năng làm vật liệu
anốt hy sinh. Tùy theo vật liệu công trình cần bảo vệ mà có thể lựa chọn được các
loại vật liệu anôt hy sinh thích hợp.
Chương 14. CHÔNG ĂN MÒN CÔNG TRÌNH KIM LOẠI TRONG CÔNG NGHIỆP
HÓA CHẤT DẦU KHÍ
Trong công nghiệp dầu khí có nhiều công trình, thiết bị làm việc trong các
môi trường khác nhau.
Để bảo vệ đường ống bể chứa có thể phân ra bảo vệ bề mặt phía bên trong và bảo
vệ bề mặt bên ngoài công trình.
- Bề mặt phía bên trong luôn tiếp xúc với sản phẩm dầu, khí. dung dịch của
hệ thống công nghệ, cho nên việc bảo vệ khá phức tạp. Đối với bồn bể chứa thì ở
phần đáy bồn bể, khoang tàu luôn có lượng nước lắng, trong đó chứa một lượng lớc
các chất gây ăn mòn rất mạnh.
Phần bề mặt tiếp xúc với sản phẩm dầu, khí khô thì tốc độ ăn mòn thấp hơn. Có
thể tạo lớp phủ bảo vệ và dùng chất ức chế chống ăn mòn kim loại.
- Bề mặt bên ngoài công trình tiếp xúc với môi trường nước, đất, bê tông có
điện trở và độ ăn mòn khác nhau. Vì vậy khi bảo vệ phía ngoài đường ống, bể chứa
thì thường dùng bọc phủ cách ly kết hợp với bảo vệ catôt.
- Các thiết bị phản ứng trong dây chuyền công nghệ luôn tiếp xúc với hóa
chất gây ăn mòn rất nhanh. Có thể dùng các phương pháp kết hợp sơn phủ, chất ức
chế ăn mòn hoặc là bảo vệ điện hóa.
Để bảo đảm khả năng chống ăn mòn công trình, đường ống lớp bọc phải có
tính chất sau đây: là chất cách điện; lớp bọc kín liên tục; là chất bền hoá học khi bị
tác động của môi trường; có độ bền cơ học trong quá trình vận chuyển, thi công;
Không chứa các thành phần gây ăn mòn công trình; có độ bám dính tốt với bề mặt

kim loại.
14.1. Tạo lớp phủ tăng cường trên bề mặt công trình kim loại
Phương pháp này dùng lớp phủ nên bề mặt kim loại nhằm ngăn cách kim loại
với môi trường xâm thực. Lớp cách ly thường được dùng bằng vật liệu bền ăn mòn.
Bề mặt kim loại phải được phủ kín hoàn toàn là lớp cách ly, hoặc là không thấm
nước. Có thể bổ sung chất ức chế để tăng khả năng chống ăn mòn của màng.
Yêu cầu lớp bọc phủ cách ly:
1
• Màng có tính hấp phụ nước kém
• Bền hoá, không bị phân huỷ theo thời gian
• Màng có điện trở chuyển tiếp, tính cách điện cao, điện trở từ 10
6
– 10
8
Ω
.m
2

• Màng có độ dính bám tốt trên bề mặt kim loại nền
• Tạo độ đặc sít cao, độ bền cơ lý tốt
• Không chứa những thành phần ảnh hưởng xấu đến nền kim loại
• Trong quá trình sản xuất và sử dụng, không gây độc hại cho môi sinh.
* Lớp bọc phủ cách ly bằng Bitum nhựa đường
Quy trình bọc:
Nguyên liệu dùng để bọc cần đảm bảo tiêu chuẩn bọc lót, được bảo quản cẩn
thận, không bị ẩm ướt, không chứa các chất bẩn.
Nhựa đường bitum, giấy Brizon, giấy Crap, bột cao su, dung môi, phụ gia,
sơn lót Các thiết bị, dụng cụ cần thiết cho công nghệ bọc lót.
- Xử lý bề mặt công trình kim loại trước khi bọc: Trước khi sơn lót nhựa
đường , cần phải xử lý bề mặt bằng cơ học, hoá học, làm sạch và để nơi khô ráo.

- Sơn lót nhựa đường phải được làm ngay sau khi xử lý bề mặt để tránh bề
mặt bị bẩn, bị oxy hoá. Lớp sơn lót phải đều đặn, không bị vón cục, không bi bỏ sót,
độ dày lớp lót khoảng 0,1-0,2 mm. Khi sơn lót khô thì phải bọc nhựa đường ngay,
không nên để lâu quá mới bọc.
- Nhựa đường bitum (khoảng 2-3kg/cục) được xếp vào khoảng ¾ thể tích
thùng, đun nóng chảy ( khoảng 160-180
0
C), khuấy đều , đun trong khoảng 15- 20
phút, bổ sung tiếp rồi đun tan chảy cho đến lúc hết bọt nổi lên. Sau đó cho chất độn
vào khuấy thật đều và đun đến khi hết bọt.
- Trong quá trình làm không được để nước bắn vào thùng nhựa đường đang
sôi. Dụng cụ khuấy rót phải khô ráo, sạch sẽ.
- Không được đun nhựa đường quá 200
0
C, vì ở trên khoảng nhiệt độ này
nhựa đường thay đổi tính chất. Khi có khói vàng bay lên tức là nhựa đã biến chất
sắp bốc cháy. Trong trường hợp đó phải đậy vung, tắt lửa. Tuyệt đối không được
dùng nước để dập lửa.
- Tiến hành bọc: bọc gối mép giấy vải lên nhau, vòng sau gối lên vòng trước
khoảng 20mm, không để hở. Vải bọc phải giữ phẳng, không để vải bọc nhăn nheo
hoặc trồi ra ngoài mép gấp.
- Sau khi bọc xong thì bề mặt phải nhẵn, bóng đều.
* Sản xuất Mactin nhựa đường:
Trong thực tế có thể tự chế tạo Mactin nhựa đường: Đun nhựa đường đến
160 – 180
0
C đến khi hết hơi nước không còn sủi bọt. Bổ sung bột cao su khoảng 5-
10% khối lượng. Sau đó khuấy đều, tiếp tục đun đến khi bột cao su tan đều, trong
khối nhựa đường không còn bọt thì thôi đun.
Trong công nghiệp thì sơn lót nhựa đường đã có sẵn, nhưng cũng có thể tự chế tạo

sơn lót.
2
* Sản xuất sơn lót:
Đun nhựa đường đến 160 – 180
0
C đến khi hết hơi nước, không còn nhìn thấy
sủi bọt; để nguội đến 60 – 65
0
C rồi pha xăng (xăng không có chì). Tỷ lệ khoảng 3
phần sơn nóng, 1 phần xăng, tuỳ theo yêu cầu loãng hay đặc; sau đó khuấy thật đều
thì được loại sơn lót chất lượng cao.
Chú ý khi sản xuất loại sơn bằng phương pháp này phải luôn tuân thủ quy trình điều
lệnh phòng chống chay nổ, an toàn lao động.
* Lớp sơn phủ Epoxy:
Lớp sơn phủ Epoxy thường được chế tạo từ nhựa Epoxy, chất đóng rắn và
các phụ gia tăng cường tính bền, chống ăn mòn của vật liệu. Lớp phủ Epoxy có khả
năng cách ly bảo vệ nền rất tốt, nó đáp ứng được yêu cầu của lớp sơn phủ. Có thể
phủ lớp epoxy compozit sẽ có độ bền khá cao. Loại màng phủ này được dùng nhiều
cho các công trình biển và công nghiệp hoá chất dầu khí
Khi sử dụng lớp phủ Epoxy phải tuyệt đối tuân thủ quy trình hướng dẫn sử dụng
của nhà sản xuất, phải xử lý bề mặt nền thật sạch, khô ráo.
* Phương pháp tạo màng sơn phủ bảo vệ
Ngoài các lớp phủ bọc tăng cường thì các màng sơn có tác dụng bảo vệ thiết
bị khá tốt trong một thời gian nhất định. Các loại sơn dùng bảo vệ công trình phải
tuân theo chỉ định của nhà thiết kế.
Yêu cầu quá trình tạo thành lớp sơn phủ cách ly
- Lớp sơn phủ nền phải mỏng nhằm cho lớp sau dễ hoà đồng lên lớp trước và
bám chắc trên bề mặt kim loại.
- Lớp sơn lót nhằm mục đích làm phẳng bề mặt nền kim loại nên cần phải
được quét đều, mỏng.

- Lớp sơn phủ nhằm tăng chiều dày màng sơn và là lớp bảo vệ trang trí.
- Khi lớp sơn quét trước khô mới được quét lớp tiếp theo sau để không có
hiện tượng dồn lớp sơn.
- Làm khô màng sơn: Có thể làm khô tự nhiên, thông thoáng gió hoặc có thể
làm khô cưỡng bức, sấy nhẹ hoặc bằng chất đóng rắn.
- Khi sơn chưa thật khô tuyệt đối không để va chạm cơ học, không ướt nước,
không làm nóng lạnh đột ngột.
Chọn màu sơn:
Thông thường các màu tối hay dùng để sơn các công trình ngầm ( màu đen
của sơn bitum nhựa đường). Các loại đường ống công nghệ sơn màu xanh, màu
ghi Những màu sáng, phản quang hay được dùng cho sơn trang trí hoặc biển báo
theo quy định của từng lĩnh vực.
Tuỳ thuộc vào từng loại sơn mà ta chọn phương pháp sơn thích hợp. Các
phương pháp hay dùng phổ biến là quét, lăn, phun.
3
Một số loại sơn thường dùng: sơn Bitum; sơn Epoxy; sơn chống rỉ, sơn thiên
nhiên; sơn alkyl; sơn Clovinyl; sơn Arilat; sơn chống hà; sơn chịu nhiệt; Sơn cách
điện; sơn chịu axit; và nhiều loại sơn khác nhau trong công nghiệp
14.2. Chống ăn mòn bằng chất ức chế.
Trong công nghiệp dầu khí, hóa chất chất ức chế ăn mòn được sử dụng khá
nhiều. nó là phương pháp có hiệu quả cao và tốt nhất khi các đphương pháp khác
không thể sử dụng được. Các thiết bị bị phản ứng , chưng cất, cô đặc, truyền nhiệt
không thể dùng sơn chống ăn mòn Môi trường khí, đường ống công nghệ chuyển
tải sản phẩm dầu khí, hóa chất, dung dịch khoan, dầu mỡ bôi trơn.
- Với hệ thống làm mát tuần hoàn thì dùng chất ức chế ăn mòn khá thuận tiện, kinh
tế và hiệu quả cao. Trên thế giới sử dụng rất nhiều và đã có quy chuẩn.
Bảo vệ kim loại bằng chất ức chế ăn mòn là phương pháp không thể thiếu trong
công nghiệp dầu khí, hóa chất. Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam thì hầu hết nhập chất
ức chế ăn mòn kim loại từ các hãng của nước ngoài; nó được dùng như là một hóa
chất thông dụng khác trong ngành dầu khí hóa chất.

* Một số chất ức chế ăn mòn trong CN dầu khí
Có nhiều loại chất ức chế dùng trong công nghiệp khai thác, chế biến , chuyển tải ,
lưu trữ sản phẩm dầu khí .( Tham khảo thêm các chất ức chế ăn mòn kim loại trong
công nghiệp dầu khí NACE )
Ví dụ:
* Trong các đường ống dẫn khí thường dùng:
2-BUTOXYETHANOL 1- 10%
Amine derivative < 1%
Amines, tallow alkyl, ethoxylated 1-10%
ETHANEDIOL 10-30%
imidazoline thioglicolate 1-10%
PHOTPHORIC ACID < 1%
Piridine, alkyl derivs, acetates 1-10%
* Một số chất ức chế cho môi trường nước trung tính, lò hơi, tháp giải nhiệt.
- Amino trimethylene phosphonic acid , dùng chống cáu cặn, gỉ cho việc xử lý tháp
giải nhiệt và lò hơi
- BTA: 1,2,3 Benzotriazole - Chống ăn mòn bề mặt kim loại
- HEDP – Hydroxyethylidene – 1,1-Diphospphonic acid Kiểm soát rỉ- chống ăn
mòn trong tháp giải nhiệt và lò hơi.
- Carboxylate/sulfonate/nonioni-c funtional terpolymer ;Ức chế ăn mòn, phân tán
chất cáu cặn trong lò hơi và tháp giải nhiệt.
- Polyacrylic acid; Kiểm soát ăn mòn và chống cáu cặn trong hệ thống lò hơi, tháp
giải nhiệt và hệ thống nước công nghiệp.
- Nitrite、Chống cáu cặn, ăn mòn ở hệ thống kín tháp giải nhiệt.
4
14.3. Bảo vệ điện hóa công trình kim loại trong công nghiệp
Trong công nghiệp dầu khí người ta dùng nhiều phương pháp bảo vệ bảo vệ
công trình. Sau đây là một số các phương pháp được dùng.
Bảo vệ catốt là phương pháp dễ dàng thực hiện, nó không gây nguy hiểm cho
công trình cho nên phương pháp này được sử dụng từ lâu và khá rộng rãi trong các

ngành công nghiệp. Bảo vệ điện hoá có tác dụng cao đối với các công trình bị ăn
mòn do dòng điện rò, Nó có thể bảo hệ hoàn toàn công trình ngầm trong thời gian
dài mà phương pháp sơn phủ cách ly không thể đáp ứng được.
Thông số kỹ thuật bảo vệ điện hóa công trình công nghiệp:
- Điện thế bảo vệ: Điện thế bảo vệ là điện thế của công trình cần bảo vệ mà tại
đó công trình hoàn toàn không bị ăn mòn trong môi trường xâm thực.
Điện thế bảo vệ của thép trong môi trường nước biển là âm 0,85V so với điện
cực Cu/CuSO
4
Điện thế bảo vệ phụ thuộc vào bản chất công trình kim loại và môi trường
xung quanh công trình cần bảo vệ. ( tham khảo bảng số liệu điện thế bảo vệ)
- Dòng điện bảo vệ, mật độ dòng điện bảo vệ: là mật độ dòng điện bảo vệ
công trình kim loại trong môi trường xâm thực.
Mật độ dòng điện bảo vệ phụ thuộc vào trạng thái bề mặt công trình ( lớp sơn
phủ, sơn mới hay cũ, môi trường xâm thực , dòng chảy, nhiệt độ, không
sơn Tham khảo bảng số liệu mật độ dòng bảo vệ).

Phương pháp bảo vệ anốt:
- Điều kiện bảo vệ anốt: Bảo vệ anốt chỉ thực hiện được đối với kim loại có khả
năng tạo màng thụ động trong môi trường ăn mòn. Ví dụ thép không gỉ trong môi
trường axit.
Hệ thống bảo vệ anốt thiết bị làm lạnh axit:
- Kim loại cần bảo vệ (Anôt): bề mặt bên trong thiết bị thép 316, phần ngập axit.
Anốt được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
- Điện cực catốt: làm bằng vật liệu đặc biệt dùng cho bảo vệ anốt. Điện cực catốt
được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
- Điện cực so sánh: là thiết bị điện hoá để đo điện thế của công trình cần bảo vệ và
điều khiển hệ thống bảo vệ.
- Trạm Anốt: Là thiết bị chuyên dụng cấp nguồn điện một chiều cho hệ thống bảo
vệ. Nguồn điện xoay chiều cấp vào 220 V , nguồn điện một chiều ra 0,5- 10V, 0,5-

50 A.
- Hệ thống điều khiển, cáp dẫn, và các phụ kiện.
- Hệ thống điều khiển: Thu nhận xử lý tín hiệu, điều khiển thông số kỹ thuật của hệ
thống trạm bảo vệ anốt.
- Hệ thống cáp dẫn: Cáp để nối mạch và điều khiển hệ thống bảo vệ anốt hoạt động:
• Cáp anốt,
• cáp catốt,
5
• cáp điều khiển,
• cáp nguồn xoay chiều, tiếp đất
- Các phụ kiện khác .
Hệ thống trạm anốt hoạt động ổn định theo yêu cầu phải đảm bảo các điều kiện
thông số kỹ thuật về bảo vệ anốt.
• Diện tích bề mặt thiết bị thép 316 được bảo vệ anốt( bể, thùng, máng,
ống
• Điện cực catốt: để phân cực anốt công trình; số lượng anốt phụ thuộc
vào độ lớn, dạng hình học của công trình.
• Điện cực so sánh. Điện cực so sánh có nhiệm vụ đo giá trị điện thế của
kim loại cần bảo vệ trong H
2
SO
4
và cung cấp tín hiệu, điều khiển tự
động thông số kỹ thuật trong hệ thống.
• Môi trường axit ngập chìm trong thiết bị. Môi trường axit có nồng độ
93-98% nhiệt độ khoảng 45
0
C , 70
0
C ; 120

0
C tuỳ theo nhiệt độ vào, ra
của thiết bị làm lạnh. Ngoài nồng độ và nhiệt độ thì việc ngập chìm của
axit phải luôn được đảm bảo.
• Hệ thống điều khiển: Với các tín hiệu được đưa đến từ điện cực so
sánh, trạm anốt thì hệ thống điều khiển xử lý nhằm giữ cho trạm anốt
phân cực công trình thép 316 vào vùng thụ động. Tại vùng này thì dòng
ăn mòn của thép nhỏ nhất.
• Trạm Anốt: Trạm Anốt cung cấp nguồn điện một chiều để phân cực
anốt công trình cần bảo vệ. Giá trị điện thế phân cực nằm trong vùng mà bề mặt
thép ở trạng thái thụ động với một khoảng an toàn. Vượt ra ngoài khoảng điện thế
thụ động thì thép sẽ không được bảo vệ, mà ngược lại sẽ làm tăng độ hoà tan của
thép.
Yêu cầu kỹ thuật của điện cực catốt dùng trong bảo vệ Anốt
- Độ bền hóa, bền cơ cao, cấu trúc đồng đều
- Dẫn điện tốt
- Tản nhiệt tốt
- Ổn định, không thụ động, có khả năng hạn chế phản ứng phụ xẩy ra trong
quá trình làm việc.
- Không gây độc hại cho môi sinh trong quá trình sử dụng
- Giá thành thấp.
Tất cả các thiết bị trong trạm bảo vệ anốt có liên quan mật thiết với nhau. Các
thông số kỹ thuật bảo vệ anốt đã được tính toán thiết kế; một sự thay đổi nhỏ trong
hệ thống trạm anốt sẽ kéo theo các thay đổi khác.
Phương pháp này có yêu cầu kỹ thuật rất cao, nếu có sơ suất nhỏ, thiếu
chuẩn xác thì công trình bị phá huỷ nhanh gấp rất nhiều lần, bởi vậy phương pháp
này vẫn hạn chế dùng trong công nghiệp. Tuy nhiên trong sản xuất hóa chất phân
bón thì các phương pháp khác không thể đạt yêu cầu nên vẫn cần phải dùng nó là
chủ yếu.
6

*Phương pháp bảo vệ catốt
Phương pháp bảo vệ catốt được tiến hành bằng cách nối một kim loại có điện
thế âm hơn điện thế công trình ( protectơ) hoặc là nối công trình cần bảo vệ với cực
âm của nguồn điện một chiều (bảo vệ bằng trạm catốt).
Phần lớn các công trình thiết bị công nghiệp đều làm bằng vật liệu thép, để
bảo vệ catốt thép thì điện thế bảo vệ tối thiểu của công trình phải đạt âm 0,85V so
với điện cực Cu/CuSO
4
, tuỳ thuộc vào môi trường mà điện thế bảo vệ dịch chuyển
về phía đủ âm để có hiệu quả cao.
* Điều kiện để dùng phương pháp điện hóa chống ăn mòn công trình ngầm:
- Công trình phải ngập chìm trong môi trường chất điện ly ( nước biển, nước
ngọt, đất, môi trường hóa chất, bêtông,… .)
- Công trình cần bảo vệ phải độc lập, không nối với các công trình khác ( có thể
cách ly về điện khi bảo vệ catôt).
- Không dùng để bảo vệ trong môi trường có độ axit ( pH thấp)
- Đối với trạm catốt thì không được dùng trong môi trường có khả năng cháy
nổ, môi trường nhiệt độ cao.
- Phải có đủ nguồn điện cung cấp thường xuyên, ổn định cho trạm catôt
Một số thông số bảo vệ cần thiết của vật liệu trong các môi trường được
trình bày ở các bảng sau đây
Bảng . Điện thế bảo vệ tối thiểu của một số kim loại trong các môi trường khác
nhau
Vật liệu Môi trường
Điện thế bảo vệ
(-V, Cu/CuSO
4
)
Thép CT
3

Thép CT
3
Thép Cr (>16% Cr)
Thép Cr
Thép Cr
Cu
Zn
Thép C45
Nước biển
Axit
Nước trung tính
Nước biển
Nước nóng chứa Cl
-
Nước trung tính
Nước trung tính trong
bêtông mặn
0,85
0,95
0,10
0,30
0,18
1,28
0,75 >0,95
7
Bảng …. Giá trị mật độ dòng bảo vệ cần thiêt của một số vật liệu kim loại trong
các môi trường
Vật liệu Môi trường
Mật độ dòng bảo vệ
(A/m

2
)
Thép
Thép
Thép
Thép
Thép
Ống thép
Nước ngọt, không sơn
Nước ngọt, sơn tốt
Nước biển tĩnh không sơn chưa có cặn lắng
Nước biển tĩnh, không sơn, có cặn lắng
Nước biển động, không sơn, có hà, cặn
Trong đất, bọc atphan, sau 10 năm
0,04 > 0,07
0,0001 > 0,001
0,5 > 1,0
0,05 > 0,10
0,03 > 0,3
0,001 > 0,004
Bảng Một số loại vật liệu dùng làm điện cực anốt trong kỹ thuật điện hóa
Vật liệu
Tổn thất khối lượng,
( kg/Anăm)
Môi Trường
Ta hoặc Nb mạ Pt 8.10
-6
chất điện ly, Biển
Ti mạ Pt 8.10
-6

Chất điện ly, biển
Thép 6.8-9.1 Biển, đất
Pb-Pt 0.1 Biển
Pb-Ag 0.1 Biển
Compozit 0.25- 1,0 Biển, đất
Ferosilic 0,4- 1,2 Biển, đất
Graphit 0,8-3,0 Chất điện ly
14.3.1. Phương pháp bảo vệ công trình bằng Trạm catôt (Impressed Current
Systems):
8

Hình…….Sơ đồ nguyên tắc bảo vệ ca tốt bằng dòng điện ngoài:
Hệ thống trạm catốt bao gồm:
- Trạm catôt (DC Power Source): Trạm catốt là thiết bị chuyên dụng dùng
trong kỹ thuật bảo vệ điện hoá. Nó phải được chế tạo để làm việc với tải dòng lớn
trong quá trình bảo vệ. Trạm catốt có thể đặt ngoài trời hoặc đặt trong nhà trạm.
- Hệ thống cáp dẫn: Cáp anôt, cáp catốt, dây tiếp địa Cáp điện là loại chịu
nước, chịu môi trường xâm thực theo quy chuẩn ngành điện.
- Hệ thống điện cực anôt ( Anode): Điện cực anốt có thể đặt thành chùm hoặc
đơn chiếc. Điện cực có thể đặt trong chất bọc hoặc không có chất bọc tùy theo môi
trường và thiết kế ( xemphụ lục ).
- Chất bọc điện cực anôt: nhằm tạo môi trường xung quanh điện cực, tạo cho
điện cực làm việc ổn định trong thời gian dài. Nó chỉ dùng khi bảo vệ công trình
trong môi trường đất.
- Điện cực so sánh ( Reference Electrode): có thể dùng loại khác nhau, thông
thường người ta hay dùng điện cực Cu/CuSO
4 ,
bởi vì nó

làm việc ổn định hơn các

loại điện cực khác.
- Các phụ kiện cho điện cực anôt: Cọc chống giữ điện cực anôt, vành định vị
điện cực; ống thông khí; lớp lót đệm
- Hộp kiểm tra, hộp nối,
Tuỳ theo đặc điểm công trình, bản chất vật liệu và môi trường mà thiết kế
hợp lý phương pháp bảo vệ catốt và lựa chọn giải pháp thi công để có hiệu quả cao.
Đối với những công trình ngầm như dàn khoan, cầu cảng, kho chứa đường
ống thì bắt buộc phải bảo vệ bằng phương pháp điện hoá, nó là phương pháp
không thể thiếu trong việc bảo vệ công trình công nghiệp.
9
Như vậy khi dùng phương pháp bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài thì cần
nghiên cứu tính toán trạm catốt, hệ thống cáp dẫn, hộp nối, hệ thống đo, điện cực
anôt, chất bọc điện cực, hệ thống cách điện, tiếp điện.
14.3.2. Phương pháp bảo vệ bằng thiết bị protector (anốt hy sinh- Sacrificial
anode).
Sơ đồ nguyên lý bảo vệ công trình bằng protec tơ
Hình …… Sơ đồ nguyên lý bảo vệ công trình bằng Protector
Các công trình thiết bị trong công nghiệp dầu khí luôn làm việc trong môi
trường xâm thực, dễ cháy nổ nên người ta đã sử dụng thiết protectơ chống ăn mòn
công trình kim loại từ rât lâu. Vật liệu Protectơ thường dùng là các hợp kim Nhôm,
Kẽm, Magiê.
- Protectơ magiê dễ cháy nổ nên không được dùng trực tiếp vào trong lòng
bồn, bể chứa xăng dầu mà chỉ dung protectơ Nhôm hoặc Kẽm. Protectơ Magiê có
điện thế âmlớn, dòng điện tự sản lớn, hiệu suất sử dụng thấp, it thụ động nên được
dùng cho những môi trường có điện trở lớn.
- Protectơ kẽm có điện thế, dòng điện và dung lượng nhỏ, hay thụ động khi
nhiệt đọ tăng, tỷ trọng lớn, hiệu quả bảo vệ không cao nên chỉ nên dùng trong những
trường hợp đặc biệt cần thiết.
- Protectơ nhôm có điện thế khá âm, dòng điện, dung lượng sản dòng lớn ít bị
thụ động trong nước biển nên được dùng khá rộng rãi trông môi trường biển.

10
Thiết bị protectơ rất đa dạng, nó được chế tạo với khối lượng kích thước và
hình dạng khác nhau tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật ( xem phụ lục). Khối lượng của nó có
thể thay đổi từ 100 – 200 gam đến hơn 300 kg. Thông thường loại protectơ nhỏ
dùng cho thiết bị làm mát, truyền nhiệt, vỏ tàu biển, nó có thể thay thế bảo dưỡng
định kỳ theo công trình. Loại protectơ có khối lượng lớn ( 40-300 kg) dùng để bảo
vệ công trình ngầm trong đất, biển như cầu cảng, dan khoan với thời gian sử dụng
dài bằng tuổi thọ công trình.
Phần chủ yếu của thiết bị protectơ gồm:
- Hợp kim protectơ (Hợp kim của nhôm, kẽm hoặc magiê)
- Thanh tiếp điện ( hoặc dây dẫn điện) của protectơ. Thanh tiếp điện thường
làm bằng thép, dây dẫn điện là dây chống nước, chịu môi trường xâm thực. Thanh
tiếp điện có thể bằng thép lá, thép xoắn, thép uốn
- Chất bọc protectơ, vành định vị, túi dựng định hình thiết bị protec tơ (chỉ có
đối với loại protectơ dùng trong đất).
Đối với loại protectơ có khối lượng lớn thì thanh tiếp điện bằng thép chịu lực
cũng đồng thời là giá giữ nối protectơ với công trình cần bảo vệ. Do vậy có thể thiết
kế nhiều lõi dẫn với kích thước tương thích đủ để chịu lực giữ protectơ trong suốt
thời gian bảo vệ công trình.
Thành phần vật liệu Protectơ đóng vai trò quan trọng. Tuỳ thuộc vào yêu cầu
mà lực chọn thiết kế các loại protectơ khác nhau.
Một số hình dạng protectơ được trình bày trong bảng phụ lục.

Hình … Anot hy sinh
11


12
- Bảo vệ catốt cho công trình kim loại trong công nghiệp dầu khí là một phương
pháp quan trọng. Nó là phương pháp không thể thiếu để chống ăn mòn công trình

kim loại.
- Khi bảo vệ đường ống phải tuân theo quy chuẩn về chống ăn mòn.
Sau đây là quy chuẩn bảo vệ catốt đường ống ngầm:
• Công trình đường ống phải được chống ăn mòn kim loại
• Đường ống phải được bảo vệ kết hợp bằng phương pháp bọc chống ăn mòn
và các phương pháp bảo vệ điện hoá trạm catôt hoặc Protectơ.
• Các phương tiện bảo vệ điện hoá phải được đưa vào hoạt động chậm nhất là
sau 1 tháng kể từ ngày đưa đường ống vào vận hành.
• Đường ống chính phải được bảo vệ điện hoá liên tục, những nơi đường ống
rẽ vào kho hoặc bên xuất phải dùng bích cách điện.
• Điện thế công trình kim loại thép phải đạt từ giá trị từ âm 1,52v đến âm 0,85
V.
• Trạm catốt phải có biển báo, và phải có nhật ký ghi lại hoạt động của hệ
thống trạm.
• Trạm catốt phải có tiếp đất và bảo vệ chống sét, phải đặt ở nơi có điện trở
nhỏ nhất.
• Điện cực anốt phải đặt ở nơi có điện trở nhỏ, có thể đặt ở ruộng anôt hoặc
giếng anôt. Tuỳ theo điều kiện phải dùng chất bọc anôt.
• Phải thường xuyên kiểm tra hoạt động của hệ thống trạm catốt để có kế
hoạch bảo dưỡng thay thế. Trạm catốt phải được bảo dưỡng, vận hành theo
đúng hướng dẫn kỹ thuật vận hành sử dụng của nhà cung cấp hệ thống trạm.
• Đối với trạm catốt, mỗi tháng đo 2 lần, Protectơ 6 tháng 1 lần bằng thiết bị
đo chuyên dụng.
• Khi sửa chữa đường ống thì phải ngắt điện của hệ thống bảo vệ điện hoá; khi
sửa chữa xong phải nối lại và hiệu chỉnh cho hệ thống vận hành.
• Đơn vị quản lý đường ống phải xây dựng quy trình hướng dẫn cụ thể về công
tác bảo vệ điện hoá cho công nhân, cán bộ phụ trách công tác này.
Bảo vệ catốt là phương pháp dễ dàng thực hiện, nó không gây nguy hiểm cho
công trình cho nên phương pháp này được các nhà kỹ thuật quan tâm sử dụng từ lâu
và khá rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp dầu khí.

Chương 15. MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU, THIẾT BỊ DÙNG TRONG KỸ THUẬT BẢO
VỆ ĐIỆN HOÁ CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ.
15.1. Vật liệu chế tạo Protec tơ
Các loại vật liệu protectơ cần đáp ứng yêu cầu sau đây:
- Có điện thế đủ âm và ổn định trong suốt quá trình làm việc
- Có khả năng sinh ra dòng điện đủ lớn và ổn định
- Ít bị phân cực và không thụ động, hòa tan đều sau thời gian làm việc
13
- Dung lượng và hiệu suất sản dòng lớn
- Không gây phản ứng phụ độc hại, nguy hiểm cho môi sinh. Giá thành rẻ và
công nghệ chế tạo và sử dụng đơn giản.
Các kim loại và hợp kim có điện thế âm hơn kim loại cần bảo vệ trong cùng
môi trường đều có khả năng làm vật liệu protectơ. Tùy theo vật liệu công trình cần
bảo vệ mà có thể lựa chọn được các loại protectơ thích hợp. Thành phần hợp kim
protectơ thay đổi thì tính chất điện hoá khác nhau. Sau đây là một số loại Protectơ.
15.1. 1. Protectơ Magiê
Có nhiều loại protectơ Magiê với thành phần, hình dạng và kích thước khác nhau.
Đặc tính: Protectơ Mg:
- Có điện thế khoảng âm 1450 đến âm 1600mV; dung lượng khoảng 1350 –
1400 ah/kg, Hiệu suất dòng khoảng 45-50% ;
- Vật liệu này được nghiên cứu sử dụng làm protectơ từ rất lâu. Nó có một số
tính chất đặc biệt tốt mà ở các vật liệu khác không có được.
- Điện thế tiêu chuẩn của nó khá âm, khả năng hoạt động tốt trong các môi
trường đất có điện trở cao.
- Tuy nhiên nó bị tiêu hao rất nhiều, giá thành cao, hiệu quả kinh tế thấp.
- Loại này dùng trong môi trường nước có điện trở cao, đất, thiết bị truyền
nhiệt đặc biệt.
Sau đây là một số loại protectơ.
- Protector Mg dễ cháy nổ, không được dùng ở môi trường xăng dầu , không dùng
cho môi trường biển ( chỉ dùng để bảo vệ vỏ tàu đặc biệt bằng hợp kim Nhôm).

- Công nghệ chế tạo phức tạp.
*Thành phần hợp kimprotectơ Magiê I
Nguyên tố thành phần Hàm lượng ( %)
Al
Zn
Mn
Ti
Fe
Cu
Ni
Si
Mg
5-7
1-5
0,2 – 0,5
nhỏ hơn 0,04
0,003
0,004
0,001
0,04
còn lại
**Thành phần hợp kim Magiê II UltraMag Anode Chemistry*
UltraMg Anoe Chemistry
nguyên tố thành phần hàm lượng (%)
14
Alminum
Manganese
Copper
Silicon
Iron

Nickel
Others each
Magnesium
0.01% max
0.50 - 1.3%
0.02% max
0.05% max
0.03% max
0.001% max
0.05% max
Remainder
* Protectơ Magiê

15.1.2. Protectơ nhôm
- Protectơ nhôm có điện thế khoảng âm 1050 đến âm 1190 mV, dung lượng
khoảng 2500-2800 ah/kg, hiệu suất sản dòng khoảng 80-85%. Đặc tính điện hoá của
protectơ tuỳ thuộc theo thành phần và môi trường làm việc.
- Protector Hợp kim nhôm có dung lượng cao, có điện thế đủ âm và ổn định
- Pr Nhôm dược dùng chống ăn mòn cho công trình biển, nước lợ, hóa chất và
một số môi trường đất chua mặn, trong thiết bị làm mát tàu biển.
- Công nghệ chế tạo phức tạp
Có nhiều thành phần hợp kim nhôm dùng làm Protectơ.
*Thành phần hợp kim Protectơ nhôm
Nguyên tố thành
phần
Loại I
hàm lượng
(%)
loại II
Hàm lượng (%)

loại III
Hàm lượng (%)
15
Zn
Mg
Sn
In
Mn
Al
các phụ gia khác
4-6
0,5- 1,0
0,05- o,15
0,01-0,02
0,05
còn lại
5-7
2-3
0,5-0,7
còn lại
0,05- 0,07
3-5
0,1-0,2
còn lại
**Thành phần hợp kim Protectơ nhôm IV:
Element Percentage
Indium (In)
Zinc (Zn)
Silicon (Si)
Copper (Cu)

Iron (Fe)
Cadmium (Cd)
Others, each
Others, total
Aluminum
0.016 to 0.02%
4.75 to 5.75%
0.08 to 0.12%
0.003% Maximum
0.12% Maximum
0.002% Maximum
0.02% Maximum
0.05% Maximum
Remainder
Loại protectơ này có điện thế khoảng âm 1080 mV (SCE), dung lượng
1150Ah/pound.
15.1. 3. Protectơ hợp kim kẽm
Từ lâu người ta dùng kẽm tinh khiết để làm protectơ nhưng nó không có tính
chất điện hoá tốt. Vì vậy ngày nay người ta chỉ dùng hợp kim kẽm làm prôtectơ
trong những trường hợp đặc biệt.
Đặc tính:
- Protectơ kẽm có điện thế khoảng âm 900 đến âm 1030 mV, hiệu suất sản
dòng khoảng 90-98%, dung lượng khoảng 750- 820 A.h/kg. Khối lượng riêng lớn.
- Loại Protectơ này có tính chất điện hoá không cao như các loại protectơ
Nhôm, Mg nên nó chỉ được dùng bảo vệ những nơi dễ cháy nổ.
- Protector kẽm dễ bị thụ động trong môi trường nước biển, môi trường nhiệt
độ trên 80
0
C. Hiệu quả kinh tế không cao vì dung lượng rất thấp.
Thành phần hợp kim Protectơ kẽm

Nguyên tố thành
phần
loại I
Hàm lượng (%)
Loại II
Hàm lượng (%)
16
Al
Mg
Mn
các phụ gia khác
Zn
0,5- 0,8
0,1 - 0,3
0,1- 0,3

còn lại
1,5-4.0
0,5-1,0
còn lại
Có nhiều loại Protectơ có thành phần khác nhau và cho tính chất điện hoá
cũng khác nhau. Việc lựa chọn chủng loại và đặc tính điện hoá của Protectơ phải
tuân thủ theo yêu cầu của nhà thiết kế hệ thống công trình cần bảo vệ. Do đặc thù
của công nghệ khai thác, sản xuất, chuyển tải, lưu trữ sản phẩm dầu khí nên việc
thiết kế lắp đặt protectơ phải tuân thủ tuyệt đối theo tiêu chuẩn ngành để đảm bảo kỹ
thuật chống ăn mòn, an toàn cháy nổ và môi sinh.
15.2. Điện cực anốt dùng cho bảo vệ bằng trạm catốt
Khi bảo vệ bằng dòng điện ngoài thì điện cực anốt thường được sử dụng là
Graphit, hợp kim chì, thép, Ferosilic, Ti, Pt, Rutindi và một số vật liệu compozit có
độ bền cao. Các loại vật liệu Titan, Ta hay Nb có độ bền cơ cao, bền hoá cao, độ

tiêu hao nhỏ, mật độ dòng cho phép lớn hơn so với các vật liệu khác nhưng giá
thành cao, vật liệu hiếm nên chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt, khi
mà các vật liệu khác không đáp ứng được. Bởi vậy sử dụng các loại điện cực vật
liệu Ti, Pt, Ru còn nhiều hạn chế.
Các hợp kim của chì được sử dụng từ lâu, nhưng chì là nguyên tố độc hại, dễ
tạo màng sản phẩm thụ động, bám chắc, làm tăng điện trở. Bởi vậy hợp kim chì tuy
có độ bền cao nhưng không còn được sử dụng rộng rãi như các vật liệu khác.
Người ta hay dùng điện cực Ferosilic hoặc điện cực compozit oxit kim loại có
độ bền cao. Kích thước khối lượng, hình dạng của điện cực anốt phụ thuộc vào yêu
cầu thiết kế.
Một số loại vật liệu dùng làm điện cực anốt được đưa ra ở bảng dưới đây.
độ tiêu hao mật độ dòng cho phép
(g/A.năm) A/m
2
Thép thường 9.000
Graphit 30-450 50-100
Ferosilic (SI; Cr, Mn, Mo) 90- 250 300
Hợp kim Pb-Ag- Sb 45- 90 300-500
Pb phủ Pt
Điện cực oxit Rutindi 2-60 500
Điện cực Macnhetit 1,5-2,5 50-100
17
Cấu tạo của điện cực anôt Ferosilic ( xem phụ lục)
Đặc tính điện hoá, độ bền và phạm vi sử dụng của điện cực anôt phụ thuộc vào
loại vật liệu. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của công trình mà nhà thiết kế lựa chọn sử dụng
đúng theo quy chuẩn.
Các loại điện cực anốt trơ (xem phụ lục)
15.3. Chất bọc anốt cho hệ thống bảo vệ catôt
Trong hệ thống điện hoá bảo vệ catốt, khi điện cực làm việc trong môi trường
đất thì chất bọc điện cực có nhiệm vụ làm cho điện cực hoạt động ổn định lâu dài,

điều chỉnh phản ứng trên điện cực để quá trình điện hoá hoạt động tốt. Đối với các
anốt hy sinh thì cần có chất bọc tạo ra môi trường hoạt động hoặc hạn chế sự hoà tan
và điều chỉnh các phản ứng, thoát khí trên bề mặt điện cực làm tăng hiệu quả làm
việc của hệ thống bảo vệ.
Yêu cầu của chất bọc anôt:
- Có khả năng ổn định điện trở xung quanh điện cực anốt
- Có độ bền cao theo thời gian sử dụng,
- có thể điều chỉnh mức độ hoạt động của điện cực anốt,
- Có độ xốp nhằm duy trì hoạt động cấp dòng trong hệ thống
- Thoát khí tốt, không gây độc hại cho môi trường
- Dễ sử dụng, giá thành thấp
Chất bọc điện cực anốt có thể chia thành hai loại: chất bọc protectơ; chất bọc
điện cực anốt trơ cho bảo vệ bằng dòng điện ngoài.
* Chất bọc protectơ:
Thông thường điện cực anốt được đặt trong chất bọc và được định vị bằng
một hệ thống định vị có độ bền cơ, bền hoá cao. Chất bọc protectơ là một hỗn hợp
các hoá chất và chất độn tuỳ thuộc vào yêu cầu của từng vật liệu công trình trong
từng môi trường đất. Túi đựng chất bọc protectơ là loại vật liệu đặc biệt có khả năng
thấm ướt, dẫn điện và bền cơ học, bền hoá trong thời gian lâu dài.
Thành phần chủ yếu của chất bọc protectơ là các muối vô cơ (tuỳ theo loại
protectơ), nó gồm một số loại trong các chất sau: Na
2
SO
4,
, NaCl, MgCl
2,
MgSO
4
,,
CaO

, CaSO
4,
cao lanh, đất sét. Đối với protectơ Mg thì có độ hoà tan rất lớn, cần
phải có chất bọc có tính thụ động nhằm hạn chế sự tự hoà tan. Trong thành phần
chất bọc có mặt một lượng khá lớn đất sét thạch cao để làm cho anôt hoạt động ổn
định trong thời gian dài. Đối với protectơ nhôm thì trong môi trường đất dễ bị thụ
động nên phải có chất bọc tăng hoạt tính của nhôm. Khi đó một lượng MgSO
4
,
NaCl , CaO có mặt trong chất bọc sẽ phá màng thụ động trên bề mặt. Đối với chất
bọc điện cực protectơ thì độ dẫn điện, độ ẩm, độ bền là thông số quan trọng.
** Chất bọc điện cực anốt trơ dùng cho hệ thống bảo vệ bằng trạm catốt:
18
Khi bảo vệ catốt bằng trạm catốt các công trình sâu trong lòng đất thì cần phải
có chất bọc điện cực anốt. Chất bọc điện cực phải có khả năng tản nhiệt tốt, dẫn điện
tốt, có độ hạt đồng đều, đạt độ xốp để dễ thoát khí, không gây thụ động bề mặt điện
cực và có khả năng hạn chế các phản ứng phụ xẩy ra, không gây độc hại cho môi
trường.
Thành phần của chất bọc anốt trơ chủ yếu là than cốc, graphit. Hàm lượng
Sunfua và các hoá chất trong bột cốc không vượt quá 6 %. Cỡ hạt của chất bọc là
thông số cần thiết; nếu cỡ hạt lớn quá thì tính dẫn của vật liệu bọc kém. Nếu cỡ hạt
quá nhỏ mịn thì độ lèn chặt xếp khít cao, giảm độ xốp, khi phân cực thì sự thoát khí
ở vùng lân cận điện cực kém, giảm khả năng hoạt động của hệ thống.
Ngoài ra khi đặt điện cực trong giếng anôt thì còn có một số các phụ kiện để
điện cực anốt hoạt động tốt trong môi trường chất bọc. Các phụ kiện đi kèm điện
cực anốt gồm:
- Định vị anốt vòng vành khăn, hoặc giá đỡ
- Cọc chống anôt, túi anôt, ống thoát khí
- Vật liệu lót, đệm, nắp đậy, đánh dấu giếng anốt

15.4. Điện cực so sánh
Điện cực so sánh là thiết bị quan trọng để kiểm tra theo dõi hoạt động và khả
năng bảo vệ cho toàn bộ hệ thống điện hoá. Điện cực so sánh thường được sử dụng
là điện cực Ag/AgCl; Cu/CuSO
4
bão hoà, điện cực Zn/ZnCl
2
;trong thực tế hay
dùng điện cực Cu/CuSO
4
bão hoà vì nó ổn định trong quá trình làm viêc lâu dài. Có
nhiều loại điện cực so sánh, tuỳ theo yêu cầu mà lựa chọn vật liệu điện cực so sánh
cho phù hợp. Hình dạng, kích thước và kết cấu của điện cực so sánh đa dạng tuỳ
thuộc vào từng công trình.
Điện cực so sánh Cu/CuSO
4
: Thông thường cấu tạo của điện cực so sánh
gồm phần chính là lõi thanh đồng đỏ 99,98 %, đặt trong dung dịch CuSO
4
quá bão
hoà. Vỏ là loại nhựa, hoặc sứ chịu nhiệt, vật liệu nhựa compozit chịu độ bền hoá,
bền cơ học cao trong thời gian dài. Đáy và nắp điện cực có cấu tạo đặc biệt để đảm
bảo tính năng điện hoá ổn định trong suốt thời gian lắp đặt vào công trình. Cáp dẫn
là loại cáp lụa, lõi đồng có bọc 3 lớp cách điện, chịu nước chịu nhiệt và chịu va đập.
*Một số điện cực Cu/CuSO
4
( xem phụ lục)
19

15.5. Trạm catốt, hệ thống cáp dẫn và phụ kiện

Trạm catốt là thiết bị chuyên dụng, thiết bị này chỉ để dùng cho bảo vệ catốt
bằng dòng điện ngoài. Trạm catốt cung cấp nguồn điện một chiều cho hệ thống bảo
vệ catôt. Trạm catốt được thiết kế lựa chọn tuỳ thuộc vào từng loại công trình.
Thông thường trạm catốt là thiết bị chuyên dụng, có điện thế đầu vào là 220 V,
380V 3 pha xoay chiều; Điện thế đầu ra một chiều thay đổi từ 3 đến 48 V nhưng có
thể cung cấp dòng ngoài từ khoảng 1-2 ampe đến hàng trăm ampe mà vẫn ổn định
trong thời gian dài. Trạm catốt phải có hệ thống tản nhiệt tốt, tiếp địa an toàn và
chịu được tải lượng lớn trong suốt thời gian dài.
Trạm catốt có thể được chế tạo hoàn toàn tự động, bán tự động hoặc không tự
động. Các tín hiệu bảo vệ hệ thống được thu thập và xử lý, điều khiển sao cho điện
thế công trình cần bảo vệ ổn định, đạt ở điện thế cần thiết.

Điện cực anốt: Các loại điện cực anốt dùng cho trạm catốt phải có độ bền cơ,
bền điện hoá cao.
Điện cực anốt trơ Ferosilic
20

* Hệ thống cáp: cáp của hệ thống trạm catốt gồm các loại sau đây:
- Cáp anôt: Cáp anôt để nối điện cực anôt với hệ thống trạm catôt. Cáp anôt
có yêu cầu đặc biệt về độ bền, độ dẫn và chiu được trong mọi điều kiện môi trường
khắc nghiệt với thời gian lâu dài, có thể đến 50-70 năm tùy thuộc theo từng công
trình sử dụng. Cáp anôt thường hay dễ bị phá hỏng khi bọc cách điện không tốt; vì
vậy phải dùng cáp chịu nước, cáp chì được luồn trong ống bảo vệ.
- Cáp catốt: Cáp catôt để nối công trình cần bảo vệ với hệ thống trạm catốt.
Cáp catốt it bị hỏng hơn cáp anôt nhưng nó vẫn chịu tải dòng lớn vì vậy nó có yêu
cầu giống như là cáp anốt. Các loại cáp phải được tính toán và lựa chọn đúng yêu
cầu kỹ thuật thiết kế ngành điện và phải tiếp địa theo quy chuẩn.
- Cáp nguồn xoay chiều: cấp điện xoay chiều cho trạm catôt, khi lắp đặt phải
tuân theo hướng dẫn thiết kế của hệ thống trạm catôt.
- Phụ kiện cách điện, tiếp điện: Phụ kiện cách điện và tiếp điện của điện cực

anốt và hệ thống trạm catốt đóng vai trò quan trọng. Ở đầu nối tiếp điện của của
điện cực dùng cho bảo vệ bằng dòng ngoài được xử lý hàn tiếp điện với dây dẫn bên
21
ngoài và cách điện mối nối. Hàn tiếp điện được thực hiện theo tiêu chuẩn mối hàn
và cáp nối chiu nước; sau đó phủ cách điện mối hàn. Việc phủ cách điện và định vị
mối hàn được thực hiện bằng vật liệu cách điện compozit, phủ kín và định vị bằng
nhựa Epoxy. Mối hàn phải chịu nước, bền cơ học, bền hoá chất, nhiệt độ và môi
trường xâm thực mạnh trong thời gian dài.
Để điện cực anôt hoạt động tốt thì bộ phận hộp nối tiếp điện, cách điện cần
phải được chuẩn bị thật tốt. Thông thường dây cáp nối điện là loại dây cáp lụa bằng
đồng, bọc vỏ cách điện tăng cường, chịu nước. Độ lớn của dây cáp nối phụ thuộc
vào từng loại điện cực.
- Hệ thống cách điện (bích cách điện) nhằm đảm bảo phân lập cách biệt vùng
cần bảo vệ đồng thời đảm bảo an toàn cho công trình. Nó cần được kiểm tra thường
xuyên để đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn.
Hệ thống bảo vệ catốt phải có màn chắn tiếp địa thì mới đạt tiêu chuẩn bảo vệ.
- Hộp kiểm tra (Test Station): Hộp kiểm tra là nơi lấy điểm nối của công trình
cần vảo vệ với điện cực so sánh ngầm để xác định thông số bảo vệ của hệ thống
- Nộp nối (Junction boxex):
Hộp nối dùng để nối dây dẫn của điện cực anôt rồi nối vào nguồn điện trạm
catốt.
- Nhà đặt trạm catôt: Trong trường hợp cần thiết có thể đặt trạm catốt trong
nhà đặt trạm để đảm bảo an toàn. Nhà dặt trạm catốt phải thiết kế đúng theo tiêu
chuẩn, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho vận hành.
15.6. Trạm Anốt, hệ thống cáp dẫn, điều khiển và phụ kiện
- Trạm Anốt: Là thiết bị chuyên dụng cấp nguồn điện một chiều cho hệ thống bảo
vệ. Nguồn điện xoay chiều cấp vào 220 V , nguồn điện một chiều ra 0,5- 10V, 0,5-
50 A.
- Anôt là thiết bị cần bảo vệ; Thường là thép không gỉ.
- Điện cực catốt: làm bằng vật liệu đặc biệt dùng cho bảo vệ anốt. Điện cực catốt

được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
- Điện cực so sánh: là thiết bị điện hoá để đo điện thế của công trình cần bảo vệ và
điều khiển hệ thống bảo vệ.
- Hệ thống điều khiển: Thu nhận xử lý tín hiệu, điều khiển thông số kỹ thuật của hệ
thống trạm bảo vệ anốt.
- Hệ thống cáp dẫn: Cáp để nối mạch và điều khiển hệ thống bảo vệ anốt hoạt động:
• Cáp anốt,
• cáp catốt,
• cáp điều khiển,
• cáp nguồn xoay chiều, tiếp đất
- Các phụ kiện khác .
Chương 16. Cơ sở thiết kế, chế tạo hệ thống bảo vệ điện hóa công trình kim
loại trong công nghiệp Dầu khí.
22
16.1. Cơ sở tính toán thiết kế bảo vệ điện hóa
* Khảo sát điều kiện hoạt động của công trình kim loại cần bảo vệ
Để bảo vệ công trình thì khảo sát thiết kế là vấn đề quan trọng. Từ các yếu tố
hình dạng, độ lớn công trình, yêu cầu công nghệ, tuổi thọ và môi trường làm việc sẽ
có phương án thiết kế và thi công thích hợp có hiệu quả bảo vệ cao.
* Lựa chọn phương pháp bảo vệ và giải pháp thi công
Trên cơ sở khảo sát công trình, nhà kỹ thuật lựa chọn phương án bảo vệ thích
hợp. Thông thường nếu diện tích công trình lớn, thời gian làm việc lâu dài thì nên
chọn bảo vệ bằng trạm catôt sẽ có hiệu quả cao. Cầu cảng, dàn khoan, tuyến ống
ngầm, tấm chắn đập nước, vỏ tàu biển, công trình, biển nên bảo vệ bằng trạm
catốt.
- Bảo vệ bằng trạm catốt có đầu tư ban đầu thấp, ít bị mất điện cực nhưng phải
kiểm tra theo dõi hoạt động thường xuyên.
- Trong môi trường có nhiều công trình ngầm thì việc bảo vệ bằng trạm catốt
phải được khảo sát, lắp đặt rất cẩn trọng, nếu không sẽ gây ra ăn mòn do dòng điện
rò các công trình lân cận. Trong trường hợp quá phức tạp thì dùng phương pháp bảo

vệ bằng protectơ sẽ an toàn hơn.
- Với các công trình thiết bị nhỏ, điều kiện cung cấp điện không thuận lợi thì
nên dùng protectơ.
- Có thể dùng kết hợp cả 2 phương pháp bảo vệ bằng protectơ và trạm catốt để
bảo vệ, nhưng phải có cách ly điện công trình.
- Bảo vệ bằng Protectơ có chi phí đầu tư ban đầu lớn nhưng trong quá trình
làm việc ít phải sửa chữa, bảo dưỡng hiệu chỉnh. Tuy nhiên trong quá trình hoạt
động thì thiết bị protectơ hay bị mất cắp, nếu phải thay thế thì rất tốn kém.
* Các thông số kỹ thuật bảo vệ điện hoá công trình công nghiệp
Thông số bảo vệ điện hoá phải đạt theo tiêu chuẩn quy định của công trình
cần bảo vệ. Có thể theo tiêu chuẩn quốc tế NACE, Poster While, ImpAlloy hoặc
tiêu chuẩn Việt Nam.
- Điện thế bảo vệ
Điện thế bảo vệ là đại lượng quan trọng khi bảo vệ điện hoá. Hiển thị giá trị
điện thế cho nhà kỹ thuật biết được công trình có bị ăn mòn hay không. Vì vậy điện
thế bảovệ của hệ thống luôn phải được kiểm tra đo đạc. Một số giá trị điện thế bảo
vệ ở bảng
Bảng … Điện thế bảo vệ tối thiểu kim loại trong các môi trường khác nhau
Vật liệu Môi trường
Điện thế bảo vệ
(-V, Cu/CuSO
4
)
Thép CT
3
Thép CT
3
Thép Cr (>16% Cr)
Thép Cr

Nước biển
Axit
Nước trung tính
Nước biển
0,85
0,95
0,10
0,30
23
Thép Cr
Cu
Thép C45
Nước nóng chứa Cl
-
Nước trung tính
trong bêtông mặn
0,18
1,28
0,750 >0,950
Dòng điện, mật độ dòng điện bảo vệ:
Mật độ dòng điện là thông số được quan tâm khi thiết kế chống ăn mòn công
trình, nó là đại lượng thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tuỳ
theo đặc điểm công trình mà lựa chọn mật độ dòng điện bảo vệ thích hợp cho tiêu
chuẩn thiết kế công trình. Trên cơ sở yêu cầu thực tế hoạt động của công trình thì
nhà kỹ thuật lựa chọn mật độ dòng bảo vệ thích hợp. Sau đây là một số thông số mật
độ dòng bảo vệ.
Giá trị mật độ dòng bảo vệ của vật liệu kim loại trong các môi trường
Vật liệu Môi trường sử dụng
Mật độ dòng bảo vệ
(A/m

2
)
Thép
Thép
Thép
Thép
Thép
Ống thép
Nước ngọt, không sơn
Nước ngọt, sơn tốt
Nước biển tĩnh không sơn chưa có cặn lắng
Nước biển tĩnh, không sơn, có cặn lắng
Nước biển động, không sơn, có hà, cặn
Trong đất, bọc atphan, sau 10 năm

0,04 > 0,07
0,0001 > 0,001
0,5 > 1,0
0,05 > 0,10
0,03 > 0,3
0,001 > 0,003
- Nguyên tắc cơ bản xây dựng thiết kế chống ăn mòn.
* Tính toán thiết kế dựa trên cơ sở sau:
• Nguồn điện cung cấp cho hệ thống
• Chiều dài bảo bệ của trạm
• Phân bố điện thế ống đất khi bảo vệ
• Công suất trạm catốt
• Số liệu về anối nối đất
• Phải đảm bảo điện thế từ -0,85 V đến – 1,1V ( Cu/CuSO
4

), -0,87 > -2,5 V
Cu/CuSO
4
• Không được để ảnh hưởng xấu đến công trình lân cận. Nếu không tránh
được thì phải bảo vệ cho cả công trình lân cận
• Trong phạm vi trạm phân phối khí đốt, trạm nén khí, trạm bơm xăng dầu
phải dùng protectơ làm thiết bị dẫn điện nối đất cho các thiết bị công nghệ.
* Thiết kế Protectơ:
• Tính diện tích cần bảo vệ
• Dòng điện bảo vệ
• Thời gian hoạt động
• Số lượng protectơ
24
* Thiết kê hệ thống bảo vệ bằng trạm catốt
• Dòng điện bảo vệ
• Thời gian hoạt động bảo vệ công trình
• Điện cực anốt, mật độ dòng điện cho phép, số lượng anôt, độ tiêu hao anôt
• Trạm catốt: Điện thế đầu vào, đầu ra Dòng cực đại, dòng hoạt động
• Công suất trạm catốt
• Tính điện trở toàn mạch
* Cần xây dựng điểm đo kiểm tra các thiết bị chốngăn mòn điện hoá ở các vị trí:
• khoảng 500 m – 1500m dọc đường ống cánh các mốc đánh dấu tuyến
• Chỗ đặt thiết bị chống rỉ điện đặt anốt nối đất
• Chỗ thay đổi vỏ bọc chống rỉ
• Đoạn vượt qua chướng ngại nước
• Chỗ cắt và các ống kim loại khác và chỗ cấp điện
• Đoạn vượt đường ôtô, đường sắt
- Để đảm bảo bảo vệ tốt phải thiết kế cách điện đường ống với các công trình lân
cận khác như kho bể, đường ống công nghệ, cầu cảng, đường ray bằng các tấm
bích cách điện hay tấm cách điện.

- cáp và thiết bị nối đất cần tính toán theo giá trị cực đại theo tiêu chuẩn thiết kế
điện.
- Phải đảm bảo bọc cách ly tốt các mối nối
- Bố trí điện cực anốt sâu dưới đất, chỗ có điện trở nhỏ nhất
* Trong trường hợp công trình có phần nổi tiếp xúc với khí quyển thì phải thiết kế
chống ăn mòn do khí quyển:
• Tất cả các đường ống đặt nổi phải được sơn phủ chống ăn mòn
• Phải chọn loại sơn thích hợp, tuân thủ theo hướng dẫn thiết kế công trình
* Môi trường chất điện ly gây ăn mòn
Môi trường trong công nghiệp dầu khí thường gặp là: Nước biển, nước lắng
xăng dầu, dung dịch hoá chất, sản phẩm dầu khí, dung môi hỗn hợp, đất biển sình
lầy, đất cát , bê tông.
* Thành phần nước lắng trong bồn xăng
Các ion chủ yếu
Cation
(mg/l)
Anion
(mg/l)
Na
+
37,40
Cl
-
567,20
K
+
SO
4

8,00

25