م. إيفانوف ، دكتوراه. ن.
يتسبب تآكل المعادن ، وخاصة الحديد والصلب غير الممزوج ، بضرر كبير للأجهزة وخطوط الأنابيب التي تعمل عند ملامستها للماء والهواء. هذا يؤدي إلى تقليل العمر التشغيلي للمعدات ويخلق بالإضافة إلى ذلك ظروفًا لتلوث المياه بمنتجات التآكل.
يمكنك الاشتراك في المقالات على
كما تعلم ، التآكل هو عملية كهروكيميائية يتأكسد فيها المعدن ، أي عودة إلكتروناته بواسطة الذرات. تحدث هذه العملية في جزء مجهري من السطح يسمى منطقة الأنود. إنه يؤدي إلى انتهاك سلامة المعدن ، حيث تدخل ذراته في تفاعلات كيميائية ، خاصة بشكل نشط - في وجود الأكسجين والرطوبة في الغلاف الجوي.
نظرًا لأن المعادن توصل التيار الكهربائي جيدًا ، فإن الإلكترونات المنبعثة تتدفق بحرية إلى منطقة مجهرية أخرى ، حيث تحدث تفاعلات الاختزال في وجود الماء والأكسجين. هذه المنطقة تسمى المنطقة الكاثودية.
يمكن مواجهة التآكل الكهروكيميائي عن طريق تطبيق جهد من مصدر تيار مستمر خارجي لتحويل جهد القطب المعدني إلى القيم التي لا تحدث فيها عملية التآكل.
على أساس ذلك ، تم بناء أنظمة الحماية الكاثودية لأنابيب تحت الأرض وخزانات وهياكل معدنية أخرى. إذا تم تطبيق جهد كهربائي على المعدن المراد حمايته ، يتم تعيين هذه القيم المحتملة على السطح الكامل للهيكل المعدني حيث يمكن أن تحدث العمليات الكاثودية المختزلة فقط: على سبيل المثال ، تقبل الكاتيونات المعدنية الإلكترونات وتتحول إلى أيونات حالة أكسدة منخفضة أو ذرات محايدة.
من الناحية الفنية ، يتم تنفيذ طريقة الحماية الكاثودية للمعادن على النحو التالي ( أرز. 1). يتم توصيل سلك بالهيكل المعدني المراد حمايته ، على سبيل المثال خط أنابيب فولاذي متصل بالقطب السالب لمحطة الكاثود ، ونتيجة لذلك يصبح خط الأنابيب هو الكاثود. على مسافة ما من الهيكل المعدني ، يوجد قطب كهربائي في الأرض ، وهو متصل بسلك بالقطب الموجب ويصبح القطب الموجب. يتم إنشاء فرق الجهد بين الكاثود والأنود بطريقة تستبعد تمامًا حدوث عمليات الأكسدة على الهيكل المحمي. في هذه الحالة ، سوف تتدفق التيارات الضعيفة عبر التربة الرطبة بين الكاثود والأنود في عمود التربة. تتطلب الحماية الفعالة وضع أقطاب كهربائية متعددة بطول خط الأنابيب بالكامل. إذا كان من الممكن تقليل الفرق المحتمل بين الهيكل المحمي والتربة إلى 0.85-1.2 فولت ، فإن معدل تآكل خط الأنابيب ينخفض إلى قيم منخفضة بشكل ملحوظ.
لذا ، فإن نظام الحماية الكاثودية يشتمل على مصدر تيار كهربائي ثابت ، ونقطة تحكم وقياس وتأريض الأنود. عادة ، تتكون محطة الحماية الكاثودية من محول التيار المتردد ومقوم الصمام الثنائي. كقاعدة عامة ، يتم تشغيله من شبكة 220 فولت ؛ كما توجد محطات تعمل بخطوط جهد عالي (6-10 كيلوفولت).
من أجل التشغيل الفعال لمحطة الكاثود ، يجب أن يكون فرق الجهد بين الكاثود والأنود الذي تم إنشاؤه بواسطته 0.75 فولت على الأقل في بعض الحالات ، للحماية الناجحة ، يكفي حوالي 0.3 فولت. من التيار الناتج والجهد الناتج. لذلك ، عادةً ما يكون جهد الخرج الاسمي للمحطات من 20 إلى 48 فولت. مع وجود مسافة كبيرة بين الأنود والجسم المحمي ، تصل القيمة المطلوبة لجهد الخرج للمحطة إلى 200 فولت.
تستخدم الأقطاب الكهربائية الخاملة المساعدة كأقطاب. مفاتيح التأريض الأنود ، على سبيل المثال ، نموذج AZM-3X الذي أنتجته CJSC Katod (مستوطنة Razvilka ، منطقة موسكو) ، عبارة عن مصبوبات مصنوعة من سبيكة مقاومة للتآكل ، ومجهزة بسلك خاص بنواة نحاسية في العزل المقوى ، وكذلك جلبة مختومة للتوصيل بكابل محطة الحماية الكاثودية الرئيسية. من المنطقي للغاية استخدام الأقطاب الكهربائية الأرضية في البيئات ذات النشاط التآكل العالي والمتوسط مع مقاومة التربة حتى 100 أوم. من أجل التوزيع الأمثل لشدة المجال وكثافة التيار على علبة المعدات ، يتم وضع شاشات خاصة حول الأنودات في شكل ردم الفحم أو فحم الكوك.
لتقييم كفاءة محطة الحماية الكاثودية ، هناك حاجة إلى نظام يتكون من قطب قياس وإلكترود مرجعي وهو الجزء الرئيسي من نقطة التحكم والقياس. بناءً على قراءات هذه الأقطاب الكهربائية ، يتم تنظيم فرق جهد الحماية الكاثودية.
تصنع أقطاب القياس من الفولاذ عالي السبائك وحديد الزهر السيليكوني والنحاس المطلي بالبلاتين أو البرونز ، وكذلك النحاس. الأقطاب المرجعية - كلوريد الفضة أو كبريتات النحاس. من خلال تصميمها ، يمكن أن تكون الأقطاب المرجعية مغمورة أو بعيدة. يجب أن يكون تكوين المحلول المستخدم فيها قريبًا من تكوين البيئة ، من الآثار الضارة التي تتطلب حماية المعدات.
وتجدر الإشارة إلى أقطاب مرجعية طويلة المفعول ثنائية المعدن من نوع EDB ، طورتها شركة VNIIGAZ (موسكو). وهي مصممة لقياس فرق الجهد بين جسم معدني تحت الأرض (بما في ذلك خط الأنابيب) والأرض للتحكم في محطة حماية كاثودية في الوضع التلقائي في ظل ظروف الحمل الثقيل وعلى عمق كبير ، أي حيث لا تستطيع الأقطاب الكهربائية الأخرى توفير صيانة مستمرة إمكانية معينة.
يتم توفير معدات الحماية الكاثودية بشكل رئيسي من قبل الشركات المصنعة المحلية. لذا ، فإن "Cathode" CJSC المذكورة تقدم المحطة "Minerva-3000" ( أرز. 2) ، المصممة لحماية شبكات إمدادات المياه الرئيسية. تبلغ طاقة الخرج المقدرة 3.0 كيلو واط ، والجهد الناتج 96 فولت ، وتيار الحماية 30 أ. دقة الحفاظ على قيمة الحماية المحتملة والتيار هي 1 و 2٪ ، على التوالي. قيمة تموج - لا تزيد عن 1٪.
توفر الشركة الروسية الأخرى ، JSC Energomera (Stavropol) ، وحدات من العلامات التجارية MKZ-M12 و PNKZ-PPCh-M10 و PN-OPE-M11 ، والتي توفر حماية كاثودية فعالة للهياكل المعدنية تحت الأرض في المناطق المعرضة لخطر التآكل الشديد. تتميز وحدة MKZ-M12 بتيار مقدر يبلغ 15 أو 20 أمبير ؛ جهد الخرج المقدر - 24 فولت. بالنسبة لنماذج MKZ-M12-15-24-U2 ، يكون جهد الخرج 30 فولت. تصل دقة الحفاظ على إمكانات الحماية إلى ± 0.5٪ ، والتيار المحدد هو ± 1٪. المورد التقني 100 ألف ساعة ، وعمر الخدمة 20 سنة على الأقل.
شركة "Electronic Technologies" (Tver) تقدم محطات الحماية الكاثودية "Tvertsa" ( أرز. 3) ، ومجهزة بمعالج دقيق مدمج ونظام تحكم عن بعد ميكانيكي عن بعد. تم تجهيز نقاط التحكم والقياس بأقطاب مرجعية طويلة المدى غير مستقطبة مع مستشعرات كهروكيميائية محتملة تقيس إمكانات الاستقطاب على خط الأنابيب. تشتمل هذه المحطات أيضًا على مصدر قابل للتعديل للتيار الكاثودي وكتلة من أجهزة الاستشعار للمعلمات الكهربائية للدائرة ، والتي يتم توصيلها عبر جهاز تحكم بجهاز الوصول عن بُعد. محول هذه المحطة مصنوع على أساس نوى الفريت من نوع Epcos. كما يتم استخدام نظام التحكم في محول الجهد المعتمد على دائرة كهربائية UCC 2808A.
تنتج شركة "Kurs-OP" (موسكو) محطات الحماية الكاثودية "Elkon" ، والتي يتراوح جهد الخرج فيها من 30 إلى 96 فولت ، والتيار الناتج - في النطاق من 20 إلى 60 ألف. - لا يزيد عن 2٪ ... هذه المحطات مخصصة للحماية من تآكل التربة من خط واحد ، وباستخدام وحدة حماية مشتركة وخطوط أنابيب متعددة الخطوط في المناطق الخالية من التيارات الشاردة في المناخ المعتدل (من -45 إلى +40 درجة مئوية). تشتمل المحطات على محول طاقة أحادي الطور ، ومحول بجهد خرج يتم التحكم فيه بخطوة ، ومعدات عالية الجهد ، وفاصل ثنائي القطب يعمل يدويًا ومانع تصاعد.
يمكن للمرء أيضًا ملاحظة تركيبات الحماية الكاثودية لسلسلة NGK-IPKZ التي تنتجها OOO NPF Neftegazkompleks EKhZ (ساراتوف) ، أقصى تيار خرج منه هو 20 أو 100 أمبير ، والجهد الناتج المقدر هو 48 فولت.
أحد موردي محطات الحماية الكاثودية من بلدان رابطة الدول المستقلة هو شركة "Hoffman Electric Technologies" (خاركوف ، أوكرانيا) ، التي تقدم معدات للحماية الكهروكيميائية ضد تآكل التربة لخطوط الأنابيب الرئيسية.
الحماية الكهروكيميائية- وسيلة فعالة لحماية المنتجات النهائية من التآكل الكهروكيميائي. في بعض الحالات ، من المستحيل تجديد الطلاء أو مادة التغليف الواقية ، فمن المستحسن استخدام الحماية الكهروكيميائية. يعتبر طلاء خط الأنابيب تحت الأرض أو قاع السفينة البحرية شاقًا للغاية ومكلفًا للتجديد ، وفي بعض الأحيان يكون ذلك مستحيلًا. تعمل الحماية الكهروكيميائية على حماية المنتج بشكل موثوق من ، ومنع تدمير خطوط الأنابيب تحت الأرض ، وقيعان السفن ، والصهاريج المختلفة ، وما إلى ذلك.
تستخدم الحماية الكهروكيميائية في الحالات التي يكون فيها احتمال التآكل الحر في منطقة الانحلال الشديد للمعدن الأساسي أو إعادة التخميل. أولئك. عندما يكون هناك تدمير مكثف للهيكل المعدني.
جوهر الحماية الكهروكيميائية
يتم توصيل تيار مباشر (مصدر تيار مستمر أو واقي) بالمنتج المعدني النهائي من الخارج. يخلق التيار الكهربائي على سطح المنتج المحمي استقطابًا كاثوديًا لأقطاب أزواج الجلفانية الدقيقة. والنتيجة هي أن مناطق الأنود على سطح المعدن تصبح كاثودية. وبسبب تأثير البيئة المسببة للتآكل ، لم يتم تدمير معدن الهيكل ، ولكن الأنود.
اعتمادًا على الاتجاه (الإيجابي أو السلبي) الذي يتم تحويل إمكانات المعدن ، تنقسم الحماية الكهروكيميائية إلى أنودية وكاثودية.
الحماية من التآكل الكاثودي
تستخدم الحماية الكاثودية الكهروكيميائية من التآكل عندما لا يكون المعدن المحمي عرضة للتخميل. هذا هو أحد الأنواع الرئيسية للحماية من تآكل المعادن. يتمثل جوهر الحماية الكاثودية في تطبيق تيار خارجي من القطب السالب على المنتج ، مما يؤدي إلى استقطاب المناطق الكاثودية للعناصر المسببة للتآكل ، مما يجعل القيمة المحتملة أقرب إلى تلك المصنعية. القطب الموجب للمصدر الحالي متصل بالقطب الموجب. في هذه الحالة ، يتم تقليل تآكل الهيكل المحمي تقريبًا إلى الصفر. يتم تدمير الأنود تدريجيًا ويجب تغييره بشكل دوري.
هناك عدة خيارات للحماية الكاثودية: الاستقطاب من مصدر خارجي للتيار الكهربائي ؛ انخفاض في معدل العملية الكاثودية (على سبيل المثال ، نزع الهواء من المنحل بالكهرباء) ؛ ملامسة المعدن ، الذي يتمتع بإمكانية كهرسلبية أكبر للتآكل الحر في هذه البيئة (ما يسمى الحماية الوقائية).
يستخدم الاستقطاب من مصدر خارجي للتيار الكهربائي في كثير من الأحيان لحماية الهياكل الموجودة في التربة والمياه (قيعان السفن ، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام هذا النوع من الحماية من التآكل للزنك والقصدير والألمنيوم وسبائكه والتيتانيوم والنحاس وسبائكه والرصاص وكذلك الفولاذ عالي الكروم والكربون والسبائك (منخفض وعالي السبائك).
المصدر الخارجي للتيار هو محطة الحماية الكاثودية ، والتي تتكون من مقوم (محول) ، وإمداد تيار للهيكل المحمي ، ومفاتيح تأريض من القطب الموجب ، وقطب مرجعي وكابل أنود.
تستخدم الحماية الكاثودية كنوع مستقل وإضافي للحماية من التآكل.
المعيار الرئيسي الذي يمكن من خلاله الحكم على فعالية الحماية الكاثودية هو إمكانية الحماية... يُطلق على إمكانات الحماية الإمكانية التي يأخذ فيها معدل تآكل المعدن في ظل ظروف بيئية معينة أدنى قيمة (قدر الإمكان).
هناك عيوب لاستخدام الحماية الكاثودية. واحد منهم خطر إعادة الدفاعات... لوحظت الحماية الزائدة مع إزاحة كبيرة لإمكانات الكائن المحمي في الاتجاه السلبي. في نفس الوقت تبرز. والنتيجة هي تدمير الطلاءات الواقية ، وتقصف المعدن بالهيدروجين ، والتشقق الناتج عن التآكل.
حماية المداس (تطبيق المداس)
نوع من الحماية الكاثودية هو نوع من الحماية. عند استخدام الحماية الوقائية ، يتم توصيل المعدن الذي يتمتع بإمكانية كهرسلبية أكبر بالجسم المحمي. في هذه الحالة ، لم يتم تدمير الهيكل ، بل الحامي. بمرور الوقت ، يتآكل المداس ويجب استبداله بآخر جديد.
تكون حماية المداس فعالة في الحالات التي تكون فيها مقاومة التلامس قليلة بين المداس والبيئة.
كل واقي له نصف قطره الخاص للعمل الوقائي ، والذي يتم تحديده من خلال أقصى مسافة ممكنة يمكن إزالة الواقي دون فقدان التأثير الوقائي. يتم استخدام الحماية الوقائية في أغلب الأحيان عندما يكون من المستحيل أو الصعب والمكلف تزويد الهيكل بالتيار.
تستخدم الواقيات لحماية الهياكل في البيئات المحايدة (مياه البحر أو الأنهار ، الهواء ، التربة ، إلخ).
لتصنيع الواقيات ، يتم استخدام المعادن التالية: المغنيسيوم والزنك والحديد والألمنيوم. لا تفي المعادن النقية بوظائفها الوقائية بشكل كامل ، لذلك ، في صناعة الواقيات ، يتم تشكيلها بشكل إضافي.
واقيات الحديد مصنوعة من الفولاذ الكربوني أو الحديد النقي.
واقيات الزنك
تحتوي واقيات الزنك على حوالي 0.001 - 0.005٪ رصاص ونحاس وحديد و 0.1 - 0.5٪ ألمنيوم و 0.025 - 0.15٪ كادميوم. تستخدم أجهزة عرض الزنك لحماية المنتجات من التآكل البحري (في المياه المالحة). إذا تم استخدام واقي الزنك في المياه العذبة أو التربة المملحة قليلاً ، فإنه يتم تغطيته بسرعة بطبقة سميكة من الأكاسيد والهيدروكسيدات.
حامي المغنيسيوم
السبائك المستخدمة في صناعة واقيات المغنيسيوم مخلوطة بنسبة 2-5٪ زنك و5-7٪ ألمنيوم. يجب ألا تتجاوز كمية النحاس والرصاص والحديد والسيليكون والنيكل في السبيكة أعشار ومئات من النسبة المئوية.
يستخدم واقي المغنيسيوم في المياه العذبة المملحة قليلاً والتربة. يستخدم الواقي في البيئات التي تكون فيها واقيات الزنك والألمنيوم غير فعالة. أحد الجوانب المهمة هو أنه يجب استخدام واقيات المغنيسيوم في بيئة ذات أس هيدروجيني 9.5 - 10.5. ويرجع ذلك إلى ارتفاع معدل انحلال المغنيسيوم وتكوين مركبات ضعيفة الذوبان على سطحه.
حامي المغنيسيوم خطير لأنه هو سبب تقصف الهيدروجين والتآكل الإجهادي تشقق الهياكل.
حماة الألمنيوم
تحتوي واقيات الألومنيوم على مواد مضافة تمنع تكون أكاسيد الألومنيوم. يتم إدخال ما يصل إلى 8 ٪ من الزنك وما يصل إلى 5 ٪ من المغنيسيوم وأعشار المئات من السيليكون والكادميوم والإنديوم والثاليوم في هذه الواقيات. تستخدم واقيات الألمنيوم في الجرف الساحلي ومياه البحر المتدفقة.
حماية من التآكل انوديك
تستخدم الحماية الكهروكيميائية أنوديك للهياكل المصنوعة من التيتانيوم ، والسبائك غير القابل للصدأ منخفض السبائك ، والفولاذ الكربوني ، والسبائك الحديدية عالية السبائك ، والمعادن غير المتشابهة. يتم استخدام حماية أنوديك في بيئات تآكل عالية التوصيل.
مع الحماية الأنودية ، تتحول إمكانات المعدن المحمي إلى جانب أكثر إيجابية حتى يتم الوصول إلى حالة مستقرة سلبية للنظام. مزايا الحماية الكهروكيميائية الأنودية ليست فقط تباطؤًا كبيرًا في معدل التآكل ، ولكن أيضًا حقيقة أن منتجات التآكل لا تدخل المنتج والبيئة.
يمكن تنفيذ الحماية الأنودية بعدة طرق: عن طريق تحويل الإمكانات إلى الجانب الإيجابي باستخدام مصدر تيار كهربائي خارجي أو عن طريق إدخال عوامل مؤكسدة (أو عناصر في السبيكة) في الوسط المسبب للتآكل ، مما يزيد من كفاءة العملية الكاثودية على المعدن السطحية.
حماية أنوديك باستخدام المؤكسدات بواسطة آلية الحماية تشبه الاستقطاب الأنودي.
إذا تم استخدام مثبطات التخميل ذات الخصائص المؤكسدة ، فإن السطح المحمي ينتقل إلى حالة سلبية تحت تأثير التيار المتولد. وتشمل هذه الثنائيات والنترات وما إلى ذلك ، لكنها تلوث البيئة التكنولوجية بشدة.
مع إدخال المضافات في السبيكة (بشكل أساسي صناعة السبائك بمعدن نبيل) ، فإن تفاعل الاختزال لمزيلات الاستقطاب الذي يحدث عند الكاثود يستمر بجهد زائد أقل من المعدن المحمي.
إذا تم تمرير تيار كهربائي عبر الهيكل المحمي ، فإن الجهد ينتقل إلى الجانب الإيجابي.
يتكون تركيب الحماية من التآكل الكهروكيميائي الأنودي من مصدر تيار خارجي ، وإلكترود مرجعي ، وكاثود ، والجسم المحمي نفسه.
من أجل معرفة ما إذا كان من الممكن تطبيق الحماية الكهروكيميائية أنوديك لجسم معين ، يتم أخذ منحنيات الاستقطاب الأنوديك ، والتي يمكن من خلالها تحديد إمكانية التآكل للهيكل قيد الدراسة في بيئة تآكل معينة ، منطقة السلبية المستقرة والكثافة الحالية في هذه المنطقة.
لتصنيع الكاثودات ، يتم استخدام المعادن منخفضة الذوبان ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك ، والتنتالوم ، والنيكل ، والرصاص ، والبلاتين.
من أجل أن تكون الحماية الكهروكيميائية الأنودية فعالة في بيئة معينة ، من الضروري استخدام المعادن والسبائك التي يسهل نقلها بسهولة ، ويجب أن يكون القطب المرجعي والكاثود في محلول طوال الوقت ، وعناصر التوصيل ذات جودة عالية.
لكل حالة من الحماية الأنودية ، تم تصميم ترتيب الكاثود بشكل فردي.
من أجل أن تكون الحماية الأنودية فعالة لجسم معين ، من الضروري أن تفي بمتطلبات معينة:
يجب أن تكون جميع اللحامات ذات نوعية جيدة ؛
في البيئة التكنولوجية ، يجب أن تنتقل المادة التي يتكون منها الكائن المحمي إلى حالة سلبية ؛
يجب تقليل عدد الجيوب الهوائية والشقوق إلى الحد الأدنى ؛
يجب ألا يكون هناك مفاصل مثبتة على الهيكل ؛
في الجهاز المحمي ، يجب أن يكون القطب المرجعي والكاثود في المحلول دائمًا.
لتنفيذ الحماية الأنودية في الصناعة الكيميائية ، غالبًا ما تستخدم المبادلات الحرارية والتركيبات ذات الشكل الأسطواني.
تنطبق الحماية الكهروكيميائية الأنودية للفولاذ المقاوم للصدأ على التخزين الصناعي لحمض الكبريتيك ، والمحاليل القائمة على الأمونيا ، والأسمدة المعدنية ، وكذلك جميع أنواع المجمعات ، والخزانات ، وخزانات القياس.
يمكن أيضًا استخدام الحماية الأنودية لمنع حدوث أضرار تآكل في حمامات الطلاء بالنيكل الكيميائي ، والمبادلات الحرارية في صناعة الألياف الاصطناعية وحمض الكبريتيك.
خطوط الأنابيب هي إلى حد بعيد أكثر الوسائل شيوعًا لنقل ناقلات الطاقة. عيبها الواضح هو قابليتها لتكوين الصدأ. لهذا الغرض ، يتم تنفيذ الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب الرئيسية ضد التآكل. ما هو مبدأ عملها؟
أسباب التآكل
تنتشر خطوط أنابيب دعم الحياة في جميع أنحاء روسيا. بمساعدتهم ، يتم نقل الغاز والماء والمنتجات النفطية والنفط بكفاءة. منذ وقت ليس ببعيد ، تم وضع خطوط أنابيب لنقل الأمونيا. معظم أنواع خطوط الأنابيب مصنوعة من المعدن ، والعدو الرئيسي لها هو التآكل ، والذي يوجد أنواع عديدة منه.
تعتمد أسباب تكوين الصدأ على الأسطح المعدنية على خصائص البيئة ، سواء التآكل الخارجي والداخلي لخطوط الأنابيب. تعتمد مخاطر التآكل على الأسطح الداخلية على:
- التفاعل مع الماء.
- وجود القلويات أو الأملاح أو الأحماض في الماء.
يمكن أن تحدث مثل هذه الظروف على خطوط أنابيب المياه الرئيسية وإمدادات المياه الساخنة (DHW) وأنظمة البخار والتدفئة. عامل لا يقل أهمية هو طريقة مد خط الأنابيب: فوق الأرض أو تحت الأرض. الأول أسهل في الحفاظ على أسباب تكون الصدأ والقضاء عليها ، مقارنة بالثاني.
مع طريقة التثبيت من الأنبوب إلى الأنبوب ، يكون خطر التآكل منخفضًا. مع التثبيت المباشر لخط الأنابيب في الهواء الطلق ، قد يتكون الصدأ من التفاعل مع الغلاف الجوي ، مما يؤدي أيضًا إلى تغيير التصميم.
خطوط الأنابيب تحت الأرض ، بما في ذلك البخار والمياه الساخنة ، هي الأكثر عرضة للتآكل. السؤال الذي يطرح نفسه حول قابلية تآكل الأنابيب الموجودة في قاع مصادر المياه ، ولكن يوجد جزء صغير فقط من خطوط الأنابيب في هذه الأماكن.
وفقًا للاستخدام المقصود ، تنقسم خطوط الأنابيب المعرضة لخطر التآكل إلى:
- جذع؛
- تجاري؛
- لأنظمة التدفئة ودعم حياة السكان ؛
- لمياه الصرف من المنشآت الصناعية.
القابلية للتآكل لشبكات خطوط الأنابيب الرئيسية
يعتبر تآكل هذا النوع من خطوط الأنابيب هو الأكثر دراسة ، ويتم تحديد حمايتها من العوامل الخارجية من خلال المتطلبات القياسية. تنظر الوثائق التنظيمية في طرق الحماية ، وليس الأسباب ، التي بناءً عليها يحدث تكوين الصدأ.
من المهم بنفس القدر مراعاة أنه في هذه الحالة يتم اعتبار التآكل الخارجي فقط ، والذي يتعرض له الجزء الخارجي من خط الأنابيب ، حيث تمر الغازات الخاملة داخل خط الأنابيب. ملامسة المعدن مع الغلاف الجوي ليست بهذه الخطورة في هذه الحالة.
للحماية من التآكل ، وفقًا لـ GOST ، يتم النظر في عدة أقسام من خط الأنابيب: زيادة وعالية الخطورة ، فضلاً عن مخاطر التآكل.
تأثير العوامل السلبية من الغلاف الجوي على المناطق أو أنواع التآكل عالية الخطورة:
- من مصادر التيار المستمر ، حدوث تيارات شاردة.
- التعرض للكائنات الدقيقة.
- يثير الإجهاد الناتج تكسير المعدن.
- تخزين النفايات.
- التربة المالحة.
- تزيد درجة حرارة المادة المنقولة عن 300 درجة مئوية.
- تآكل خط أنابيب النفط بغاز ثاني أكسيد الكربون.
يجب أن يعرف عامل التركيب لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل تصميم خط الأنابيب ومتطلبات SNiP.
التآكل الكهروكيميائي من التربة
بسبب الاختلاف في الفولتية المتكونة في أقسام فردية من خطوط الأنابيب ، يحدث تدفق الإلكترون. تحدث عملية تكوين الصدأ وفقًا للمبدأ الكهروكيميائي. على أساس هذا التأثير ، يتشقق جزء من المعدن في مناطق الأنود ويتدفق إلى قاعدة التربة. يتشكل التآكل بعد التفاعل مع المنحل بالكهرباء.
أحد المعايير المهمة لضمان الحماية من المظاهر السلبية هو طول الخط. في الطريق توجد تربة ذات تركيبات وخصائص مختلفة. كل هذا يساهم في حدوث فرق الجهد بين أجزاء خطوط الأنابيب الموضوعة. تتمتع الخطوط بموصلية جيدة ، لذلك ، تتشكل الأزواج الجلفانية بطول طويل بما فيه الكفاية.
تؤدي الزيادة في معدل التآكل في خط الأنابيب إلى زيادة كثافة تدفق الإلكترون. كما أن عمق الطرق السريعة لا يقل أهمية ، حيث تبقى نسبة كبيرة من الرطوبة عليه ، ولا يتم تحرير درجة الحرارة ، التي تقل عن علامة "0". بعد المعالجة ، يظل مقياس المطحنة أيضًا على سطح الأنابيب ، وهذا يؤثر على مظهر الصدأ.
من خلال العمل البحثي ، تم إنشاء علاقة مباشرة بين العمق ومنطقة الصدأ المتكون على المعدن. يعتمد هذا على حقيقة أن المعدن الذي يحتوي على مساحة سطح أكبر هو الأكثر عرضة للمظاهر السلبية الخارجية. تشمل الحالات الخاصة ظهور كميات أصغر بكثير من الضرر الناجم عن العملية الكهروكيميائية على الهياكل الفولاذية.
يتم تحديد عدوانية التربة للمعادن ، أولاً وقبل كل شيء ، من خلال مكوناتها الهيكلية ، والرطوبة ، والمقاومة ، والتشبع بالقلويات ، ونفاذية الهواء وعوامل أخرى. يجب أن يكون عامل التركيب لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل على دراية بمشروع إنشاء خط الأنابيب.
التآكل بسبب التيارات الشاردة
يمكن أن ينشأ الصدأ من التدفق المتناوب والمستمر للإلكترونات:
- تكوين الصدأ بسبب التيار المستمر. التيارات الشاردة هي التيارات في التربة وفي العناصر الإنشائية الموجودة تحت الأرض. أصلهم من صنع الإنسان. تنشأ نتيجة تشغيل الأجهزة التقنية للتيار المباشر ، المنتشرة من المباني أو الهياكل. يمكن أن تكون محولات اللحام وأنظمة حماية الكاثود والأجهزة الأخرى. يميل التيار إلى التحرك على طول مسار أقل مؤشر مقاومة ، ونتيجة لذلك ، مع وجود خطوط الأنابيب الموجودة في الأرض ، سيكون من الأسهل على التيار المرور عبر المعدن. الأنود هو جزء من خط الأنابيب يتدفق منه التيار الشارد إلى سطح التربة. يعمل جزء خط الأنابيب الذي يدخل فيه التيار ككاثود. على أسطح الأنود الموصوفة ، تتمتع التيارات بكثافة متزايدة ، وبالتالي ، في هذه الأماكن تتشكل بقع تآكل كبيرة. معدل التآكل غير محدود ويمكن أن يصل إلى 20 ملم في السنة.
- الصدأ الناجم عن طاقة التيار المتردد. عندما تكون بالقرب من خطوط الكهرباء الرئيسية بجهد شبكة يزيد عن 110 كيلو فولت ، وكذلك في الترتيب الموازي لخطوط الأنابيب تحت تأثير التيارات المتناوبة ، يتشكل التآكل ، بما في ذلك التآكل تحت عزل خطوط الأنابيب.
تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد
إذا تأثر السطح المعدني في نفس الوقت بالعوامل السلبية الخارجية والجهد العالي من خط نقل الطاقة ، مما يخلق قوى شد ، فسوف يتشكل الصدأ. وفقًا للبحث الذي تم إجراؤه ، فإن النظرية الجديدة لتآكل الهيدروجين قد حلت محلها.
تتشكل الشقوق الصغيرة عندما يتشبع الأنبوب بالهيدروجين ، مما يؤدي بعد ذلك إلى زيادة الضغط من الداخل إلى مؤشرات أعلى من مجموعة المكافئ للرابطة بين الذرات والبلورات.
تحت تأثير انتشار البروتون ، يتم هدرجة الطبقة السطحية تحت تأثير التحلل المائي عند مستويات متزايدة من الحماية الكاثودية والعمل المتزامن للمركبات غير العضوية.
بعد فتح الكراك ، يتم تسريع عملية الصدأ المعدني ، والذي يتم توفيره بواسطة إلكتروليت التربة. نتيجة لذلك ، تحت تأثير التأثيرات الميكانيكية ، يتعرض المعدن لتدمير بطيء.
التآكل الناجم عن الكائنات الحية الدقيقة
التآكل الميكروبيولوجي هو عملية تكوين الصدأ على خط الأنابيب تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن تكون الطحالب والفطريات والبكتيريا ، بما في ذلك البروتوزوا. لقد ثبت أن تكاثر البكتيريا يؤثر بشكل كبير على هذه العملية. للحفاظ على النشاط الحيوي للكائنات الدقيقة ، من الضروري تهيئة الظروف ، أي النيتروجين والرطوبة والماء والملح. أيضًا شروط مثل:
- مؤشرات درجة الحرارة والرطوبة.
- ضغط.
- وجود الإضاءة.
- الأكسجين.
عندما يتم إطلاق مادة حمضية ، يمكن أن تسبب الكائنات الحية أيضًا تآكلًا. تحت تأثيرهم ، تظهر التجاويف على السطح ، والتي لها لون أسود ورائحة كريهة من كبريتيد الهيدروجين. توجد البكتيريا المحتوية على الكبريتات في جميع أنواع التربة تقريبًا ، لكن معدل التآكل يزداد مع زيادة عددها.
ما هي الحماية الكهروكيميائية
الحماية من التآكل الكهروكيميائي لخطوط الأنابيب عبارة عن مجموعة من الإجراءات التي تهدف إلى منع تطور التآكل تحت تأثير المجال الكهربائي. لتحويل التيار المباشر ، يتم استخدام مقومات متخصصة.
يتم تنفيذ الحماية من التآكل عن طريق إنشاء مجال كهرومغناطيسي ، ونتيجة لذلك يتم الحصول على جهد سلبي أو تلعب المنطقة دور الكاثود. وهذا يعني أن قسمًا من الأنابيب الفولاذية ، محميًا من تكوين الصدأ ، يكتسب شحنة سالبة ، ويتم تأريضه - وهو أمر إيجابي.
الحماية من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب مصحوبة بحماية إلكتروليتية مع توصيل كافٍ للوسط. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة التربة عند وضع الطرق السريعة المعدنية تحت الأرض. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية من خلال عناصر موصلة.
مؤشر تحديد مؤشرات التآكل هو مقياس الفولتميتر العالي أو مستشعر التآكل. بمساعدة هذا الجهاز ، يتم التحكم في المؤشر بين المنحل بالكهرباء والأرض ، خاصة لهذه الحالة.
كيف يتم تصنيف الحماية الكهروكيميائية
يتم التحكم في تآكل وحماية خطوط الأنابيب الرئيسية والخزانات بطريقتين:
- يتم توفير مصدر من التيار إلى السطح المعدني. يكتسب هذا القسم شحنة سالبة ، أي أنه يلعب دور الكاثود. الأنودات هي أقطاب كهربائية خاملة لا علاقة لها بالتصميم. تعتبر هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا ولا يحدث أي تآكل جلفاني. تهدف هذه التقنية إلى منع الأنواع التالية من التآكل: التنقر ، بسبب وجود التيارات الشاردة ، والنوع البلوري من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وكذلك تكسير العناصر النحاسية.
- طريقة الطلاء الكهربائي. تتم حماية خطوط الأنابيب الرئيسية أو الحماية الوقائية بواسطة ألواح معدنية ذات معدلات عالية من الشحنات السالبة ، مصنوعة من الألومنيوم أو الزنك أو المغنيسيوم أو سبائكها. الأنودات عبارة عن عنصرين ، ما يسمى بالمثبطات ، بينما يساعد التدمير البطيء للواقي في الحفاظ على التيار الكاثودي في المنتج. نادرا ما تستخدم الحماية الوقائية. يتم تنفيذ ECP على الطلاء العازل لخطوط الأنابيب.
حول ميزات الحماية الكهروكيميائية
السبب الرئيسي لتدمير خطوط الأنابيب هو نتيجة تآكل الأسطح المعدنية. بعد تكوين الصدأ ، فإنها تشكل تشققات ، وتمزقات ، وتجويفات ، تزداد تدريجياً في الحجم وتساهم في تمزق خط الأنابيب. تحدث هذه الظاهرة في كثير من الأحيان على الطرق السريعة الموضوعة تحت الأرض أو على اتصال بالمياه الجوفية.
يعتمد مبدأ تشغيل الحماية الكاثودية على إنشاء فرق الجهد والعمل بالطريقتين الموصوفتين أعلاه. بعد عمليات القياس التي أجريت مباشرة على موقع خط الأنابيب ، وجد أن الإمكانات المطلوبة ، والتي تبطئ عملية التدمير ، يجب أن تكون 0.85 فولت ، وبالنسبة للعناصر الموجودة تحت الأرض تكون هذه القيمة 0.55 فولت.
لإبطاء معدل التآكل ، يجب تقليل الجهد الكاثودي بمقدار 0.3 فولت. في هذه الحالة ، لن يتجاوز معدل التآكل 10 ميكرون / سنة ، وهذا سوف يطيل بشكل كبير من عمر خدمة الأجهزة التقنية.
من المشاكل الكبيرة وجود تيارات طائشة في الأرض. تنشأ مثل هذه التيارات من تأريض المباني والهياكل والسكك الحديدية والأجهزة الأخرى. علاوة على ذلك ، من المستحيل إجراء تقييم دقيق للمكان الذي يمكن أن تظهر فيه.
لإحداث تأثير مدمر ، يكفي شحن خطوط أنابيب فولاذية ذات إمكانات إيجابية فيما يتعلق ببيئة التحليل الكهربائي ، بما في ذلك الطرق السريعة الموضوعة في الأرض.
من أجل تزويد الدائرة بتيار ، من الضروري توفير جهد خارجي ، ستكون معلماته كافية لاختراق مقاومة أساس التربة.
كقاعدة عامة ، هذه المصادر عبارة عن خطوط طاقة ذات تصنيفات طاقة من 6 إلى 10 كيلو واط. إذا تعذر توفير الكهرباء ، فيمكن استخدام مولدات الديزل أو الغاز. يجب أن يكون عامل التركيب لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل على دراية بحلول التصميم قبل تنفيذ العمل.
الحماية الكاثودية
لتقليل نسبة الصدأ على سطح الأنابيب ، يتم استخدام محطات حماية الأقطاب الكهربائية:
- أنود مصنوع على شكل موصلات تأريض.
- محولات تدفق الإلكترون الثابت.
- معدات نقطة التحكم في العملية والتحكم في هذه العملية.
- توصيلات الكابلات والأسلاك.
تعتبر محطات الحماية الكاثودية فعالة جدًا ، عند توصيلها مباشرة بخط كهرباء أو مولد ، فإنها توفر تأثيرًا مثبطًا للتيارات. في الوقت نفسه ، يتم توفير الحماية لعدة أقسام من خط الأنابيب في نفس الوقت. يتم تعديل المعلمات يدويًا أو تلقائيًا. في الحالة الأولى ، يتم استخدام لفائف المحولات ، وفي الحالة الثانية ، يتم استخدام الثايرستور.
الأكثر شيوعًا على أراضي روسيا هو التركيب عالي التقنية - Minera-3000. سعتها كافية لحماية 30000 متر من الطرق السريعة.
مزايا الجهاز الفني:
- خصائص عالية الطاقة
- تحديث وضع التشغيل بعد التحميل الزائد في ربع دقيقة ؛
- بمساعدة التنظيم الرقمي ، يتم التحكم في معلمات التشغيل ؛
- ضيق التوصيلات الحرجة للغاية ؛
- توصيل الجهاز بجهاز التحكم عن بعد للعملية.
تُستخدم ASKG-TM أيضًا ، على الرغم من انخفاض قوتها ، إلا أن تجهيزها بمجمع القياس عن بُعد أو جهاز التحكم عن بُعد يسمح لها بأن تكون أقل شهرة.
يجب أن يكون الرسم التخطيطي للخط العازل لإمدادات المياه أو خط أنابيب الغاز في مكان العمل.
فيديو: الحماية من التآكل الكاثودي - ماذا يحدث وكيف يتم إجراؤها؟
الحماية من التآكل عن طريق ترتيب الصرف
يجب أن يكون المجرب لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل على دراية بجهاز الصرف. يتم توفير هذه الحماية ضد تكوين صدأ خطوط الأنابيب من التيارات الشاردة بواسطة جهاز تصريف ضروري لتصريف هذه التيارات إلى منطقة أخرى من الأرض. هناك العديد من خيارات الصرف في المجموع.
أصناف التنفيذ:
- أعدم تحت الأرض.
- على التوالي. مستقيم.
- مع القطبية.
- عززت.
عند إجراء الصرف الترابي ، يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية في مناطق الأنود. لتوفير خط تصريف مستقيم ، يتم عمل وصلة كهربائية تربط خط الأنابيب بالقطب السالب من المصادر الحالية ، على سبيل المثال ، التأريض من مبنى سكني.
يحتوي الصرف المستقطب على موصلية أحادية الاتجاه ، أي عندما تظهر شحنة موجبة على حلقة الأرض ، يتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا. وظائف الصرف المعزز من محول التيار ، والذي يرتبط بالإضافة إلى ذلك بالدائرة الكهربائية ، وهذا يحسن إزالة التيارات الشاردة من الخط.
يتم السماح بتآكل خطوط الأنابيب عن طريق الحساب ، وفقًا لـ RD.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام حماية المانع ، أي يتم استخدام تركيبة خاصة على الأنابيب للحماية من الوسائط العدوانية. يحدث التآكل الدائم عندما تكون معدات الغلاية في وضع الخمول لفترة طويلة ، بحيث لا يحدث هذا ، فإن صيانة المعدات ضرورية.
يجب أن يكون لدى عامل التركيب لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل المعرفة والمهارات ، وأن يكون مدربًا على القواعد ويخضع بشكل دوري لفحص طبي ، واجتياز الاختبارات بحضور مفتش Rostechnadzor.
الحفاظ على المعدن من التآكل بفرض تيار كهربائي مباشر خارجي ، حيث يتغير جهد القطب الكهربائي للمادة بشكل جذري وتغير معدل تآكلها ، يسمى الحماية الكهروكيميائية. يحمي الأسطح من التآكل بشكل موثوق ، ويمنع تدمير الخزانات تحت الأرض ، وخطوط الأنابيب ، وقيعان السفن ، وخزانات الغاز ، والهياكل الهيدروليكية ، وخطوط أنابيب الغاز ، وما إلى ذلك. تُستخدم هذه الطريقة في الحالات التي يكون فيها احتمال التآكل في منطقة الانحلال الشديد أو أثناء التخميل ، أي عندما يحدث التدمير النشط للهياكل المعدنية.
مبدأ عمل الحماية الكهروكيميائية
يتم توصيل مصدر تيار كهربائي مباشر من الخارج بالهيكل المعدني. على سطح المنتج ، يشكل التيار الكهربائي الاستقطاب الكاثودي للأقطاب ، ونتيجة لذلك يحدث التبادل ، وتتحول أقسام الأنود إلى أقسام كاثودية. نتيجة لذلك ، تحت تأثير البيئة المسببة للتآكل ، يحدث تدمير الأنود ، وليس مادة البداية. ينقسم هذا النوع من الحماية إلى كاثودي وأنوديك ، ويعتمد ذلك على الاتجاه (سلبي أو إيجابي) الذي يتم تحويل إمكانات المعدن إليه.
الحماية من التآكل الكاثودي
مثال: (+0.8) Au / Fe (-0.44)
تستخدم الحماية الكاثودية من التآكل لزيادة ثبات الأجزاء المعدنية عند ملامستها لأي بيئة عدوانية أو عند العمل تحت تأثير مياه البحر أو التربة. في هذه الحالة ، يتم تحقيق الاستقطاب الكاثودي للمعدن المخزن عن طريق تكوين زوج جلفاني دقيق مع معدن آخر (الألومنيوم والزنك والمغنيسيوم) ، وانخفاض معدل العملية الكاثودية (نزع الهواء من الإلكتروليت) ، أو فرض لتيار كهربائي من مصدر خارجي.
تستخدم هذه التقنية ، كقاعدة عامة ، للحفاظ على المعادن الحديدية ، لأن معظم الأشياء الموجودة في التربة والمياه مصنوعة منها - على سبيل المثال ، الأرصفة ، هياكل الخوازيق ، خطوط الأنابيب. لقد وجدت هذه الطريقة تطبيقًا واسعًا في الهندسة الميكانيكية ، وفي منع عمليات التآكل للآلات الجديدة وفي التشغيل ، وفي معالجة جسم السيارة ، وتجاويف الأعضاء الجانبية ، وتجميعات الهيكل ، وما إلى ذلك غالبًا ما تتعرض لبيئات عدوانية.
الحماية الكاثودية ، مع العديد من المزايا ، لا تزال لها عيوب. واحد منهم هو الإفراط في الحماية ، هذه الظاهرة يتم ملاحظتها عندما يتم إزاحة إمكانات المنتج المخزن بقوة في الاتجاه السلبي. والنتيجة هي هشاشة المعدن ، وتشقق المواد بسبب التآكل وتدمير جميع الطلاءات الواقية. الحماية الوقائية نوع منها. عند استخدامه ، يتم توصيل معدن ذو إمكانات سلبية (واقي) بالمنتج المحفوظ ، والذي يتم تدميره لاحقًا ، مع الحفاظ على الكائن.
حماية الأنود
مثال: (-0.77) Cd / Fe (-0.44) 
يتم استخدام الحماية الأنودية ضد التآكل المعدني للمنتجات المصنوعة من السبائك الحديدية عالية السبائك ، والكربون والفولاذ المقاوم للأحماض ، والموجودة في البيئات المسببة للتآكل مع التوصيل الكهربائي الجيد. بهذه الطريقة ، يتم تحويل إمكانات المعدن في الاتجاه الإيجابي حتى تصل إلى حالة مستقرة (سلبية).
يتضمن تركيب الأنود الكهروكيميائي: مصدر حالي ، وكاثود ، وإلكترود مرجعي ، وكائن مخزّن.
لكي تكون الحماية فعالة قدر الإمكان لأي عنصر معين ، يجب اتباع قواعد معينة:
لتقليل عدد الشقوق والشقوق والجيوب الهوائية ؛
يجب أن تكون جودة اللحامات والمفاصل الملحومة للهياكل المعدنية عالية قدر الإمكان ؛
يجب وضع القطب السالب والقطب المرجعي في المحلول والبقاء هناك باستمرار
الهياكل المعدنية "
اساس نظرى
الحماية الكاثودية للهياكل المعدنية تحت الأرض
مبدأ عمل الحماية الكاثودية
عندما يتلامس معدن مع تربة تنتمي إلى بيئات إلكتروليتية ، تحدث عملية تآكل ، مصحوبة بتكوين تيار كهربائي ، ويتم إنشاء جهد قطب معين. يمكن تحديد قيمة جهد القطب الكهربائي لخط الأنابيب من خلال فرق الجهد بين القطبين: خط الأنابيب وعنصر كبريتات النحاس غير القابل للاستقطاب. وبالتالي ، فإن قيمة إمكانات خط الأنابيب هي الفرق بين جهد القطب وإمكانات القطب المرجعي فيما يتعلق بالأرض. على سطح خط الأنابيب ، تحدث عمليات القطب الكهربائي لاتجاه معين وتغييرات ثابتة في الوقت.
يُطلق على الإمكانات الثابتة عادةً اسم الإمكانات الطبيعية ، مما يعني عدم وجود التيارات الشاردة وغيرها من التيارات المستحثة على خط الأنابيب.
ينقسم تفاعل المعدن المسبب للتآكل مع الإلكتروليت إلى عمليتين: أنوديك وكاثودي ، والتي تحدث في وقت واحد في أقسام مختلفة من واجهة المعدن بالكهرباء.
للحماية من التآكل ، يتم استخدام الفصل الإقليمي للعمليات الأنودية والكاثودية. يتم توصيل مصدر تيار به إلكترود أرضي إضافي بخط الأنابيب ، والذي يتم من خلاله تطبيق تيار مباشر خارجي على خط الأنابيب. في هذه الحالة ، تتم عملية الأنوديك على قطب أرضي إضافي.
يتم إجراء الاستقطاب الكاثودي لخطوط الأنابيب تحت الأرض عن طريق تطبيق مجال كهربائي من مصدر خارجي للتيار المستمر. القطب السالب لمصدر التيار المباشر متصل بالهيكل المحمي ، بينما خط الأنابيب هو الكاثود بالنسبة للأرض ، القطب الموجب المصطنع متصل بالقطب الموجب.
يظهر الرسم التخطيطي للحماية الكاثودية في الشكل. 14.1. مع الحماية الكاثودية ، يتم توصيل القطب السالب للمصدر الحالي 2 بخط الأنابيب 1 ، والقطب الموجب إلى القطب الكهربائي الأرضي المصطنع. عند تشغيل المصدر الحالي ، يتدفق من قطبه عبر القطب الموجب الأرضي على الأرض وعبر المقاطع التالفة من العزل 6 إلى الأنبوب. علاوة على ذلك ، من خلال نقطة الصرف 4 على طول سلك التوصيل 5 ، يعود التيار مرة أخرى إلى ناقص مصدر الطاقة. في هذه الحالة ، تبدأ عملية الاستقطاب الكاثودي في الأجزاء العارية من خط الأنابيب.
أرز. 14.1. رسم تخطيطي للحماية الكاثودية لخط الأنابيب:
1 - خط الأنابيب 2 - مصدر تيار خارجي مباشر ؛ 3 - تأريض الأنود ؛
4 - نقطة الصرف ؛ 5 - كابل تصريف ؛ 6 - الاتصال بمخرج الكاثود ؛
7 - منفذ الكاثود. 8- تلف عازل الانابيب
نظرًا لأن جهد التيار الخارجي المطبق بين قطب التأريض وخط الأنابيب يتجاوز بشكل كبير فرق الجهد بين الأقطاب الكهربائية في خط الأنابيب ، فإن الإمكانات الثابتة لتأريض الأنود لا تلعب دورًا حاسمًا.
مع تضمين الحماية الكهروكيميائية ( j 0a.add) يتم إزعاج توزيع تيارات الأزواج الكبيرة المسببة للتآكل ، وقيم فرق الجهد "الأنابيب - الأرض" لمقاطع الكاثود ( ي 0 ك) مع الاختلاف المحتمل لمقاطع الأنود ( ي 0а) ، يتم توفير شروط الاستقطاب.
يتم تنظيم الحماية الكاثودية من خلال الحفاظ على إمكانات الحماية المطلوبة. إذا ، بفرض تيار خارجي ، يكون خط الأنابيب مستقطبًا إلى إمكانات التوازن ( j 0к = j 0а) انحلال المعدن (الشكل 14.2 أ) ، ثم يتوقف تيار الأنود ويتوقف التآكل. زيادة التيار الوقائي غير عملي. في القيم الأكثر إيجابية للإمكانات ، تحدث ظاهرة الحماية غير الكاملة (الشكل 14.2 ب). يمكن أن يحدث أثناء الحماية الكاثودية لخط أنابيب يقع في منطقة ذات تأثير قوي للتيارات الشاردة أو عند استخدام واقيات ليس لها إمكانات قطب سالبة كافية (واقيات الزنك).
معايير حماية المعدن من التآكل هي كثافة التيار الوقائي وإمكانية الحماية.
يتطلب الاستقطاب الكاثودي للهيكل المعدني غير المعزول للقدرة الوقائية تيارات كبيرة. ترد في الجدول القيم الأكثر احتمالية للكثافات الحالية المطلوبة لاستقطاب الفولاذ في بيئات مختلفة إلى الحد الأدنى من إمكانات الحماية (-0.85 فولت) فيما يتعلق بالإلكترود المرجعي لكبريتات النحاس. 14.1
أرز. 14.2. مخطط التآكل لحالة الاستقطاب الكامل (أ) و
استقطاب غير كامل (ب)
عادةً ما يتم استخدام الحماية الكاثودية جنبًا إلى جنب مع الطلاءات العازلة المطبقة على السطح الخارجي لخط الأنابيب. يقلل طلاء السطح من التيار المطلوب بعدة أوامر من حيث الحجم. لذلك ، من أجل الحماية الكاثودية للفولاذ بطبقة جيدة في التربة ، يلزم فقط 0.01 ... 0.2 مللي أمبير / م 2.
الجدول 14.1
كثافة التيار المطلوبة للحماية الكاثودية
سطح فولاذي مكشوف في بيئات مختلفة
لا يمكن أن تصبح كثافة التيار الوقائي لخطوط الأنابيب الرئيسية المعزولة معيارًا موثوقًا للحماية بسبب التوزيع غير المعروف لعزل خط الأنابيب التالف ، والذي يحدد منطقة التلامس الفعلية من المعدن إلى الأرض. حتى بالنسبة للأنابيب غير المعزولة (خرطوشة في ممر تحت الأرض عبر السكك الحديدية والطرق السريعة) ، يتم تحديد كثافة التيار الواقي من خلال الأبعاد الهندسية للهيكل وهي وهمية ، نظرًا لأن الجزء من سطح الخرطوشة المغطى بمواد واقية سالبة موجودة بشكل دائم طبقات (مقياس ، إلخ) ولا تشارك في عملية إزالة الاستقطاب. لذلك ، يتم استخدام كثافة التيار الوقائي كمعيار حماية في بعض الدراسات المختبرية التي يتم إجراؤها على عينات المعادن.
تحميل ...