M. Ivanov, prof. n.
Korozija metala, posebno željeza i nelegiranog čelika, nanosi veliku štetu uređajima i cjevovodima koji rade u dodiru s vodom i zrakom. To dovodi do smanjenja vijeka trajanja opreme i dodatno stvara uslove za zagađenje vode proizvodima korozije.
Možete se pretplatiti na članke na
Kao što znate, korozija je elektrokemijski proces u kojem se metal oksidira, odnosno povratak njegovih elektrona pomoću atoma. Ovaj proces se odvija u mikroskopskom dijelu površine koji se naziva anodna regija. To dovodi do kršenja integriteta metala, čiji atomi ulaze u kemijske reakcije, posebno aktivno - u prisutnosti atmosferskog kisika i vlage.
Budući da metali dobro provode električnu struju, oslobođeni elektroni slobodno teku u drugu mikroskopsku regiju, gdje se odvijaju redukcijske reakcije u prisutnosti vode i kisika. Ovo područje se naziva katodno područje.
Elektrohemijska korozija može se suzbiti primjenom napona iz vanjskog istosmjernog izvora za pomicanje potencijala metalne elektrode na vrijednosti pri kojima ne dolazi do procesa korozije.
Na temelju toga izgrađeni su sistemi katodne zaštite za podzemne cjevovode, rezervoare i druge metalne konstrukcije. Ako se na metal koji se štiti primijeni električni potencijal, takve se vrijednosti potencijala postavljaju na cijeloj površini metalne konstrukcije na kojoj se mogu dogoditi samo reduktivni katodni procesi: na primjer, metalni kationi prihvaćaju elektrone i pretvaraju se u ione niže oksidacijsko stanje ili neutralni atomi.
Tehnički, metoda katodne zaštite metala provodi se na sljedeći način ( pirinač. 1). Na zaštićenu metalnu konstrukciju dovodi se žica, na primjer čelični cjevovod, koji je spojen na negativni pol katodne stanice, zbog čega cjevovod postaje katoda. Na određenoj udaljenosti od metalne konstrukcije u tlu se nalazi elektroda koja je žicom spojena na pozitivni pol i postaje anoda. Razlika potencijala između katode i anode stvorena je na takav način da potpuno isključuje pojavu oksidativnih procesa na zaštićenoj strukturi. U tom slučaju, slabe struje će teći kroz vlažno tlo između katode i anode u stubu tla. Učinkovita zaštita zahtijeva postavljanje više anodnih elektroda duž cijele dužine cjevovoda. Ako je moguće smanjiti razliku potencijala između zaštićene konstrukcije i tla na 0,85-1,2 V, tada se brzina korozije cjevovoda smanjuje na značajno niske vrijednosti.
Dakle, sistem katodne zaštite uključuje stalan izvor električne struje, kontrolnu i mjernu točku i uzemljenje anode. Obično se katodna zaštitna stanica sastoji od izmjeničnog transformatora i diodnog ispravljača. U pravilu se napaja iz mreže od 220 V; postoje i stanice koje napajaju vodovi visokog napona (6-10 kV).
Za učinkovit rad katodne stanice, razlika potencijala između katode i anode koju ona stvara mora biti najmanje 0,75 V. U nekim slučajevima, za uspješnu zaštitu, dovoljno je oko 0,3 V. Istovremeno, nominalne vrijednosti Izlazne struje i izlaznog napona. Dakle, obično je nominalni izlazni napon stanica od 20 do 48 V. Uz veliku udaljenost između anode i zaštićenog objekta, potrebna vrijednost izlaznog napona stanice doseže 200 V.
Pomoćne inertne elektrode koriste se kao anode. Prekidači za anodno uzemljenje, na primjer, model AZM-3X proizvođača CJSC Katod (naselje Razvilka, Moskovska regija), odljevci su izrađeni od legure otporne na koroziju, opremljeni posebnom žicom s bakrenom jezgrom u ojačanoj izolaciji, kao i brtvljena čahura za spajanje na kabel glavne katodne zaštitne stanice. Najracionalnije je koristiti uzemljene elektrode u sredinama sa visokom i srednjom korozivnom aktivnošću sa otpornošću tla do 100 Ohm.m. Za optimalnu raspodjelu jakosti polja i gustoće struje po kućištu opreme, oko anoda su postavljeni posebni ekrani u obliku zatrpavanja uglja ili koksa.
Za procjenu efikasnosti stanice za katodnu zaštitu potreban je sistem koji se sastoji od mjerne elektrode i referentne elektrode i glavni je dio kontrolne i mjerne tačke. Na temelju očitanja ovih elektroda regulira se razlika potencijala katodne zaštite.
Mjerne elektrode izrađene su od visokolegiranog čelika, silicijskog lijevanog željeza, platiniranog mesinga ili bronce, kao i bakra. Referentne elektrode - srebrni klorid ili sulfatni bakar. Po svom dizajnu referentne elektrode mogu biti uronjene ili udaljene. Sastav otopine koja se u njima koristi trebala bi biti bliska sastavu okoliša, od čijeg je štetnog djelovanja potrebna zaštita opreme.
Vrijedne pažnje su bimetalne referentne elektrode dugog djelovanja tipa EDB, koje je razvila kompanija VNIIGAZ (Moskva). Dizajnirani su za mjerenje razlike potencijala između podzemnog metalnog objekta (uključujući cjevovod) i tla za kontrolu katodne zaštitne stanice u automatskom načinu rada pod velikim opterećenjima i na velikoj dubini, odnosno tamo gdje druge elektrode ne mogu osigurati stalno održavanje dati potencijal.
Opremu za katodnu zaštitu isporučuju uglavnom domaći proizvođači. Dakle, gore spomenuto CJSC "Cathode" nudi stanicu "Minerva-3000" ( pirinač. 2), osmišljene za zaštitu glavnih vodovodnih mreža. Njegova nazivna izlazna snaga je 3,0 kW, izlazni napon je 96 V, a zaštitna struja je 30 A. Tačnost održavanja zaštitnog potencijala i vrijednosti struje je 1, odnosno 2%. Vrijednost talasa - ne više od 1%.
Drugi ruski proizvođač, JSC Energomera (Stavropolj), isporučuje module marki MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 i PN-OPE-M11, koji pružaju učinkovitu katodnu zaštitu podzemnih metalnih konstrukcija u područjima velike opasnosti od korozije. Modul MKZ-M12 ima nazivnu struju 15 ili 20 A; nazivni izlazni napon-24 V. Za modele MKZ-M12-15-24-U2, izlazni napon je 30 V. Tačnost održavanja zaštitnog potencijala doseže ± 0,5%, postavljena struja je ± 1%. Tehnički resurs je 100 hiljada sati, a vijek trajanja je najmanje 20 godina.
LLC "Electronic Technologies" (Tver) nudi stanice za katodnu zaštitu "Tvertsa" ( pirinač. 3), opremljen ugrađenim mikroprocesorom i telemehaničkim sistemom daljinskog upravljanja. Kontrolna i mjerna mjesta opremljena su nepolarizirajućim dugotrajnim referentnim elektrodama sa senzorima za elektrohemijski potencijal koji mjere polarizacijske potencijale na cjevovodu. Ove stanice također uključuju podesivi izvor katodne struje i blok senzora za električne parametre kruga, koji je preko kontrolera povezan s uređajem za daljinski pristup. Transformator ove stanice izrađen je na bazi feritnih jezgara tipa Epcos. Koristi se i upravljački sistem pretvarača napona zasnovan na mikro krugu UCC 2808A.
Tvrtka "Kurs -OP" (Moskva) proizvodi stanice za katodnu zaštitu "Elkon", čiji izlazni napon varira u rasponu od 30 do 96 V, a izlazna struja - u rasponu od 20 do 60 A. Talasanje izlaznog napona - ne više od 2% ... Ove stanice su namijenjene za zaštitu od jednorozne korozije tla, te uz upotrebu bloka za zaštitu spojeva i viševodnih cjevovoda u područjima bez lutajućih struja u umjerenoj klimi (od -45 do +40 ° C). Stanice uključuju jednofazni energetski transformator, pretvarač sa stepenastom regulacijom izlaznog napona, visokonaponsku opremu, dvopolni rastavljač s ručnim pogonom i odvodnike prenapona.
Također se mogu primijetiti instalacije katodne zaštite serije NGK-IPKZ koje proizvodi OOO NPF Neftegazkompleks EKhZ (Saratov), čija je maksimalna izlazna struja 20 ili 100 A, a nazivni izlazni napon je 48 V.
Jedan od dobavljača stanica za katodnu zaštitu iz zemalja ZND -a je firma "Hoffman Electric Technologies" (Harkov, Ukrajina), koja nudi opremu za elektrokemijsku zaštitu od korozije tla glavnih cjevovoda.
Elektrohemijska zaštita- efikasan način zaštite gotovih proizvoda od elektrohemijske korozije. U nekim slučajevima nemoguće je obnoviti boju ili zaštitni omotač, pa je preporučljivo koristiti elektrokemijsku zaštitu. Premazivanje podzemnog cjevovoda ili dna morskog plovila vrlo je zahtjevno i skupo za obnovu, ponekad je jednostavno nemoguće. Elektrokemijska zaštita pouzdano štiti proizvod od sprječavanja uništavanja podzemnih cjevovoda, dna brodova, raznih tenkova itd.
Elektrokemijska zaštita koristi se u slučajevima gdje je potencijal za slobodnu koroziju u području intenzivnog otapanja osnovnog metala ili ponovne pasivizacije. One. kada dolazi do intenzivnog uništavanja metalne konstrukcije.
Suština elektrohemijske zaštite
Na gotov metalni proizvod spolja je spojena istosmjerna struja (istosmjerni izvor ili zaštita). Električna struja na površini zaštićenog proizvoda stvara katodnu polarizaciju elektroda mikrogalvanskih parova. Rezultat toga je da anodne regije na metalnoj površini postaju katodne. Zbog utjecaja korozivnog okruženja nije metal konstrukcije uništen, već anoda.
Ovisno o smjeru (pozitivnom ili negativnom) potencijala metala, elektrokemijska zaštita se dijeli na anodnu i katodnu.
Katodna zaštita od korozije
Katodna elektrokemijska zaštita od korozije koristi se kada zaštićeni metal nije sklon pasivizaciji. Ovo je jedna od glavnih vrsta zaštite metala od korozije. Suština katodne zaštite sastoji se u primjeni na proizvod vanjske struje s negativnog pola, koja polarizira katodne dijelove korozivnih elemenata, približavajući potencijalnu vrijednost anodnim. Pozitivni pol izvora struje spojen je na anodu. U tom se slučaju korozija zaštićene konstrukcije gotovo svodi na nulu. Anoda se postupno uništava i mora se povremeno mijenjati.
Postoji nekoliko mogućnosti katodne zaštite: polarizacija iz vanjskog izvora električne struje; smanjenje brzine katodnog procesa (na primjer, odzračivanje elektrolita); kontakt sa metalom koji ima više elektronegativnog potencijala za slobodnu koroziju u ovoj sredini (tzv. zaštitna zaštita).
Polarizacija iz vanjskog izvora električne struje koristi se vrlo često za zaštitu građevina smještenih u tlu, vodi (dna brodova itd.). Osim toga, ova vrsta zaštite od korozije koristi se za cink, kositar, aluminij i njegove legure, titan, bakar i njegove legure, olovo, kao i visokohromirane, ugljikove, legirane (nisko i visokolegirane) čelice.
Vanjski izvor struje je stanica katodne zaštite, koja se sastoji od ispravljača (pretvarača), napajanja strujom zaštićene strukture, anodnih uzemljivača, referentne elektrode i anodnog kabela.
Katodna zaštita koristi se kao neovisna i dodatna vrsta zaštite od korozije.
Glavni kriterij po kojem se može suditi o učinkovitosti katodne zaštite je zaštitni potencijal... Zaštitni potencijal naziva se potencijal pri kojem korozija metala pod određenim uvjetima okoline ima najnižu (koliko je to moguće) vrijednost.
Korištenje katodne zaštite ima nedostatke. Jedan od njih je opasnost ponovna odbrana... Prevelika zaštita se opaža s velikim pomakom potencijala zaštićenog objekta u negativnom smjeru. Istovremeno se ističe. Rezultat je uništavanje zaštitnih premaza, vodonična krhkost metala i korozijsko pucanje.
Zaštita gazećeg sloja (aplikacija gazećeg sloja)
Vrsta katodne zaštite je zaštitna. Kada se koristi zaštitna zaštita, metal sa elektronegativnijim potencijalom spojen je na zaštićeni objekt. U ovom slučaju nije uništena struktura, već zaštitnik. S vremenom gazeći sloj korodira i mora se zamijeniti novim.
Zaštita gaznog sloja je efikasna u slučajevima kada postoji mali kontakt između gaznog sloja i okoline.
Svaki štitnik ima svoj radijus zaštitnog djelovanja, koji je određen najvećom mogućom udaljenošću do koje se može ukloniti bez gubitka zaštitnog učinka. Zaštitna zaštita najčešće se koristi kada je nemoguće ili teško i skupo napajati struju konstrukcijom.
Zaštitnici se koriste za zaštitu građevina u neutralnim okruženjima (morska ili riječna voda, zrak, tlo itd.).
Za proizvodnju štitnika koriste se sljedeći metali: magnezij, cink, željezo, aluminij. Čisti metali ne ispunjavaju u potpunosti svoje zaštitne funkcije, pa se u proizvodnji štitnika dodatno legiraju.
Štitnici od željeza izrađeni su od ugljičnog čelika ili čistog željeza.
Zaštitnici od cinka
Zaštitnici cinka sadrže oko 0,001 - 0,005% olova, bakra i željeza, 0,1 - 0,5% aluminija i 0,025 - 0,15% kadmija. Cinkovi projektori koriste se za zaštitu proizvoda od morske korozije (u slanoj vodi). Ako se zaštita od cinka koristi u blago slanoj, slatkoj vodi ili tlu, brzo se prekriva debelim slojem oksida i hidroksida.
Zaštita od magnezijuma
Legure za proizvodnju magnezijevih zaštitnika legirane su sa 2 - 5% cinka i 5 - 7% aluminija. Količina bakra, olova, željeza, silicija, nikla u leguri ne smije prelaziti desetine i stotine postotka.
Magnezijeva zaštita koristi se u blago slanim, slatkim vodama, tlima. Zaštita se koristi u okruženjima gdje štitnici od cinka i aluminija nisu učinkoviti. Važan aspekt je da se zaštitnici od magnezija moraju koristiti u okruženju s pH 9,5 - 10,5. To je zbog velike brzine otapanja magnezija i stvaranja slabo topivih spojeva na njegovoj površini.
Magnezijeva zaštita je opasna jer je uzrok krhkosti vodika i stresnih korozijskih pukotina u strukturama.
Aluminijski štitnici
Aluminijski štitnici sadrže aditive koji sprječavaju stvaranje aluminijskih oksida. U takve se zaštite unosi do 8% cinka, do 5% magnezija i desetinke stotina silicija, kadmija, indija, talija. Aluminijski štitnici koriste se u obalnom pojasu i tekućoj morskoj vodi.
Anodna zaštita od korozije
Anodna elektrokemijska zaštita koristi se za konstrukcije od titana, niskolegiranih nehrđajućih, ugljičnih čelika, visokolegiranih željeznih legura i različitih pasiviziranih metala. Anodna zaštita koristi se u visoko provodljivim korozivnim okruženjima.
S anodnom zaštitom, potencijal zaštićenog metala prelazi na pozitivniju stranu sve dok se ne postigne pasivno stabilno stanje sistema. Prednosti anodne elektrokemijske zaštite nisu samo značajno usporavanje brzine korozije, već i činjenica da proizvodi korozije ne ulaze u proizvod i okoliš.
Anodna zaštita može se provesti na nekoliko načina: pomicanjem potencijala na pozitivnu stranu pomoću vanjskog izvora električne struje ili uvođenjem oksidansa (ili elemenata u leguri) u korozivno okruženje, što povećava efikasnost katodnog procesa na metalu površine.
Anodna zaštita uz upotrebu oksidansa pomoću zaštitnog mehanizma slična je anodnoj polarizaciji.
Ako se koriste inhibitori pasiviziranja sa oksidacijskim svojstvima, tada zaštićena površina prelazi u pasivno stanje pod djelovanjem generirane struje. To uključuje dihromate, nitrate itd. Ali prilično zagađuju tehnološko okruženje.
Kada se u leguru unesu aditivi (uglavnom legiranje plemenitim metalom), reakcija redukcije depolarizatora koji se odvijaju na katodi odvija se s nižim prenaponom nego na zaštićenom metalu.
Ako električna struja prođe kroz zaštićenu strukturu, potencijal se pomiče na pozitivnu stranu.
Instalacija za anodnu elektrokemijsku zaštitu od korozije sastoji se od vanjskog izvora struje, referentne elektrode, katode i samog zaštićenog objekta.
Kako bi se saznalo je li moguće primijeniti anodnu elektrokemijsku zaštitu za određeni objekt, uzimaju se anodne polarizacijske krivulje, pomoću kojih je moguće odrediti korozijski potencijal ispitivane konstrukcije u određenom korozivnom okruženju, područje Stabilnu pasivnost i gustoću struje u ovom području.
Za proizvodnju katoda koriste se slabo topljivi metali, poput visokolegiranih nehrđajućih čelika, tantala, nikla, olova i platine.
Da bi anodna elektrokemijska zaštita bila učinkovita u određenom okruženju, potrebno je koristiti lako pasivne metale i legure, referentna elektroda i katoda moraju biti cijelo vrijeme u otopini, a spojni elementi su visokog kvaliteta.
Za svaki slučaj anodne zaštite, katodni raspored je dizajniran pojedinačno.
Da bi anodna zaštita bila učinkovita za određeni objekt, potrebno je da ispunjava određene zahtjeve:
Svi zavareni spojevi moraju biti dobre kvalitete;
U tehnološkom okruženju materijal od kojeg je zaštićeni objekt izrađen mora prijeći u pasivno stanje;
Broj zračnih džepova i pukotina treba svesti na minimum;
Na konstrukciji ne bi trebalo biti zakivljenih spojeva;
U zaštićenom uređaju referentna elektroda i katoda moraju uvijek biti u otopini.
Za primjenu anodne zaštite u kemijskoj industriji često se koriste izmjenjivači topline i instalacije cilindričnog oblika.
Elektrokemijska anodna zaštita od nehrđajućeg čelika primjenjiva je za industrijsko skladištenje sumporne kiseline, otopina na bazi amonijaka, mineralnih gnojiva, kao i svih vrsta kolektora, spremnika, mjernih spremnika.
Anodna zaštita se također može koristiti za sprječavanje korozije na kadi za kemijsko niklovanje, izmjenjivačima topline u proizvodnji umjetnih vlakana i sumporne kiseline.
Cjevovodi su daleko najčešći način transporta nosača energije. Njihov očigledan nedostatak je njihova osjetljivost na stvaranje hrđe. Za to se vrši katodna zaštita glavnih cjevovoda od korozije. Koji je njen princip djelovanja?
Uzroci korozije
Cevovodi za održavanje života rasprostranjeni su po celoj Rusiji. Uz njihovu pomoć, plin, voda, naftni derivati i nafta efikasno se transportiraju. Ne tako davno položeni su cjevovodi za transport amonijaka. Većina vrsta cjevovoda izrađena je od metala, a njihov glavni neprijatelj je korozija, kojih ima mnogo.
Razlozi za stvaranje hrđe na metalnim površinama temelje se na svojstvima okoliša, vanjskoj i unutrašnjoj koroziji cjevovoda. Opasnost od korozije za unutrašnje površine temelji se na:
- Interakcija sa vodom.
- Prisutnost lužina, soli ili kiselina u vodi.
Takve se okolnosti mogu dogoditi na magistralnim vodovodima, opskrbi toplom vodom (PTV), pari i sustavima grijanja. Jednako važan faktor je i način polaganja cjevovoda: nadzemni ili podzemni. Prvi je lakše održavati i ukloniti uzroke stvaranja hrđe, u odnosu na drugi.
S načinom ugradnje cijev u cijev, rizik od korozije je mali. Izravnom instalacijom cjevovoda na otvorenom, hrđa može nastati uslijed interakcije s atmosferom, što također dovodi do promjene dizajna.
Podzemni cjevovodi, uključujući paru i toplu vodu, najosjetljiviji su na koroziju. Postavlja se pitanje o podložnosti korozije cijevi koje se nalaze na dnu izvora vode, ali se samo mali dio cjevovoda nalazi na tim mjestima.
Prema namjeni, cjevovodi s rizikom od korozije dijele se na:
- prtljažnik;
- komercijalno;
- za sisteme grijanja i održavanje života stanovništva;
- za otpadne vode iz industrijskih pogona.
Podložnost korozije cjevovodnih mreža magistrala
Korozija ove vrste cjevovoda je najbolje proučena, a njihova zaštita od vanjskih faktora određena je standardnim zahtjevima. Regulatorni dokumenti razmatraju metode zaštite, a ne razloge na osnovu kojih dolazi do stvaranja hrđe.
Jednako je važno uzeti u obzir da se u ovom slučaju uzima u obzir samo vanjska korozija, kojoj je izložen vanjski dio cjevovoda, budući da inertni plinovi prolaze unutar cjevovoda. U ovom slučaju kontakt metala s atmosferom nije toliko opasan.
Za zaštitu od korozije, prema GOST -u, razmatra se nekoliko dionica cjevovoda: povećane i visoke opasnosti, kao i opasne od korozije.
Utjecaj negativnih faktora iz atmosfere na područja visokog rizika ili vrste korozije:
- Iz istosmjernih izvora, pojava zalutalih struja.
- Izloženost mikroorganizmima.
- Stvoreni napon izaziva pucanje metala.
- Skladištenje otpada.
- Slana tla.
- Temperatura transportirane tvari je iznad 300 ° C.
- Korozija ugljičnog dioksida naftovoda.
Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora poznavati dizajn cjevovoda i zahtjeve SNiP -a.
Elektrohemijska korozija iz tla
Zbog razlike u naponima nastalim u pojedinim dijelovima cjevovoda dolazi do protoka elektrona. Proces stvaranja hrđe odvija se prema elektrokemijskom principu. Na temelju ovog učinka dio metala u anodnim zonama pukne i ulije se u podnožje tla. Korozija nastaje nakon interakcije s elektrolitom.
Jedan od važnih kriterija za osiguranje zaštite od negativnih manifestacija je dužina linije. Na putu postoje tla različitog sastava i karakteristika. Sve to doprinosi nastanku razlike napona između dijelova položenih cjevovoda. Linije imaju dobru vodljivost, pa se stvaraju galvanski parovi dovoljno duge duljine.
Povećanje brzine korozije cjevovoda izaziva veliku gustoću protoka elektrona. Dubina autoputeva također nije od manjeg značaja, jer na njoj ostaje značajan postotak vlage, a temperatura, koja je ispod oznake "0", se ne oslobađa. Nakon obrade, mlinski kamen također ostaje na površini cijevi, što utječe na pojavu hrđe.
Istraživačkim radom uspostavljen je izravan odnos između dubine i površine nastale hrđe na metalu. To se temelji na činjenici da je metal veće površine najugroženiji na vanjske negativne pojave. Posebni slučajevi uključuju manifestaciju znatno manjih oštećenja uzrokovanih elektrokemijskim procesom na čeličnim konstrukcijama.
Agresivnost tla prema metalu, prije svega, određena je vlastitom strukturnom komponentom, vlagom, otpornošću, zasićenošću lužinama, propusnošću zraka i drugim faktorima. Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije trebao bi biti upoznat s projektom izgradnje cjevovoda.
Korozija uzrokovana lutajućim strujama
Hrđa može nastati naizmjeničnim i konstantnim protokom elektrona:
- Formiranje hrđe zbog konstantne struje. Zalutala strujanja su strujanja u tlu i u strukturnim elementima koji se nalaze pod zemljom. Njihovo porijeklo je antropogeno. Nastaju kao rezultat rada tehničkih uređaja istosmjerne struje koji se šire iz zgrada ili građevina. To mogu biti zavarivački pretvarači, sistemi katodne zaštite i drugi uređaji. Struja teži putovanju putem pokazatelja najmanjeg otpora, pa će s postojećim cjevovodima u tlu struja biti mnogo lakše prolaziti kroz metal. Anoda je dio cjevovoda iz kojeg lutajuća struja teče na površinu tla. Dio cjevovoda u koji struja ulazi djeluje kao katoda. Na opisanim anodnim površinama struje imaju povećanu gustoću, pa se na tim mjestima stvaraju značajne korozijske mrlje. Brzina korozije nije ograničena i može iznositi do 20 mm godišnje.
- Hrđanje uzrokovano izmjeničnom strujom. Kada se nalaze u blizini dalekovoda s mrežnim naponom većim od 110 kV, kao i paralelnim rasporedom cjevovoda pod utjecajem naizmjenične struje, nastaje korozija, uključujući i koroziju ispod izolacije cjevovoda.
Naponsko korozijsko pucanje
Ako na metalnu površinu istodobno djeluju vanjski negativni čimbenici i visoki napon iz dalekovoda, koji stvara vlačne sile, tada će nastati hrđa. Prema provedenom istraživanju, nova teorija o koroziji vodikom zauzela je svoje mjesto.
Male pukotine nastaju kada je cijev zasićena vodikom, što tada povećava pritisak iznutra na pokazatelje veće od zadanog ekvivalenta veze između atoma i kristala.
Pod utjecajem protonske difuzije, površinski sloj se hidrogenizira pod utjecajem hidrolize na povećanim razinama katodne zaštite i istovremenom djelovanju anorganskih spojeva.
Nakon što se pukotina otvori, ubrzava se proces hrđe metala, što osigurava elektrolit tla. Kao rezultat toga, pod utjecajem mehaničkih utjecaja, metal prolazi sporo uništavanje.
Korozija uzrokovana mikroorganizmima
Mikrobiološka korozija je proces stvaranja hrđe na cjevovodu pod utjecajem živih mikroorganizama. To mogu biti alge, gljivice, bakterije, uključujući i protozoe. Utvrđeno je da reprodukcija bakterija najznačajnije utječe na ovaj proces. Za održavanje vitalne aktivnosti mikroorganizama potrebno je stvoriti uvjete, naime, potrebni su dušik, vlaga, voda i sol. Takođe i uslovi kao što su:
- Pokazatelji temperature i vlažnosti.
- Pritisak.
- Prisustvo osvetljenja.
- Kiseonik.
Kada se kiselina oslobodi, organizmi također mogu uzrokovati koroziju. Pod njihovim utjecajem na površini se pojavljuju šupljine koje imaju crnu boju i neugodan miris sumporovodika. Bakterije koje sadrže sulfate prisutne su u gotovo svim tlima, ali brzina korozije raste s povećanjem njihovog broja.
Šta je elektrohemijska zaštita
Elektrokemijska zaštita cjevovoda od korozije je skup mjera usmjerenih na sprječavanje razvoja korozije pod utjecajem električnog polja. Za pretvaranje istosmjerne struje koriste se specijalizirani ispravljači.
Zaštita od korozije provodi se stvaranjem elektromagnetskog polja, uslijed čega se stječe negativni potencijal ili mjesto igra ulogu katode. Odnosno, dio čeličnih cjevovoda, zaštićen od stvaranja hrđe, dobiva negativan naboj, a uzemljenje - pozitivno.
Katodnu zaštitu cjevovoda od korozije prati elektrolitička zaštita s dovoljnom vodljivošću medija. Ovu funkciju tlo obavlja pri postavljanju podzemnih metalnih autocesta. Dovođenje elektroda u kontakt vrši se preko provodnih elemenata.
Indikator za određivanje pokazatelja korozije je visokonaponski voltmetar ili senzor korozije. Pomoću ovog uređaja kontrolira se indikator između elektrolita i mase, posebno za ovaj slučaj.
Kako je klasifikovana elektrohemijska zaštita?
Korozija i zaštita glavnih cjevovoda i spremnika od nje kontroliraju se na dva načina:
- Izvor struje dovodi se na metalnu površinu. Ovaj odjeljak dobiva negativan naboj, odnosno igra ulogu katode. Anode su inertne elektrode koje nemaju nikakve veze s dizajnom. Ova metoda se smatra najčešćom i ne dolazi do galvanske korozije. Ova tehnika ima za cilj sprječavanje sljedećih vrsta korozije: koštice, zbog prisutnosti lutajućih struja, kristalni tip nehrđajućeg čelika, kao i pucanje mjedenih elemenata.
- Metoda galvanizacije. Zaštita glavnih cjevovoda ili zaštitna zaštita provodi se metalnim pločama s visokim postotkom negativnih naboja, izrađenim od aluminija, cinka, magnezija ili njihovih legura. Anode su dva elementa, takozvani inhibitori, dok sporo uništavanje štitnika pomaže u održavanju katodne struje u proizvodu. Zaštitna zaštita se koristi izuzetno rijetko. ECP se izvodi na izolacijskom premazu cjevovoda.
O značajkama elektrokemijske zaštite
Glavni razlog uništavanja cjevovoda je korozija metalnih površina. Nakon stvaranja hrđe, oni stvaraju pukotine, rupture, šupljine, koje se postupno povećavaju i doprinose pucanju cjevovoda. Ova se pojava češće javlja na autocestama postavljenim pod zemljom ili u dodiru s podzemnim vodama.
Princip djelovanja katodne zaštite zasniva se na stvaranju razlike napona i djelovanju pomoću dvije gore opisane metode. Nakon mjernih operacija provedenih izravno na lokaciji cjevovoda, utvrđeno je da bi potrebni potencijal, koji usporava proces uništavanja, trebao biti 0,85 V, a za podzemne elemente ta vrijednost 0,55 V.
Kako bi se usporila brzina korozije, katodni napon treba smanjiti za 0,3 V. U ovoj situaciji brzina korozije neće prelaziti 10 mikrona godišnje, a to će značajno produžiti vijek trajanja tehničkih uređaja.
Jedan od značajnih problema je prisutnost zalutalih struja u tlu. Takve struje nastaju uzemljenjem zgrada, građevina, šina i drugih uređaja. Štaviše, nemoguće je precizno procijeniti gdje se mogu pojaviti.
Da bi se stvorio destruktivni učinak, dovoljno je napuniti čelične cjevovode s pozitivnim potencijalom u odnosu na elektrolitičko okruženje, to uključuje autoceste položene u zemlju.
Da bi strujni krug dobio struju, potrebno je napajati vanjski napon, čiji će parametri biti dovoljni da probiju otpor temelja tla.
U pravilu su takvi izvori dalekovodi snage od 6 do 10 kW. Ako se električna energija ne može isporučiti, mogu se koristiti generatori na dizel ili plin. Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora se upoznati s projektnim rješenjima prije izvođenja radova.
Katodna zaštita
Za smanjenje postotka hrđe na površini cijevi koriste se stanice za zaštitu elektroda:
- Anoda, izrađena u obliku uzemljivača.
- Pretvarači konstantnog elektronskog toka.
- Opremanje kontrolne tačke procesa i kontrola ovog procesa.
- Priključci kabela i žica.
Stanice za katodnu zaštitu prilično su učinkovite, kada su direktno spojene na dalekovod ili generator, pružaju inhibitorni učinak struja. Istodobno je osigurana zaštita za nekoliko dionica cjevovoda istovremeno. Parametri se podešavaju ručno ili automatski. U prvom slučaju koriste se namoti transformatora, au drugom tiristori.
Najčešća na teritoriju Rusije je visokotehnološka instalacija-Minera-3000. Njegov kapacitet dovoljan je za zaštitu 30.000 m autoputeva.
Prednosti tehničkog uređaja:
- karakteristike velike snage;
- ažuriranje načina rada nakon preopterećenja u četvrt minute;
- uz pomoć digitalne regulacije vrši se kontrola radnih parametara;
- nepropusnost visoko kritičnih veza;
- povezivanje uređaja na daljinsko upravljanje procesom.
Koriste se i ASKG-TM, iako je njihova snaga mala, njihovo opremljenost telemetrijskim kompleksom ili daljinskim upravljačem omogućuje im da budu manje popularni.
Shema izolacijske linije vodoopskrbnog ili plinovoda mora biti na mjestu rada.
Video: katodna zaštita od korozije - šta se događa i kako se izvodi?
Zaštita od korozije uređenjem drenaže
Monter za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora biti upoznat s odvodnim uređajem. Takva zaštita od stvaranja hrđe cjevovoda od zalutalih struja osigurava se odvodnim uređajem potrebnim za odvod ovih struja na drugo područje zemlje. Postoji ukupno nekoliko mogućnosti odvodnje.
Varijante izvođenja:
- Izvedeno pod zemljom.
- Ravno.
- Sa polaritetima.
- Ojačan.
Prilikom izvođenja zemljane drenaže, elektrode se ugrađuju u anodne zone. Da bi se osigurala ravna odvodna linija, izrađuje se električni kratkospojnik koji povezuje cjevovod s negativnim polom iz izvora struje, na primjer, uzemljenje iz stambene zgrade.
Polarizirana drenaža ima jednosmjernu vodljivost, odnosno, kada se na petlji uzemljenja pojavi pozitivan naboj, automatski se isključuje. Ojačana drenaža funkcionira iz pretvarača struje, koji je dodatno spojen na električni krug, a to poboljšava uklanjanje zalutalih struja s voda.
Odrastanje korozije cjevovoda vrši se proračunom, prema RD.
Osim toga, koristi se inhibitorska zaštita, odnosno na cijevima se koristi poseban sastav za zaštitu od agresivnih medija. Do stalne korozije dolazi kada je kotlovska oprema dugo u stanju mirovanja, tako da se to ne dogodi, potrebno je održavanje opreme.
Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora imati znanje i vještine, obučen u Pravilima i povremeno proći ljekarski pregled, te položiti ispite u prisustvu inspektora Rostechnadzora.
Očuvanje metala od korozije nametanjem vanjske istosmjerne električne struje, u kojoj se elektrodni potencijal materijala radikalno mijenja i mijenja se brzina njegove korozije, naziva se elektrokemijska zaštita. Pouzdano štiti površine od korozije, sprječavajući uništavanje podzemnih spremnika, cjevovoda, dna brodova, spremnika za plin, hidrauličkih konstrukcija, plinovoda itd. Ova se metoda koristi u slučajevima kada je potencijal korozije u zoni intenzivnog propadanja ili tijekom pasivizacije, odnosno kada dođe do aktivnog uništavanja metalnih konstrukcija.
Princip djelovanja elektrokemijske zaštite
Izvor istosmjerne električne struje spolja je spojen na metalnu konstrukciju. Na površini proizvoda električna struja tvori katodnu polarizaciju elektroda, uslijed čega dolazi do izmjene, a anodne sekcije pretvaraju u katodne. Kao rezultat toga, pod utjecajem korozivnog okruženja dolazi do uništenja anode, a ne polaznog materijala. Ova vrsta zaštite podijeljena je na katodnu i anodnu, ovisno o smjeru (negativnom ili pozitivnom) potencijala metala.
Katodna zaštita od korozije
Primjer: (+0,8) Au / Fe (-0,44)
Kako bi se povećala stabilnost metalnih dijelova u dodiru s bilo kojim agresivnim okruženjem ili pri radu pod utjecajem morske vode ili tla, koristi se katodna zaštita od korozije. U ovom slučaju katodna polarizacija uskladištenog metala postiže se stvaranjem mikrogalvanskog para s drugim metalom (aluminij, cink, magnezij), smanjenjem brzine katodnog procesa (odzračivanje elektrolita) ili nametanjem električne struje iz vanjskog izvora.
Ova se tehnika, u pravilu, koristi za očuvanje obojenih metala, jer je većina objekata koji se nalaze u tlu i vodi napravljeni od njih - na primjer, stubovi, stubne konstrukcije, cjevovodi. Ova metoda našla je široku primjenu u strojarstvu, u sprječavanju korozijskih procesa novih i u pogonskim strojevima, u liječenju karoserije automobila, šupljina bočnih elemenata, sklopova šasije itd. Često izloženih agresivnom okruženju.
Katodna zaštita, s mnogim prednostima, i dalje ima nedostatke. Jedan od njih je prekomjerna zaštita, ova pojava se opaža kada se potencijal skladištenog proizvoda jako pomakne u negativnom smjeru. Rezultat je krhkost metala, korozijsko pucanje materijala i uništavanje svih zaštitnih premaza. Zaštitna zaštita je jedna od njegovih vrsta. Prilikom njegove uporabe na spremljeni proizvod pričvršćuje se metal s negativnim potencijalom (zaštitnik), koji se naknadno, čuvajući objekt, uništava.
Anodna zaštita
Primjer: (-0,77) Cd / Fe (-0,44) 
Anodna zaštita od korozije metala koristi se za proizvode od visokolegiranih željeznih legura, ugljika i čelika otpornog na kiseline, koji se nalaze u korozivnim okruženjima s dobrom električnom vodljivošću. Ovom metodom potencijal metala se pomiče u pozitivnom smjeru sve dok ne dosegne stabilno (pasivno) stanje.
Anodna elektrokemijska instalacija uključuje: izvor struje, katodu, referentnu elektrodu i pohranjeni objekt.
Da bi zaštita bila što učinkovitija za bilo koju određenu stavku, moraju se poštivati određena pravila:
minimizirati broj pukotina, pukotina i zračnih džepova;
kvaliteta zavarenih šavova i spojeva metalnih konstrukcija treba biti što je moguće veća;
katoda i referentna elektroda moraju se staviti u rastvor i stalno ostati tamo
METALNE KONSTRUKCIJE "
Teorijske osnove
Katodna zaštita podzemnih metalnih konstrukcija
Princip rada katodne zaštite
Kada metal dođe u dodir s tlom koje pripada elektrolitičkoj sredini, dolazi do procesa korozije, praćenog stvaranjem električne struje, te se uspostavlja određeni potencijal elektrode. Vrijednost elektrodnog potencijala cjevovoda može se odrediti razlikom potencijala između dvije elektrode: cjevovoda i nepolariziranog bakar-sulfatnog elementa. Dakle, vrijednost potencijala cjevovoda je razlika između njegovog potencijala elektrode i potencijala referentne elektrode u odnosu na tlo. Na površini cjevovoda odvijaju se elektrodni procesi određenog smjera i stacionarne promjene u vremenu.
Stacionarni potencijal obično se naziva prirodni potencijal, što podrazumijeva odsustvo lutalica i drugih induciranih struja na cjevovodu.
Interakcija korozivnog metala s elektrolitom podijeljena je u dva procesa: anodni i katodni, koji se odvijaju istovremeno na različitim dijelovima sučelja metal-elektrolit.
Za zaštitu od korozije koristi se teritorijalno odvajanje anodnih i katodnih procesa. Na cjevovod je spojen izvor struje s dodatnom uzemljenom elektrodom, pomoću kojeg se na cjevovod dovodi vanjska istosmjerna struja. U tom se slučaju anodni proces odvija na dodatnoj elektrodi za uzemljenje.
Katodna polarizacija podzemnih cjevovoda vrši se primjenom električnog polja iz vanjskog istosmjernog izvora. Negativni pol izvora istosmjerne struje spojen je na konstrukciju koju treba zaštititi, dok je cjevovod katoda u odnosu na tlo, umjetno stvorena elektroda anoda-zemlja spojena je na pozitivni pol.
Shematski dijagram katodne zaštite prikazan je na Sl. 14.1. Uz katodnu zaštitu, negativni pol izvora struje 2 spojen je na cjevovod 1, a pozitivni pol na umjetno stvorenu elektrodu od anode-zemlje 3. Kada je izvor struje uključen, teče sa svog pola kroz anodno uzemljenje do tla i kroz oštećene dijelove izolacije 6 do cijevi. Nadalje, kroz odvodnu točku 4 duž spojne žice 5, struja se ponovno vraća na minus napajanja. U tom slučaju proces katodne polarizacije započinje na golim dijelovima cjevovoda.
Pirinač. 14.1. Shematski dijagram katodne zaštite cjevovoda:
1 - cjevovod; 2 - vanjski izvor istosmjerne struje; 3 - uzemljenje anode;
4 - odvodna tačka; 5 - odvodni kabel; 6 - kontakt katodnog izlaza;
7 - izlaz katode; 8 - oštećenje izolacije cjevovoda
Budući da napon vanjske struje koja se primjenjuje između elektrode za uzemljenje i cjevovoda znatno premašuje razliku potencijala između elektroda korozivnog makropara cjevovoda, stacionarni potencijal anodnog uzemljenja ne igra odlučujuću ulogu.
Uz uključivanje elektrokemijske zaštite ( j 0a.add) poremećena je distribucija struja korozivnih makroparova, vrijednosti razlike potencijala "cijev - zemlja" presjeka katode ( j 0k) s razlikom potencijala presjeka anode ( j 0a), osigurani su uvjeti za polarizaciju.
Katodna zaštita regulirana je održavanjem potrebnog zaštitnog potencijala. Ako je nametanjem vanjske struje cjevovod polariziran na ravnotežni potencijal ( j 0k = j 0a) otapanjem metala (slika 14.2 a), tada anodna struja prestaje i korozija prestaje. Daljnje povećanje zaštitne struje nije praktično. Pri pozitivnijim vrijednostima potencijala javlja se fenomen nepotpune zaštite (slika 14.2 b). Može se pojaviti tijekom katodne zaštite cjevovoda koji se nalazi u zoni jakog utjecaja lutajućih struja ili pri upotrebi štitnika koji nemaju dovoljno negativan potencijal elektrode (štitnici od cinka).
Kriteriji za zaštitu metala od korozije su gustoća zaštitne struje i zaštitni potencijal.
Katodna polarizacija neizolirane metalne konstrukcije na zaštitni potencijal zahtijeva značajne struje. Najvjerojatnije vrijednosti gustoće struje potrebne za polarizaciju čelika u različitim okruženjima na minimalni zaštitni potencijal (-0,85 V) u odnosu na bakar-sulfatnu referentnu elektrodu date su u tablici. 14.1
Pirinač. 14.2. Dijagram korozije za slučaj potpune polarizacije (a) i
nepotpuna polarizacija (b)
Obično se katodna zaštita koristi zajedno s izolacijskim premazima nanesenim na vanjsku površinu cjevovoda. Površinski premaz smanjuje potrebnu struju za nekoliko redova veličine. Dakle, za katodnu zaštitu čelika s dobrim premazom u tlu potrebno je samo 0,01 ... 0,2 mA / m 2.
Tabela 14.1
Gustoća struje potrebna za katodnu zaštitu
gola čelična površina u različitim okruženjima
Gustoća zaštitne struje za izolirane glavne cjevovode ne može postati pouzdan kriterij zaštite zbog nepoznate raspodjele oštećene izolacije cjevovoda, koja određuje stvarno područje kontakta metal-zemlja. Čak i za neizoliranu cijev (uložak na podzemnom prolazu kroz pruge i autoceste), gustoća zaštitne struje određena je geometrijskim dimenzijama konstrukcije i fiktivna je, jer je dio površine patrone prekriven trajno prisutnim pasivnim zaštitnim slojevima ( skale itd.) i ne sudjeluju u procesu depolarizacije. Stoga se gustoća zaštitne struje kao kriterij zaštite koristi u nekim laboratorijskim ispitivanjima na uzorcima metala.
Učitavanje ...