M. Ivanov, Ph.D. n.
A fémek, különösen a vas és az ötvözetlen acél korróziója nagy kárt okoz a vízzel és levegővel érintkező eszközökön és csővezetékeken. Ez a berendezés élettartamának csökkenéséhez vezet, és feltételeket teremt a víz korróziós termékek általi szennyezéséhez.
Feliratkozhat a következő cikkekre:
Mint tudják, a korrózió egy elektrokémiai folyamat, amelyben a fém oxidálódik, vagyis elektronjainak atomok által történő visszatérése. Ez a folyamat a felület mikroszkopikus részén zajlik, amelyet anódrégiónak neveznek. Ez a fém integritásának megsértéséhez vezet, amelynek atomjai kémiai reakciókba lépnek, különösen aktívan - a légköri oxigén és nedvesség jelenlétében.
Mivel a fémek jól vezetik az elektromos áramot, a felszabadult elektronok szabadon áramlanak egy másik mikroszkopikus területre, ahol redukciós reakciók zajlanak víz és oxigén jelenlétében. Ezt a régiót nevezik katódvidéknek.
Az elektrokémiai korrózió fellépése ellensúlyozható úgy, hogy a külső egyenáramú forrásból származó feszültséget a fémelektróda potenciáljának olyan értékekre való eltolására alkalmazzuk, amelyeknél a korróziós folyamat nem következik be.
Ennek alapján földalatti csővezetékek, tartályok és egyéb fémszerkezetek katódos védelmi rendszerei épültek ki. Ha elektromos potenciált alkalmaznak a védendő fémre, akkor az ilyen potenciálértékek a fémszerkezet teljes felületén vannak beállítva, amelyeknél csak reduktív katódos folyamatok fordulhatnak elő: például a fémkationok elfogadják az elektronokat és ionokká alakulnak alacsonyabb oxidációs állapotú vagy semleges atomok.
Technikailag a fémek katódos védelmének módszerét a következőképpen kell végrehajtani ( rizs. 1). A védett fémszerkezethez vezetéket vezetnek be, például egy acélvezetéket, amely a katódállomás negatív pólusához kapcsolódik, és ennek következtében a csővezeték katóddá válik. A fémszerkezettől bizonyos távolságra egy elektróda található a földben, amely vezetékkel kapcsolódik a pozitív pólushoz, és anóddá válik. A katód és az anód közötti potenciálkülönbség úgy jön létre, hogy teljesen kizárja az oxidációs folyamatok előfordulását a védett szerkezeten. Ebben az esetben gyenge áramok folynak át a nedves talajon a katód és az anód között a talajoszlopban. A hatékony védelemhez több anódelektródát kell elhelyezni a csővezeték teljes hosszában. Ha sikerül a védett szerkezet és a talaj közötti potenciálkülönbséget 0,85-1,2 V-ra csökkenteni, akkor a csővezeték-korrózió mértéke jelentősen alacsony értékekre csökken.
Tehát a katódos védelmi rendszer állandó elektromos áramforrást, vezérlő- és mérőpontot és anódföldelést tartalmaz. A katódos védelmi állomás jellemzően egy váltóáramú transzformátorból és egy dióda egyenirányítóból áll. Általában 220 V -os hálózatról táplálják; vannak magas (6-10 kV) feszültségű vezetékekről táplált állomások is.
A katódállomás hatékony működéséhez a katód és az általa létrehozott anód közötti potenciálkülönbségnek legalább 0,75 V -nak kell lennie. Bizonyos esetekben a sikeres védelem érdekében körülbelül 0,3 V elegendő. Ugyanakkor a névleges értékek A kimeneti áramról és a kimeneti feszültségről. Tehát általában az állomások névleges kimeneti feszültsége 20 és 48 V között van. Az anód és a védett objektum közötti nagy távolság esetén az állomás kimeneti feszültségének szükséges értéke eléri a 200 V.
Inód segédelektródákat használnak anódként. Az anódos földelő kapcsolók, például az AZM-3X modell, amelyet a CJSC Katod (Razvilka település, Moszkva régió) gyárt, korrózióálló ötvözetből készült öntvények, speciális huzallal, rézmaggal megerősített szigetelésben, valamint lezárt hüvely a fő katódos védőállomás kábeléhez való csatlakoztatáshoz. A legracionálisabb a földelő elektródák használata nagy és közepes korróziós aktivitású környezetben, 100 Ohm -ig terjedő talajellenállással. A térerősség és az áramsűrűség optimális elosztása érdekében a készülékházon speciális szitákat helyeznek el az anódok körül szén vagy koksz utántöltés formájában.
A katódos védőállomás hatékonyságának felméréséhez olyan rendszerre van szükség, amely egy mérőelektródából és egy referenciaelektródából áll, és amely a vezérlő és mérőpont fő része. Ezen elektródák leolvasása alapján történik a katódos védelem potenciálkülönbségének szabályozása.
A mérőelektródák erősen ötvözött acélból, szilícium öntöttvasból, platinázott sárgarézből vagy bronzból, valamint rézből készülnek. Referenciaelektródák - ezüst-klorid vagy szulfátréz. Kialakításuk szerint a referenciaelektródák meríthetők vagy távolíthatók. A bennük használt oldat összetételének közel kell lennie a környezet összetételéhez, amelynek káros hatásaitól a berendezés védelme szükséges.
Figyelemre méltóak a VNIIGAZ (Moszkva) által kifejlesztett EDB típusú, hosszú hatású bimetál referenciaelektródák. Úgy tervezték, hogy mérjék a potenciális különbséget egy föld alatti fémtárgy (beleértve a csővezetéket) és a föld között, hogy katódos védőállomást vezéreljenek automatikus üzemmódban nagy terhelési körülmények között és jelentős mélységben, azaz ahol más elektródák nem tudják biztosítani a adott potenciál.
A katódos védőberendezéseket elsősorban hazai gyártók szállítják. Tehát a fent említett CJSC "Cathode" kínálja a "Minerva-3000" állomást ( rizs. 2), amelyet a fő vízellátó hálózatok védelmére terveztek. Névleges kimeneti teljesítménye 3,0 kW, kimeneti feszültsége 96 V, a védőáram 30 A. A védőpotenciál és az áramérték fenntartásának pontossága 1, illetve 2%. Hullámzási érték - legfeljebb 1%.
Egy másik orosz gyártó, a JSC Energomera (Stavropol) szállítja az MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 és PN-OPE-M11 márkájú modulokat, amelyek hatékony katódos védelmet biztosítanak a földalatti fémszerkezetek számára a magas korrózióveszélyes területeken. Az MKZ-M12 modul névleges árama 15 vagy 20 A; névleges kimeneti feszültség - 24 V. Az MKZ-M12-15-24-U2 modelleknél a kimeneti feszültség 30 V. A védőpotenciál fenntartásának pontossága eléri a ± 0,5%-ot, a beállított áram ± 1%. A műszaki erőforrás 100 ezer óra, az élettartam pedig legalább 20 év.
Az LLC "Electronic Technologies" (Tver) katódos védőállomásokat kínál "Tvertsa" ( rizs. 3), beépített mikroprocesszorral és telemechanikus távirányítóval. A vezérlő- és mérőpontok nem polarizáló, hosszú távú referenciaelektródákkal vannak felszerelve, elektrokémiai potenciál-érzékelőkkel, amelyek mérik a csővezeték polarizációs potenciálját. Ezek az állomások egy állítható katódos áramforrást és egy érzékelőblokkot is tartalmaznak az áramkör elektromos paramétereihez, amely egy vezérlőn keresztül csatlakozik egy távelérési eszközhöz. Ennek az állomásnak a transzformátora Epcos típusú ferritmagok alapján készül. UCC 2808A mikroáramkörre épülő feszültségátalakító vezérlőrendszer is használatos.
A "Kurs -OP" (Moszkva) cég gyárt "Elkon" katódos védőállomásokat, amelyek kimeneti feszültsége 30 és 96 V között változik, és a kimeneti áram - 20 és 60 A között. - legfeljebb 2% ... Ezek az állomások az egyvezetékes talajkorrózió elleni védelemre szolgálnak, valamint a csuklóvédelem és a többvezetékes csővezetékek blokkjának használatával olyan területeken, ahol kóbor áramok nem fordulnak elő mérsékelt éghajlaton (-45 és +40 ° C között). Az állomások egyfázisú teljesítményváltót, fokozatos kimeneti feszültségszabályozású átalakítót, nagyfeszültségű berendezéseket, kézi hajtású kétpólusú szakaszolót és túlfeszültség-levezetőket tartalmaznak.
Megjegyzendő továbbá az OOO NPF Neftegazkompleks EKhZ (Saratov) által gyártott NGK-IPKZ sorozat katódvédelmének beépítése, amelynek maximális kimeneti árama 20 vagy 100 A, és a névleges kimeneti feszültség 48 V.
A FÁK -országok katódvédő állomásainak egyik beszállítója a "Hoffman Electric Technologies" (Harkov, Ukrajna) cég, amely berendezéseket kínál a fővezetékek talajkorróziójának elektrokémiai védelmére.
Elektrokémiai védelem- hatékony módja annak, hogy megvédje a késztermékeket az elektrokémiai korróziótól. Bizonyos esetekben lehetetlen megújítani a festést vagy a védőcsomagoló anyagot, akkor célszerű elektrokémiai védelmet használni. A föld alatti csővezeték vagy a tengeri hajó fenekének bevonása nagyon fáradságos és költséges a felújítása, néha egyszerűen lehetetlen. Az elektrokémiai védelem megbízhatóan védi a terméket a föld alatti csővezetékek, hajók fenekének, különféle tartályok stb. tönkremenetelétől.
Az elektrokémiai védelmet olyan esetekben használják, amikor a szabad korrózió lehetősége az nemesfém intenzív oldódása vagy az újra passziválás területén van. Azok. amikor a fémszerkezet intenzív roncsolása következik be.
Az elektrokémiai védelem lényege
A kész fémtermékhez kívülről egyenáram (egyenáramú forrás vagy védő) csatlakozik. Az elektromos áram a védett termék felületén katódos polarizációt okoz a mikrogalvanikus párok elektródáiban. Ennek az az eredménye, hogy a fémfelület anódterületei katódossá válnak. A korrozív környezet hatása miatt pedig nem a szerkezet fémje pusztul el, hanem az anód.
Attól függően, hogy a fém potenciálja milyen irányba (pozitív vagy negatív) tolódik el, az elektrokémiai védelem anódosra és katódosra oszlik.
Katódos korrózióvédelem
Katódos elektrokémiai korrózióvédelmet akkor használnak, ha a védett fém nem hajlamos passziválódásra. Ez a fém korrózióvédelem egyik fő típusa. A katódos védelem lényege, hogy a termékre a negatív pólusról külső áramot vezetnek, amely polarizálja a korrozív elemek katódos szakaszait, így a potenciálértéket közelebb hozza az anódosokhoz. Az áramforrás pozitív pólusa az anódhoz csatlakozik. Ebben az esetben a védett szerkezet korróziója szinte nullára csökken. Az anód fokozatosan megsemmisül, és rendszeresen cserélni kell.
A katódos védelemnek számos lehetősége van: polarizáció külső elektromos áramforrásról; a katódos folyamat sebességének csökkenése (például az elektrolit légtelenítése); fémmel való érintkezés, amely ebben a környezetben elektronegatívabb szabad korróziós potenciállal rendelkezik (ún. védővédelem).
A külső elektromos áramforrásból származó polarizációt nagyon gyakran használják a talajban, vízben található szerkezetek védelmére (hajók feneke stb.). Ezenkívül az ilyen típusú korrózióvédelmet cink, ón, alumínium és ötvözetei, titán, réz és ötvözetei, ólom, valamint magas krómtartalmú, szén, ötvözött (alacsony és magas ötvözetű) acéloknál használják.
A külső áramforrás a katódvédelem állomása, amely egyenirányítóból (átalakítóból), a védett szerkezet áramellátásából, anódos földelőkapcsolókból, referenciaelektródából és anódkábelből áll.
A katódvédelmet független és kiegészítő korrózióvédelemként használják.
A fő kritérium, amely alapján a katódos védelem hatékonyságát megítélhetjük védelmi potenciál... A védőpotenciálnak azt a potenciált nevezzük, amelynél a fém korróziós sebessége bizonyos környezeti feltételek mellett a legalacsonyabb (amennyire csak lehetséges) értéket veszi fel.
A katódos védelem használatának vannak hátrányai. Egyikük a veszély újbóli védekezések... A túlvédelem a védett objektum potenciáljának negatív irányba történő nagy elmozdulásával figyelhető meg. Ugyanakkor kiemelkedik. Az eredmény a védőbevonatok megsemmisülése, a fém hidrogénben való törékenysége és a korrózió repedése.
Futófelület -védelem (futófelület -alkalmazás)
A katódos védelem egy fajtája a védő. Védővédelem használatakor egy elektronegatívabb potenciállal rendelkező fém csatlakozik a védett tárgyhoz. Ebben az esetben nem a szerkezet pusztul el, hanem a védelmező. Idővel a futófelület korrodálódik, és újat kell cserélni.
A futófelület -védelem akkor hatékony, ha a futófelület és a környezet között kicsi az ellenállás.
Minden védőnek megvan a saját védőhatási sugara, amelyet az határozza meg, hogy mekkora távolságig a védő eltávolítható anélkül, hogy a védőhatás elveszne. A védelmet leggyakrabban akkor alkalmazzák, amikor lehetetlen vagy nehéz és költséges a szerkezet áramellátása.
A protektorokat semleges környezetben (tengeri vagy folyóvíz, levegő, talaj stb.) Lévő szerkezetek védelmére használják.
A védőelemek gyártásához a következő fémeket használják: magnézium, cink, vas, alumínium. A tiszta fémek nem töltik be teljes mértékben védő funkcióikat, ezért a védőelemek gyártása során ezenkívül ötvözik őket.
A vasvédők szénacélból vagy tiszta vasból készülnek.
Cink protektorok
A cinkvédők körülbelül 0,001-0,005% ólmot, rézt és vasat, 0,1-0,5% alumíniumot és 0,025-0,15% kadmiumot tartalmaznak. A cink projektorokat a termékek tengeri korrózió elleni védelmére használják (sós vízben). Ha a cinkvédőt enyhén sós, friss vízben vagy talajban használják, akkor gyorsan vastag oxid- és hidroxidréteg borítja.
Magnézium védő
A magnéziumvédők gyártásához használt ötvözetek 2-5% cinkkel és 5-7% alumíniummal vannak ötvözve. Az ötvözetben lévő réz, ólom, vas, szilícium, nikkel mennyisége nem haladhatja meg a tized- és századszázalékot.
A magnéziumvédőt enyhén sózott, édesvizekben, talajokban használják. A védőburkolatot olyan környezetben használják, ahol a cink- és alumíniumvédők hatástalanok. Fontos szempont, hogy a magnéziumvédőket 9,5-10,5 pH-jú környezetben kell használni. Ennek oka a magnézium nagy oldódási sebessége és a felületén rosszul oldódó vegyületek képződése.
A magnéziumvédő veszélyes, mert a szerkezetek hidrogén törékenységének és feszültségkorróziós repedésének az oka.
Alumínium védők
Az alumíniumvédők olyan adalékokat tartalmaznak, amelyek megakadályozzák az alumínium-oxidok képződését. Az ilyen protektorokba legfeljebb 8% cinket, legfeljebb 5% magnéziumot és tizedszázad szilíciumot, kadmiumot, indiumot, talliumot visznek be. Alumínium védőket használnak a part menti talapzaton és az áramló tengervízben.
Anódos korrózióvédelem
Az anódos elektrokémiai védelmet titánból, gyengén ötvözött rozsdamentes acélból, szénacélokból, erősen ötvözött vastartalmú ötvözetekből és eltérő passzivált fémekből készült szerkezeteknél alkalmazzák. Az anódos védelmet erősen vezetőképes korrozív környezetben használják.
Anódos védelem esetén a védett fém potenciálja pozitívabb oldalra tolódik el, amíg a rendszer passzív stabil állapotát el nem éri. Az anódos elektrokémiai védelem előnyei nemcsak a korróziós sebesség nagyon jelentős lassulása, hanem az is, hogy a korróziós termékek nem jutnak be a termékbe és a környezetbe.
Az anódos védelem többféleképpen valósítható meg: a potenciál pozitív oldalra való áthelyezésével egy külső elektromos áramforrás segítségével, vagy oxidálószerek (vagy az ötvözet elemei) bevezetésével a korrozív környezetbe, amelyek növelik a fém katódos folyamatának hatékonyságát felület.
Az anódos védelem, ha a védőmechanizmus oxidálószereket használ, hasonló az anódos polarizációhoz.
Ha oxidáló tulajdonságokkal rendelkező passziváló inhibitorokat használunk, akkor a védett felület passzív állapotba kerül a generált áram hatására. Ezek közé tartoznak a bikromátok, nitrátok stb. De ezek meglehetősen erősen szennyezik a technológiai környezetet.
Ha az ötvözetbe adalékokat viszünk be (főleg nemesfémmel ötvözve), a katódon lezajló depolarizátorok redukciós reakciója kisebb túlfeszültséggel megy végbe, mint a védett fémen.
Ha elektromos áramot vezetünk át a védett szerkezeten, a potenciál a pozitív oldalra tolódik el.
Az anódos elektrokémiai korrózióvédelem telepítése külső áramforrásból, referenciaelektródából, katódból és magából a védett tárgyból áll.
Annak érdekében, hogy megtudjuk, lehetséges -e anódos elektrokémiai védelem alkalmazása egy adott tárgyra, anódos polarizációs görbéket veszünk fel, amelyek segítségével meghatározható a vizsgált szerkezet korróziós potenciálja egy bizonyos korrozív környezetben, stabil passzivitás területén és ezen a területen az áram sűrűsége.
A katódok gyártásához gyengén oldódó fémeket használnak, mint például magasan ötvözött rozsdamentes acélok, tantál, nikkel, ólom és platina.
Annak érdekében, hogy az anódos elektrokémiai védelem hatékony legyen egy adott környezetben, könnyen passzolható fémeket és ötvözeteket kell használni, a referenciaelektródának és a katódnak állandóan oldatban kell lenniük, és a csatlakozó elemek kiváló minőségűek.
Az anódvédelem minden egyes esetére a katód elrendezést egyedileg tervezik.
Annak érdekében, hogy az anódos védelem hatékony legyen egy adott tárgy esetében, meg kell felelnie bizonyos követelményeknek:
Minden hegesztésnek jó minőségűnek kell lennie;
Technológiai környezetben annak az anyagnak, amelyből a védett tárgy készül, passzív állapotba kell kerülnie;
A légzsebek és rések számát minimálisra kell csökkenteni;
A szerkezeten nem lehetnek szegecselt illesztések;
A védett készülékben a referenciaelektródának és a katódnak mindig oldatban kell lennie.
A vegyiparban az anódos védelem megvalósításához gyakran használnak hőcserélőket és henger alakú berendezéseket.
A rozsdamentes acélok elektrokémiai anódos védelme alkalmazható a kénsav, ammónia alapú oldatok, ásványi műtrágyák, valamint mindenféle kollektor, tartály, mérőtartály ipari tárolására.
Anódvédelem is alkalmazható a vegyi nikkelező fürdők, hőcserélők korróziós károsodásának megelőzésére műszálak és kénsav gyártásakor.
A csővezetékek az energiahordozók szállításának messze leggyakoribb eszközei. Nyilvánvaló hátrányuk a rozsdaképződésre való érzékenységük. Ehhez a fővezetékek katódos védelmét korrózió ellen végzik. Mi a cselekvési elve?
A korrózió okai
Az életmentő csővezetékek Oroszország egész területén elterjedtek. Segítségükkel hatékonyan szállítják a gázt, vizet, olajtermékeket és olajat. Nem is olyan régen csöveket fektettek le az ammónia szállítására. A legtöbb csővezeték típus fémből készül, fő ellenségük a korrózió, amiből sokféle létezik.
A fémfelületeken a rozsda kialakulásának okai a környezet tulajdonságain, a csővezetékek külső és belső korrózióján alapulnak. A belső felületek korróziójának kockázata a következőkön alapul:
- Kölcsönhatás vízzel.
- Lúgok, sók vagy savak jelenléte a vízben.
Ilyen körülmények előfordulhatnak a fővízvezetékeken, a melegvíz -ellátáson (HMV), a gőz- és fűtési rendszereken. Ugyanilyen fontos tényező a csővezeték lefektetésének módja: föld felett vagy föld alatt. Az első könnyebb fenntartani és megszüntetni a rozsda kialakulásának okait, mint a második.
A csövek közötti csőszerelési módszerrel a korrózió kockázata alacsony. A csővezeték közvetlen, szabadban történő szerelése esetén a légkörrel való kölcsönhatás következtében rozsda képződhet, ami szintén tervezési változáshoz vezet.
A föld alatti csővezetékek, beleértve a gőzt és a forró vizet is, a leginkább érzékenyek a korrózióra. Felmerül a kérdés a vízforrások alján elhelyezkedő csövek korrózióra való hajlamával kapcsolatban, de a csővezetékeknek csak egy kis része található ezeken a helyeken.
A korrózióveszélyes csővezetékeket rendeltetésük szerint a következőkre osztják:
- törzs;
- kereskedelmi;
- a fűtési rendszerekhez és a lakosság életfenntartásához;
- ipari üzemek szennyvizéhez.
A törzsvezeték -hálózatok korrózióérzékenysége
Az ilyen típusú csővezetékek korrózióját a legjobban tanulmányozzák, és a külső tényezők elleni védelmet szabványos követelmények határozzák meg. A szabályozási dokumentumok a védekezés módszereit veszik figyelembe, és nem azokat az okokat, amelyek alapján a rozsda kialakul.
Ugyanilyen fontos figyelembe venni, hogy ebben az esetben csak a külső korróziót kell figyelembe venni, amelynek a csővezeték külső szakasza ki van téve, mivel az inert gázok áthaladnak a csővezetéken. A fém érintkezése a légkörrel ebben az esetben nem olyan veszélyes.
A korrózió elleni védelem érdekében a GOST szerint a csővezeték több szakaszát figyelembe veszik: fokozott és magas kockázatú, valamint korrózióveszélyes.
A légkör negatív tényezőinek hatása a magas kockázatú területekre vagy korróziós típusokra:
- DC forrásokból, kóbor áramok előfordulása.
- Kitettség mikroorganizmusoknak.
- A létrehozott feszültség a fém repedését idézi elő.
- Hulladéktárolás.
- Sós talajok.
- A szállított anyag hőmérséklete 300 ° C felett van.
- Az olajvezeték szén -dioxid -korróziója.
A föld alatti csővezetékek korrózió elleni védelmével foglalkozó szerelőnek ismernie kell a csővezeték kialakítását és az SNiP követelményeit.
Elektrokémiai korrózió a talajból
A csővezetékek egyes szakaszaiban kialakuló feszültségkülönbségek miatt elektronáramlás lép fel. A rozsdaképződés folyamata az elektrokémiai elv szerint megy végbe. E hatás alapján az anódzónákban lévő fém egy része megreped és a talaj aljába folyik. Korrózió alakul ki az elektrolittal való kölcsönhatás után.
A negatív megnyilvánulások elleni védelem biztosításának egyik fontos kritériuma a sor hossza. Útközben különböző összetételű és jellemzőjű talajok vannak. Mindez hozzájárul a feszültségkülönbség kialakulásához a lefektetett csővezetékek részei között. A vezetékek jó vezetőképességgel rendelkeznek, ezért a galvanikus párok kellően hosszúak.
A csővezeték korróziós sebességének növekedése nagy elektronáram -sűrűséget okoz. Az autópályák mélysége szintén nem kevésbé fontos, mivel a páratartalom jelentős százaléka marad rajta, és a „0” jelzés alatti hőmérséklet nem szabadul fel. A feldolgozás után a cső felületén malomkő is marad, ami befolyásolja a rozsda megjelenését.
A kutatómunka révén közvetlen kapcsolat jött létre a fémen kialakult rozsda mélysége és területe között. Ez azon a tényen alapul, hogy egy nagyobb felületű fém a legsebezhetőbb a külső negatív megnyilvánulásokkal szemben. Különös esetek közé tartozik az acélszerkezetek elektrokémiai folyamata által okozott lényegesen kisebb mértékű károk megnyilvánulása.
A talaj fémekkel szembeni agresszivitását mindenekelőtt saját szerkezeti összetevőjük, páratartalom, ellenállás, lúgokkal való telítettség, légáteresztő képesség és egyéb tényezők határozzák meg. A földalatti csővezetékek korrózió elleni védelmét biztosító szerelőnek ismernie kell a csővezeték építési tervét.
Korrózió a kóbor áramok miatt
A rozsda az elektronok váltakozó és állandó áramlása miatt keletkezhet:
- Rozsda képződés az állandó áram miatt. A kóboráramok a talajban és a föld alatt elhelyezkedő szerkezeti elemekben folyó áramlatok. Eredetük antropogén. Az épületekből vagy építményekből terjedő egyenáramú műszaki berendezések működésének eredményeként keletkeznek. Lehetnek hegesztő inverterek, katódvédelmi rendszerek és egyéb eszközök. Az áram hajlamos a legkisebb ellenállás útján haladni, ennek eredményeként, ha a meglévő csővezetékek a talajban vannak, sokkal könnyebb lesz az áram átjutni a fémen. Az anód a csővezeték azon szakasza, amelyből a kóbor áram a talaj felszínére áramlik. A csővezeték azon része, amelybe az áram belép, katódként működik. A leírt anódfelületeken az áramok megnövekedett sűrűségűek, ezért ezeken a helyeken jelentős korróziós foltok képződnek. A korrózió mértéke nincs korlátozva, és akár évi 20 mm is lehet.
- Rozsdásodás váltóáramú tápellátás miatt. A 110 kV-nál nagyobb hálózati feszültségű távvezetékek hálózatának közelében, valamint a váltakozó áramok hatására a csővezetékek párhuzamos elrendezésekor korrózió képződik, beleértve a csővezetékek szigetelése alatti korróziót is.
Stressz korróziós repedés
Ha a fémfelületet egyidejűleg külső negatív tényezők és az erőátviteli vezeték magas feszültsége befolyásolja, ami húzóerőket hoz létre, akkor rozsda képződik. Az elvégzett kutatások szerint a hidrogén-korróziós új elmélet vette át a helyét.
Kis repedések keletkeznek, amikor a csövet hidrogénnel telítik, ami ezután belülről növeli a nyomást az atomok és kristályok közötti kötés meghatározott egyenértékéhez képest.
A protondiffúzió hatására a felszíni réteg hidrolízis hatására megnövekedett katódos védelemmel és a szervetlen vegyületek egyidejű hatásával hidrogéneződik.
A repedés kinyílása után felgyorsul a fémrozsdásodás folyamata, amelyet a talaj elektrolitja biztosít. Ennek eredményeként a mechanikai hatások hatására a fém lassú pusztuláson megy keresztül.
Mikroorganizmusok okozta korrózió
A mikrobiológiai korrózió a rozsda kialakulásának folyamata a csővezetéken élő mikroorganizmusok hatására. Lehet algák, gombák, baktériumok, beleértve a protozoonokat is. Megállapították, hogy a baktériumok szaporodása befolyásolja a legjelentősebben ezt a folyamatot. A mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységének fenntartásához feltételeket kell teremteni, nevezetesen nitrogénre, nedvességre, vízre és sóra van szükség. Olyan feltételek is, mint pl.
- Hőmérséklet és páratartalom jelzők.
- Nyomás.
- A megvilágítás jelenléte.
- Oxigén.
Ha savas felszabadul, az élőlények is korróziót okozhatnak. Hatásukra üregek jelennek meg a felületen, amelyek fekete színűek és kellemetlen hidrogén-szulfid szagúak. Szulfáttartalmú baktériumok szinte minden talajban jelen vannak, de számuk növekedésével a korrózió sebessége nő.
Mi az elektrokémiai védelem
A csővezetékek elektrokémiai korrózióvédelme olyan intézkedések összessége, amelyek célja, hogy megakadályozzák a korrózió kialakulását elektromos mező hatására. Az egyenáram átalakításához speciális egyenirányítókat használnak.
A korrózióvédelmet elektromágneses mező létrehozásával végzik, amelynek eredményeként negatív potenciál keletkezik, vagy a hely katód szerepét tölti be. Vagyis a rozsdaképződéstől védett acélcsővezetékek egy része negatív töltést kap, a földelés pedig pozitív.
A csővezetékek korrózió elleni katódos védelmét elektrolitikus védelem kíséri, megfelelő közegvezető képességgel. Ezt a funkciót a talaj látja el a földalatti fémutak fektetésekor. Az elektródák vezető elemeken keresztül érintkeznek.
A korróziójelzők meghatározására szolgáló indikátor egy nagyfeszültségű voltmérő vagy korróziós érzékelő. Ennek az eszköznek a segítségével szabályozható az elektrolit és a föld közötti jelző, kifejezetten erre az esetre.
Hogyan osztályozzák az elektrokémiai védelmet
A fő csővezetékek és tartályok korrózióját és védelmét kétféleképpen szabályozzák:
- Az áramforrásból a fémfelületet táplálják. Ez a szakasz negatív töltést kap, vagyis katód szerepet játszik. Az anódok inert elektródák, amelyeknek semmi közük a kialakításhoz. Ezt a módszert tartják a leggyakoribbnak, és galvanikus korrózió nem fordul elő. Ennek a technikának a célja a következő korróziós típusok megelőzése: lyukak, kóbor áramok jelenléte miatt, kristályos típusú rozsdamentes acél, valamint a sárgaréz elemek repedése.
- Galvanizálási módszer. A fővezetékek védelmét vagy a futófelület védelmét nagy negatív töltésű fémlemezek végzik, amelyek alumíniumból, cinkből, magnéziumból vagy ezek ötvözetéből készülnek. Az anódok két elem, az úgynevezett inhibitorok, míg a védő lassú tönkremenetele segít fenntartani a termékben a katódos áramot. A védőoltást rendkívül ritkán alkalmazzák. Az ECP a csővezetékek szigetelő bevonatán történik.
Az elektrokémiai védelem jellemzőiről
A csővezetékek megsemmisítésének fő oka a fémfelületek korróziója. A rozsda képződése után repedéseket, szakadásokat, üregeket képeznek, amelyek mérete fokozatosan növekszik, és hozzájárul a csővezeték szakadásához. Ez a jelenség gyakrabban fordul elő a föld alatt lefektetett autópályákon vagy a talajvízzel érintkezve.
A katódos védelem működési elve a feszültségkülönbség létrehozásán és a fent leírt két módszerrel történő működésen alapul. A közvetlenül a csővezeték helyén végzett műveletek mérése után azt találták, hogy a szükséges potenciálnak, amely lelassítja a megsemmisítési folyamatot, 0,85 V -nak kell lennie, és a földalatti elemeknél ez az érték 0,55 V.
A korróziós sebesség lassítása érdekében a katódfeszültséget 0,3 V -kal kell csökkenteni. Ebben a helyzetben a korrózió sebessége nem haladja meg a 10 mikron / év értéket, és ez jelentősen meghosszabbítja a műszaki eszközök élettartamát.
Az egyik jelentős probléma a kóbor áramok jelenléte a talajban. Az ilyen áramok az épületek, szerkezetek, vasutak és egyéb eszközök földeléséből származnak. Ezenkívül lehetetlen pontosan felmérni, hogy hol jelenhetnek meg.
A romboló hatás létrehozásához elegendő az elektrolitikus környezethez képest pozitív potenciállal rendelkező acélvezetékeket feltölteni, ezek közé tartoznak a talajba fektetett autópályák.
Az áramkör áramellátása érdekében külső feszültséget kell biztosítani, amelynek paraméterei elegendőek a talajalap ellenállásának áttöréséhez.
Az ilyen források általában 6-10 kW teljesítményű elektromos vezetékek. Ha nem lehet áramot szolgáltatni, dízel- vagy gázgenerátor használható. A föld alatti csővezetékek korrózió elleni védelmét végző szerelőnek a munka elvégzése előtt ismernie kell a tervezési megoldásokat.
Katódos védelem
A csövek felületén a rozsda százalékának csökkentése érdekében elektródavédő állomásokat használnak:
- Anód, földelő vezetékek formájában.
- Állandó elektronfluxus átalakítók.
- A folyamatvezérlő pont felszerelése és a folyamat ellenőrzése.
- Kábel- és vezetékcsatlakozások.
A katódos védelmi állomások meglehetősen hatékonyak, közvetlenül elektromos vezetékre vagy generátorra csatlakoztatva áramgátló hatást biztosítanak. Ugyanakkor a csővezeték több szakaszának védelme biztosított egyszerre. A paraméterek beállítása manuálisan vagy automatikusan történik. Az első esetben transzformátor tekercseket használnak, a másodikban pedig tirisztorokat.
Oroszország területén a leggyakoribb a csúcstechnológiás telepítés - Minera-3000. Kapacitása elegendő 30.000 m autópálya védelméhez.
A műszaki eszköz előnyei:
- nagy teljesítményű jellemzők;
- az üzemmód frissítése a túlterhelések után negyed percben;
- a digitális szabályozás segítségével ellenőrzik a működési paramétereket;
- a rendkívül kritikus csatlakozások szorossága;
- az eszköz csatlakoztatása a folyamat távvezérlőjéhez.
Az ASKG-TM-t is használják, bár teljesítményük kicsi, de telemetriai komplexükkel vagy távirányítóval felszerelve lehetővé teszik, hogy nem kevésbé népszerűek legyenek.
A víz- vagy gázvezeték szigetelő vezetékének diagramjának a munkavégzés helyén kell lennie.
Videó: katódos korrózióvédelem - mi történik és hogyan történik?
Korrózióvédelem vízelvezetés elrendezésével
A föld alatti csővezetékek korrózió elleni védelmét végző szerelőnek ismernie kell a vízelvezető berendezést. Az ilyen védelmet a csővezetékek rozsdásodása ellen a kóbor áramok ellen egy vízelvezető eszköz biztosítja, amely szükséges ahhoz, hogy ezeket az áramokat a föld másik területére vezesse. Összesen több vízelvezetési lehetőség is van.
A kivitelezés fajtái:
- Kivégezték a föld alatt.
- Egyenes.
- Polaritásokkal.
- Megerősített.
A földelvezetés során elektródákat kell felszerelni az anódzónákba. Az egyenes lefolyóvezeték biztosításához elektromos áthidaló készül, amely a csővezetéket a negatív pólushoz köti áramforrásokból, például egy lakóépület földelésével.
A polarizált vízelvezetés egyirányú vezetőképességgel rendelkezik, vagyis amikor pozitív töltés jelenik meg a földhurokban, automatikusan kikapcsol. Megerősített vízelvezető funkciók az áramátalakítóról, amely ráadásul az elektromos áramkörre van csatlakoztatva, és ez javítja a kóbor áramok eltávolítását a vezetékről.
A csővezeték korrózióját az RD szerint számítással kell elvégezni.
Ezenkívül inhibitor védelmet alkalmaznak, azaz speciális összetételt használnak a csöveken az agresszív közegek elleni védelem érdekében. Az álló korrózió akkor következik be, amikor a kazánberendezés hosszú ideig üresjáratban van, így ez nem történik meg, ezért a berendezés karbantartása szükséges.
A földalatti csővezetékek korrózió elleni védelmére szolgáló szerelőnek rendelkeznie kell ismeretekkel és készségekkel, ki kell képezni a szabályokat, és rendszeresen orvosi vizsgálaton kell részt vennie, és Rostechnadzor ellenőr jelenlétében kell vizsgát tennie.
A fém korrózió elleni védelmét külső egyenáramú elektromos áram bevezetésével, amelyben az anyag elektródapotenciálja gyökeresen megváltozik, és korróziós sebessége változik, elektrokémiai védelemnek nevezzük. Megbízhatóan védi a felületeket a korróziótól, megakadályozva a föld alatti tartályok, csővezetékek, hajófenék, gáztartályok, hidraulikus szerkezetek, gázvezetékek stb. Megsemmisülését. passziválás, vagyis amikor a fémszerkezetek aktív megsemmisülése következik be.
Az elektrokémiai védelem működési elve
Az elektromos áramforrás kívülről csatlakozik a fémszerkezethez. A termék felületén az elektromos áram képezi az elektródák katódos polarizációját, aminek következtében a csere megtörténik, és az anódszakaszok katódosakká alakulnak. Ennek eredményeként a korrozív környezet hatására az anód megsemmisül, és nem a kiindulási anyag. Ez a fajta védelem katódosra és anódra oszlik, attól függ, hogy a fém potenciálja melyik irányba (negatív vagy pozitív) tolódik el.
Katódos korrózióvédelem
Példa: (+0,8) Au / Fe (-0,44)
Az agresszív környezettel érintkező vagy tengervíz vagy talaj hatása alatt működő fém alkatrészek stabilitásának növelése érdekében katódos korrózióvédelmet alkalmaznak. Ebben az esetben a tárolt fém katódos polarizációja egy másik fémmel (alumínium, cink, magnézium) való mikrogalvanikus pár kialakításával, a katódos folyamat sebességének csökkentésével (az elektrolit légtelenítése), vagy a rárakással valósul meg. külső forrásból származó elektromos áram.
Ezt a technikát általában a vasfémek tartósítására használják, mivel a talajban és a vízben található tárgyak többsége belőlük készült - például mólók, cölöpszerkezetek, csővezetékek. Ezt a módszert széles körben alkalmazták a gépészetben, új és üzemben lévő gépek korróziós folyamatainak megelőzésében, az agresszív környezetnek gyakran kitett karosszéria, oldalelemek üregeinek, alvázszerelvények stb.
A katódos védelemnek számos előnye van, de vannak hátrányai is. Az egyik a túlzott védelem, ez a jelenség akkor figyelhető meg, amikor a tárolt termék potenciálja erősen elmozdul a negatív irányba. Az eredmény a fém törékenysége, az anyag korróziós repedése és az összes védőbevonat tönkremenetele. A védővédelem ennek egy fajtája. Használatakor egy negatív potenciálú fém (védő) van rögzítve a mentett termékhez, amely ezt követően, megőrizve a tárgyat, megsemmisül.
Anódvédelem
Példa: (-0,77) Cd / Fe (-0,44) 
Fémkorrózió elleni anódos védelmet használnak magas ötvözetű vasötvözetekből, szén- és saválló acélból készült termékeknél, amelyek jó elektromos vezetőképességű korróziós környezetben találhatók. Ezzel a módszerrel a fém potenciálja pozitív irányba tolódik el, amíg el nem éri a stabil (passzív) állapotot.
Az anód elektrokémiai telepítés tartalmazza: egy áramforrást, egy katódot, egy referenciaelektródát és egy tárolt tárgyat.
Annak érdekében, hogy a védelem a lehető leghatékonyabb legyen egy adott tétel esetében, bizonyos szabályokat be kell tartani:
a repedések, rések és légzsebek számának minimalizálása;
a fémszerkezetek hegesztett varratainak és kötéseinek minőségének a lehető legmagasabbnak kell lennie;
a katódot és a referenciaelektródát az oldatba kell helyezni és folyamatosan ott kell maradni
FÉMSZERKEZETEK"
Elméleti alap
Földalatti fémszerkezetek katódos védelme
A katódvédelem működési elve
Amikor egy fém érintkezik az elektrolitikus környezethez tartozó talajokkal, korróziós folyamat következik be, amelyet elektromos áram keletkezik, és létrejön egy bizonyos elektródpotenciál. A csővezeték elektródpotenciáljának értékét a két elektróda: a csővezeték és a nem polarizálható réz-szulfát elem közötti potenciálkülönbség határozza meg. Így a csővezeték potenciál értéke az elektródpotenciál és a referenciaelektróda földhöz viszonyított potenciálja közötti különbség. A csővezeték felszínén bizonyos irányú elektródafolyamatok és stacionárius időbeli változások játszódnak le.
Az álló potenciált általában természetes potenciálnak nevezik, ami azt jelenti, hogy a csővezetéken nincs kóbor és más indukált áram.
A korrozív fém és az elektrolit kölcsönhatása két folyamatra oszlik: anódosra és katódosra, amelyek egyszerre zajlanak a fém-elektrolit határfelület különböző szakaszain.
A korrózióvédelem érdekében az anódos és katódos folyamatok területi elkülönítését alkalmazzák. A csővezetékhez egy további földelő elektródával rendelkező áramforrást csatlakoztatnak, amelynek segítségével külső egyenáramot vezetnek a csővezetékre. Ebben az esetben az anódos folyamat egy további földelőelektródán történik.
A föld alatti csővezetékek katódos polarizációját külső egyenáramú forrásból származó elektromos mező alkalmazásával végezzük. Az egyenáramú forrás negatív pólusa a védett szerkezethez csatlakozik, míg a csővezeték a katód a talajhoz viszonyítva, a mesterségesen létrehozott anód-földelő elektróda a pozitív pólushoz.
A katódos védelem sematikus diagramját az 1. ábra mutatja. 14.1. Katódos védelemmel a 2. áramforrás negatív pólusa az 1. csővezetékre, a pozitív pólus pedig a mesterségesen létrehozott anód-földelő elektródára csatlakozik 3. Az áramforrás bekapcsolásakor a pólusáról a földbe jut. az anód földelését és a 6 szigetelés sérült szakaszain keresztül a csőig. Továbbá az 5 csatlakozóvezeték mentén a 4 leeresztő ponton keresztül az áram ismét visszatér az áramforrás mínuszához. Ebben az esetben a katódos polarizáció folyamata a csővezeték csupasz szakaszain kezdődik.
Rizs. 14.1. A csővezeték katódvédelem sematikus diagramja:
1 - csővezeték; 2 - külső DC forrás; 3 - anódos földelés;
4 - vízelvezető pont; 5 - vízelvezető kábel; 6 - a katód kimenetének érintkezése;
7 - katód kimenet; 8 - a csővezeték szigetelésének károsodása
Mivel a földelő elektróda és a csővezeték között alkalmazott külső áram feszültsége jelentősen meghaladja a csővezeték korrozív makropárja elektródái közötti potenciálkülönbséget, az anód földelés álló potenciálja nem játszik döntő szerepet.
Az elektrokémiai védelem bevonásával ( j 0a.add) a korrozív makropárok áramának eloszlása megszakad, a katódszakaszok "cső -föld" potenciálkülönbségének értékei ( j 0k) az anódszakaszok potenciális különbségével ( j 0а), a polarizáció feltételei biztosítottak.
A katódos védelmet a szükséges védelmi potenciál fenntartásával szabályozzák. Ha külső áram hatására a csővezeték polarizálódik az egyensúlyi potenciálra ( j 0к = j 0а) a fém feloldódása (14.2 a. ábra), akkor az anódáram leáll és a korrózió leáll. A védőáram további növelése nem praktikus. A potenciál pozitívabb értékeinél a hiányos védelem jelensége jelentkezik (14.2. Ábra b). Előfordulhat olyan csővezeték katódos védelme során, amely a szórt áramok erős hatásának zónájában van, vagy olyan védőelemek használatakor, amelyeknek nincs elegendő negatív elektródpotenciálja (cinkvédők).
A fémek korrózió elleni védelmének kritériumai a védőáram sűrűsége és a védőpotenciál.
A szigetelés nélküli fémszerkezet katódos polarizációja a védelmi potenciálhoz jelentős áramokat igényel. Az acél polarizációjához szükséges áramsűrűségek legvalószínűbb értékeit különböző környezetekben a minimális védelmi potenciálig (-0,85 V) a réz-szulfát referenciaelektródához képest a táblázat tartalmazza. 14.1
Rizs. 14.2. Korróziós diagram teljes polarizáció esetére (a) ill
hiányos polarizáció (b)
Általában a katódos védelmet a csővezeték külső felületére felvitt szigetelő bevonatokkal együtt használják. A felületbevonat több nagyságrenddel csökkenti a szükséges áramot. Tehát a talajban jó bevonattal rendelkező acél katódos védelméhez csak 0,01 ... 0,2 mA / m 2 szükséges.
14.1. táblázat
A katódos védelemhez szükséges áramsűrűség
csupasz acélfelület különféle környezetekben
A szigetelt fővezetékek védőáram-sűrűsége nem válhat a védelem megbízható kritériumává a sérült csővezeték-szigetelés ismeretlen eloszlása miatt, amely meghatározza a tényleges fém-föld érintkezési területet. Még a szigetelés nélküli csöveknél is (patron a vasútvonalakon és autópályákon áthaladó földalatti járatnál) a védõáram -sûrûséget a szerkezet geometriai méretei határozzák meg, és fiktív, mivel a patron felületének töredéke állandóan jelen lévõ passzív védõrétegekkel van borítva ( skála stb.) és nem vesz részt a depolarizáció folyamatában. Ezért a védőáram -sűrűséget védelmi kritériumként használják egyes fémmintákkal végzett laboratóriumi vizsgálatokban.
Betöltés ...