M.Ivanov, Ph.D. n.
Korosi logam, terutama besi dan baja murni, menyebabkan kerusakan besar pada perangkat dan pipa yang dioperasikan dalam kontak dengan air dan udara. Hal ini menyebabkan pengurangan masa pakai peralatan dan juga menciptakan kondisi pencemaran air oleh produk korosi.
Anda dapat berlangganan artikel di
Seperti yang Anda ketahui, korosi adalah proses elektrokimia di mana logam dioksidasi, yaitu pengembalian elektronnya oleh atom. Proses ini terjadi pada bagian mikroskopis permukaan yang disebut daerah anoda. Ini mengarah pada pelanggaran integritas logam, atom-atom yang masuk ke dalam reaksi kimia, terutama secara aktif - di hadapan oksigen dan kelembaban atmosfer.
Karena logam menghantarkan arus listrik dengan baik, elektron yang dilepaskan mengalir bebas ke wilayah mikroskopis lain, di mana reaksi reduksi terjadi dengan adanya air dan oksigen. Daerah ini disebut daerah katodik.
Terjadinya korosi elektrokimia dapat dilawan dengan menerapkan tegangan dari sumber DC eksternal ke pergeseran potensial elektroda logam ke nilai di mana proses korosi tidak terjadi.
Atas dasar ini, sistem proteksi katodik untuk pipa bawah tanah, tangki dan struktur logam lainnya telah dibangun. Jika potensial listrik diterapkan pada logam yang akan dilindungi, nilai potensial tersebut ditetapkan pada seluruh permukaan struktur logam di mana hanya proses katodik reduktif yang dapat terjadi: misalnya, kation logam akan menerima elektron dan berubah menjadi ion keadaan oksidasi yang lebih rendah atau atom netral.
Secara teknis, metode proteksi katodik logam dilakukan sebagai berikut ( Nasi. 1). Sebuah kawat disuplai ke struktur logam yang dilindungi, misalnya pipa baja, yang terhubung ke kutub negatif stasiun katoda, sebagai akibatnya pipa menjadi katoda. Pada jarak tertentu dari struktur logam, elektroda terletak di tanah, yang dihubungkan dengan kabel ke kutub positif dan menjadi anoda. Perbedaan potensial antara katoda dan anoda dibuat sedemikian rupa untuk sepenuhnya mengecualikan terjadinya proses oksidatif pada struktur yang dilindungi. Dalam hal ini, arus lemah akan mengalir melalui tanah lembab antara katoda dan anoda di kolom tanah. Perlindungan yang efektif membutuhkan penempatan beberapa elektroda anoda di sepanjang pipa. Jika dimungkinkan untuk mengurangi perbedaan potensial antara struktur terlindung dan tanah menjadi 0,85-1,2 V, maka laju korosi pipa menurun ke nilai yang sangat rendah.
Jadi, sistem proteksi katodik mencakup sumber arus listrik konstan, titik kontrol dan pengukuran, serta pentanahan anoda. Biasanya, stasiun proteksi katodik terdiri dari transformator AC dan penyearah dioda. Sebagai aturan, ini ditenagai dari jaringan 220 V; ada juga stasiun yang ditenagai oleh saluran tegangan tinggi (6-10 kV).
Untuk pengoperasian stasiun katoda yang efektif, perbedaan potensial antara katoda dan anoda yang dibuat olehnya harus setidaknya 0,75 V. Dalam beberapa kasus, untuk perlindungan yang berhasil, sekitar 0,3 V sudah cukup. Pada saat yang sama, nilai nominal dari arus keluaran dan tegangan keluaran. Jadi, biasanya tegangan output nominal stasiun adalah dari 20 hingga 48 V. Dengan jarak yang jauh antara anoda dan objek yang dilindungi, nilai tegangan output stasiun yang diperlukan mencapai 200 V.
Elektroda inert bantu digunakan sebagai anoda. Sakelar pembumian anoda, misalnya, model AZM-3X yang diproduksi oleh CJSC Katod (pemukiman Razvilka, Wilayah Moskow), adalah coran yang terbuat dari paduan tahan korosi, dilengkapi dengan kawat khusus dengan inti tembaga dalam insulasi yang diperkuat, serta selongsong tertutup untuk koneksi ke kabel stasiun proteksi katodik utama. Adalah paling rasional untuk menggunakan elektroda arde di lingkungan dengan aktivitas korosif tinggi dan sedang dengan resistivitas tanah hingga 100 Ohm.m. Untuk distribusi kekuatan medan dan kerapatan arus yang optimal di atas kotak peralatan, saringan khusus ditempatkan di sekitar anoda dalam bentuk penimbunan kembali batu bara atau kokas.
Untuk menilai efisiensi stasiun proteksi katodik, diperlukan suatu sistem yang terdiri dari elektroda ukur dan elektroda referensi dan merupakan bagian utama dari titik kontrol dan pengukuran. Berdasarkan pembacaan elektroda ini, perbedaan potensial proteksi katodik diatur.
Elektroda pengukur terbuat dari baja paduan tinggi, besi cor silikon, kuningan atau perunggu berlapis, serta tembaga. Elektroda referensi - perak klorida atau tembaga sulfat. Dengan desainnya, elektroda referensi dapat dibenamkan atau dijauhkan. Komposisi larutan yang digunakan di dalamnya harus mendekati komposisi lingkungan, dari efek berbahaya yang diperlukan untuk melindungi peralatan.
Yang perlu diperhatikan adalah elektroda referensi bimetalik kerja panjang dari tipe EDB, yang dikembangkan oleh VNIIGAZ (Moskow). Mereka dirancang untuk mengukur perbedaan potensial antara benda logam bawah tanah (termasuk pipa) dan tanah untuk mengontrol stasiun perlindungan katodik dalam mode otomatis di bawah kondisi beban berat dan pada kedalaman yang cukup, yaitu, di mana elektroda lain tidak dapat memberikan pemeliharaan konstan suatu potensi yang diberikan.
Peralatan proteksi katodik dipasok terutama oleh produsen dalam negeri. Jadi, "Katoda" CJSC yang disebutkan di atas menawarkan stasiun "Minerva-3000" ( Nasi. 2), dirancang untuk melindungi jaringan pasokan air utama. Daya keluaran pengenalnya adalah 3,0 kW, tegangan keluaran 96 V, dan arus proteksi adalah 30 A. Keakuratan mempertahankan potensi proteksi dan nilai arus masing-masing adalah 1 dan 2%. Nilai riak - tidak lebih dari 1%.
Pabrikan Rusia lainnya, JSC Energomera (Stavropol), memasok modul merek MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 dan PN-OPE-M11, yang memberikan perlindungan katodik efektif untuk struktur logam bawah tanah di area dengan bahaya korosi tinggi. Modul MKZ-M12 memiliki arus pengenal 15 atau 20 A; tegangan keluaran pengenal - 24 V. Untuk model MKZ-M12-15-24-U2, tegangan keluaran adalah 30 V. Keakuratan mempertahankan potensi pelindung mencapai ± 0,5%, arus yang disetel adalah ± 1%. Sumber daya teknis adalah 100 ribu jam, dan masa pakai setidaknya 20 tahun.
LLC "Electronic Technologies" (Tver) menawarkan stasiun proteksi katodik "Tvertsa" ( Nasi. 3), dilengkapi dengan mikroprosesor internal dan sistem kendali jarak jauh telemekanis. Titik kontrol dan pengukuran dilengkapi dengan elektroda referensi jangka panjang non-polarisasi dengan sensor potensial elektrokimia yang mengukur potensi polarisasi pada pipa. Stasiun-stasiun ini juga mencakup sumber arus katodik yang dapat disesuaikan dan blok sensor untuk parameter listrik dari rangkaian, yang dihubungkan melalui pengontrol ke perangkat akses jarak jauh. Trafo stasiun ini dibuat berdasarkan inti ferit tipe Epcos. Sistem kontrol konverter tegangan berdasarkan sirkuit mikro UCC 2808A juga digunakan.
Perusahaan "Kurs-OP" (Moskow) memproduksi stasiun proteksi katodik "Elkon", tegangan keluaran yang bervariasi dalam kisaran 30 hingga 96 V, dan arus keluaran - dalam kisaran 20 hingga 60 A. Riak tegangan keluaran - tidak lebih dari 2% ... Stasiun-stasiun ini dimaksudkan untuk perlindungan terhadap korosi tanah saluran tunggal, dan dengan penggunaan blok perlindungan sambungan dan saluran pipa multi-jalur di daerah tanpa arus liar di iklim sedang (dari -45 hingga +40 ° C). Stasiun termasuk transformator daya satu fase, konverter dengan pengaturan tegangan keluaran langkah, peralatan tegangan tinggi, pemisah dua kutub dengan penggerak manual dan arester surja.
Anda juga dapat mencatat instalasi proteksi katodik seri NGK-IPKZ yang diproduksi oleh OOO NPF Neftegazkompleks EKhZ (Saratov), arus keluaran maksimumnya adalah 20 atau 100 A, dan tegangan keluaran pengenal adalah 48 V.
Salah satu pemasok stasiun perlindungan katodik dari negara-negara CIS adalah perusahaan "Hoffman Electric Technologies" (Kharkov, Ukraina), yang menawarkan peralatan untuk perlindungan elektrokimia terhadap korosi tanah pada pipa utama.
Perlindungan elektrokimia- cara yang efektif untuk melindungi produk jadi dari korosi elektrokimia. Dalam beberapa kasus, tidak mungkin untuk memperbarui cat atau bahan pembungkus pelindung, maka disarankan untuk menggunakan perlindungan elektrokimia. Pelapisan pipa bawah tanah atau bagian bawah kapal laut sangat melelahkan dan mahal untuk diperbarui, terkadang tidak mungkin. Perlindungan elektrokimia secara andal melindungi produk dari, mencegah penghancuran pipa bawah tanah, bagian bawah kapal, berbagai tangki, dll.
Proteksi elektrokimia digunakan dalam kasus di mana potensi korosi bebas berada di area pelarutan logam dasar atau re-passivasi yang intens. Itu. ketika ada penghancuran intensif struktur logam.
Inti dari perlindungan elektrokimia
Arus searah (sumber DC atau pelindung) terhubung ke produk logam jadi dari luar. Arus listrik pada permukaan produk yang dilindungi menciptakan polarisasi katodik dari elektroda pasangan mikrogalvanik. Akibatnya daerah anoda pada permukaan logam menjadi katodik. Dan karena pengaruh lingkungan korosif, bukan logam dari struktur yang dihancurkan, tetapi anoda.
Bergantung pada arah mana (positif atau negatif) potensial logam bergeser, proteksi elektrokimia dibagi menjadi anodik dan katodik.
Perlindungan korosi katodik
Perlindungan korosi elektrokimia katodik digunakan ketika logam yang dilindungi tidak rentan terhadap pasivasi. Ini adalah salah satu jenis utama perlindungan korosi logam. Inti dari perlindungan katodik terdiri dari penerapan pada produk arus eksternal dari kutub negatif, yang mempolarisasi bagian katodik dari elemen korosif, membawa nilai potensial lebih dekat ke anodik. Kutub positif dari sumber arus dihubungkan ke anoda. Dalam hal ini, korosi pada struktur yang dilindungi hampir berkurang menjadi nol. Anoda secara bertahap dihancurkan dan harus diubah secara berkala.
Ada beberapa pilihan untuk proteksi katodik: polarisasi dari sumber arus listrik eksternal; penurunan laju proses katodik (misalnya, deaerasi elektrolit); kontak dengan logam, yang memiliki potensi lebih elektronegatif untuk korosi bebas di lingkungan ini (yang disebut perlindungan pelindung).
Polarisasi dari sumber arus listrik eksternal sangat sering digunakan untuk melindungi struktur yang terletak di tanah, air (dasar kapal, dll.). Selain itu, jenis perlindungan korosi ini digunakan untuk seng, timah, aluminium dan paduannya, titanium, tembaga dan paduannya, timbal, serta baja kromium, karbon, paduan tinggi (baik paduan rendah dan tinggi).
Sumber arus eksternal adalah stasiun proteksi katodik, yang terdiri dari penyearah (konverter), suplai arus ke struktur yang dilindungi, sakelar pembumian anoda, elektroda referensi, dan kabel anoda.
Proteksi katodik digunakan sebagai tipe proteksi korosi mandiri dan tambahan.
Kriteria utama yang dapat digunakan untuk menilai efektivitas proteksi katodik adalah: potensi pelindung... Potensi pelindung disebut potensi di mana laju korosi logam dalam kondisi lingkungan tertentu mengambil nilai terendah (sejauh mungkin).
Ada kerugian menggunakan proteksi katodik. Salah satunya adalah bahaya pertahanan ulang... Overprotection diamati dengan perpindahan besar potensi objek yang dilindungi ke arah negatif. Pada saat yang sama itu menonjol. Hasilnya adalah kerusakan lapisan pelindung, penggetasan hidrogen dari logam, dan retak korosi.
Perlindungan tapak (aplikasi tapak)
Salah satu jenis proteksi katodik adalah protektif. Saat menggunakan perlindungan pelindung, logam dengan potensi elektronegatif lebih terhubung ke objek yang dilindungi. Dalam hal ini, bukan strukturnya yang dihancurkan, melainkan pelindungnya. Seiring waktu, tapak terkorosi dan harus diganti dengan yang baru.
Perlindungan tapak efektif dalam kasus di mana ada sedikit hambatan kontak antara tapak dan lingkungan.
Setiap pelindung memiliki radius tindakan perlindungannya sendiri, yang ditentukan oleh jarak maksimum yang memungkinkan pelindung tersebut dapat dilepas tanpa kehilangan efek perlindungannya. Proteksi proteksi paling sering digunakan ketika tidak mungkin atau sulit dan mahal untuk mensuplai arus ke struktur.
Pelindung digunakan untuk melindungi struktur di lingkungan netral (air laut atau sungai, udara, tanah, dll.).
Untuk pembuatan pelindung, logam berikut digunakan: magnesium, seng, besi, aluminium. Logam murni tidak sepenuhnya memenuhi fungsi pelindungnya, oleh karena itu, dalam pembuatan pelindung, mereka juga dicampur.
Pelindung besi terbuat dari baja karbon atau besi murni.
pelindung seng
Pelindung seng mengandung sekitar 0,001 - 0,005% timbal, tembaga dan besi, 0,1 - 0,5% aluminium dan 0,025 - 0,15% kadmium. Proyektor seng digunakan untuk melindungi produk dari korosi laut (dalam air asin). Jika pelindung seng digunakan dalam air atau tanah yang sedikit asin, air tawar, atau tanah, pelindung seng dengan cepat akan tertutup lapisan oksida dan hidroksida yang tebal.
pelindung magnesium
Paduan untuk pembuatan pelindung magnesium dicampur dengan seng 2 - 5% dan aluminium 5 - 7%. Jumlah tembaga, timbal, besi, silikon, nikel dalam paduan tidak boleh melebihi sepersepuluh dan seperseratus persen.
Pelindung magnesium digunakan di sedikit asin, air tawar, tanah. Pelindung digunakan di lingkungan di mana pelindung seng dan aluminium tidak efektif. Aspek penting adalah bahwa pelindung magnesium harus digunakan di lingkungan dengan pH 9,5 - 10,5. Hal ini disebabkan oleh tingginya laju disolusi magnesium dan pembentukan senyawa yang sukar larut pada permukaannya.
Pelindung magnesium berbahaya karena adalah penyebab penggetasan hidrogen dan retak korosi tegangan pada struktur.
pelindung aluminium
Pelindung aluminium mengandung aditif yang mencegah pembentukan oksida aluminium. Hingga 8% seng, hingga 5% magnesium dan sepersepuluh-perseratus silikon, kadmium, indium, talium dimasukkan ke dalam pelindung tersebut. Pelindung aluminium digunakan di beting pantai dan air laut yang mengalir.
Perlindungan korosi anodik
Perlindungan elektrokimia anodik digunakan untuk struktur yang terbuat dari titanium, stainless paduan rendah, baja karbon, paduan besi paduan tinggi, dan logam pasif yang berbeda. Perlindungan anodik digunakan dalam lingkungan korosif yang sangat konduktif.
Dengan perlindungan anodik, potensi logam yang dilindungi bergeser ke sisi yang lebih positif sampai keadaan stabil pasif sistem tercapai. Keuntungan dari perlindungan elektrokimia anodik tidak hanya penurunan laju korosi yang sangat signifikan, tetapi juga fakta bahwa produk korosi tidak masuk ke produk dan lingkungan.
Proteksi anodik dapat diterapkan dalam beberapa cara: dengan menggeser potensial ke sisi positif menggunakan sumber arus listrik eksternal atau dengan memasukkan oksidan (atau elemen dalam paduan) ke dalam media korosif, yang meningkatkan efisiensi proses katodik pada logam. permukaan.
Proteksi anodik dengan penggunaan oksidator dengan mekanisme proteksi mirip dengan polarisasi anodik.
Jika inhibitor pasif dengan sifat pengoksidasi digunakan, maka permukaan yang dilindungi menjadi pasif di bawah aksi arus yang dihasilkan. Ini termasuk dikromat, nitrat, dll. Tetapi mereka sangat mencemari lingkungan teknologi.
Ketika aditif dimasukkan ke dalam paduan (terutama paduan dengan logam mulia), reaksi reduksi depolarisasi yang berlangsung di katoda berlangsung dengan tegangan lebih yang lebih rendah daripada pada logam yang dilindungi.
Jika arus listrik dilewatkan melalui struktur yang dilindungi, potensial dipindahkan ke arah positif.
Instalasi untuk proteksi korosi elektrokimia anodik terdiri dari sumber arus eksternal, elektroda referensi, katoda dan objek yang dilindungi itu sendiri.
Untuk mengetahui apakah mungkin untuk menerapkan perlindungan elektrokimia anodik untuk objek tertentu, kurva polarisasi anodik diambil, dengan bantuan yang memungkinkan untuk menentukan potensi korosi dari struktur yang dipelajari dalam lingkungan korosif tertentu, area pasif yang stabil dan kerapatan arus di area ini.
Untuk pembuatan katoda, digunakan logam dengan kelarutan rendah, seperti baja tahan karat paduan tinggi, tantalum, nikel, timbal, dan platinum.
Agar perlindungan elektrokimia anodik efektif dalam lingkungan tertentu, perlu menggunakan logam dan paduan yang mudah dipasifkan, elektroda referensi dan katoda harus selalu dalam larutan, dan elemen penghubung berkualitas tinggi.
Untuk setiap kasus proteksi anodik, susunan katoda dirancang secara individual.
Agar perlindungan anodik efektif untuk objek tertentu, perlu memenuhi persyaratan tertentu:
Semua lasan harus berkualitas baik;
Dalam lingkungan teknologi, bahan dari mana objek yang dilindungi dibuat harus melewati keadaan pasif;
Jumlah kantong udara dan celah harus dijaga seminimal mungkin;
Seharusnya tidak ada sambungan yang terpaku pada struktur;
Dalam perangkat yang dilindungi, elektroda referensi dan katoda harus selalu dalam larutan.
Untuk menerapkan proteksi anodik dalam industri kimia, penukar panas dan instalasi dengan bentuk silinder sering digunakan.
Perlindungan anodik elektrokimia dari baja tahan karat berlaku untuk penyimpanan industri asam sulfat, larutan berbasis amonia, pupuk mineral, serta semua jenis pengumpul, tangki, tangki pengukur.
Perlindungan anodik juga dapat digunakan untuk mencegah kerusakan korosi pada rendaman pelapisan nikel kimia, penukar panas dalam pembuatan serat buatan dan asam sulfat.
Pipa sejauh ini merupakan cara paling umum untuk mengangkut pembawa energi. Kerugian mereka yang jelas adalah kerentanan mereka terhadap pembentukan karat. Untuk ini, perlindungan katodik pipa utama terhadap korosi dilakukan. Apa prinsip tindakannya?
Penyebab korosi
Jaringan pipa pendukung kehidupan tersebar di seluruh Rusia. Dengan bantuan mereka, gas, air, produk minyak dan minyak diangkut secara efisien. Belum lama ini, pipa dipasang untuk mengangkut amonia. Sebagian besar jenis pipa terbuat dari logam, dan musuh utamanya adalah korosi, yang ada banyak jenisnya.
Alasan pembentukan karat pada permukaan logam didasarkan pada sifat-sifat lingkungan, baik korosi eksternal maupun internal pipa. Risiko korosi untuk permukaan internal didasarkan pada:
- Interaksi dengan air.
- Kehadiran alkali, garam atau asam di dalam air.
Keadaan seperti itu dapat terjadi pada pipa air utama, pasokan air panas (DHW), uap dan sistem pemanas. Faktor yang sama pentingnya adalah metode pemasangan pipa: di atas tanah atau di bawah tanah. Yang pertama lebih mudah untuk mempertahankan dan menghilangkan penyebab pembentukan karat, dibandingkan dengan yang kedua.
Dengan metode pemasangan pipa-ke-pipa, risiko korosi rendah. Dengan pemasangan langsung pipa di udara terbuka, karat dapat terbentuk dari interaksi dengan atmosfer, yang juga menyebabkan perubahan desain.
Pipa bawah tanah, termasuk uap dan air panas, paling rentan terhadap korosi. Muncul pertanyaan tentang kerentanan terhadap korosi pipa yang terletak di bagian bawah sumber air, tetapi hanya sebagian kecil dari pipa yang terletak di tempat-tempat ini.
Menurut tujuan penggunaannya, pipa dengan risiko korosi dibagi menjadi:
- belalai;
- komersial;
- untuk sistem pemanas dan pendukung kehidupan penduduk;
- untuk air limbah dari pabrik industri.
Kerentanan korosi jaringan pipa trunk
Korosi jenis pipa ini adalah yang paling dipelajari dengan baik, dan perlindungannya terhadap faktor eksternal ditentukan oleh persyaratan standar. Dokumen peraturan mempertimbangkan metode perlindungan, dan bukan alasannya, yang menjadi dasar pembentukan karat.
Sama pentingnya untuk mempertimbangkan bahwa dalam hal ini hanya korosi eksternal yang dipertimbangkan, di mana bagian luar pipa terpapar, karena gas inert masuk ke dalam pipa. Menghubungi logam dengan atmosfer tidak begitu berbahaya dalam kasus ini.
Untuk perlindungan terhadap korosi, menurut GOST, beberapa bagian pipa dipertimbangkan: peningkatan dan bahaya tinggi, serta bahaya korosi.
Dampak faktor negatif dari atmosfer untuk area berisiko tinggi atau jenis korosi:
- Dari sumber DC, terjadinya arus nyasar.
- Paparan mikroorganisme.
- Stres yang diciptakan memicu retaknya logam.
- Penyimpanan limbah.
- Tanah asin.
- Suhu zat yang diangkut di atas 300 ° C.
- Korosi karbon dioksida dari pipa minyak.
Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus mengetahui desain pipa dan persyaratan SNiP.
Korosi elektrokimia dari tanah
Karena perbedaan tegangan yang terbentuk di masing-masing bagian pipa, aliran elektron terjadi. Proses pembentukan karat terjadi menurut prinsip elektrokimia. Atas dasar efek ini, bagian dari logam di zona anoda retak dan mengalir ke dasar tanah. Korosi terbentuk setelah interaksi dengan elektrolit.
Salah satu kriteria penting untuk memastikan perlindungan terhadap manifestasi negatif adalah panjang garis. Dalam perjalanannya terdapat tanah-tanah dengan komposisi dan karakteristik yang berbeda-beda. Semua ini berkontribusi pada terjadinya perbedaan tegangan antara bagian-bagian dari pipa yang diletakkan. Garis memiliki konduktivitas yang baik, oleh karena itu, pasangan galvanik terbentuk dengan panjang yang cukup panjang.
Peningkatan laju korosi pipa memicu kerapatan fluks elektron yang tinggi. Kedalaman jalan raya juga tidak kalah pentingnya, karena persentase kelembaban yang signifikan tetap ada di sana, dan suhu, yang di bawah tanda "0", tidak dilepaskan. Setelah diproses, kerak gilingan juga tertinggal di permukaan pipa, dan ini mempengaruhi munculnya karat.
Melalui pekerjaan penelitian, hubungan langsung telah dibuat antara kedalaman dan luas karat yang terbentuk pada logam. Ini didasarkan pada fakta bahwa logam dengan luas permukaan yang lebih besar paling rentan terhadap manifestasi negatif eksternal. Kasus-kasus tertentu termasuk manifestasi dari jumlah kerusakan yang jauh lebih kecil yang disebabkan oleh proses elektrokimia pada struktur baja.
Agresivitas tanah terhadap logam, pertama-tama, ditentukan oleh komponen strukturalnya sendiri, kelembaban, ketahanan, kejenuhan dengan alkali, permeabilitas udara, dan faktor lainnya. Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus terbiasa dengan proyek pembangunan pipa.
Korosi karena arus nyasar
Karat dapat timbul dari aliran elektron yang bolak-balik dan konstan:
- Pembentukan karat karena arus konstan. Arus sesat adalah arus di dalam tanah dan dalam elemen struktur yang terletak di bawah tanah. Asal mereka adalah antropogenik. Mereka muncul sebagai akibat dari pengoperasian perangkat teknis arus searah, menyebar dari bangunan atau struktur. Mereka dapat berupa inverter las, sistem proteksi katoda, dan perangkat lainnya. Arus cenderung mengalir di sepanjang jalur indikator resistansi paling rendah, sebagai akibatnya, dengan jaringan pipa yang ada di tanah, akan lebih mudah bagi arus untuk melewati logam. Anoda adalah bagian dari pipa dari mana arus nyasar mengalir ke permukaan tanah. Bagian dari pipa tempat arus masuk bertindak sebagai katoda. Pada permukaan anoda yang dijelaskan, arus memiliki kepadatan yang meningkat, oleh karena itu, di tempat-tempat inilah bintik-bintik korosi yang signifikan terbentuk. Laju korosi tidak terbatas dan dapat mencapai 20 mm per tahun.
- Karat disebabkan oleh listrik AC. Ketika terletak di dekat jaringan utama saluran transmisi listrik dengan tegangan jaringan lebih dari 110 kV, serta pengaturan pipa paralel di bawah pengaruh arus bolak-balik, korosi terbentuk, termasuk korosi di bawah isolasi pipa.
Retak korosi tegangan
Jika permukaan logam secara bersamaan dipengaruhi oleh faktor negatif eksternal dan tegangan tinggi dari saluran transmisi listrik, yang menciptakan gaya tarik, maka karat akan terbentuk. Menurut penelitian yang dilakukan, teori baru korosi hidrogen telah menggantikannya.
Retakan kecil terbentuk ketika pipa jenuh dengan hidrogen, yang kemudian memberikan peningkatan tekanan dari dalam ke indikator yang lebih tinggi dari set ekuivalen ikatan antara atom dan kristal.
Di bawah pengaruh difusi proton, lapisan permukaan terhidrogenasi di bawah pengaruh hidrolisis pada peningkatan tingkat perlindungan katodik dan aksi simultan senyawa anorganik.
Setelah retakan terbuka, proses korosi logam dipercepat, yang disediakan oleh elektrolit tanah. Akibatnya, di bawah pengaruh pengaruh mekanis, logam mengalami kehancuran yang lambat.
Korosi yang disebabkan oleh mikroorganisme
Korosi mikrobiologis adalah proses pembentukan karat pada pipa di bawah pengaruh mikroorganisme hidup. Ini bisa berupa alga, jamur, bakteri, termasuk protozoa. Telah ditetapkan bahwa reproduksi bakteri paling signifikan mempengaruhi proses ini. Untuk mempertahankan aktivitas vital mikroorganisme, perlu untuk menciptakan kondisi, yaitu nitrogen, kelembaban, air dan garam diperlukan. Juga kondisi seperti:
- Indikator suhu dan kelembaban.
- Tekanan.
- Kehadiran iluminasi.
- Oksigen.
Ketika asam dilepaskan, organisme juga dapat menyebabkan korosi. Di bawah pengaruh mereka, rongga muncul di permukaan, yang memiliki warna hitam dan bau hidrogen sulfida yang tidak menyenangkan. Bakteri yang mengandung sulfat terdapat di hampir semua tanah, tetapi laju korosi meningkat dengan bertambahnya jumlah mereka.
Apa itu perlindungan elektrokimia?
Perlindungan elektrokimia pipa terhadap korosi adalah serangkaian tindakan yang bertujuan untuk mencegah perkembangan korosi di bawah pengaruh medan listrik. Untuk mengubah arus searah, penyearah khusus digunakan.
Perlindungan korosi dilakukan dengan menciptakan medan elektromagnetik, sebagai akibatnya potensial negatif diperoleh atau situs berperan sebagai katoda. Artinya, bagian dari pipa baja, terlindung dari pembentukan karat, memperoleh muatan negatif, dan pentanahan - muatan positif.
Perlindungan korosi katodik pada pipa disertai dengan perlindungan elektrolitik dengan konduktivitas media yang cukup. Fungsi ini dilakukan oleh tanah ketika meletakkan jalan raya logam bawah tanah. Kontak elektroda dilakukan melalui elemen konduktif.
Indikator untuk menentukan indikator korosi adalah voltmeter tegangan tinggi atau sensor korosi. Dengan bantuan perangkat ini, indikator antara elektrolit dan tanah dikontrol, khusus untuk kasus ini.
Bagaimana perlindungan elektrokimia diklasifikasikan
Korosi dan perlindungan pipa dan tangki utama dikendalikan dengan dua cara:
- Sumber dari arus disuplai ke permukaan logam. Bagian ini memperoleh muatan negatif, yaitu berperan sebagai katoda. Anoda adalah elektroda inert yang tidak ada hubungannya dengan desain. Metode ini dianggap yang paling umum dan tidak terjadi korosi galvanik. Teknik ini ditujukan untuk mencegah jenis korosi berikut: pitting, karena adanya arus nyasar, jenis kristal dari baja tahan karat, serta retaknya elemen kuningan.
- Metode elektroplating. Perlindungan pipa utama atau perlindungan pelindung dilakukan oleh pelat logam dengan tingkat muatan negatif yang tinggi, terbuat dari aluminium, seng, magnesium atau paduannya. Anoda adalah dua elemen, yang disebut inhibitor, sedangkan penghancuran pelindung yang lambat membantu mempertahankan arus katodik dalam produk. Perlindungan pelindung digunakan sangat jarang. ECP dilakukan pada lapisan isolasi pipa.
Tentang fitur perlindungan elektrokimia
Alasan utama penghancuran pipa adalah akibat korosi pada permukaan logam. Setelah pembentukan karat, mereka membentuk retakan, retakan, rongga, yang secara bertahap bertambah besar dan berkontribusi pada pecahnya pipa. Fenomena ini lebih sering terjadi di jalan raya yang diletakkan di bawah tanah, atau bersentuhan dengan air tanah.
Prinsip operasi proteksi katodik didasarkan pada penciptaan perbedaan tegangan dan aksi dengan dua metode yang dijelaskan di atas. Setelah operasi pengukuran yang dilakukan langsung di lokasi pipa, ditemukan bahwa potensi yang diperlukan, yang memperlambat proses penghancuran, harus 0,85V, dan untuk elemen bawah tanah nilai ini adalah 0,55V.
Untuk memperlambat laju korosi, tegangan katodik harus dikurangi sebesar 0.3V. Dalam situasi ini, laju korosi tidak akan melebihi 10 mikron / tahun, dan ini akan secara signifikan memperpanjang masa pakai perangkat teknis.
Salah satu masalah yang signifikan adalah adanya arus liar di dalam tanah. Arus semacam itu muncul dari pembumian bangunan, struktur, rel kereta api, dan perangkat lainnya. Selain itu, tidak mungkin untuk membuat penilaian yang akurat tentang di mana mereka dapat muncul.
Untuk menciptakan efek destruktif, cukup untuk mengisi pipa baja dengan potensi positif dalam kaitannya dengan lingkungan elektrolitik, ini termasuk jalan raya yang diletakkan di tanah.
Untuk menyediakan sirkuit dengan arus, perlu untuk memasok tegangan eksternal, yang parameternya akan cukup untuk menembus resistansi fondasi tanah.
Sebagai aturan, sumber tersebut adalah saluran listrik dengan peringkat daya dari 6 hingga 10 kW. Jika listrik tidak dapat disuplai, generator diesel atau gas dapat digunakan. Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus terbiasa dengan solusi desain sebelum melakukan pekerjaan.
Proteksi katodik
Untuk mengurangi persentase karat pada permukaan pipa, stasiun pelindung elektroda digunakan:
- Anoda, dibuat dalam bentuk konduktor pentanahan.
- Konverter fluks elektron konstan.
- Peralatan titik kontrol proses dan kontrol atas proses ini.
- Sambungan kabel dan kabel.
Stasiun perlindungan katodik cukup efektif, ketika terhubung langsung ke saluran listrik atau generator, mereka memberikan efek penghambatan arus. Pada saat yang sama, perlindungan disediakan untuk beberapa bagian pipa secara bersamaan. Parameter disesuaikan secara manual atau otomatis. Dalam kasus pertama, belitan transformator digunakan, dan yang kedua, thyristor.
Yang paling umum di wilayah Rusia adalah instalasi teknologi tinggi - Minera-3000. Kapasitasnya cukup untuk melindungi 30.000 m jalan raya.
Keuntungan dari perangkat teknis:
- karakteristik daya tinggi;
- memperbarui mode operasi setelah kelebihan dalam seperempat menit;
- dengan bantuan regulasi digital, kontrol atas parameter operasi dilakukan;
- ketatnya koneksi yang sangat kritis;
- menghubungkan perangkat ke remote control proses.
ASKG-TM juga digunakan, meskipun dayanya rendah, perlengkapannya dengan kompleks telemetri atau kendali jarak jauh memungkinkannya menjadi tidak kalah populer.
Diagram garis isolasi pasokan air atau pipa gas harus berada di tempat kerja.
Video: perlindungan korosi katodik - apa yang terjadi dan bagaimana kinerjanya?
Perlindungan korosi dengan pengaturan drainase
Tukang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus terbiasa dengan perangkat drainase. Perlindungan seperti itu terhadap pembentukan karat pipa dari arus yang menyimpang disediakan oleh perangkat drainase yang diperlukan untuk mengalirkan arus ini ke area lain di bumi. Ada beberapa opsi drainase secara total.
Varietas eksekusi:
- Dilakukan di bawah tanah.
- Lurus.
- Dengan polaritas.
- Diperkuat.
Saat melakukan drainase tanah, elektroda dipasang ke zona anoda. Untuk menyediakan saluran pembuangan yang lurus, dibuat jumper listrik yang menghubungkan pipa ke kutub negatif dari sumber arus, misalnya, pembumian dari bangunan tempat tinggal.
Drainase terpolarisasi memiliki konduktivitas satu arah, yaitu, ketika muatan positif muncul di loop tanah, maka secara otomatis dimatikan. Drainase yang diperkuat beroperasi dari konverter arus, yang juga terhubung ke sirkuit listrik, dan ini meningkatkan penghapusan arus menyimpang dari saluran.
Penyisihan untuk korosi pipa dilakukan dengan perhitungan, menurut RD.
Selain itu, perlindungan inhibitor digunakan, yaitu, komposisi khusus digunakan pada pipa untuk melindungi dari media agresif. Standing corrosion terjadi pada saat peralatan boiler dalam keadaan idle dalam waktu yang lama, sehingga hal ini tidak terjadi, perlu dilakukan perawatan peralatan.
Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus memiliki pengetahuan dan keterampilan, terlatih dalam Aturan dan secara berkala menjalani pemeriksaan medis, dan lulus ujian di hadapan inspektur Rostechnadzor.
Pengawetan logam dari korosi dengan memaksakan arus listrik langsung eksternal, di mana potensial elektroda bahan berubah secara radikal dan laju korosinya berubah, disebut perlindungan elektrokimia. Ini andal melindungi permukaan dari korosi, mencegah penghancuran tangki bawah tanah, jaringan pipa, dasar kapal, tangki bensin, struktur hidrolik, pipa gas, dll. Metode ini digunakan dalam kasus di mana potensi korosi berada di zona pembusukan yang intens atau selama pasif, yaitu, ketika penghancuran aktif struktur logam terjadi.
Prinsip tindakan perlindungan elektrokimia
Sumber arus listrik searah dihubungkan dari luar ke struktur logam. Pada permukaan produk, arus listrik membentuk polarisasi katodik elektroda, sebagai akibatnya pertukaran terjadi, dan bagian anoda diubah menjadi bagian katodik. Akibatnya, di bawah pengaruh lingkungan korosif, kerusakan anoda, dan bukan bahan awal, terjadi. Proteksi semacam ini dibagi lagi menjadi katodik dan anodik, tergantung ke arah mana (negatif atau positif) potensial logam digeser.
Perlindungan korosi katodik
Contoh: (+0.8) Au / Fe (-0.44)
Untuk meningkatkan stabilitas bagian logam yang bersentuhan dengan lingkungan agresif apa pun atau saat beroperasi di bawah pengaruh air laut atau tanah, perlindungan korosi katodik digunakan. Dalam hal ini, polarisasi katodik dari logam yang disimpan dicapai dengan pembentukan pasangan mikrogalvanik dengan logam lain (aluminium, seng, magnesium), penurunan laju proses katodik (deaerasi elektrolit), atau pengenaan arus listrik dari sumber luar.
Teknik ini, sebagai suatu peraturan, digunakan untuk mengawetkan logam besi, karena sebagian besar benda yang terletak di tanah dan air terbuat dari mereka - misalnya, dermaga, struktur tiang, pipa. Metode ini telah menemukan aplikasi luas dalam teknik mesin, dalam pencegahan proses korosi pada mesin baru dan dalam pengoperasian, dalam perawatan bodi mobil, rongga pada anggota samping, rakitan sasis, dll. yang sering terpapar pada lingkungan yang agresif.
Proteksi katodik, dengan banyak kelebihan, masih memiliki kekurangan. Salah satunya adalah perlindungan yang berlebihan, fenomena ini diamati ketika potensi produk yang disimpan sangat tergeser ke arah negatif. Hasilnya adalah kerapuhan logam, retak korosi pada material dan penghancuran semua lapisan pelindung. Perlindungan pelindung adalah jenisnya. Saat menggunakannya, logam dengan potensi negatif (pelindung) melekat pada produk yang disimpan, yang kemudian, melestarikan objek, dihancurkan.
Perlindungan anoda
Contoh: (-0,77) Cd / Fe (-0,44) 
Perlindungan anodik terhadap korosi logam digunakan untuk produk yang terbuat dari paduan besi paduan tinggi, karbon dan baja tahan asam, yang terletak di lingkungan korosif dengan konduktivitas listrik yang baik. Dengan metode ini, potensial logam digeser ke arah positif hingga mencapai keadaan stabil (pasif).
Instalasi elektrokimia anoda meliputi: sumber arus, katoda, elektroda referensi dan benda yang disimpan.
Agar perlindungan menjadi seefektif mungkin untuk barang tertentu, aturan tertentu harus diikuti:
untuk meminimalkan jumlah retakan, celah dan kantong udara;
kualitas lapisan yang dilas dan sambungan struktur logam harus setinggi mungkin;
katoda dan elektroda referensi harus ditempatkan dalam larutan dan tetap di sana terus-menerus
STRUKTUR LOGAM "
Landasan teori
Perlindungan katodik struktur logam bawah tanah
Prinsip operasi proteksi katodik
Ketika logam bersentuhan dengan tanah yang termasuk dalam lingkungan elektrolitik, proses korosi terjadi, disertai dengan pembentukan arus listrik, dan potensial elektroda tertentu terbentuk. Nilai potensial elektroda pipa dapat ditentukan oleh perbedaan potensial antara dua elektroda: pipa dan elemen tembaga-sulfat non-terpolarisasi. Dengan demikian, nilai potensial pipa adalah perbedaan antara potensial elektrodanya dan potensial elektroda referensi terhadap tanah. Di permukaan pipa, proses elektroda dari arah tertentu dan perubahan stasioner dalam waktu terjadi.
Potensi stasioner biasanya disebut potensi alam, menyiratkan tidak adanya nyasar dan arus induksi lainnya pada pipa.
Interaksi logam korosif dengan elektrolit dibagi menjadi dua proses: anodik dan katodik, yang berlangsung secara simultan pada bagian yang berbeda dari antarmuka logam-elektrolit.
Untuk perlindungan korosi, pemisahan teritorial dari proses anodik dan katodik digunakan. Sumber arus dengan elektroda pembumian tambahan terhubung ke pipa, dengan bantuan arus searah eksternal diterapkan ke pipa. Dalam hal ini, proses anodik berlangsung pada elektroda pentanahan tambahan.
Polarisasi katodik pipa bawah tanah dilakukan dengan menerapkan medan listrik dari sumber DC eksternal. Kutub negatif dari sumber arus searah terhubung ke struktur yang akan dilindungi, sedangkan pipa adalah katoda dalam kaitannya dengan tanah, elektroda anoda-tanah yang dibuat secara artifisial terhubung ke kutub positif.
Diagram skema proteksi katodik ditunjukkan pada Gambar. 14.1. Dengan perlindungan katodik, kutub negatif dari sumber arus 2 terhubung ke pipa 1, dan kutub positif terhubung ke elektroda pembumian anoda yang dibuat secara artifisial 3. Ketika sumber arus dihidupkan dari kutubnya, ia memasuki tanah melalui pembumian anoda dan melalui bagian insulasi 6 yang rusak ke pipa. Selanjutnya, melalui titik drainase 4 di sepanjang kabel penghubung 5, arus kembali lagi ke minus sumber daya. Dalam hal ini, proses polarisasi katodik dimulai pada bagian telanjang dari pipa.
Beras. 14.1. Diagram skema proteksi katodik pipa:
1 - pipa; 2 - sumber arus searah eksternal; 3 - pentanahan anoda;
4 - titik drainase; 5 - kabel drainase; 6 - kontak outlet katoda;
7 - outlet katoda; 8 - kerusakan pada isolasi pipa
Karena tegangan arus eksternal yang diterapkan antara elektroda pembumian dan pipa secara signifikan melebihi perbedaan potensial antara elektroda pasangan makro korosif pipa, potensi stasioner pembumian anoda tidak memainkan peran yang menentukan.
Dengan dimasukkannya perlindungan elektrokimia ( j 0a.tambahkan) distribusi arus makropasangan korosif terganggu, nilai beda potensial "pipa - bumi" bagian katoda ( j 0k) dengan beda potensial bagian anoda ( j 0а), kondisi untuk polarisasi disediakan.
Proteksi katodik diatur dengan mempertahankan potensial proteksi yang dibutuhkan. Jika, dengan pembebanan arus eksternal, pipa terpolarisasi ke potensial keseimbangan ( j 0к = j 0а) pelarutan logam (Gbr. 14.2 a), maka arus anoda berhenti dan korosi berhenti. Peningkatan lebih lanjut dalam arus pelindung tidak praktis. Pada nilai potensial yang lebih positif, fenomena perlindungan tidak lengkap terjadi (Gbr. 14.2 b). Ini dapat terjadi selama proteksi katodik dari pipa yang terletak di zona pengaruh kuat arus nyasar atau saat menggunakan pelindung yang tidak memiliki potensi elektroda negatif yang cukup (pelindung seng).
Kriteria proteksi logam terhadap korosi adalah rapat arus proteksi dan potensial proteksi.
Polarisasi katodik dari struktur logam yang tidak berinsulasi ke potensial pelindung membutuhkan arus yang signifikan. Nilai yang paling mungkin dari rapat arus yang diperlukan untuk polarisasi baja di berbagai lingkungan dengan potensi perlindungan minimum (-0,85 V) sehubungan dengan elektroda referensi tembaga-sulfat diberikan dalam tabel. 14.1
Beras. 14.2. Diagram korosi untuk kasus polarisasi penuh (a) dan
polarisasi tidak lengkap (b)
Biasanya, perlindungan katodik digunakan bersama dengan lapisan isolasi yang diterapkan pada permukaan luar pipa. Lapisan permukaan mengurangi arus yang dibutuhkan dengan beberapa kali lipat. Jadi, untuk proteksi katodik baja dengan lapisan yang baik di dalam tanah, hanya diperlukan 0,01 ... 0,2 mA / m2.
Tabel 14.1
Kepadatan arus diperlukan untuk proteksi katodik
permukaan baja telanjang di berbagai lingkungan
Kepadatan arus pelindung untuk pipa utama yang diisolasi tidak dapat menjadi kriteria perlindungan yang andal karena distribusi yang tidak diketahui dari isolasi pipa yang rusak, yang menentukan area kontak logam-ke-tanah yang sebenarnya. Bahkan untuk pipa yang tidak berinsulasi (kartrid di jalur bawah tanah melalui rel kereta api dan jalan raya), kerapatan arus pelindung ditentukan oleh dimensi geometris struktur dan bersifat fiktif, karena fraksi permukaan kartrid yang ditutupi dengan lapisan pelindung pasif yang ada secara permanen ( skala, dll) dan tidak berpartisipasi dalam proses depolarisasi. Oleh karena itu, rapat arus proteksi sebagai kriteria proteksi digunakan dalam beberapa penelitian laboratorium yang dilakukan pada sampel logam.
Memuat ...