Katoda aizsardzība pret koroziju. Katoda aizsardzība: lietojumprogrammas un standarti

METĀLA KONSTRUKCIJAS"

Pazemes metāla konstrukciju katodaizsardzība

Katodiskās aizsardzības darbības princips

Kad metāls nonāk saskarē ar augsnēm, kas saistītas ar elektrolītisko vidi, notiek korozijas process, ko pavada veidošanās. elektriskā strāva, un tiek noteikts noteikts elektroda potenciāls. Cauruļvada elektrodu potenciāla lielumu var noteikt pēc potenciālu starpības starp diviem elektrodiem: cauruļvadu un nepolarizējošo vara sulfāta elementu. Tādējādi cauruļvada potenciāla vērtība ir starpība starp tā elektroda potenciālu un atsauces elektroda potenciālu attiecībā pret zemi. Uz cauruļvada virsmas elektrodu procesi notiek noteiktā virzienā, un laika izmaiņas ir stacionāras.

Stacionāro potenciālu parasti sauc par dabisko potenciālu, kas nozīmē, ka cauruļvadā nav klaiņojošu un citu inducētu strāvu.

Korodējoša metāla mijiedarbība ar elektrolītu ir sadalīta divos procesos: anodiskā un katoda, kas notiek vienlaikus plkst. dažādas jomas saskarne starp metālu un elektrolītu.

Aizsardzībai pret koroziju tiek izmantota anoda un katoda procesu teritoriālā atdalīšana. Cauruļvadam ir pievienots strāvas avots ar papildus zemējuma elektrodu, ar kura palīdzību cauruļvadam tiek pievadīta ārēja līdzstrāva. Šajā gadījumā anodiskais process notiek uz papildu zemējuma elektroda.

Pazemes cauruļvadu katodiskā polarizācija tiek veikta, pieliekot elektrisko lauku no ārējais avots līdzstrāva. Līdzstrāvas avota negatīvais pols ir savienots ar aizsargājamo konstrukciju, savukārt cauruļvads ir katods attiecībā pret zemi, bet mākslīgi izveidotais zemējuma anods ir pozitīvais pols.

Shematiska diagramma katoda aizsardzība ir parādīta attēlā. 14.1. Izmantojot katoda aizsardzību, strāvas avota 2 negatīvais pols ir savienots ar cauruļvadu 1, bet pozitīvais pols ir savienots ar mākslīgi izveidoto anoda zemējuma ierīci 3. Kad strāvas avots ir ieslēgts, strāvas avots no tā pola cauri. anodiskais zemējums nonāk zemē un caur bojātajām izolācijas vietām 6 nonāk caurulē. Pēc tam caur drenāžas punktu 4 pa savienojošo vadu 5 strāva atkal atgriežas pie strāvas avota mīnusa. Šajā gadījumā cauruļvada atklātajās daļās sākas katoda polarizācijas process.

Rīsi. 14.1. Cauruļvada katodiskās aizsardzības shematiskā diagramma:

1 - cauruļvads; 2 - ārējais līdzstrāvas avots; 3 - anodiskais zemējums;

4 - drenāžas punkts; 5 - drenāžas kabelis; 6 - katoda spailes kontakts;

7 - katoda spaile; 8 - cauruļvada izolācijas bojājumi

Tā kā starp zemējuma elektrodu un cauruļvadu pieliktās ārējās strāvas spriegums ievērojami pārsniedz potenciālu starpību starp cauruļvada korozijas makropāru elektrodiem, anodiskā zemējuma stacionārajam potenciālam nav izšķirošas nozīmes.

Ar iekļaušanu elektroķīmiskā aizsardzība (j 0a.pievienot) tiek traucēta korozijas makropāru strāvu sadale, katoda sekciju potenciālu starpības “caurule - zeme” vērtības ( j 0k) ar anoda sekciju potenciālu starpību ( j 0a), tiek nodrošināti polarizācijas nosacījumi.

Katodaizsardzība tiek regulēta, saglabājot nepieciešamo aizsardzības potenciālu. Ja, pieliekot ārēju strāvu, cauruļvads tiek polarizēts līdz līdzsvara potenciālam ( j 0k = j 0a) metāla šķīšanu (14.2. att. a), tad anodiskā strāva apstājas un korozija apstājas. Turpmāka aizsargstrāvas palielināšana ir nepraktiska. Pie pozitīvākām potenciāla vērtībām rodas nepilnīgas aizsardzības parādība (14.2. att. b). Tas var notikt cauruļvada katodiskās aizsardzības laikā, kas atrodas zonā, kurā ir spēcīga klaiņojošu strāvu ietekme, vai arī izmantojot aizsargus, kuriem nav pietiekami negatīva elektroda potenciāla (cinka aizsargi).

Kritēriji metāla aizsardzībai pret koroziju ir aizsargstrāvas blīvums un aizsardzības potenciāls.

Kaila metāla konstrukcijas katoda polarizācijai līdz aizsargpotenciālam ir nepieciešamas ievērojamas strāvas. Visticamākās strāvas blīvumu vērtības, kas nepieciešamas tērauda polarizācijai dažādās vidēs līdz minimālajam aizsardzības potenciālam (-0,85 V) attiecībā pret vara-sulfāta atsauces elektrodu, ir norādītas tabulā. 14.1

Rīsi. 14.2. Korozijas diagramma pilnas polarizācijas gadījumam (a) un

nepilnīga polarizācija (b)

Parasti katodaizsardzību izmanto kopā ar izolācijas pārklājumiem, kas tiek uzklāti uz cauruļvada ārējās virsmas. Virsmas pārklājums samazina nepieciešamo strāvu par vairākām kārtām. Tādējādi tērauda katoda aizsardzībai ar labu pārklājumu augsnē ir nepieciešams tikai 0,01 ... 0,2 mA/m 2.

14.1. tabula

Katodiskajai aizsardzībai nepieciešamais strāvas blīvums

tukša tērauda virsma dažādās vidēs

Izolētu maģistrālo cauruļvadu aizsargstrāvas blīvums nevar kļūt par drošu aizsardzības kritēriju, jo nav zināms bojātās cauruļvadu izolācijas sadalījums, kas nosaka metāla faktisko saskares laukumu ar zemi. Pat neizolētai caurulei (patrona pazemes ejā caur dzelzceļiem un lielceļiem) aizsargstrāvas blīvumu nosaka konstrukcijas ģeometriskie izmēri un tas ir fiktīvs, jo kasetnes virsmas proporcija paliek nezināma, pārklāta ar pastāvīgi klātesošu. pasīvie aizsargslāņi (mērogs utt.) un nepiedalās depolarizācijas procesā. Tāpēc dažiem tiek izmantots aizsargstrāvas blīvums kā aizsardzības kritērijs laboratorijas pētījumi veikta uz metāla paraugiem.

Izolētu cauruļvadu ieguldot tranšejā un pēc tam aizpildot, var tikt bojāts izolācijas pārklājums, kas cauruļvada ekspluatācijas laikā pakāpeniski noveco (zaudē dielektriskās īpašības, ūdensizturību, adhēziju). Tāpēc visām uzstādīšanas metodēm, izņemot virszemes, cauruļvadi tiek pakļauti visaptverošai aizsardzībai pret koroziju ar aizsargpārklājumiem un elektroķīmiskās aizsardzības (ECP) līdzekļiem neatkarīgi no augsnes korozīvās aktivitātes.

ECP līdzekļi ietver katoda, upurēšanas un elektriskās drenāžas aizsardzību.

Aizsardzība pret augsnes koroziju tiek veikta ar cauruļvadu katoda polarizāciju. Ja katoda polarizācija tiek veikta, izmantojot ārēju līdzstrāvas avotu, tad šādu aizsardzību sauc par katodisko, bet, ja polarizāciju veic, savienojot aizsargāto cauruļvadu ar metālu, kuram ir negatīvāks potenciāls, tad šādu aizsardzību sauc par upurēšanu.

Katoda aizsardzība

Katodiskās aizsardzības shematiskā diagramma ir parādīta attēlā.

Līdzstrāvas avots ir katodaizsardzības stacija 3, kur ar taisngriežu palīdzību maiņstrāva no trases elektrolīnijas 1, kas ieplūst caur transformatora punktu 2, tiek pārveidota par līdzstrāvu.

Avota negatīvais pols ir savienots ar aizsargāto cauruļvadu 6, izmantojot savienojošo vadu 4, un pozitīvais pols ir savienots ar anoda zemējumu 5. Kad strāvas avots ir ieslēgts, elektriskā ķēde tiek aizvērta caur augsnes elektrolītu.

Katodiskās aizsardzības shematiskā diagramma

1 - elektropārvades līnijas; 2 - transformatora punkts; 3 — katodaizsardzības stacija; 4 - savienojošais vads; 5 - anodiskais zemējums; 6 - cauruļvads

Katodiskās aizsardzības darbības princips ir šāds. Avota pielietotā elektriskā lauka ietekmē sākas pusbrīvo valences elektronu kustība virzienā "anoda zemējums - strāvas avots - aizsargāta struktūra". Zaudējot elektronus, anodiskā zemējuma metāla atomi jonu atomu veidā pāriet elektrolīta šķīdumā, t.i. anodiskais zemējums ir iznīcināts. Jonu atomi tiek hidratēti un tiek noņemti šķīduma dziļumā. Pie aizsargātās konstrukcijas līdzstrāvas avota darbības dēļ tiek novērots brīvo elektronu pārpalikums, t.i. tiek radīti apstākļi katodam raksturīgo skābekļa un ūdeņraža depolarizācijas reakciju rašanās.

Naftas bāzu pazemes komunikācijas ir aizsargātas ar katoda iekārtām ar dažādi veidi anoda zemējums. Katoda uzstādīšanai nepieciešamo aizsargstrāvas stiprumu nosaka pēc formulas

J dr =j 3 · F 3 · K 0

kur j 3 ir nepieciešamā aizsargstrāvas blīvuma vērtība; F 3 - pazemes konstrukciju kopējā saskares virsma ar zemi; K 0 ir komunikāciju ekspozīcijas koeficients, kura vērtību nosaka atkarībā no izolācijas pārklājuma pārejas pretestības R nep un grunts elektriskās pretestības r g saskaņā ar diagrammu, kas parādīta attēlā zemāk.

Nepieciešamā aizsargstrāvas blīvuma vērtība tiek izvēlēta atkarībā no augsnes īpašībām naftas noliktavas vietā saskaņā ar tabulu zemāk.

Protektora aizsardzība

Protektora aizsardzības darbības princips ir līdzīgs galvaniskā elementa darbībai.

Divi elektrodi: cauruļvads 1 un aizsargs 2, kas izgatavoti no elektronegatīvāka metāla nekā tērauda, tiek nolaisti augsnes elektrolītā un savienoti ar stiepli 3. Tā kā aizsargmateriāls ir vairāk elektronegatīvs, potenciālu starpības ietekmē tiek veikta virzīta kustība. elektroni rodas no aizsarga uz cauruļvadu pa vadītāju 3. Tajā pašā laikā aizsargmateriāla jonu atomi nonāk šķīdumā, kas noved pie tā iznīcināšanas. Strāvas stiprumu kontrolē, izmantojot 4. vadības un mērīšanas kolonnu.

Pazemes cauruļvadu ekspozīcijas koeficientu atkarība no izolācijas pārklājuma pārejas pretestības augsnes pretestībai, Ohm-m

1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5

Aizsardzības strāvas blīvuma atkarība no augsnes īpašībām

Protektora aizsardzības shematiskā diagramma

1 - cauruļvads; 2 — aizsargs; 3 - savienojošais vads; 4 - kontroles un mērīšanas kolonna

Tādējādi joprojām notiek metāla iznīcināšana. Bet ne cauruļvads, bet aizsargs.

Teorētiski, lai aizsargātu tērauda konstrukcijas no korozijas, var izmantot visus metālus, kas atrodas elektroķīmiskā sprieguma virknē pa kreisi no dzelzs, jo tie ir elektronnegatīvāki. Praksē aizsargi tiek izgatavoti tikai no materiāliem, kas atbilst šādām prasībām:

potenciālajai starpībai starp protektora materiālu un dzelzi (tēraudu) jābūt pēc iespējas lielākai;
strāvai, kas iegūta, elektroķīmiski izšķīdinot aizsarga masas vienību (strāvas izvadei), jābūt maksimālai;
protektora masas, ko izmanto aizsargstrāvas radīšanai, attiecībai pret kopējo protektora masas zudumu (izmantošanas koeficientu) jābūt vislielākajai.

Šīs prasības vislabāk atbilst sakausējumiem, kuru pamatā ir magnijs, cinks un alumīnijs.

Protektora aizsardzība tiek veikta ar koncentrētiem un pagarinātiem aizsargiem. Pirmajā gadījumā augsnes elektriskajai pretestībai jābūt ne lielākai par 50 omi-m, otrajā - ne vairāk kā 500 omi-m.

Cauruļvadu elektriskā drenāžas aizsardzība

Cauruļvadu aizsardzības metodi pret iznīcināšanu ar klaiņojošu strāvu palīdzību, kas nodrošina to noņemšanu (novadīšanu) no aizsargājamās konstrukcijas uz konstrukciju, kas ir klaiņojošu strāvu vai īpaša zemējuma avots, sauc par elektriskās drenāžas aizsardzību.

Tiek izmantota tieša, polarizēta un pastiprināta drenāža.

Elektriskās drenāžas aizsardzības shematiskās diagrammas

a - tieša drenāža; b — polarizēta drenāža; c - uzlabota drenāža

Tiešā elektriskā drenāža ir drenāžas ierīce ar divpusēju vadītspēju. Tiešā elektriskā drenāžas ķēdē ietilpst: reostats K, slēdzis K, drošinātājs Pr un signāla relejs C. Strāvas stiprumu cauruļvada-sliedes ķēdē* regulē reostats. Ja strāvas vērtība pārsniedz pieļaujamo vērtību, drošinātājs izdegs un strāva plūst caur releja tinumu, kas, ieslēdzot, ieslēdz skaņas vai gaismas signālu.

Tiešā elektriskā drenāža tiek izmantota gadījumos, kad cauruļvada potenciāls pastāvīgi ir lielāks par dzelzceļa tīkla potenciālu, kur tiek izvadītas klaiņojošas strāvas. Pretējā gadījumā drenāža pārvērtīsies par kanālu klaiņojošām straumēm, kas ieplūst cauruļvadā.

Polarizēta elektriskā drenāža ir drenāžas ierīce, kurai ir vienvirziena vadītspēja. Polarizētā drenāža atšķiras no tiešās drenāžas ar vienvirziena vadītspējas elementu (vārsta elementu) VE. Ar polarizētu drenāžu strāva plūst tikai no cauruļvada uz sliedi, kas novērš klaiņojošo strāvu plūsmu uz cauruļvadu caur drenāžas vadu.

Uzlabota drenāža tiek izmantota gadījumos, kad nepieciešams ne tikai noņemt no cauruļvada klaiņojošās strāvas, bet arī nodrošināt uz tā nepieciešamo aizsardzības potenciālu. Uzlabotā drenāža ir parastā katoda stacija, kas ar negatīvo polu savienota ar aizsargājamo konstrukciju, bet pozitīvo polu nevis ar anoda zemējumu, bet ar elektrificētā transporta sliedēm.

Pateicoties šai savienojuma shēmai, tiek nodrošināts: pirmkārt, polarizēta drenāža (sakarā ar vārstu elementu darbību SCP ķēdē), un, otrkārt, katoda stacija uztur nepieciešamo cauruļvada aizsardzības potenciālu.

Pēc cauruļvada nodošanas ekspluatācijā tiek regulēti pretkorozijas aizsardzības sistēmas darbības parametri. Ja nepieciešams, ņemot vērā faktisko stāvokli, var tikt nodotas ekspluatācijā papildu katoda un drenāžas aizsardzības stacijas, kā arī aizsargiekārtas.

Pastāv dažādas metodes metāla cauruļu apstrāde, bet visefektīvākā no tām ir cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju. Ir nepieciešams novērst to priekšlaicīgu spiediena samazināšanos, kas novedīs pie plaisu, dobumu un plīsumu veidošanās.

Metāla korozija ir dabisks process, kurā notiek metāla atomu izmaiņas. Rezultātā to elektroni pāriet uz oksidētājiem, kas noved pie materiāla struktūras iznīcināšanas.

Pazemes cauruļvadiem papildu korozijas ietekmes faktors ir augsnes sastāvs. Tas satur dažādu elektrodu potenciālu apgabalus, kas izraisa korozīvu galvanisko elementu veidošanos.

Ir vairāki korozijas veidi, tostarp:

Ciets. Tas izceļas ar lielu nepārtrauktu izplatības zonu. Retos gadījumos tas izraisa cauruļvada bojājumus, jo tas bieži neiekļūst dziļi metāla konstrukcijā;

Vietējā korozija – kļūst visvairāk kopīgs cēlonis plīsumi, jo neaizsedz lielu laukumu, bet iekļūst dziļi. Tas ir sadalīts punktveida, pavedienu, cauruļu, zemvirsmas, plankumains, nazis, starpgraudains, korozijas trauslums un plaisāšana.

Pazemes cauruļvadu aizsardzības metodes

Aizsardzība pret metāla koroziju var būt aktīva vai pasīva. Pasīvās metodes ietver tādu apstākļu radīšanu cauruļvadam, kuros to neietekmēs apkārtējā augsne. Lai to izdarītu, tam tiek uzklāti īpaši aizsargājoši savienojumi, kas kļūst par barjeru. Visbiežāk izmantotie pārklājumi ir bitumens, epoksīdsveķi, polimēru lentes vai akmeņogļu darvas piķis.

Aktīvajai metodei visbiežāk tiek izmantota cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju. Tā pamatā ir polarizācijas radīšana, kas ļauj samazināt metāla šķīdināšanas ātrumu. Šis efekts tiek realizēts, novirzot korozijas potenciālu uz negatīvāku zonu. Lai to izdarītu, starp metāla virsmu un augsni tiek nodota elektriskā strāva, kas ievērojami samazina korozijas ātrumu.

Katodiskās aizsardzības ieviešanas metodes:

Izmantojot ārējos strāvas avotus, kas ir savienoti ar aizsargāto cauruli un anoda zemējumu;

Izmantojot galvanisko metodi (magnija upura anoda aizsargi).

Cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju, izmantojot ārējos avotus, ir sarežģītāka. Tā kā tas prasa īpašu konstrukciju izmantošanu, kas nodrošina līdzstrāvu. Galvaniskā metode savukārt tiek realizēta caur aizsargiem, kas ļauj nodrošināt efektīvu aizsardzību tikai augsnēs ar zemu elektrisko pretestību.

Var izmantot, lai aizsargātu cauruļvadu un anodisko metodi. To lieto saskares apstākļos ar agresīvu ķīmisko vidi. Anodiskā metode ir balstīta uz metāla aktīvā stāvokļa pārvēršanu pasīvā un tā saglabāšanu ārējā anoda ietekmē.

Neskatoties uz zināmām grūtībām ieviešanā, šī metode tiek aktīvi izmantota gadījumos, kad cauruļvadu katodaizsardzību pret koroziju nevar īstenot.

Cauruļvadu katodaizsardzības pret koroziju piemēri izstādē

Lietošanas pieredze un jauninājumi šajā jomā tiek izcelti ikgadējā nozares izstādē "Ņeftegaz", kas notiek Expocentre Fairgrounds.

Izstāde ir nozīmīgs nozares notikums un lieliska platforma speciālistu iepazīstināšanai ar jaunumiem, kā arī jaunu projektu uzsākšanai. Izstāde Neftegaz notiks izstādē Expocentre izstāžu centrā Maskavā Krasnaya Presnya.

Izlasiet citus mūsu rakstus.

M. Ivanovs, Ph.D. n.

Metālu, īpaši dzelzs un neleģētā tērauda, korozija nodara lielu kaitējumu ierīcēm un cauruļvadiem, kas darbojas saskarē ar ūdeni un gaisu. Tas samazina aprīkojuma kalpošanas laiku un papildus rada apstākļus ūdens piesārņošanai ar korozijas produktiem.

Jūs varat abonēt rakstus vietnē

Kā zināms, korozija ir elektroķīmisks process, kurā notiek metāla oksidēšanās, tas ir, elektronu atbrīvošanās no tā atomiem. Šis process notiek mikroskopiskā virsmas daļā, ko sauc par anodisko reģionu. Tas noved pie metāla integritātes pārkāpuma, kura atomi nokļūst ķīmiskās reakcijas, īpaši aktīva atmosfēras skābekļa un mitruma klātbūtnē.

Tā kā metāli ir labi elektrības vadītāji, atbrīvotie elektroni brīvi plūst uz citu mikroskopisku reģionu, kur notiek reducēšanās reakcijas ūdens un skābekļa klātbūtnē. Šo reģionu sauc par katodu.

Elektroķīmiskās korozijas rašanos var novērst, pieliekot spriegumu no ārēja līdzstrāvas avota, lai novirzītu metāla elektroda potenciālu uz vērtībām, pie kurām korozijas process nenotiek.

Uz tā pamata ir izbūvētas katodaizsardzības sistēmas pazemes cauruļvadiem, tvertnēm un citām metāla konstrukcijām. Ja aizsargātajam metālam tiek pielietots elektriskais potenciāls, uz visas metāla konstrukcijas virsmas tiek noteiktas tādas potenciāla vērtības, pie kurām var notikt tikai reducēšanas katoda procesi: piemēram, metāla katjoni pieņems elektronus un pārveidosies par zemāka līmeņa joniem. oksidācijas pakāpe vai neitrālie atomi.

Tehniski metālu katodaizsardzības metode tiek veikta šādi ( rīsi. 1). Aizsargājamai metāla konstrukcijai, piemēram, tērauda cauruļvadam tiek pievadīts vads, kas savienots ar katoda stacijas negatīvo polu, kā rezultātā cauruļvads kļūst par katodu. Zināmā attālumā no metāla konstrukcijas zemē atrodas elektrods, kas ar vadu savienots ar pozitīvo polu un kļūst par anodu. Potenciālā starpība starp katodu un anodu tiek izveidota tā, lai pilnībā novērstu plūsmu oksidatīvie procesi uz aizsargājamās konstrukcijas. Šajā gadījumā vājas strāvas plūdīs caur mitru augsni starp katodu un anodu augsnes biezumā. Priekš efektīva aizsardzība nepieciešams izvietot vairākus anoda elektrodus visā cauruļvada garumā. Ja ir iespējams samazināt potenciālo starpību starp aizsargājamo konstrukciju un augsni līdz 0,85-1,2 V, tad cauruļvadu korozijas ātrums tiek samazināts līdz ievērojami zemām vērtībām.

Tātad katoda aizsardzības sistēma ietver līdzstrāvas avotu, vadības punktu un anoda zemējumu. Parasti katodaizsardzības stacija sastāv no maiņstrāvas transformatora un diodes taisngrieža. Parasti tas tiek darbināts no 220 V tīkla; Ir arī stacijas, kuras darbina augstsprieguma (6-10 kV) līnijas.

Lai katoda stacija darbotos efektīvi, potenciālajai starpībai starp katodu un anodu, ko tā rada, jābūt vismaz 0,75 V. Dažos gadījumos veiksmīgai aizsardzībai pietiek ar aptuveni 0,3 V. Tajā pašā laikā kā tehniskie parametri Katodiskās aizsardzības stacijas izmanto izejas strāvas un izejas sprieguma nominālās vērtības. Tādējādi parasti staciju nominālais izejas spriegums ir no 20 līdz 48 V. Ar lielu attālumu starp anodu un aizsargājamo objektu nepieciešamais stacijas izejas spriegums sasniedz 200 V.

Kā anodi tiek izmantoti papildu inertie elektrodi. Anoda zemējuma elektrodi, piemēram, a/s Katod (Razvilkas ciems, Maskavas apgabals) ražotais modelis AZM-3X ir lējumi no korozijizturīga sakausējuma, kas aprīkoti ar speciālu vadu ar vara serdi pastiprinātā izolācijā, kā arī noslēgts savienojums savienošanai ar katodaizsardzības stacijas galveno kabeli. Visracionālāk ir izmantot zemējuma vadus vidēs ar augstu un mērenu korozīvu aktivitāti, kad pretestība augsne līdz 100 Ohm.m. Lai optimāli sadalītu lauka intensitāti un strāvas blīvumu visā iekārtas korpusā, ap anodiem tiek novietoti īpaši ekrāni ogļu vai koksa aizbēruma veidā.

Lai novērtētu katodaizsardzības stacijas efektivitāti, ir nepieciešama sistēma, kas sastāv no mērīšanas elektroda un atskaites elektroda un ir galvenā vadības un mērīšanas punkta sastāvdaļa. Pamatojoties uz šo elektrodu rādījumiem, tiek regulēta katodaizsardzības potenciāla starpība.

Mērīšanas elektrodi ir izgatavoti no augstas leģētā tērauda, silīcija čuguna, platinizēta misiņa vai bronzas un vara. Atsauces elektrodi ir sudraba hlorīds vai vara sulfāts. Manā veidā dizains atsauces elektrodi var būt iegremdējami vai attālināti. Tajos izmantotā šķīduma sastāvam jābūt tuvu barotnes sastāvam, no kaitīgo ietekmi kura iekārta ir jāaizsargā.

Var atzīmēt VNIIGAZ (Maskava) izstrādātos EDB tipa ilgstošas darbības bimetāla atsauces elektrodus. Tie ir paredzēti, lai izmērītu potenciālu starpību starp pazemes metāla objektu (ieskaitot cauruļvadu) un zemi, lai vadītu katodaizsardzības staciju automātiskais režīms lielas slodzes apstākļos un ievērojamā dziļumā, tas ir, ja citi elektrodi nevar nodrošināt pastāvīgu dotā potenciāla uzturēšanu.

Aprīkojumu katodaizsardzībai galvenokārt piegādā vietējie ražotāji. Tādējādi minētā AS “Kathod” piedāvā staciju “Minerva-3000” ( rīsi. 2), kas paredzēti maģistrālo ūdensapgādes tīklu aizsardzībai. Tā nominālā izejas jauda ir 3,0 kW, izejas spriegums 96 V, aizsardzības strāva 30 A. Aizsardzības potenciāla un strāvas vērtības uzturēšanas precizitāte ir attiecīgi 1 un 2%. Pulsācijas vērtība nav lielāka par 1%.

Cits Krievijas ražotājs Energomera OJSC (Stavropol) piegādā MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 un PN-OPE-M11 zīmolu moduļus, kas nodrošina efektīvu pazemes metāla konstrukciju katodaizsardzību vietās ar augstu korozijas risku. Moduļa MKZ-M12 nominālā strāva ir 15 vai 20 A; nominālais izejas spriegums ir 24 V. Modeļiem MKZ-M12-15-24-U2 izejas spriegums ir 30 V. Aizsardzības potenciāla uzturēšanas precizitāte sasniedz ±0,5%, norādītā strāva ir ±1%. Tehniskais resurss ir 100 tūkstoši stundu, un kalpošanas laiks ir vismaz 20 gadi.

SIA "Electronic Technologies" (Tvera) piedāvā katodaizsardzības stacijas "Tvertsa" ( rīsi. 3), kas aprīkots ar iebūvētu mikroprocesoru un telemehānisko sistēmu tālvadība. Kontroles un mērīšanas punkti ir aprīkoti ar nepolarizējošiem ilgstošas darbības salīdzināšanas elektrodiem ar elektroķīmisko potenciālu sensoriem, kas nodrošina cauruļvada polarizācijas potenciālu mērījumus. Šajās stacijās ietilpst arī regulējams katoda strāvas avots un ķēdes elektrisko parametru sensoru bloks, kas caur kontrolieri savienots ar attālās piekļuves ierīci. Šīs stacijas transformators ir izgatavots uz Epcos tipa ferīta serdeņu bāzes. Tiek izmantota arī sprieguma pārveidotāja vadības sistēma, kuras pamatā ir UCC 2808A mikroshēma.

Uzņēmums Kurs-OP (Maskava) ražo Elkon katodaizsardzības stacijas, kuru izejas spriegums svārstās no 30 līdz 96 V, bet izejas strāva - no 20 līdz 60 A. Izejas sprieguma pulsācija - ne vairāk kā 2 % . Šīs stacijas ir paredzētas, lai aizsargātu vienvirziena cauruļvadus no augsnes korozijas, un, izmantojot kopīgu aizsardzības bloku, vairāku dzīslu cauruļvadus apgabalos bez klaiņojošām straumēm mērenos klimatiskajos apstākļos (no -45 līdz +40 ° C). Stacijās ietilpst vienfāzes strāvas transformators, pārveidotājs ar pakāpenisku izejas sprieguma regulēšanu, augstsprieguma aprīkojums, divu polu manuālais atvienotājs un pārsprieguma slāpētāji.

Var atzīmēt arī NPF Neftegazkompleks EKhZ LLC (Saratov) ražotās NGK-IPKZ sērijas katoda aizsardzības iekārtas, kuru maksimālā izejas strāva ir 20 vai 100 A un nominālais izejas spriegums ir 48 V.

Viens no katodaizsardzības staciju piegādātājiem no NVS valstīm ir Hoffmann Electric Technologies (Harkova, Ukraina), kas piedāvā iekārtas maģistrālo cauruļvadu elektroķīmiskai aizsardzībai pret grunts koroziju.

Tie ļauj pagarināt metāla konstrukcijas kalpošanas laiku, kā arī saglabāt tās tehniskās un fizikālās īpašības ekspluatācijas laikā. Neskatoties uz pretkorozijas darbības nodrošināšanas metožu daudzveidību, tikai retos gadījumos ir iespējams pilnībā aizsargāt objektus no rūsas bojājumiem.

Šādas aizsardzības efektivitāte ir atkarīga ne tikai no protektora tehnoloģijas kvalitātes, bet arī no tās pielietošanas apstākļiem. Jo īpaši, lai saglabātu cauruļvadu metāla konstrukciju, to labākās īpašības demonstrē elektroķīmisko aizsardzību pret koroziju, pamatojoties uz katoda veiktspēju. Rūsas veidošanās novēršana uz šādām komunikācijām, protams, nav vienīgā šīs tehnoloģijas pielietojuma joma, taču, pamatojoties uz tās īpašību kopumu, šo jomu var uzskatīt par elektroķīmiskā aizsardzībai vispiemērotāko.

Vispārīga informācija par elektroķīmisko aizsardzību

Metālu aizsardzība pret rūsu ar elektroķīmisko iedarbību balstās uz materiāla izmēra atkarību no korozijas procesa ātruma. Metāla konstrukcijas jādarbina potenciālu diapazonā, kur to anodiskā izšķīšana būs zem pieļaujamās robežas. Pēdējo, starp citu, nosaka konstrukcijas ekspluatācijas tehniskā dokumentācija.

Praksē elektroķīmiskā aizsardzība pret koroziju ietver līdzstrāvas avota pievienošanu gatavajam produktam. Elektriskais lauks uz aizsargājamā objekta virsmas un struktūrā veido elektrodu polarizāciju, kuras dēļ tiek kontrolēts korozijas bojājumu process. Būtībā anodiskās zonas uz metāla konstrukcijas kļūst katodiskas, kas ļauj pārvietot negatīvos procesus, nodrošinot mērķa objekta struktūras saglabāšanu.

Katodiskās aizsardzības darbības princips

Ir elektroķīmiskā tipa katoda un anoda aizsardzība. Pirmā koncepcija, kas tiek izmantota cauruļvadu aizsardzībai, ir ieguvusi vislielāko popularitāti. Autors vispārējs princips, īstenojot šo metodi, objektam no ārēja avota tiek piegādāta strāva ar negatīvu polu. Jo īpaši šādā veidā var aizsargāt tērauda vai vara cauruli, kā rezultātā katoda sekciju polarizācija notiks ar to potenciālu pāreju uz anoda stāvokli. Tā rezultātā aizsargājamās konstrukcijas korozijas aktivitāte tiks samazināta gandrīz līdz nullei.

Šajā gadījumā var būt arī katoda aizsardzība dažādi varianti izpildi. Iepriekš aprakstītā polarizācijas no ārēja avota tehnika tiek plaši izmantota, taču efektīvi darbojas arī elektrolīta atgaisošanas metode, samazinot katoda procesu ātrumu un arī izveidojot aizsargbarjeru.

Vairāk nekā vienu reizi tika atzīmēts, ka katodaizsardzības princips tiek īstenots, izmantojot ārēju strāvas avotu. Faktiski tā galvenā funkcija ir tā darbā, ko veic īpašas stacijas, kas parasti ir daļa no vispārējās cauruļvadu uzturēšanas infrastruktūras.

Pretkorozijas stacijas

Katoda stacijas galvenā funkcija ir nodrošināt stabilu strāvu mērķa metāla priekšmetam saskaņā ar katoda polarizācijas metodi. Šādas iekārtas tiek izmantotas pazemes gāzes un naftas vadu infrastruktūrā, ūdens apgādes cauruļvados, siltumtīklos u.c.

Ir daudz šādu avotu šķirņu, un visizplatītākā katoda aizsardzības ierīce satur:

strāvas pārveidotāju aprīkojums;
vadi savienošanai ar aizsargājamo objektu;
anoda zemējuma vadītājs.

Tajā pašā laikā notiek staciju sadalījums invertoros un transformatoros. Ir arī citas klasifikācijas, taču tās ir vērstas uz iekārtu segmentēšanu pēc pielietojuma jomas vai pēc tehniskās specifikācijas un ievades datu parametri. Pamatprincipi Darbi visskaidrāk ilustrē divu veidu norādītās katoda stacijas.

Transformatoru katodaizsardzības iekārtas

Uzreiz jāatzīmē, ka šis tips stacijas ir novecojušas. To aizstāj ar invertora analogiem, kuriem ir gan plusi, gan mīnusi. Tā vai citādi transformatoru modeļi tiek izmantoti pat jaunos punktos elektroķīmiskās aizsardzības nodrošināšanai.

Par pamatu šādiem objektiem tiek izmantots zemfrekvences 50 Hz transformators un tiristoru vadības sistēmai tiek izmantotas vienkāršākās ierīces, tai skaitā fāzes impulsu jaudas regulatori. Atbildīgāka pieeja vadības problēmu risināšanai ietver kontrolieru izmantošanu ar plašu funkcionalitāti.

Mūsdienu katodiskā aizsardzība pret cauruļvadu koroziju ar šādām iekārtām ļauj pielāgot izejas strāvas parametrus, sprieguma indikatorus, kā arī izlīdzināt aizsargpotenciālus. Kas attiecas uz transformatoru aprīkojuma trūkumiem, tie ir līdz galam augsta pakāpe Izejas strāvas pulsācija pie zema jaudas koeficienta. Šis trūkums nav izskaidrojams ar strāvas sinusoidālo formu.

Pulsācijas problēmu zināmā mērā var atrisināt, ieviešot sistēmā zemfrekvences droseli, taču tā izmēri atbilst paša transformatora izmēriem, kas ne vienmēr padara iespējamu šādu papildinājumu.

Invertora katodaizsardzības stacija

Invertora tipa instalācijas ir balstītas uz impulsu augstfrekvences pārveidotājiem. Viena no galvenajām šāda veida staciju izmantošanas priekšrocībām ir augstā efektivitāte, kas sasniedz 95%. Salīdzinājumam, transformatoru instalācijām šis rādītājs vidēji sasniedz 80%.

Dažkārt tiek izvirzītas citas priekšrocības. Piemēram, invertora staciju mazie izmēri paplašina to izmantošanas iespējas sarežģītās vietās. Ir arī finansiālas priekšrocības, ko apliecina šādu iekārtu lietošanas prakse. Tādējādi invertora katodiskā aizsardzība pret cauruļvadu koroziju ātri atmaksājas un prasa minimālais ieguldījums tehniskajā saturā. Taču šīs īpašības ir skaidri pamanāmas tikai tad, ja salīdzina ar transformatoru iekārtām, taču mūsdienās parādās arvien efektīvāki un jauni cauruļvadu strāvas nodrošināšanas līdzekļi.

Katoda staciju konstrukcijas

Šādas iekārtas tiek piedāvātas tirgū dažādos korpusos, formās un izmēros. Protams, plaši izplatīta ir arī šādu sistēmu individuālās projektēšanas prakse, kas ļauj ne tikai iegūt optimālu dizainu konkrētām vajadzībām, bet arī nodrošināt nepieciešamos darbības parametrus.

Stingrs stacijas raksturlielumu aprēķins ļauj vēl vairāk optimizēt tās uzstādīšanas, transportēšanas un uzglabāšanas izmaksas. Piemēram, maziem objektiem ir diezgan piemērota katoda aizsardzība pret cauruļvadu koroziju, pamatojoties uz invertoru, kas sver 10-15 kg un jaudu 1,2 kW. Iekārtas ar šādiem raksturlielumiem var apkalpot ar vieglo automašīnu, tomēr liela mēroga projektiem var izmantot masīvākas un smagākas stacijas, kurās nepieciešams savienot kravas automašīnas, celtni un montāžas brigādes.

Aizsardzības funkcionalitāte

Izstrādājot katoda stacijas, īpaša uzmanība tiek pievērsta paša aprīkojuma aizsardzībai. Šim nolūkam tiek integrētas sistēmas, lai aizsargātu stacijas no īssavienojumiem un slodzes pārtraukumiem. Pirmajā gadījumā instalāciju avārijas darbības režīmu apstrādei izmanto īpašus drošinātājus.

Runājot par sprieguma pārspriegumiem un pārtraukumiem, katodaizsardzības stacija, visticamāk, netiks nopietni bojāta, taču pastāv elektriskās strāvas trieciena risks. Piemēram, ja parastajā režīmā iekārta tiek darbināta ar zemu spriegumu, tad pēc pārtraukuma lēciens rādījumos var sasniegt 120 V.

Citi elektroķīmiskās aizsardzības veidi

Papildus katodaizsardzībai tiek praktizētas arī elektriskās drenāžas tehnoloģijas, kā arī aizsardzības metodes korozijas novēršanai. Lielākā daļa daudzsološs virziens To uzskata par īpašu aizsardzību pret korozijas veidošanos. Šajā gadījumā aktīvie elementi ir savienoti arī ar mērķa objektu, nodrošinot virsmas pārveidošanu ar katodiem caur strāvu. Piemēram, tērauda cauruli kā daļu no gāzes vada var aizsargāt ar cinka vai alumīnija baloniem.

Secinājums

Elektroķīmiskās aizsardzības metodes nevar uzskatīt par jaunām un īpaši novatoriskām. Šādu paņēmienu izmantošanas efektivitāte cīņā pret rūsēšanas procesiem ir apgūta jau ilgu laiku. Tomēr šīs metodes plašo izmantošanu kavē viens nopietns trūkums. Fakts ir tāds, ka katoda aizsardzība pret cauruļvadu koroziju neizbēgami rada tā sauktos Tie nav bīstami mērķa struktūrai, bet var būt negatīva ietekme uz tuvējiem objektiem. Jo īpaši klaiņojošā strāva veicina tādas pašas korozijas veidošanos uz blakus esošo cauruļu metāla virsmas.