ECP (perlindungan elektrokimia) sebagai kaedah universal perlindungan kakisan struktur dan struktur logam: saluran paip proses, tangki, vesel, cerucuk, tiang, jambatan dan banyak lagi. Perlindungan kakisan katodik

M. Ivanov, Ph.D. n.

Kakisan logam, terutamanya besi dan keluli tidak berloil, menyebabkan kemudaratan besar kepada peranti dan saluran paip yang dikendalikan bersentuhan dengan air dan udara. Ini membawa kepada pengurangan dalam hayat perkhidmatan peralatan dan juga mewujudkan keadaan untuk pencemaran air dengan produk kakisan.

Anda boleh melanggan artikel di

Seperti yang diketahui, kakisan adalah proses elektrokimia di mana pengoksidaan logam berlaku, iaitu pelepasan elektron oleh atomnya. Proses ini berlaku di bahagian mikroskopik permukaan yang dipanggil rantau anodik. Ia membawa kepada pelanggaran integriti logam, yang mana atomnya masuk ke dalamnya tindak balas kimia, terutamanya aktif dengan kehadiran oksigen dan kelembapan atmosfera.

Oleh kerana logam adalah konduktor elektrik yang baik, elektron yang dibebaskan mengalir bebas ke kawasan mikroskopik yang lain, di mana, dengan kehadiran air dan oksigen, tindak balas pengurangan. Kawasan ini dipanggil katod.

Kejadian kakisan elektrokimia boleh diatasi dengan menggunakan voltan daripada sumber arus terus luaran untuk mengalihkan potensi elektrod logam kepada nilai di mana proses kakisan tidak berlaku.

Atas dasar ini, sistem perlindungan katodik untuk saluran paip bawah tanah, tangki dan struktur logam lain telah dibina. Jika potensi elektrik digunakan pada logam yang dilindungi, nilai potensi sedemikian ditetapkan pada keseluruhan permukaan struktur logam di mana hanya proses katod pengurangan boleh berlaku: contohnya, kation logam akan menerima elektron dan berubah menjadi ion yang lebih rendah. keadaan pengoksidaan atau atom neutral.

Secara teknikal, kaedah perlindungan katodik logam dijalankan seperti berikut ( nasi. 1). Kawat dibekalkan kepada struktur logam untuk dilindungi, contohnya saluran paip keluli, yang disambungkan ke kutub negatif stesen katod, akibatnya saluran paip menjadi katod. Pada jarak tertentu dari struktur logam, elektrod terletak di dalam tanah, yang disambungkan dengan wayar ke kutub positif dan menjadi anod. Perbezaan potensi antara katod dan anod dicipta sedemikian rupa untuk menghapuskan sepenuhnya kejadian proses oksidatif pada struktur yang dilindungi. Dalam kes ini, arus lemah akan mengalir melalui tanah lembap antara katod dan anod dalam ketebalan tanah. Perlindungan yang berkesan memerlukan penempatan beberapa elektrod anod di sepanjang keseluruhan saluran paip. Sekiranya mungkin untuk mengurangkan perbezaan potensi antara struktur terlindung dan tanah kepada 0.85-1.2 V, maka kadar kakisan saluran paip dikurangkan kepada nilai yang sangat rendah.

Jadi, sistem perlindungan katodik termasuk sumber pemalar arus elektrik, titik kawalan dan pembumian anodik. Biasanya, stesen perlindungan katodik terdiri daripada pengubah AC dan penerus diod. Sebagai peraturan, ia dikuasakan daripada rangkaian 220 V; terdapat juga stesen yang dikuasakan oleh talian voltan tinggi (6-10 kV).

Untuk stesen katod beroperasi dengan berkesan, beza potensi antara katod dan anod yang dihasilkannya mestilah sekurang-kurangnya 0.75 V. Dalam beberapa kes, kira-kira 0.3 V adalah mencukupi untuk perlindungan yang berjaya Pada masa yang sama, seperti parameter teknikal Stesen perlindungan katodik menggunakan nilai nominal arus keluaran dan voltan keluaran. Oleh itu, biasanya voltan keluaran terkadar stesen adalah dari 20 hingga 48 V. Dengan jarak yang besar antara anod dan objek yang dilindungi, voltan keluaran yang diperlukan stesen mencapai 200 V.

Elektrod lengai tambahan digunakan sebagai anod. Elektrod pembumian anod, sebagai contoh, model AZM-3X yang dihasilkan oleh JSC Katod (kampung Razvilka, wilayah Moscow), adalah tuangan yang diperbuat daripada aloi tahan kakisan, dilengkapi dengan wayar khas dengan teras tembaga dalam penebat bertetulang, serta gandingan tertutup untuk sambungan ke kabel utama stesen perlindungan katodik. Adalah paling rasional untuk menggunakan konduktor pembumian dalam persekitaran dengan aktiviti menghakis tinggi dan sederhana apabila kerintangan tanah sehingga 100 Ohm.m. Untuk pengagihan optimum kekuatan medan dan ketumpatan arus ke seluruh badan peralatan, skrin khas dalam bentuk timbunan arang batu atau kok diletakkan di sekeliling anod.

Untuk menilai kecekapan stesen perlindungan katodik, sistem diperlukan yang terdiri daripada elektrod pengukur dan elektrod rujukan dan merupakan bahagian utama bagi titik kawalan dan pengukuran. Berdasarkan bacaan elektrod ini, beza potensi perlindungan katodik dikawal.

Elektrod pengukur diperbuat daripada keluli aloi tinggi, besi tuang silikon, loyang atau gangsa platin, dan tembaga. Elektrod rujukan ialah perak klorida atau kuprum sulfat. Dengan cara saya sendiri reka bentuk elektrod rujukan boleh tenggelam atau jauh. Komposisi penyelesaian yang digunakan di dalamnya mesti dekat dengan komposisi medium, dari kesan berbahaya yang mana peralatan itu perlu dilindungi.

Orang boleh perhatikan elektrod rujukan dwilogam bertindak panjang jenis EDB, yang dibangunkan oleh VNIIGAZ (Moscow). Ia direka untuk mengukur beza keupayaan antara objek logam bawah tanah (termasuk saluran paip) dan tanah untuk mengawal stesen perlindungan katodik dalam mod automatik di bawah keadaan beban berat dan pada kedalaman yang agak besar, iaitu, di mana elektrod lain tidak dapat memastikan penyelenggaraan berterusan potensi yang diberikan.

Peralatan untuk perlindungan katodik dibekalkan terutamanya oleh pengeluar domestik. Oleh itu, CJSC "Kathod" yang disebutkan menawarkan stesen "Minerva-3000" ( nasi. 2), direka untuk melindungi rangkaian bekalan air utama. Kuasa keluaran terkadarnya ialah 3.0 kW, voltan keluaran ialah 96 V, arus perlindungan ialah 30 A. Ketepatan mengekalkan potensi perlindungan dan nilai arus ialah 1 dan 2%, masing-masing. Nilai riak tidak lebih daripada 1%.

Satu lagi Pengilang Rusia- JSC Energomera (Stavropol) - membekalkan modul jenama MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 dan PN-OPE-M11, memberikan perlindungan katodik yang berkesan bagi struktur logam bawah tanah di kawasan yang mempunyai bahaya kakisan tinggi. Modul MKZ-M12 mempunyai arus undian 15 atau 20 A; voltan keluaran terkadar ialah 24 V. Bagi model MKZ-M12-15-24-U2, voltan keluaran ialah 30 V. Ketepatan mengekalkan potensi perlindungan mencapai ±0.5%, arus yang ditentukan ialah ±1%. Sumber teknikal adalah 100 ribu jam, dan hayat perkhidmatan sekurang-kurangnya 20 tahun.

LLC "Teknologi Elektronik" (Tver) menawarkan stesen perlindungan katodik "Tvertsa" ( nasi. 3), dilengkapi dengan mikropemproses terbina dalam dan sistem kawalan jauh telemekanikal. Titik kawalan dan pengukur dilengkapi dengan elektrod perbandingan bertindak panjang tidak berpolarisasi dengan penderia potensi elektrokimia, yang menyediakan pengukuran potensi polarisasi pada saluran paip. Stesen ini juga termasuk sumber arus katod boleh laras dan blok penderia untuk parameter elektrik litar, yang disambungkan melalui pengawal ke peranti capaian jauh. Pengubah stesen ini dibuat berdasarkan teras ferit jenis Epcos. Sistem kawalan penukar voltan berdasarkan litar mikro UCC 2808A juga digunakan.

Syarikat Kurs-OP (Moscow) menghasilkan stesen perlindungan katodik Elkon, voltan keluaran yang berbeza dalam julat dari 30 hingga 96 V, dan arus keluaran dalam julat dari 20 hingga 60 A. Riak voltan keluaran - tidak lebih daripada 2 % . Stesen-stesen ini direka bentuk untuk melindungi saluran paip satu helai daripada kakisan tanah, dan dengan penggunaan unit perlindungan bersama, saluran paip berbilang lembar di kawasan tanpa arus sesat dalam keadaan iklim sederhana (dari -45 hingga +40 °C). Stesen-stesen tersebut termasuk pengubah kuasa satu fasa, penukar dengan pengawalan voltan keluaran secara berperingkat, peralatan voltan tinggi, pemutus penyambung manual dua kutub dan penekan lonjakan.

Kita juga boleh perhatikan pemasangan perlindungan katodik siri NGK-IPKZ yang dihasilkan oleh NPF Neftegazkompleks EKhZ LLC (Saratov), arus keluaran maksimum ialah 20 atau 100 A, dan voltan keluaran undian ialah 48 V.

Salah satu pembekal stesen perlindungan katodik dari negara-negara CIS ialah Hoffmann Electric Technologies (Kharkov, Ukraine), yang menawarkan peralatan untuk perlindungan elektrokimia terhadap kakisan tanah saluran paip utama.

Perlindungan elektrokimia – kaedah yang berkesan perlindungan produk siap daripada kakisan elektrokimia. Dalam sesetengah kes adalah mustahil untuk memperbaharui salutan cat atau bahan pembalut pelindung, maka dinasihatkan untuk menggunakan perlindungan elektrokimia. Menutup saluran paip bawah tanah atau bahagian bawah kapal laut ia sangat intensif buruh dan mahal untuk diperbaharui, kadang-kadang ia adalah mustahil. Perlindungan elektrokimia dengan pasti melindungi produk daripada, menghalang pemusnahan saluran paip bawah tanah, dasar kapal, pelbagai tangki, dsb.

Perlindungan elektrokimia digunakan dalam kes di mana potensi kakisan bebas adalah di kawasan pembubaran sengit logam asas atau pasif semula. Itu. apabila terdapat kemusnahan kuat struktur logam.

Intipati perlindungan elektrokimia

Arus terus (sumber DC atau pelindung) disambungkan kepada produk logam siap dari luar. Arus elektrik pada permukaan produk yang dilindungi mencipta polarisasi katodik elektrod pasangan mikrogalvanik. Hasilnya ialah kawasan anodik pada permukaan logam menjadi katodik. Dan disebabkan oleh pengaruh persekitaran yang menghakis, bukan logam struktur yang dimusnahkan, tetapi anod.

Bergantung pada arah mana (positif atau negatif) potensi logam beralih, perlindungan elektrokimia dibahagikan kepada anodik dan katodik.

Perlindungan kakisan katodik

Perlindungan kakisan elektrokimia katodik digunakan apabila logam yang dilindungi tidak terdedah kepada pempasifan. Ini adalah salah satu jenis perlindungan utama logam daripada kakisan. Intipati perlindungan katodik ialah penggunaan arus luaran kepada produk dari kutub negatif, yang mempolarisasi bahagian katod unsur menghakis, membawa nilai potensi lebih dekat kepada anodik. Kutub positif sumber arus disambungkan kepada anod. Dalam kes ini, kakisan struktur yang dilindungi hampir berkurangan kepada sifar. Anod secara beransur-ansur merosot dan mesti diganti secara berkala.

Terdapat beberapa pilihan untuk perlindungan katodik: polarisasi daripada sumber luar arus elektrik; mengurangkan kadar proses katodik (contohnya, deaerasi elektrolit); sentuhan dengan logam yang potensi kakisan bebasnya dalam persekitaran tertentu adalah lebih elektronegatif (yang dipanggil perlindungan korban).

Polarisasi daripada sumber luar arus elektrik digunakan sangat kerap untuk melindungi struktur yang terletak di dalam tanah, air (dasar kapal, dll.). Selain itu jenis ini perlindungan kakisan digunakan untuk zink, timah, aluminium dan aloinya, titanium, tembaga dan aloinya, plumbum, serta keluli kromium tinggi, karbon, aloi (kedua-dua aloi rendah dan tinggi).

Sumber arus luaran ialah stesen perlindungan katodik, yang terdiri daripada penerus (penukar), bekalan arus ke struktur terlindung, konduktor pembumian anod, elektrod rujukan dan kabel anod.

Perlindungan katodik Kedua-dua jenis perlindungan kakisan bebas dan tambahan digunakan.

Kriteria utama yang boleh menilai keberkesanan perlindungan katodik adalah potensi perlindungan. Potensi perlindungan ialah potensi di mana kadar kakisan logam masuk syarat-syarat tertentu persekitaran mengambil nilai terendah (sejauh mungkin).

Terdapat keburukan menggunakan perlindungan katodik. Salah satunya adalah bahaya pertahanan semula. Perlindungan berlebihan diperhatikan dengan perubahan besar dalam potensi objek yang dilindungi sisi negatif. Pada masa yang sama ia menonjol. Hasilnya ialah pemusnahan salutan pelindung, kerosakkan hidrogen pada logam, dan keretakan kakisan.

Perlindungan tapak (penggunaan pelindung)

Satu jenis perlindungan katodik adalah pengorbanan. Apabila menggunakan perlindungan korban, logam dengan potensi lebih elektronegatif disambungkan ke objek yang dilindungi. Dalam kes ini, bukan struktur yang dimusnahkan, tetapi tapaknya. Lama kelamaan, pelindung itu menghakis dan mesti diganti dengan yang baru.

Perlindungan tapak berkesan dalam kes di mana terdapat rintangan peralihan kecil antara pelindung dan persekitaran.

Setiap pelindung mempunyai jejari tindakan perlindungannya sendiri, yang ditentukan oleh maksimum jarak yang mungkin, di mana pelindung boleh dikeluarkan tanpa kehilangan kesan perlindungan. Perlindungan pelindung paling kerap digunakan apabila mustahil atau sukar dan mahal untuk membekalkan arus kepada struktur.

Pelindung digunakan untuk melindungi struktur dalam persekitaran neutral (laut atau air sungai, udara, tanah, dll.).

Logam berikut digunakan untuk membuat pelindung: magnesium, zink, besi, aluminium. Logam tulen tidak memenuhinya sepenuhnya fungsi perlindungan, oleh itu, apabila membuat pelindung, ia juga dialoi.

Pelindung besi diperbuat daripada keluli karbon atau besi tulen.

Pelindung zink

Pelindung zink mengandungi kira-kira 0.001 - 0.005% plumbum, kuprum dan besi, 0.1 - 0.5% aluminium dan 0.025 - 0.15% kadmium. Projektor zink digunakan untuk melindungi produk daripada kakisan laut (dalam air masin). Jika pelindung zink digunakan dalam air tawar atau tanah yang sedikit masin, ia dengan cepat ditutup dengan lapisan oksida dan hidroksida yang tebal.

Pelindung magnesium

Aloi untuk pembuatan pelindung magnesium dialoi dengan zink 2–5% dan aluminium 5–7%. Jumlah kuprum, plumbum, besi, silikon, nikel dalam aloi tidak boleh melebihi persepuluh dan perseratus peratus.

Pelindung magnesium digunakan dalam garam sedikit, air tawar, tanah. Pelindung digunakan dalam persekitaran di mana pelindung zink dan aluminium tidak berkesan. Aspek penting ialah pelindung magnesium mesti digunakan dalam persekitaran dengan pH 9.5 - 10.5. Ini dijelaskan oleh kadar pelarutan magnesium yang tinggi dan pembentukan sebatian yang jarang larut pada permukaannya.

Pelindung magnesium berbahaya kerana... adalah punca kerosakan hidrogen dan keretakan kakisan struktur.

Pelindung aluminium

Pelindung aluminium mengandungi bahan tambahan yang menghalang pembentukan oksida aluminium. Sehingga 8% zink, sehingga 5% magnesium dan persepuluh hingga perseratus silikon, kadmium, indium dan talium ditambahkan pada pelindung tersebut. Pelindung aluminium digunakan di rak pantai dan air laut yang mengalir.

Perlindungan kakisan anodik

Perlindungan elektrokimia anodik digunakan untuk struktur yang diperbuat daripada titanium, keluli tahan karat aloi rendah, keluli karbon, aloi aloi tinggi ferus, dan logam pasif yang berbeza. Perlindungan anodik digunakan dalam persekitaran menghakis konduktif elektrik yang tinggi.

Dengan perlindungan anodik, potensi logam yang dilindungi beralih ke arah yang lebih positif sehingga keadaan stabil pasif sistem dicapai. Kelebihan perlindungan elektrokimia anodik bukan sahaja kelembapan yang sangat ketara dalam kadar kakisan, tetapi juga fakta bahawa produk kakisan tidak memasuki produk dan persekitaran yang dihasilkan.

Perlindungan anodik boleh dilaksanakan dalam beberapa cara: dengan mengalihkan potensi ke arah positif menggunakan sumber arus elektrik luaran atau dengan memasukkan agen pengoksida (atau unsur ke dalam aloi) ke dalam persekitaran yang menghakis, yang meningkatkan kecekapan proses katodik pada permukaan logam.

Perlindungan anodik menggunakan agen pengoksidaan mekanisma pertahanan serupa dengan polarisasi anodik.

Jika perencat pasif dengan sifat pengoksidaan digunakan, permukaan yang dilindungi menjadi pasif di bawah pengaruh arus yang dihasilkan. Ini termasuk dikromat, nitrat, dsb. Tetapi ia mencemarkan persekitaran teknologi sekeliling dengan agak teruk.

Apabila bahan tambahan dimasukkan ke dalam aloi (terutamanya mengaloi dengan logam mulia), tindak balas pengurangan penyahkutub yang berlaku pada katod berlaku dengan lebihan voltan yang lebih rendah daripada pada logam terlindung.

Jika arus elektrik dialirkan melalui struktur yang dilindungi, potensi beralih ke arah positif.

Pemasangan untuk perlindungan kakisan elektrokimia anodik terdiri daripada sumber arus luaran, elektrod rujukan, katod dan objek yang dilindungi itu sendiri.

Untuk mengetahui sama ada adalah mungkin untuk menggunakan perlindungan elektrokimia anodik untuk objek tertentu, lengkung polarisasi anodik diambil, dengan bantuan yang mana seseorang boleh menentukan potensi kakisan struktur yang dikaji dalam persekitaran menghakis tertentu, kawasan pasif yang stabil dan ketumpatan semasa di rantau ini.

Untuk pembuatan katod, logam yang kurang larut digunakan, seperti keluli tahan karat aloi tinggi, tantalum, nikel, plumbum, dan platinum.

Untuk perlindungan elektrokimia anodik berkesan dalam persekitaran tertentu, perlu menggunakan logam dan aloi yang mudah dipasifkan, elektrod rujukan dan katod mesti berada dalam larutan pada setiap masa, dan unsur penyambung mestilah berkualiti tinggi.

Bagi setiap kes perlindungan anodik, susunan katod direka bentuk secara individu.

Agar perlindungan anodik berkesan untuk objek tertentu, ia perlu memenuhi keperluan tertentu:

Semua kimpalan mesti dibuat dengan kualiti yang tinggi;

Dalam persekitaran teknologi, bahan dari mana objek yang dilindungi dibuat mesti memasuki keadaan pasif;

Bilangan poket udara dan retak hendaklah minimum;

Tidak boleh ada sambungan rivet pada struktur;

Dalam peranti yang dilindungi, elektrod rujukan dan katod mesti sentiasa berada dalam larutan.

Untuk melaksanakan perlindungan anodik dalam industri kimia Penukar haba dan pemasangan yang mempunyai bentuk silinder sering digunakan.

Perlindungan anodik elektrokimia keluli tahan karat boleh digunakan untuk penyimpanan industri asid sulfurik, larutan berasaskan ammonia, baja mineral, serta semua jenis pengumpul, tangki dan tangki penyukat.

Perlindungan anodik juga boleh digunakan untuk mengelakkan pemusnahan menghakis mandi penyaduran nikel tanpa elektro, unit pertukaran haba dalam pengeluaran gentian tiruan dan asid sulfurik.

Talian paip adalah cara yang paling biasa untuk mengangkut pembawa tenaga. Kelemahan mereka yang jelas adalah kerentanan mereka terhadap karat. Untuk tujuan ini, perlindungan katodik saluran paip utama daripada kakisan dilakukan. Apakah prinsip operasinya?

Punca-punca kakisan

Rangkaian saluran paip untuk sistem sokongan hayat diedarkan di seluruh Rusia. Dengan bantuan mereka, gas, air, produk petroleum dan minyak diangkut dengan cekap. Tidak lama dahulu, saluran paip telah dipasang untuk mengangkut ammonia. Kebanyakan jenis saluran paip diperbuat daripada logam, dan musuh utama mereka adalah kakisan, yang mana terdapat banyak jenis.

Sebab-sebab pembentukan karat pada permukaan logam adalah berdasarkan sifat-sifat alam sekitar, kedua-dua kakisan luaran dan dalaman saluran paip. Risiko kakisan untuk permukaan dalaman berdasarkan:

Interaksi dengan air.
Kehadiran alkali, garam atau asid di dalam air.

Keadaan sedemikian mungkin timbul pada sistem bekalan air utama, bekalan air panas (DHW), stim dan sistem pemanasan. Tidak kurang juga faktor penting ialah kaedah meletakkan saluran paip: di atas tanah atau di bawah tanah. Yang pertama lebih mudah untuk mengekalkan dan menghapuskan punca pembentukan karat berbanding yang kedua.

Dengan kaedah pemasangan paip ke paip, risiko kakisan adalah rendah. Apabila memasang terus saluran paip di luar rumah, karat mungkin terbentuk akibat interaksi dengan atmosfera, yang juga membawa kepada perubahan dalam reka bentuk.

Talian paip yang terletak di bawah tanah, termasuk wap dan air panas, paling terdedah kepada kakisan. Persoalan timbul tentang kerentanan terhadap kakisan paip yang terletak di bahagian bawah sumber air, tetapi hanya sebahagian kecil saluran paip yang terletak di tempat-tempat ini.

Mengikut tujuannya, saluran paip dengan risiko kakisan dibahagikan kepada:

talian utama;
komersial;
untuk pemanasan dan sistem sokongan hayat;
untuk air sisa daripada perusahaan industri.

Kerentanan kepada kakisan rangkaian saluran paip utama

Kakisan saluran paip jenis ini paling banyak dikaji, dan perlindungannya daripada pendedahan faktor luaran ditakrifkan oleh keperluan standard. Dokumen kawal selia membincangkan kaedah perlindungan, dan bukan sebab pembentukan karat.

Sama pentingnya untuk mengambil kira bahawa dalam kes ini hanya kakisan luaran yang dipertimbangkan, yang mana bahagian luar saluran paip terdedah, kerana gas lengai masuk ke dalam saluran paip. Dalam kes ini, sentuhan logam dengan atmosfera tidak begitu berbahaya.

Untuk perlindungan terhadap kakisan, menurut GOST, beberapa bahagian saluran paip dipertimbangkan: peningkatan dan bahaya yang tinggi, serta kakisan-berbahaya.

Kesan faktor negatif dari atmosfera bagi kawasan bahaya meningkat atau jenis kakisan:

Arus sesat timbul daripada sumber arus terus.
Pendedahan kepada mikroorganisma.
Tegasan yang dicipta menimbulkan keretakan logam.
Penyimpanan sisa.
Tanah masin.
Suhu bahan yang diangkut adalah melebihi 300 °C.
Kakisan karbon dioksida pada saluran paip minyak.

Pemasang untuk melindungi saluran paip bawah tanah daripada kakisan mesti mengetahui reka bentuk saluran paip dan keperluan SNiP.

Kakisan elektrokimia daripada tanah

Oleh kerana perbezaan voltan yang terbentuk dalam bahagian individu saluran paip, aliran elektron berlaku. Proses pembentukan karat berlaku mengikut prinsip elektrokimia. Berdasarkan kesan ini, sebahagian daripada logam di zon anodik retak dan mengalir ke dasar tanah. Selepas interaksi dengan elektrolit, kakisan terbentuk.

Salah satu kriteria penting untuk memastikan perlindungan terhadap manifestasi negatif ialah panjang garisan. Dalam perjalanan terdapat tanah dengan komposisi berbeza dan ciri-ciri. Semua ini menyumbang kepada kemunculan perbezaan voltan antara bahagian saluran paip yang diletakkan. Sesalur mempunyai kekonduksian yang baik, jadi pembentukan pasangan galvanik dengan tahap yang agak besar berlaku.

Peningkatan kadar kakisan saluran paip menimbulkan ketumpatan tinggi aliran elektron. Kedalaman garisan tidak kurang pentingnya, kerana ia mengekalkan peratusan kelembapan yang ketara dan suhu tidak dibenarkan jatuh di bawah tanda "0". Skala kilang juga kekal di permukaan paip selepas pemprosesan, dan ini menjejaskan penampilan karat.

Dengan menjalankan kerja penyelidikan Hubungan langsung telah diwujudkan antara kedalaman dan kawasan karat yang terbentuk pada logam. Ini berdasarkan fakta bahawa logam dengan luas permukaan yang lebih besar paling terdedah kepada manifestasi negatif luaran. Kes-kes khas termasuk berlakunya jumlah kemusnahan yang lebih kecil pada struktur keluli di bawah pengaruh proses elektrokimia.

Keagresifan tanah terhadap logam, pertama sekali, ditentukan oleh komponen strukturnya sendiri, kelembapan, rintangan, ketepuan alkali, kebolehtelapan udara dan faktor lain. Pemasang untuk perlindungan saluran paip bawah tanah daripada kakisan mestilah biasa dengan projek pembinaan saluran paip.

Kakisan di bawah pengaruh arus sesat

Karat boleh timbul daripada aliran elektron yang silih berganti dan berterusan:

Pembentukan karat di bawah pengaruh arus malar. Arus sesat ialah arus yang terdapat di dalam tanah dan dalam elemen struktur yang terletak di bawah tanah. Asal mereka adalah antropogenik. Mereka timbul akibat operasi peranti teknikal arus terus, merebak dari bangunan atau struktur. Mereka boleh menjadi penyongsang kimpalan, sistem perlindungan katod dan peranti lain. Arus cenderung mengikuti laluan rintangan paling sedikit, akibatnya, dengan saluran paip yang sedia ada di dalam tanah, ia akan menjadi lebih mudah untuk arus melalui logam. Anod ialah bahagian saluran paip dari mana arus sesat keluar ke permukaan tanah. Bahagian saluran paip di mana arus masuk bertindak sebagai katod. Pada permukaan anodik yang diterangkan, arus mempunyai ketumpatan yang meningkat, jadi di tempat-tempat ini bintik-bintik kakisan yang ketara terbentuk. Kadar kakisan tidak terhad dan boleh mencapai sehingga 20 mm setahun.
Pembentukan karat di bawah pengaruh arus ulang alik. Apabila terletak berhampiran talian kuasa dengan voltan rangkaian melebihi 110 kV, serta dalam susunan selari saluran paip, kakisan berlaku di bawah pengaruh arus ulang-alik, termasuk kakisan di bawah penebat saluran paip.

Retak Kakisan Tekanan

Jika permukaan logam secara serentak terdedah kepada luaran faktor negatif Dan voltan tinggi daripada talian kuasa yang mencipta daya tegangan, pembentukan karat berlaku. Menurut penyelidikan yang dijalankan, teori hakisan hidrogen baru mendapat tempatnya.

Retakan kecil terbentuk apabila paip tepu dengan hidrogen, yang kemudiannya memastikan peningkatan tekanan dari dalam ke tahap yang lebih tinggi daripada setara yang diperlukan bagi ikatan atom dan kristal.

Di bawah pengaruh penyebaran proton, penghidrogenan lapisan permukaan berlaku di bawah pengaruh hidrolisis pada tahap tinggi perlindungan katodik dan pendedahan serentak kepada sebatian tak organik.

Selepas retakan terbuka, proses pengaratan logam mempercepatkan, yang disediakan oleh elektrolit tanah. Akibatnya, di bawah pengaruh pengaruh mekanikal, logam mengalami kemusnahan perlahan.

Kakisan disebabkan oleh mikroorganisma

Hakisan mikrobiologi ialah proses pembentukan karat pada saluran paip di bawah pengaruh mikroorganisma hidup. Ini boleh menjadi alga, kulat, bakteria, termasuk protozoa. Telah ditetapkan bahawa pembiakan bakteria paling ketara mempengaruhi proses ini. Untuk mengekalkan aktiviti penting mikroorganisma, adalah perlu untuk mewujudkan keadaan, iaitu nitrogen, kelembapan, air dan garam. Juga syaratnya ialah:

Penunjuk suhu dan kelembapan.
Tekanan.
Ketersediaan pencahayaan.
Oksigen.

Organisma yang menghasilkan keadaan berasid juga boleh menyebabkan kakisan. Di bawah pengaruh mereka, rongga muncul di permukaan, yang berwarna hitam dan bau busuk hidrogen sulfida. Bakteria yang mengandungi sulfat terdapat dalam hampir semua tanah, tetapi kadar kakisan meningkat apabila bilangannya meningkat.

Apakah perlindungan elektrokimia

Perlindungan elektrokimia saluran paip terhadap kakisan adalah satu set langkah yang bertujuan untuk mencegah perkembangan kakisan di bawah pengaruh medan elektrik. Penerus khusus digunakan untuk menukar arus terus.

Perlindungan kakisan dicapai dengan mencipta medan elektromagnet, akibatnya potensi negatif diperoleh atau kawasan itu bertindak sebagai katod. Iaitu, bahagian saluran paip keluli, dilindungi daripada pembentukan karat, memperoleh caj negatif, dan pembumian menjadi positif.

Perlindungan katodik saluran paip terhadap kakisan disertai dengan perlindungan elektrolitik dengan kekonduksian medium yang mencukupi. Fungsi ini dilakukan oleh tanah apabila meletakkan logam lebuh raya bawah tanah. Menghubungi elektrod dilakukan melalui unsur konduktif.

Penunjuk untuk menentukan penunjuk kakisan ialah voltmeter voltan tinggi atau tolok kakisan. Menggunakan peranti ini, penunjuk antara elektrolit dan tanah dipantau, khusus untuk kes ini.

Bagaimanakah perlindungan elektrokimia dikelaskan?

Kakisan dan perlindungan saluran paip utama dan tangki daripadanya dikawal dalam dua cara:

Sumber arus disambungkan ke permukaan logam. Kawasan ini memperoleh cas negatif, iaitu, ia bertindak sebagai katod. Anod ialah elektrod lengai yang tiada kaitan dengan reka bentuk. Kaedah ini dianggap paling biasa, dan kakisan elektrokimia tidak berlaku. Teknik ini bertujuan untuk mencegah jenis kakisan berikut: pitting, disebabkan oleh kehadiran arus sesat, jenis kristal daripada keluli tahan karat, serta rekahan unsur loyang.
Kaedah galvanik. Perlindungan saluran paip utama atau perlindungan korban dilakukan oleh plat logam dengan tahap cas negatif yang tinggi, diperbuat daripada aluminium, zink, magnesium atau aloinya. Anod adalah dua elemen, yang dipanggil perencat, manakala pemusnahan perlahan pelindung membantu mengekalkan arus katod dalam produk. Perlindungan perlindungan digunakan sangat jarang. ECP dilakukan pada salutan penebat saluran paip.

Mengenai ciri perlindungan elektrokimia

Punca utama kemusnahan saluran paip adalah hasil daripada kakisan permukaan logam. Selepas pembentukan karat, retak, pecah, dan rongga terbentuk, yang secara beransur-ansur meningkat dalam saiz dan menyumbang kepada pecah saluran paip. Fenomena ini berlaku lebih kerap berhampiran lebuh raya yang diletakkan di bawah tanah atau bersentuhan dengan air bawah tanah.

Prinsip perlindungan katodik ialah penciptaan perbezaan voltan dan tindakan kedua-dua kaedah yang diterangkan di atas. Selepas menjalankan operasi mengukur terus di lokasi saluran paip, didapati potensi yang diperlukan untuk membantu melambatkan proses pemusnahan hendaklah 0.85V, dan untuk elemen bawah tanah nilai ini ialah 0.55V.

Untuk memperlahankan kadar kakisan, voltan katod hendaklah dikurangkan sebanyak 0.3V. Dalam keadaan ini, kadar kakisan tidak akan melebihi 10 mikron/tahun, dan ini akan memanjangkan hayat perkhidmatan peranti teknikal dengan ketara.

Salah satu masalah yang ketara ialah kehadiran arus sesat di dalam tanah. Arus sedemikian timbul daripada pembumian bangunan, struktur, landasan kereta api dan peranti lain. Selain itu, adalah mustahil untuk membuat penilaian yang tepat tentang tempat ia mungkin muncul.

Untuk mencipta kesan yang merosakkan, cukup untuk mengecas saluran paip keluli dengan potensi positif berhubung dengan persekitaran elektrolitik, ini termasuk saluran paip yang diletakkan di dalam tanah.

Untuk menyediakan litar dengan arus, adalah perlu untuk membekalkan voltan luaran, parameter yang akan mencukupi untuk menembusi rintangan asas tanah.

Sebagai peraturan, sumber tersebut adalah talian kuasa dengan penarafan kuasa dari 6 hingga 10 kW. Jika arus elektrik tidak dapat dibekalkan, maka penjana diesel atau gas boleh digunakan. Pemasang untuk perlindungan saluran paip bawah tanah daripada kakisan mesti biasa dengan penyelesaian reka bentuk sebelum melakukan kerja.

Perlindungan katodik

Untuk mengurangkan peratusan karat pada permukaan paip, stesen perlindungan elektrod digunakan:

Anod, dibuat dalam bentuk konduktor pembumian.
Penukar aliran elektron malar.
Peralatan kawalan proses dan titik kawalan untuk proses ini.
Sambungan kabel dan wayar.

Stesen perlindungan katodik agak berkesan apabila disambungkan terus ke talian kuasa atau penjana, ia memberikan kesan perencatan arus. Ini memastikan perlindungan beberapa bahagian saluran paip secara serentak. Parameter boleh dilaraskan secara manual atau automatik. Dalam kes pertama, belitan pengubah digunakan, dan dalam kes kedua, thyristor digunakan.

Yang paling biasa di Rusia ialah pemasangan berteknologi tinggi - Minevra -3000. Kuasanya mencukupi untuk melindungi 30,000 m lebuh raya.

Kelebihan peranti teknikal:

ciri kuasa tinggi;
mengemas kini mod operasi selepas lebihan beban dalam satu perempat minit;
menggunakan peraturan digital, parameter operasi dipantau;
ketegangan sambungan yang sangat kritikal;
menyambungkan peranti ke kawalan proses jauh.

ASKG-TM juga digunakan, walaupun kuasanya rendah, ia dilengkapi dengan kompleks telemetri atau alat kawalan jauh membolehkan mereka tidak kurang popular.

Gambar rajah garisan penebat bekalan air atau saluran paip gas mesti ada di tapak kerja.

Video: perlindungan katodik terhadap kakisan - apakah itu dan bagaimana ia dilakukan?

Perlindungan kakisan dengan memasang saliran

Pemasang perlindungan kakisan untuk saluran paip bawah tanah mestilah biasa dengan sistem perparitan. Perlindungan sedemikian terhadap pembentukan karat saluran paip daripada arus sesat dijalankan oleh peranti saliran yang diperlukan untuk mengalihkan arus ini ke bahagian lain tanah. Terdapat beberapa pilihan saliran.

Jenis pelaksanaan:

Dilaksanakan di bawah tanah.
Lurus.
Dengan polariti.
Diperkuatkan.

Semasa menjalankan saliran tanah, elektrod dipasang di zon anod. Untuk memastikan garis saliran lurus, pelompat elektrik dibuat menyambungkan saluran paip ke kutub negatif sumber arus, contohnya, pembumian dari bangunan kediaman.

Saliran terpolarisasi mempunyai kekonduksian sehala, iaitu, apabila cas positif muncul pada gelung tanah, ia dimatikan secara automatik. Saliran dipertingkatkan beroperasi daripada penukar arus yang disambungkan tambahan kepada gambarajah elektrik, dan ini menambah baik penyingkiran arus sesat dari talian utama.

Peningkatan untuk kakisan saluran paip dilakukan dengan pengiraan, menurut RD.

Di samping itu, perlindungan perencat digunakan, iaitu, ia digunakan pada paip gubahan khas untuk perlindungan terhadap persekitaran yang agresif. Kakisan terhenti berlaku apabila peralatan dandang terbiar untuk masa yang lama untuk mengelakkan ini daripada berlaku, penyelenggaraan peralatan adalah perlu.

Pemasang untuk perlindungan saluran paip bawah tanah daripada kakisan mesti mempunyai pengetahuan dan kemahiran, dilatih dalam Peraturan dan secara berkala menjalani pemeriksaan perubatan dan lulus peperiksaan dengan kehadiran pemeriksa dari Rostechnadzor.

Melindungi logam daripada kakisan dengan menggunakan arus elektrik langsung luaran, yang secara radikal mengubah potensi elektrod bahan dan mengubah kadar kakisannya, dipanggil perlindungan elektrokimia. Ia pasti melindungi permukaan daripada kakisan, menghalang pemusnahan tangki bawah tanah, saluran paip, dasar kapal, tangki gas, struktur hidraulik, saluran paip gas, dll. Kaedah ini digunakan dalam kes di mana potensi kakisan berada dalam zon pereputan yang teruk atau semasa pempasifan , iaitu apabila pemusnahan aktif struktur logam berlaku.

Prinsip operasi perlindungan elektrokimia

Sumber arus elektrik terus disambungkan kepada struktur logam dari luar. Di permukaan produk, arus elektrik membentuk polarisasi katodik elektrod, akibatnya pertukaran berlaku dan kawasan anodik berubah menjadi katodik. Akibatnya, di bawah pengaruh persekitaran yang menghakis, anod dimusnahkan, dan bukan bahan sumber. Perlindungan jenis ini dibahagikan kepada katodik dan anodik, ia bergantung kepada arah mana (negatif atau positif) potensi pergeseran logam.

Perlindungan kakisan katodik

Contoh: (+0.8)Au/Fe(-0.44)

Untuk meningkatkan kestabilan bahagian logam apabila bersentuhan dengan mana-mana persekitaran yang agresif atau apabila beroperasi di bawah pengaruh air laut atau tanah, perlindungan katodik terhadap kakisan digunakan. Dalam kes ini, polarisasi katodik logam yang disimpan dicapai dengan membentuk pasangan mikrogalvanik dengan logam lain (aluminium, zink, magnesium), mengurangkan kelajuan proses katodik (penyahudaraan elektrolit) atau menggunakan arus elektrik dari sumber luaran .

Teknik ini biasanya digunakan untuk memelihara logam ferus, kerana kebanyakan objek yang terletak di dalam tanah dan air dibuat daripadanya - contohnya, tiang, struktur cerucuk, saluran paip. Kaedah ini juga telah menemui aplikasi yang meluas dalam kejuruteraan mekanikal, dalam pencegahan proses kakisan dalam mesin baru dan sedang digunakan, dalam rawatan badan kereta, rongga anggota sisi, komponen casis, dll. Perlu diingatkan bahawa kaedah yang sama digunakan untuk menghasilkan perlindungan yang berkesan bahagian bawah badan kereta, yang paling kerap terdedah kepada persekitaran yang agresif.

Perlindungan katodik, dengan banyak kelebihan, masih mempunyai kelemahan. Salah satu daripadanya ialah perlindungan yang berlebihan; fenomena ini diperhatikan apabila potensi produk yang disimpan dialihkan ke arah negatif. Hasilnya ialah kerapuhan logam, keretakan kakisan bahan dan pemusnahan semua lapisan pelindung. Jenisnya ialah perlindungan tapak. Apabila menggunakannya, logam dengan potensi negatif (pelindung) dilekatkan pada produk yang disimpan, yang kemudiannya, semasa memelihara objek, dimusnahkan.

Perlindungan anodik

Contoh: (-0.77)Cd/Fe(-0.44)

Perlindungan anodik terhadap kakisan logam digunakan untuk produk yang diperbuat daripada aloi ferus aloi tinggi, keluli tahan karbon dan asid, terletak dalam persekitaran yang menghakis dengan kekonduksian elektrik yang baik. Dengan kaedah ini, potensi logam beralih ke arah positif sehingga mencapai keadaan stabil (pasif).

Pemasangan elektrokimia anod termasuk: sumber arus, katod, elektrod rujukan dan objek yang disimpan.

Agar perlindungan menjadi seefektif mungkin untuk mana-mana item tertentu, peraturan tertentu mesti dipatuhi:

meminimumkan bilangan keretakan, celah dan poket udara;

kualiti kimpalan dan sambungan struktur logam mestilah maksimum;

katod dan elektrod rujukan mesti diletakkan dalam larutan dan kekal di sana secara kekal

STRUKTUR LOGAM"

Asas teori

Perlindungan katodik struktur logam bawah tanah

Prinsip operasi perlindungan katodik

Apabila logam bersentuhan dengan tanah yang berkaitan dengan persekitaran elektrolitik, proses kakisan berlaku, disertai dengan pembentukan arus elektrik, dan potensi elektrod tertentu ditubuhkan. Magnitud potensi elektrod saluran paip boleh ditentukan oleh beza keupayaan antara dua elektrod: saluran paip dan unsur kuprum sulfat tidak berpolarisasi. Oleh itu, nilai potensi saluran paip ialah perbezaan antara potensi elektrodnya dan potensi elektrod rujukan berkenaan dengan tanah. Pada permukaan saluran paip, proses elektrod berlaku dalam arah tertentu dan perubahan masa adalah pegun sifatnya.

Potensi pegun biasanya dipanggil potensi semula jadi, membayangkan ketiadaan arus sesat dan arus teraruh lain pada saluran paip.

Interaksi logam yang menghakis dengan elektrolit terbahagi kepada dua proses: anodik dan katodik, yang berlaku serentak pada pelbagai kawasan antara logam dan elektrolit.

Apabila melindungi daripada kakisan, pemisahan wilayah proses anodik dan katodik digunakan. Sumber arus dengan elektrod pembumian tambahan disambungkan ke saluran paip, dengan bantuan arus terus luaran digunakan pada saluran paip. Dalam kes ini, proses anodik berlaku pada elektrod pembumian tambahan.

Polarisasi katodik saluran paip bawah tanah dijalankan dengan menggunakan medan elektrik dari sumber arus terus luaran. Kutub negatif sumber arus terus disambungkan kepada struktur yang dilindungi, manakala saluran paip adalah katod berhubung dengan tanah, dan anod pembumian buatan adalah kutub positif.

Gambarajah skematik perlindungan katodik ditunjukkan dalam Rajah. 14.1. Dengan perlindungan katodik, kutub negatif punca arus 2 disambungkan ke saluran paip 1, dan kutub positif disambungkan kepada peranti pembumian anod buatan buatan 3. Apabila punca arus dihidupkan, punca arus daripada kutubnya melalui pembumian anodik memasuki tanah dan melalui kawasan penebat yang rosak 6 ke paip. Kemudian, melalui titik saliran 4 di sepanjang wayar penyambung 5, arus kembali semula ke tolak sumber kuasa. Dalam kes ini, proses polarisasi katodik bermula di bahagian saluran paip yang terdedah.

nasi. 14.1. Gambar rajah skema perlindungan katodik saluran paip:

1 - saluran paip; 2 - sumber luar arus terus; 3 - pembumian anodik;

4 - titik saliran; 5 - kabel saliran; 6 - hubungan terminal katod;

7 - terminal katod; 8 - kerosakan pada penebat saluran paip

Oleh kerana voltan arus luaran yang digunakan di antara elektrod pembumian dan saluran paip dengan ketara melebihi perbezaan potensi antara elektrod pasangan makro kakisan saluran paip, potensi pegun pembumian anodik tidak memainkan peranan yang menentukan.

Dengan kemasukan perlindungan elektrokimia ( j 0a.tambah) pengagihan arus pasangan makro kakisan terganggu, nilai perbezaan potensi "paip - tanah" bahagian katod ( j 0k) dengan beza keupayaan bahagian anod ( j 0a), syarat untuk polarisasi disediakan.

Perlindungan katodik dikawal dengan mengekalkan potensi perlindungan yang diperlukan. Jika, dengan menggunakan arus luar, saluran paip dipolarisasi kepada potensi keseimbangan ( j 0k = j 0a) pembubaran logam (Rajah 14.2 a), maka arus anodik berhenti dan kakisan berhenti. Peningkatan selanjutnya dalam arus pelindung adalah tidak praktikal. Pada nilai potensi yang lebih positif, fenomena perlindungan tidak lengkap berlaku (Rajah 14.2 b). Ia boleh berlaku semasa perlindungan katodik saluran paip yang terletak di kawasan pengaruh kuat arus sesat atau apabila menggunakan pelindung yang tidak mempunyai potensi elektrod negatif yang mencukupi (pelindung zink).

Kriteria untuk melindungi logam daripada kakisan ialah ketumpatan arus pelindung dan potensi perlindungan.

Polarisasi katodik struktur logam terdedah kepada potensi perlindungan memerlukan arus yang ketara. Nilai ketumpatan arus yang paling berkemungkinan diperlukan untuk polarisasi keluli dalam pelbagai persekitaran kepada potensi perlindungan minimum (-0.85 V) berhubung dengan elektrod rujukan kuprum-sulfat diberikan dalam Jadual. 14.1

nasi. 14.2. Gambar rajah kakisan untuk kes polarisasi lengkap (a) dan

polarisasi tidak lengkap (b)

Biasanya, perlindungan katodik digunakan bersama dengan salutan penebat yang digunakan pada permukaan luar saluran paip. Salutan permukaan mengurangkan arus yang diperlukan dengan beberapa urutan magnitud. Oleh itu, untuk perlindungan katodik keluli dengan salutan yang baik di dalam tanah, hanya 0.01 ... 0.2 mA/m 2 diperlukan.

Jadual 14.1

Ketumpatan semasa diperlukan untuk perlindungan katodik

permukaan keluli terdedah dalam pelbagai persekitaran

Ketumpatan arus pelindung untuk saluran paip utama terlindung tidak boleh menjadi kriteria perlindungan yang boleh dipercayai kerana pengagihan penebat saluran paip yang rosak yang tidak diketahui, yang menentukan kawasan sentuhan sebenar logam dengan tanah. Walaupun untuk paip tidak bertebat (kartrij di laluan bawah tanah melalui kereta api dan lebuh raya), ketumpatan arus pelindung ditentukan oleh dimensi geometri struktur dan adalah rekaan, kerana perkadaran permukaan kartrij masih tidak diketahui, ditutup dengan sentiasa hadir lapisan pelindung pasif (skala, dsb.) dan tidak mengambil bahagian semasa proses penyahkutuban. Oleh itu, ketumpatan arus pelindung sebagai kriteria perlindungan digunakan untuk sesetengah orang penyelidikan makmal dilakukan pada sampel logam.