M. Ivanov, Ph.D. n.
Coroziunea metalelor, în special a fierului și a oțelului nealiat, dăunează foarte mult dispozitivelor și conductelor operate în contact cu apa și aerul. Acest lucru duce la o reducere a duratei de viață a echipamentului și, în plus, creează condiții pentru poluarea apei cu produse de coroziune.
Vă puteți abona la articole pe
După cum știți, coroziunea este un proces electrochimic în care metalul este oxidat, adică întoarcerea electronilor săi de către atomi. Acest proces are loc într-o parte microscopică a suprafeței numită regiunea anodică. Conduce la o încălcare a integrității metalului, ai cărui atomi intră în reacții chimice, mai ales activ - în prezența oxigenului atmosferic și a umidității.
Deoarece metalele conduc bine curentul electric, electronii eliberați curg liber către o altă regiune microscopică, unde reacțiile de reducere au loc în prezența apei și a oxigenului. Această regiune se numește regiunea catodică.
Coroziunea electrochimică poate fi contracarată prin aplicarea unei tensiuni de la o sursă de curent continuu externă pentru a schimba potențialul electrodului metalic la valori la care procesul de coroziune nu are loc.
Pe baza acesteia, au fost construite sisteme de protecție catodică pentru conducte subterane, rezervoare și alte structuri metalice. Dacă metalului care trebuie protejat i se aplică un potențial electric, astfel de valori de potențial sunt stabilite pe întreaga suprafață a structurii metalice la care pot avea loc numai procese catodice reductive: de exemplu, cationii metalici vor accepta electroni și se vor transforma în ioni de o stare de oxidare inferioară sau atomi neutri.
Din punct de vedere tehnic, metoda de protecție catodică a metalelor se realizează după cum urmează ( orez. 1). Un fir este furnizat structurii metalice protejate, de exemplu o conductă de oțel, care este conectată la polul negativ al stației catodice, ca urmare a căreia conducta devine catod. La o anumită distanță de structura metalică, un electrod este situat în pământ, care este conectat cu un fir la polul pozitiv și devine anodul. Diferența de potențial dintre catod și anod este creată în așa fel încât să excludă complet apariția proceselor oxidative pe structura protejată. În acest caz, curenții slabi vor curge prin solul umed dintre catod și anodul din coloana de sol. O protecție eficientă necesită plasarea mai multor electrozi anodici pe toată lungimea conductei. Dacă este posibil să se reducă diferența de potențial dintre structura protejată și sol la 0,85-1,2 V, atunci viteza de coroziune a conductei scade la valori semnificativ scăzute.
Deci, sistemul de protecție catodică include o sursă de curent electric constant, un punct de control și măsurare și împământare anod. De obicei, o stație de protecție catodică constă dintr-un transformator de curent alternativ și un redresor cu diodă. De regulă, este alimentat de la o rețea de 220 V; există și stații alimentate cu linii de înaltă tensiune (6-10 kV).
Pentru funcționarea eficientă a stației catodice, diferența de potențial dintre catod și anodul creat de acesta trebuie să fie de cel puțin 0,75 V. În unele cazuri, pentru o protecție reușită, este suficientă aproximativ 0,3 V. În același timp, valorile nominale a curentului de ieșire și a tensiunii de ieșire. Deci, de obicei, tensiunea nominală de ieșire a stațiilor este de la 20 la 48 V. Cu o distanță mare între anod și obiectul protejat, valoarea necesară a tensiunii de ieșire a stației ajunge la 200 V.
Electrozii auxiliari inerți sunt utilizați ca anozi. Întrerupătoarele anodice de împământare, de exemplu, modelul AZM-3X fabricat de CJSC Katod (așezarea Razvilka, regiunea Moscova), sunt piese turnate dintr-un aliaj rezistent la coroziune, echipate cu un fir special cu miez de cupru în izolație ranforsată, precum și un manșon etanș pentru conectarea la cablul stației principale de protecție catodică. Este cel mai rațional să se utilizeze electrozi de împământare în medii cu activitate corozivă mare și medie, cu rezistivitate a solului de până la 100 Ohm.m. Pentru o distribuție optimă a intensității câmpului și a densității curentului peste carcasa echipamentului, ecranele speciale sunt plasate în jurul anozilor sub formă de umplutură de cărbune sau cocs.
Pentru a evalua eficiența stației de protecție catodică, este necesar un sistem, care constă dintr-un electrod de măsurare și un electrod de referință și este componenta principală a punctului de control și măsurare. Pe baza citirilor acestor electrozi, diferența de potențial de protecție catodică este reglată.
Electrozii de măsurare sunt fabricați din oțel înalt aliat, fontă silicioasă, alamă platinată sau bronz, precum și cupru. Electrozi de referință - clorură de argint sau sulfat de cupru. Prin designul lor, electrozii de referință pot fi scufundați sau la distanță. Compoziția soluției utilizate în ele ar trebui să fie apropiată de compoziția mediului, de efectele nocive ale cărora este necesară protejarea echipamentului.
De remarcat sunt electrozii de referință bimetalici cu acțiune lungă de tip EDB, dezvoltați de VNIIGAZ (Moscova). Ele sunt concepute pentru a măsura diferența de potențial dintre un obiect metalic subteran (inclusiv o conductă) și sol pentru a controla o stație de protecție catodică în mod automat în condiții de sarcină mare și la adâncime considerabilă, adică acolo unde alți electrozi nu pot asigura întreținerea constantă a un potential dat.
Echipamentul de protecție catodică este furnizat în principal de producători autohtoni. Așadar, CJSC „Cathode” menționat mai sus oferă stația „Minerva-3000” ( orez. 2), destinate să protejeze rețelele principale de alimentare cu apă. Puterea sa nominală de ieșire este de 3,0 kW, tensiunea de ieșire este de 96 V, iar curentul de protecție este de 30 A. Precizia menținerii potențialului de protecție și a valorii curentului este de 1 și, respectiv, 2%. Valoarea ondulației - nu mai mult de 1%.
Un alt producător rus, JSC Energomera (Stavropol), furnizează module ale mărcilor MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 și PN-OPE-M11, care asigură o protecție catodică eficientă a structurilor metalice subterane în zonele cu risc ridicat de coroziune. Modulul MKZ-M12 are un curent nominal de 15 sau 20 A; tensiune nominală de ieșire - 24 V. Pentru modelele MKZ-M12-15-24-U2, tensiunea de ieșire este de 30 V. Precizia menținerii potențialului de protecție ajunge la ± 0,5%, curentul setat este de ± 1%. Resursa tehnică este de 100 de mii de ore, iar durata de viață este de cel puțin 20 de ani.
SRL „Electronic Technologies” (Tver) oferă stații de protecție catodică „Tvertsa” ( orez. 3), echipat cu un microprocesor încorporat și un sistem de telecomandă telemecanic. Punctele de control și măsurare sunt echipate cu electrozi de referință nepolarizați pe termen lung cu senzori de potențial electrochimic care măsoară potențialele de polarizare pe conductă. Aceste stații includ, de asemenea, o sursă reglabilă de curent catodic și un bloc de senzori pentru parametrii electrici ai circuitului, care este conectat prin intermediul unui controler la un dispozitiv de acces la distanță. Transformatorul acestei statii este realizat pe baza de miezuri de ferita de tip Epcos. De asemenea, este utilizat un sistem de control al convertizorului de tensiune bazat pe un microcircuit UCC 2808A.
Compania „Kurs-OP” (Moscova) produce stații de protecție catodică „Elkon”, a căror tensiune de ieșire variază în intervalul de la 30 la 96 V, iar curentul de ieșire - în intervalul de la 20 la 60 A. Ondularea tensiunii de ieșire - nu mai mult de 2%... Aceste stații sunt destinate protecției împotriva coroziunii solului a unei singure linii și cu utilizarea unei unități de protecție a articulațiilor și a conductelor cu mai multe linii în zone fără curenți vagabonzi într-un climat temperat (de la -45 la +40 ° C). Stațiile includ un transformator de putere monofazat, un convertor cu tensiune de ieșire controlată în trepte, echipamente de înaltă tensiune, un separator bipolar acționat manual și descărcătoare de supratensiune.
De asemenea, se remarcă instalațiile de protecție catodică din seria NGK-IPKZ produse de OOO NPF Neftegazkompleks EKhZ (Saratov), curentul maxim de ieșire de la care este de 20 sau 100 A, iar tensiunea nominală de ieșire este de 48 V.
Unul dintre furnizorii de stații de protecție catodică din țările CSI este firma „Hoffman Electric Technologies” (Kharkov, Ucraina), care oferă echipamente pentru protecția electrochimică împotriva coroziunii solului a conductelor principale.
Protecție electrochimică- o modalitate eficientă de a proteja produsele finite împotriva coroziunii electrochimice. În unele cazuri, este imposibil să reînnoiți vopseaua sau materialul de ambalare de protecție, atunci este recomandabil să folosiți protecție electrochimică. Acoperirea unei conducte subterane sau a fundului unui vas maritim este foarte laborioasă și costisitoare de reînnoit, uneori este pur și simplu imposibil. Protecția electrochimică protejează în mod fiabil produsul de, prevenind distrugerea conductelor subterane, fundul navelor, diverse rezervoare etc.
Protecția electrochimică este utilizată în cazurile în care potențialul de coroziune liberă este în zona de dizolvare intensă a metalului de bază sau repasivizare. Acestea. când are loc o distrugere intensivă a structurii metalice.
Esența protecției electrochimice
Un curent continuu (sursă DC sau protector) este conectat la produsul metalic finit din exterior. Curentul electric de pe suprafața produsului protejat creează polarizare catodică a electrozilor perechilor microgalvanice. Rezultatul este că regiunile anodice de pe suprafața metalului devin catodice. Și datorită efectului unui mediu corosiv, nu metalul structurii este distrus, ci anodul.
În funcție de direcția (pozitivă sau negativă) potențialul metalului este deplasat, protecția electrochimică este împărțită în cele anodice și catodice.
Protecție catodică împotriva coroziunii
Protecția la coroziune electrochimică catodică este utilizată atunci când metalul protejat nu este predispus la pasivare. Acesta este unul dintre principalele tipuri de protecție împotriva coroziunii metalelor. Esența protecției catodice constă în aplicarea produsului a unui curent extern de la polul negativ, care polarizează zonele catodice ale elementelor corozive, apropiind valoarea potențialului de cele anodice. Polul pozitiv al sursei de curent este conectat la anod. În acest caz, coroziunea structurii protejate este aproape redusă la zero. Anodul este distrus treptat și trebuie schimbat periodic.
Există mai multe opțiuni pentru protecția catodică: polarizare de la o sursă externă de curent electric; o scădere a vitezei procesului catodic (de exemplu, dezaerarea electrolitului); contactul cu un metal, care are un potențial mai electronegativ pentru coroziune liberă în acest mediu (așa-numita protecție de protecție).
Polarizarea de la o sursă externă de curent electric este folosită foarte des pentru a proteja structurile situate în sol, apă (fundurile navelor etc.). În plus, acest tip de protecție împotriva coroziunii este utilizat pentru zinc, cositor, aluminiu și aliajele acestuia, titan, cupru și aliajele acestuia, plumb, precum și oțeluri cu conținut ridicat de crom, carbon, aliate (atât slab, cât și înalt aliate).
Sursa externă de curent este stația de protecție catodică, care constă dintr-un redresor (convertor), o alimentare cu curent a structurii protejate, întrerupătoare anodice de împământare, un electrod de referință și un cablu anodic.
Protecția catodică este utilizată ca tip independent și suplimentar de protecție împotriva coroziunii.
Principalul criteriu după care se poate aprecia eficacitatea protecției catodice este potential protector... Potențialul de protecție se numește potențialul la care viteza de coroziune a metalului în anumite condiții de mediu ia cea mai mică valoare (pe cât posibil).
Există dezavantaje în utilizarea protecției catodice. Una dintre ele este pericolul re-apărări... Supraprotecția se observă cu o deplasare mare a potențialului obiectului protejat în direcția negativă. În același timp iese în evidență. Rezultatul este distrugerea straturilor de protecție, fragilizarea metalului cu hidrogen și fisurarea coroziunii.
Protecția benzii de rulare (aplicarea benzii de rulare)
Un tip de protecție catodică este de protecție. Când se utilizează protecție de protecție, un metal cu un potențial mai electronegativ este conectat la obiectul protejat. În acest caz, nu structura este distrusă, ci protectorul. În timp, banda de rulare se corodează și trebuie înlocuită cu una nouă.
Protecția benzii de rulare este eficientă în cazurile în care există o rezistență mică la contact între banda de rulare și mediu.
Fiecare protector are propria sa rază de acțiune de protecție, care este determinată de distanța maximă posibilă până la care protectorul poate fi îndepărtat fără a pierde efectul de protecție. Protecția de protecție este utilizată cel mai adesea atunci când este imposibil sau dificil și costisitor să furnizați curent structurii.
Protectoarele sunt folosite pentru a proteja structurile din medii neutre (apa de mare sau de râu, aer, sol etc.).
Pentru fabricarea protectoarelor se folosesc următoarele metale: magneziu, zinc, fier, aluminiu. Metalele pure nu își îndeplinesc pe deplin funcțiile de protecție, prin urmare, în fabricarea de protectori, sunt aliate suplimentar.
Protecțiile de fier sunt fabricate din oțel carbon sau fier pur.
Protectori de zinc
Protectorii de zinc contin aproximativ 0,001 - 0,005% plumb, cupru si fier, 0,1 - 0,5% aluminiu si 0,025 - 0,15% cadmiu. Proiectoarele din zinc sunt folosite pentru a proteja produsele împotriva coroziunii marine (în apă sărată). Dacă protectorul de zinc este operat în apă proaspătă, ușor sărată sau sol, acesta devine rapid acoperit cu un strat gros de oxizi și hidroxizi.
Protector cu magneziu
Aliajele pentru fabricarea protectoarelor cu magneziu sunt aliate cu 2 - 5% zinc și 5 - 7% aluminiu. Cantitatea de cupru, plumb, fier, siliciu, nichel din aliaj nu trebuie să depășească zecimi și sutimi de procent.
Protectorul cu magneziu se foloseste in ape putin sarate, proaspete, soluri. Protectorul este utilizat în medii în care protectoarele din zinc și aluminiu sunt ineficiente. Un aspect important este că protectorii cu magneziu trebuie folosiți într-un mediu cu un pH de 9,5 - 10,5. Acest lucru se datorează vitezei mari de dizolvare a magneziului și formării de compuși slab solubili pe suprafața sa.
Protectorul cu magneziu este periculos deoarece este cauza fragilizării prin hidrogen și a fisurării prin coroziune sub tensiune a structurilor.
Protectoare din aluminiu
Protectiile din aluminiu contin aditivi care previn formarea oxizilor de aluminiu. În astfel de protectori se introduc până la 8% zinc, până la 5% magneziu și zecimi de siliciu, cadmiu, indiu, taliu. Protectoarele din aluminiu sunt folosite în raftul de coastă și în apa de mare curgătoare.
Protectie anodica anticoroziva
Protecția electrochimică anodică este utilizată pentru structurile din titan, oțeluri inoxidabile slab aliate, oțeluri carbon, aliaje feroginoase cu aliaje ridicate și metale pasivate diferite. Protecția anodică este utilizată în medii corozive foarte conductive.
Cu protecția anodică, potențialul metalului protejat se schimbă într-o latură mai pozitivă până când se atinge o stare pasivă stabilă a sistemului. Avantajele protecției electrochimice anodice nu sunt doar o încetinire foarte semnificativă a vitezei de coroziune, ci și faptul că produsele de coroziune nu intră în produs și în mediu.
Protecția anodică poate fi implementată în mai multe moduri: prin deplasarea potențialului către partea pozitivă folosind o sursă externă de curent electric sau prin introducerea de oxidanți (sau elemente din aliaj) în mediul coroziv, care măresc eficiența procesului catodic asupra metalului. suprafaţă.
Protecția anodică cu utilizarea oxidanților prin mecanismul de protecție este similară polarizării anodice.
Dacă se folosesc inhibitori de pasivizare cu proprietăți oxidante, atunci suprafața protejată trece în stare pasivă sub acțiunea curentului generat. Acestea includ bicromații, nitrații etc. Dar poluează mediul tehnologic destul de puternic.
Odată cu introducerea de aditivi în aliaj (în principal aliaje cu un metal nobil), reacția de reducere a depolarizatoarelor care se desfășoară la catod are loc cu o supratensiune mai mică decât pe metalul protejat.
Dacă un curent electric trece prin structura protejată, potențialul este deplasat în sens pozitiv.
Instalația pentru protecția anticorozivă electrochimică anodică constă dintr-o sursă de curent externă, electrod de referință, catod și obiectul protejat în sine.
Pentru a afla dacă este posibilă aplicarea unei protecții electrochimice anodice pentru un anumit obiect, se iau curbe de polarizare anodică, cu ajutorul cărora este posibil să se determine potențialul de coroziune al structurii studiate într-un anumit mediu corosiv, zona de pasivitate stabilă și densitatea de curent în această zonă.
Pentru fabricarea catozilor se folosesc metale cu solubilitate scăzută, cum ar fi oțelurile inoxidabile înalt aliate, tantalul, nichelul, plumbul și platina.
Pentru ca protectia electrochimica anodica sa fie eficienta intr-un anumit mediu este necesara folosirea metalelor si aliajelor usor pasivabile, electrodul de referinta si catodul trebuie sa fie tot timpul in solutie, elementele de legatura sunt de inalta calitate.
Pentru fiecare caz de protecție anodică, aranjamentul catodic este proiectat individual.
Pentru ca protecția anodică să fie eficientă pentru un anumit obiect, este necesar ca acesta să îndeplinească anumite cerințe:
Toate sudurile trebuie să fie de bună calitate;
Într-un mediu tehnologic, materialul din care este realizat obiectul protejat trebuie să treacă în stare pasivă;
Numărul de pungi de aer și crăpături ar trebui să fie redus la minimum;
Nu ar trebui să existe îmbinări nituite pe structură;
În dispozitivul protejat, electrodul de referință și catodul trebuie să fie întotdeauna în soluție.
Pentru implementarea protecției anodice în industria chimică, se folosesc adesea schimbătoare de căldură și instalații cu formă cilindrică.
Protecția anodică electrochimică a oțelurilor inoxidabile este aplicabilă pentru depozitarea industrială a acidului sulfuric, a soluțiilor pe bază de amoniac, a îngrășămintelor minerale, precum și a tuturor tipurilor de colectoare, rezervoare, rezervoare de măsurare.
Protecția anodică poate fi folosită și pentru a preveni deteriorarea coroziunii băilor de nichelare chimică, schimbătoarelor de căldură în fabricarea fibrelor artificiale și a acidului sulfuric.
Conductele sunt, de departe, cel mai comun mijloc de transport al transportatorilor de energie. Dezavantajul lor evident este susceptibilitatea lor la formarea ruginii. Pentru aceasta, se realizează protecția catodică a conductelor principale împotriva coroziunii. Care este principiul său de acțiune?
Cauzele coroziunii
Conductele de susținere a vieții sunt răspândite în toată Rusia. Cu ajutorul lor, gazele, apa, produsele petroliere și petrolul sunt transportate eficient. Nu cu mult timp în urmă, au fost puse conducte pentru transportul amoniacului. Cele mai multe tipuri de conducte sunt realizate din metal, iar principalul lor inamic este coroziunea, dintre care există multe tipuri.
Motivele formării ruginii pe suprafețele metalice se bazează pe proprietățile mediului, atât coroziunea externă, cât și internă a conductelor. Riscul de coroziune pentru suprafețele interioare se bazează pe:
- Interacțiunea cu apa.
- Prezența alcalinelor, sărurilor sau acizilor în apă.
Astfel de circumstanțe pot apărea pe conductele principale de apă, alimentarea cu apă caldă (ACM), sistemele de abur și încălzire. Un factor la fel de important este metoda de așezare a conductei: supraterană sau subterană. Prima este mai ușor de întreținut și de eliminat cauzele formării ruginii, comparativ cu a doua.
Cu metoda de instalare conductă la conductă, riscul de coroziune este scăzut. Odată cu instalarea directă a conductei în aer liber, rugina se poate forma din interacțiunea cu atmosfera, ceea ce duce, de asemenea, la o modificare a designului.
Conductele subterane, inclusiv aburul și apa caldă, sunt cele mai vulnerabile la coroziune. Se pune întrebarea cu privire la susceptibilitatea la coroziune a conductelor situate la fundul surselor de apă, dar doar o mică parte a conductelor este situată în aceste locuri.
În funcție de destinația lor, conductele cu risc de coroziune sunt împărțite în:
- trompă;
- comercial;
- pentru sistemele de încălzire și susținerea vieții populației;
- pentru apele reziduale din instalațiile industriale.
Susceptibilitatea la coroziune a rețelelor de conducte trunchi
Coroziunea acestui tip de conducte este cea mai bine studiată, iar protecția lor împotriva factorilor externi este determinată de cerințele standard. Documentele de reglementare iau în considerare metodele de protecție, și nu motivele, pe baza cărora are loc formarea ruginii.
Este la fel de important să se țină seama de faptul că în acest caz se ia în considerare numai coroziunea externă, la care este expusă secțiunea exterioară a conductei, deoarece gazele inerte trec în interiorul conductei. Contactul metalului cu atmosfera nu este atât de periculos în acest caz.
Pentru protecția împotriva coroziunii, conform GOST, sunt luate în considerare mai multe secțiuni ale conductei: pericol crescut și ridicat, precum și periculos de coroziune.
Impactul factorilor negativi din atmosferă pentru zonele cu risc ridicat sau tipurile de coroziune:
- Din surse de curent continuu, apariția curenților vagabonzi.
- Expunerea la microorganisme.
- Tensiunea creată provoacă crăparea metalului.
- Depozitarea deșeurilor.
- Solurile sărate.
- Temperatura substanței transportate este peste 300 ° C.
- Coroziunea cu dioxid de carbon a conductei de petrol.
Un instalator pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să cunoască proiectarea conductei și cerințele SNiP.
Coroziunea electrochimică din sol
Datorită diferenței de tensiuni formate în secțiuni individuale ale conductelor, are loc un flux de electroni. Procesul de formare a ruginii are loc după principiul electrochimic. Pe baza acestui efect, o parte a metalului din zonele anodice crăpă și curge în baza solului. Coroziunea se formează după interacțiunea cu electrolitul.
Unul dintre criteriile importante pentru asigurarea protecției împotriva manifestărilor negative este lungimea liniei. Pe drum sunt soluri cu diferite compoziții și caracteristici. Toate acestea contribuie la apariția unei diferențe de tensiune între părțile conductelor așezate. Liniile au o conductivitate bună, prin urmare, cuplurile galvanice se formează cu o lungime suficient de mare.
O creștere a vitezei de coroziune a conductei provoacă o densitate mare a fluxului de electroni. Nu mai puțin importantă este adâncimea locației autostrăzilor, deoarece pe ea rămâne un procent semnificativ de umiditate, iar temperatura, care este sub marcajul „0”, nu este eliberată. După prelucrare, calarul de moară rămâne și pe suprafața țevilor, iar acest lucru afectează aspectul ruginii.
Prin lucrări de cercetare s-a stabilit o relație directă între adâncimea și aria ruginii formate pe metal. Acest lucru se bazează pe faptul că un metal cu o suprafață mai mare este cel mai vulnerabil la manifestările negative externe. Cazurile particulare includ manifestarea unor cantități semnificativ mai mici de daune cauzate de procesul electrochimic asupra structurilor din oțel.
Agresivitatea solurilor față de metal, în primul rând, este determinată de propria lor componentă structurală, umiditate, rezistență, saturație cu alcalii, permeabilitatea aerului și alți factori. Un instalator pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii ar trebui să fie familiarizat cu proiectul de construcție a conductei.
Coroziunea datorată curenților vagabonzi
Rugina poate apărea dintr-un flux alternant și constant de electroni:
- Formarea ruginii din cauza curentului constant. Curenții vagabonzi sunt curenți în sol și în elementele structurale situate în subteran. Originea lor este antropică. Acestea apar ca urmare a funcționării dispozitivelor tehnice de curent continuu, răspândite din clădiri sau structuri. Pot fi invertoare de sudare, sisteme de protecție catodică și alte dispozitive. Curentul tinde să se deplaseze pe calea indicatorului cu cea mai mică rezistență, ca urmare, cu conductele existente în pământ, va fi mult mai ușor pentru curent să treacă prin metal. Anodul este secțiunea conductei din care curge curentul parazit către suprafața solului. Partea conductei în care intră curentul acționează ca un catod. Pe suprafețele anodice descrise, curenții au o densitate crescută, prin urmare, în aceste locuri se formează pete semnificative de coroziune. Rata de coroziune nu este limitată și poate fi de până la 20 mm pe an.
- Rugină cauzată de curent alternativ. Atunci când este situat în apropierea rețelei liniilor de transport electric cu o tensiune de rețea mai mare de 110 kV, precum și aranjarea paralelă a conductelor sub influența curenților alternativi, se formează coroziune, inclusiv coroziune sub izolarea conductelor.
Fisurare prin coroziune sub tensiune
Dacă suprafața metalică este afectată simultan de factori negativi externi și tensiune înaltă de la linia de transmisie a energiei, care creează forțe de tracțiune, atunci se va forma rugina. Potrivit cercetărilor efectuate, noua teorie hidrogen-coroziune și-a luat locul.
Se formează fisuri mici atunci când conducta este saturată cu hidrogen, care apoi asigură o creștere a presiunii din interior la indicatori mai mari decât echivalentul stabilit al legăturii dintre atomi și cristale.
Sub influența difuziei protonilor, stratul de suprafață este hidrogenat sub influența hidrolizei la niveluri crescute de protecție catodică și acțiunea simultană a compușilor anorganici.
După deschiderea fisurii, procesul de ruginire a metalului este accelerat, care este furnizat de electrolitul solului. Ca urmare, sub influența influențelor mecanice, metalul suferă o distrugere lentă.
Coroziunea cauzată de microorganisme
Coroziunea microbiologică este procesul de formare a ruginii pe conductă sub influența microorganismelor vii. Poate fi alge, ciuperci, bacterii, inclusiv protozoare. S-a stabilit că reproducerea bacteriilor afectează cel mai semnificativ acest proces. Pentru a menține activitatea vitală a microorganismelor, este necesar să se creeze condiții, și anume, este nevoie de azot, umiditate, apă și sare. De asemenea, condiții precum:
- Indicatori de temperatură și umiditate.
- Presiune.
- Prezența iluminării.
- Oxigen.
Atunci când acidul este eliberat, organismele pot provoca, de asemenea, coroziune. Sub influența lor, la suprafață apar cavități, care au o culoare neagră și un miros neplăcut de hidrogen sulfurat. Bacteriile care conțin sulfați sunt prezente în aproape toate solurile, dar viteza de coroziune crește odată cu creșterea numărului lor.
Ce este protecția electrochimică
Protecția electrochimică împotriva coroziunii a conductelor este un set de măsuri care vizează prevenirea dezvoltării coroziunii sub influența unui câmp electric. Pentru a converti curentul continuu se folosesc redresoare specializate.
Protecția împotriva coroziunii se realizează prin crearea unui câmp electromagnetic, în urma căruia se dobândește un potențial negativ sau locul joacă rolul unui catod. Adică, o secțiune de conducte de oțel, protejată de formarea ruginii, capătă o sarcină negativă, iar împământarea - una pozitivă.
Protecția anticorozivă catodică a conductelor este însoțită de protecție electrolitică cu o conductivitate suficientă a mediului. Această funcție este îndeplinită de sol la așezarea autostrăzilor metalice subterane. Contactarea electrozilor se realizează prin elementele conductoare.
Indicatorul pentru determinarea indicatorilor de coroziune este un voltmetru de înaltă tensiune sau un senzor de coroziune. Cu ajutorul acestui dispozitiv se controlează indicatorul dintre electrolit și pământ, special pentru acest caz.
Cum este clasificată protecția electrochimică
Coroziunea și protecția conductelor și rezervoarelor principale din acesta sunt controlate în două moduri:
- O sursă de curent este alimentată pe suprafața metalică. Această secțiune capătă o sarcină negativă, adică joacă rolul unui catod. Anozii sunt electrozi inerți care nu au nicio legătură cu designul. Această metodă este considerată cea mai comună și nu are loc coroziune galvanică. Această tehnică are ca scop prevenirea următoarelor tipuri de coroziune: pitting, din cauza prezenței curenților vagabonzi, tip cristalin de oțel inoxidabil, precum și fisurarea elementelor din alamă.
- Metoda de galvanizare. Protecția conductelor principale sau protecția de protecție se realizează prin plăci metalice cu rate ridicate de sarcini negative, realizate din aluminiu, zinc, magneziu sau aliajele acestora. Anozii sunt două elemente, așa-numiții inhibitori, în timp ce distrugerea lentă a protectorului ajută la menținerea curentului catodic în produs. Protecția de protecție este folosită extrem de rar. ECP se realizează pe stratul izolator al conductelor.
Despre caracteristicile protecției electrochimice
Principalul motiv pentru distrugerea conductelor este rezultatul coroziunii suprafețelor metalice. După formarea ruginii, acestea formează fisuri, rupturi, cavități, care cresc treptat în dimensiune și contribuie la ruperea conductei. Acest fenomen apare mai des la autostrăzile așezate sub pământ sau în contact cu apele subterane.
Principiul de funcționare al protecției catodice se bazează pe crearea unei diferențe de tensiune și acțiunea prin cele două metode descrise mai sus. În urma operațiunilor de măsurare efectuate direct pe amplasamentul conductei, s-a constatat că potențialul necesar, care încetinește procesul de distrugere, ar trebui să fie de 0,85V, iar pentru elementele subterane această valoare este de 0,55V.
Pentru a încetini viteza de coroziune, tensiunea catodică ar trebui redusă cu 0,3 V. În această situație, viteza de coroziune nu va depăși 10 microni/an, iar acest lucru va prelungi semnificativ durata de viață a dispozitivelor tehnice.
Una dintre problemele semnificative este prezența curenților vagabonzi în pământ. Astfel de curenți provin din împământarea clădirilor, structurilor, căilor ferate și a altor dispozitive. În plus, este imposibil să se facă o evaluare exactă a locului în care pot apărea.
Pentru a crea un efect distructiv, este suficient să încărcați conductele de oțel cu un potențial pozitiv în raport cu mediul electrolitic, acestea includ autostrăzi așezate în pământ.
Pentru a asigura circuitul cu curent, este necesar să se furnizeze o tensiune externă, ai cărei parametri vor fi suficienți pentru a sparge rezistența fundației solului.
De regulă, astfel de surse sunt linii electrice cu puteri de la 6 la 10 kW. Dacă energia electrică nu poate fi furnizată, pot fi folosite generatoare diesel sau pe gaz. Un instalator pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să fie familiarizat cu soluțiile de proiectare înainte de a efectua lucrările.
Protectie catodica
Pentru a reduce procentul de rugină pe suprafața țevilor, se folosesc stații de protecție a electrozilor:
- Anod, realizat sub formă de conductori de împământare.
- Convertoare de flux de electroni constant.
- Echipamentul punctului de control al procesului și controlul asupra acestui proces.
- Conexiuni prin cablu și fire.
Stațiile de protecție catodică sunt destul de eficiente, atunci când sunt conectate direct la o linie electrică sau la un generator, ele oferă un efect inhibitor al curenților. În același timp, se asigură protecție pentru mai multe secțiuni ale conductei în același timp. Parametrii sunt ajustați manual sau automat. În primul caz, se folosesc înfășurări ale transformatorului, iar în al doilea tiristoare.
Cea mai comună pe teritoriul Rusiei este o instalație de înaltă tehnologie - Minera-3000. Capacitatea sa este suficientă pentru a proteja 30.000 m de autostrăzi.
Avantajele dispozitivului tehnic:
- caracteristici de putere mare;
- actualizarea modului de funcționare după supraîncărcări într-un sfert de minut;
- cu ajutorul reglajului digital, se realizează controlul asupra parametrilor de funcționare;
- etanșeitatea conexiunilor extrem de critice;
- conectarea dispozitivului la controlul de la distanță al procesului.
Se folosesc și ASKG-TM, deși puterea lor este redusă, dotarea lor cu un complex de telemetrie sau telecomandă le permite să fie nu mai puțin populare.
Schema liniei de izolare a conductei de alimentare cu apă sau a conductei de gaz trebuie să fie la locul de muncă.
Video: protecție catodică împotriva coroziunii - ce se întâmplă și cum se realizează?
Protecție împotriva coroziunii prin amenajarea drenajului
Montatorul pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să fie familiarizat cu dispozitivul de drenaj. O astfel de protecție împotriva formării ruginii conductelor de la curenții vagabonzi este asigurată de un dispozitiv de drenaj necesar pentru drenarea acestor curenți într-o altă zonă a pământului. Există mai multe opțiuni de drenaj în total.
Varietăți de execuție:
- Executat în subteran.
- Drept.
- Cu polarități.
- Armat.
Când se efectuează drenaj cu pământ, electrozii sunt instalați în zonele anodice. Pentru a asigura o linie de scurgere dreaptă, se realizează un jumper electric, conectând conducta la polul negativ de la surse de curent, de exemplu, împământarea dintr-o clădire rezidențială.
Drenajul polarizat are conductivitate unidirecțională, adică atunci când apare o sarcină pozitivă pe bucla de pământ, aceasta este oprită automat. Drenajul întărit funcționează de la un convertor de curent, care este conectat suplimentar la circuitul electric, iar acest lucru îmbunătățește eliminarea curenților vagabonzi din linie.
Permiterea coroziunii conductei se realizează prin calcul, conform RD.
În plus, se folosește protecția cu inhibitori, adică pe țevi se folosește o compoziție specială pentru a proteja împotriva mediilor agresive. Coroziunea permanentă apare atunci când echipamentul cazanului este inactiv pentru o perioadă lungă de timp, astfel încât acest lucru să nu se întâmple, este necesară întreținerea echipamentului.
Un instalator pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să aibă cunoștințele și abilitățile, să fie instruit în Reguli și să fie supus periodic unui examen medical și să promoveze examene în prezența unui inspector Rostechnadzor.
Conservarea metalului de coroziune prin impunerea unui curent electric direct extern, în care potențialul electrodului materialului se modifică radical și viteza de coroziune a acestuia se modifică, se numește protecție electrochimică. Protejează în mod fiabil suprafețele împotriva coroziunii, prevenind distrugerea rezervoarelor subterane, conductelor, fundului navelor, rezervoarelor de gaz, structurilor hidraulice, conductelor de gaz etc. Această metodă este utilizată în cazurile în care potențialul de coroziune este în zona de degradare intensă sau în timpul pasivare, adică atunci când are loc distrugerea activă a structurilor metalice.
Principiul de acțiune al protecției electrochimice
O sursă de curent electric continuu este conectată din exterior la structura metalică. Pe suprafata produsului, curentul electric formeaza polarizarea catodica a electrozilor, in urma careia are loc schimbul, iar sectiunile anodice se transforma in sectiuni catodice. Ca urmare, sub influența unui mediu corosiv, are loc distrugerea anodului, și nu a materiei prime. Acest tip de protecție este împărțit în catodic și anodic, depinde de ce direcție (negativă sau pozitivă) este deplasat potențialul metalului.
Protecție catodică împotriva coroziunii
Exemplu: (+0,8) Au / Fe (-0,44)
Protecția la coroziune catodică este utilizată pentru a crește stabilitatea pieselor metalice în contact cu orice mediu agresiv sau când funcționează sub influența apei de mare sau a solului. În acest caz, polarizarea catodică a metalului stocat se realizează prin formarea unei perechi microgalvanice cu un alt metal (aluminiu, zinc, magneziu), o scădere a vitezei procesului catodic (dezaerarea electrolitului) sau impunerea a unui curent electric dintr-o sursă externă.
Această tehnică, de regulă, este utilizată pentru conservarea metalelor feroase, deoarece cele mai multe obiecte situate în sol și apă sunt făcute din ele - de exemplu, piloni, structuri de piloți, conducte. Această metodă și-a găsit o largă aplicație în inginerie mecanică, în prevenirea proceselor de coroziune a mașinilor noi și în exploatare, în tratarea caroseriei, cavităților laterale, ansamblurilor șasiului etc. expuse adesea la medii agresive.
Protectia catodica, cu multe avantaje, are inca dezavantaje. Una dintre ele este o supraabundență de protecție, acest fenomen se observă atunci când potențialul produsului depozitat este puternic deplasat în direcția negativă. Rezultatul este fragilitatea metalului, fisurarea prin coroziune a materialului și distrugerea tuturor straturilor de protecție. Protecția de protecție este un tip de ea. Când se folosește, un metal cu potențial negativ (protector) este atașat elementului salvat (protector), care ulterior, păstrând obiectul, este distrus.
Protecția anodului
Exemplu: (-0,77) Cd / Fe (-0,44) 
Protectia anodica impotriva coroziunii metalelor se foloseste la produsele din aliaje feroase inalt aliate, otel carbon si rezistent la acizi, situate in medii corozive cu o buna conductivitate electrica. Cu această metodă, potențialul metalului este deplasat în direcția pozitivă până când ajunge într-o stare stabilă (pasivă).
Instalația electrochimică anodică include: o sursă de curent, un catod, un electrod de referință și un obiect stocat.
Pentru ca protecția să fie cât mai eficientă posibil pentru un anumit subiect, trebuie respectate anumite reguli:
pentru a minimiza numărul de fisuri, crăpături și pungi de aer;
calitatea cusăturilor sudate și îmbinărilor structurilor metalice ar trebui să fie cât mai ridicată posibil;
catodul și electrodul de referință trebuie să fie plasate în soluție și să rămână acolo constant
STRUCTURI METALICE"
Baza teoretica
Protectia catodica a structurilor metalice subterane
Principiul de funcționare a protecției catodice
Când un metal intră în contact cu soluri aparținând mediilor electrolitice, are loc un proces de coroziune, însoțit de formarea unui curent electric, și se stabilește un anumit potențial de electrod. Valoarea potențialului electrodului unei conducte poate fi determinată de diferența de potențial dintre doi electrozi: o conductă și un element de sulfat de cupru nepolarizabil. Astfel, valoarea potențialului conductei este diferența dintre potențialul electrodului său și potențialul electrodului de referință față de pământ. Pe suprafața conductei au loc procese cu electrozi de o anumită direcție și schimbări staționare în timp.
Potențialul staționar este de obicei numit potențial natural, implicând absența curenților vagabonzi și a altor curenți induși pe conductă.
Interacțiunea unui metal corosiv cu un electrolit este împărțită în două procese: anodic și catodic, care au loc simultan la diferite secțiuni ale interfeței metal-electrolit.
Pentru protecția împotriva coroziunii se utilizează separarea teritorială a proceselor anodice și catodice. O sursă de curent cu un electrod de împământare suplimentar este conectată la conductă, cu ajutorul căreia se aplică un curent continuu extern conductei. În acest caz, procesul anodic are loc pe un electrod suplimentar de împământare.
Polarizarea catodă a conductelor subterane se realizează prin aplicarea unui câmp electric de la o sursă externă de curent continuu. Polul negativ al sursei de curent continuu este conectat la structura protejată, în timp ce conducta este catodul în raport cu pământul, electrodul anod-împământare creat artificial este conectat la polul pozitiv.
O diagramă schematică a protecției catodice este prezentată în Fig. 14.1. Cu protecție catodică, polul negativ al sursei de curent 2 este conectat la conducta 1, iar polul pozitiv la electrodul anod-împământare creat artificial 3. Când sursa de curent este pornită, curge de la polul său prin împământarea anodului. la sol şi prin tronsoanele deteriorate ale izolaţiei 6 la conductă. În plus, prin punctul de drenaj 4 de-a lungul firului de conectare 5, curentul revine din nou la minusul sursei de alimentare. În acest caz, procesul de polarizare catodică începe pe secțiunile goale ale conductei.
Orez. 14.1. Schema schematică a protecției catodice a conductei:
1 - conductă; 2 - sursă externă de curent continuu; 3 - impamantarea anodului;
4 - punct de drenaj; 5 - cablu de scurgere; 6 - contactul ieșirii catodului;
7 - iesire catod; 8 - deteriorarea izolației conductei
Deoarece tensiunea curentului extern aplicat între electrodul de împământare și conductă depășește semnificativ diferența de potențial dintre electrozii macroperechii corozive a conductei, potențialul staționar al împământului anodului nu joacă un rol decisiv.
Cu includerea protecției electrochimice ( j 0a.adăugaţi) distribuția curenților de macroperechi corozive este perturbată, valorile diferenței de potențial „țeavă – pământ” a secțiunilor catodice ( j 0k) cu diferența de potențial a secțiunilor anodului ( j 0а), sunt prevăzute condițiile de polarizare.
Protectia catodica este reglementata prin mentinerea potentialului de protectie necesar. Dacă, prin impunerea unui curent extern, conducta este polarizată la potențialul de echilibru ( j 0к = j 0а) dizolvarea metalului (Fig. 14.2 a), apoi curentul anodic se oprește și coroziunea se oprește. Creșterea suplimentară a curentului de protecție este impracticabilă. La valori mai pozitive ale potențialului, apare fenomenul de protecție incompletă (Fig. 14.2 b). Poate apărea în timpul protecției catodice a unei conducte situate într-o zonă de influență puternică a curenților vagabonzi sau atunci când se utilizează protectori care nu au un potențial de electrod negativ suficient (protectoare de zinc).
Criteriile pentru protecția metalului împotriva coroziunii sunt densitatea curentului de protecție și potențialul de protecție.
Polarizarea catodă a unei structuri metalice neizolate la potențialul de protecție necesită curenți semnificativi. Cele mai probabile valori ale densităților de curent necesare polarizării oțelului în diverse medii la potențialul de protecție minim (-0,85 V) față de electrodul de referință cu sulfat de cupru sunt date în tabel. 14.1
Orez. 14.2. Diagrama de coroziune pentru cazul polarizării complete (a) și
polarizare incompletă (b)
În mod obișnuit, protecția catodică este utilizată împreună cu acoperirile izolante aplicate pe suprafața exterioară a conductei. Acoperirea suprafeței reduce curentul necesar cu câteva ordine de mărime. Deci, pentru protecția catodică a oțelului cu o acoperire bună în sol, este necesar doar 0,01 ... 0,2 mA / m 2.
Tabelul 14.1
Densitatea de curent necesară pentru protecția catodică
suprafata goala de otel in diverse medii
Densitatea de curent de protecție pentru conductele principale izolate nu poate deveni un criteriu de încredere pentru protecție din cauza distribuției necunoscute a izolației conductei deteriorate, care determină zona reală de contact metal-sol. Chiar și pentru o țeavă neizolată (un cartuș la un pasaj subteran prin căi ferate și autostrăzi), densitatea curentului de protecție este determinată de dimensiunile geometrice ale structurii și este fictivă, deoarece fracțiunea din suprafața cartusului este acoperită cu protecție pasivă prezentă permanent. straturi (scara, etc.) și nu participă la procesul de depolarizare. Prin urmare, densitatea de curent de protecție ca criteriu de protecție este utilizată în unele studii de laborator efectuate pe probe de metal.
Se încarcă ...