STRUCTURI METALICE"
Protectia catodica a structurilor metalice subterane
Principiul de funcționare al protecției catodice
Când metalul intră în contact cu soluri legate de mediile electrolitice, are loc un proces de coroziune, însoțit de formarea curent electric, și se stabilește un anumit potențial de electrod. Mărimea potențialului electrodului conductei poate fi determinată de diferența de potențial dintre doi electrozi: conducta și elementul sulfat de cupru nepolarizant. Astfel, valoarea potențialului conductei este diferența dintre potențialul electrodului său și potențialul electrodului de referință față de pământ. Pe suprafața conductei, procesele cu electrozi au loc într-o anumită direcție, iar schimbările în timp sunt de natură staționară.
Potențialul staționar este de obicei numit potențial natural, implicând absența curenților vagabonzi și a altor curenți induși pe conductă.
Interacțiunea unui metal corodând cu un electrolit este împărțită în două procese: anodic și catodic, care au loc simultan la diverse zone interfața dintre metal și electrolit.
La protecția împotriva coroziunii, se utilizează separarea teritorială a proceselor anodice și catodice. O sursă de curent cu un electrod suplimentar de împământare 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 catodica a conductelor subterane se realizeaza prin aplicarea unui camp electric din sursă externă DC. Polul negativ al sursei de curent continuu este conectat la structura protejată, în timp ce conducta este catodul în raport cu pământul, iar anodul de împământare creat artificial este polul pozitiv.
Diagrama schematică protectia catodica este prezentata in fig. 14.1. Cu protecție catodică, polul negativ al sursei de curent 2 este conectat la conducta 1, iar polul pozitiv este conectat la împământarea anodului creat artificial 3. Când sursa de curent este pornită, sursa de curent de la polul său prin intermediul împământarea anodică intră în pământ și prin zonele deteriorate ale izolației 6 la conductă. Apoi, 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 catodă începe în secțiunile expuse ale conductei.
Orez. 14.1. Schema schematică a protecției catodice a conductei:
1 - conductă; 2 - sursă DC externă; 3 - împământare anodică;
4 - punct de drenaj; 5 - cablu de scurgere; 6 - contact terminal catodic;
7 - terminal catod; 8 - deteriorarea izolației conductei
Deoarece tensiunea curentului extern aplicat între electrodul de împământare și conductă depășește semnificativ diferența de potențial dintre electrozii macroperechilor de coroziune ale conductei, potențialul staționar al împământarii anodice nu joacă un rol decisiv.
Cu includere protectie electrochimica (j 0a.adăugaţi) distribuția curenților de macroperechi de coroziune este perturbată, valorile diferenței de potențial „țeavă - masă” a secțiunilor catodice ( j 0k) cu diferența de potențial a secțiunilor anodului ( j 0a), sunt prevăzute condiții de polarizare.
Protectia catodica este reglementata prin mentinerea potentialului de protectie necesar. Dacă, prin aplicarea unui curent extern, conducta este polarizată la potențialul de echilibru ( j 0k = j 0a) dizolvarea metalului (Fig. 14.2 a), apoi curentul anodic se oprește și coroziunea se oprește. O creștere suplimentară a curentului de protecție este impracticabilă. La valori potenţiale mai pozitive se produce fenomenul de protecţie 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 electrod suficient de negativ (protectoare de zinc).
Criteriile pentru protejarea metalului împotriva coroziunii sunt densitatea curentului de protecție și potențialul de protecție.
Polarizarea catodă a unei structuri metalice goale 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) în raport cu 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. Astfel, pentru protecția catodică a oțelului cu o acoperire bună în sol este necesar doar 0,01 ... 0,2 mA/m2.
Tabelul 14.1
Densitatea de curent necesară pentru protecția catodică
suprafață goală de oțel în diverse medii
Densitatea de curent de protecție pentru conductele principale izolate nu poate deveni un criteriu de protecție fiabil datorită distribuției necunoscute a izolației conductei deteriorate, care determină aria de contact reală a metalului cu solul. Chiar și pentru o țeavă neizolată (cartuș la un pasaj subteran prin căi ferate și autostrăzi), densitatea de curent de protecție este determinată de dimensiunile geometrice ale structurii și este fictivă, deoarece proporția suprafeței cartusului rămâne necunoscută, acoperită cu prezent constant. straturi de protecție pasive (scara, etc.) și care nu participă la procesul de depolarizare. Prin urmare, pentru unii este utilizată densitatea de curent de protecție ca criteriu de protecție cercetare de laborator efectuate pe probe de metal.
La așezarea unei conducte izolate într-un șanț și apoi la umplerea acesteia, stratul izolator poate fi deteriorat, iar în timpul funcționării conductei se îmbătrânește treptat (își pierde proprietățile dielectrice, rezistența la apă, aderența). Prin urmare, pentru toate metodele de instalare, cu excepția suprateranei, conductele sunt supuse unei protecții cuprinzătoare împotriva coroziunii cu acoperiri de protecție și mijloace de protecție electrochimică (ECP), indiferent de activitatea corozivă a solului.
Mijloacele ECP includ protecție catodică, sacrificială și electrică de drenaj.
Protecția împotriva coroziunii solului se realizează prin polarizarea catodică a conductelor. Dacă polarizarea catodică se realizează folosind o sursă externă de curent continuu, atunci o astfel de protecție se numește catodă, dar dacă polarizarea se realizează prin conectarea conductei protejate la un metal care are un potențial mai negativ, atunci o astfel de protecție se numește sacrificială.
Protectie catodica
Schema schematică a protecției catodice este prezentată în figură.
Sursa de curent continuu este stația de protecție catodică 3, unde, cu ajutorul redresoarelor, curentul alternativ de la linia electrică de-a lungul traseului 1, care intră prin punctul transformator 2, este transformat în curent continuu.
Polul negativ al sursei este conectat la conducta protejată 6 folosind firul de conectare 4, iar polul pozitiv este conectat la împământarea anodului 5. Când sursa de curent este pornită, circuitul electric este închis prin electrolitul solului.
Schema schematică a protecției catodice
1 - linii electrice; 2 - punct transformator; 3 — stație de protecție catodică; 4 - fir de conectare; 5 - împământare anodică; 6 - conductă
Principiul de funcționare al protecției catodice este următorul. Sub influența câmpului electric aplicat al sursei, mișcarea electronilor de valență semiliberi începe în direcția „împământare anod - sursă de curent - structură protejată”. Pierzând electroni, atomii metalici de împământare anodici trec sub formă de atomi de ioni în soluția de electrolit, adică. împământarea anodică este distrusă. Atomii de ioni suferă hidratare și sunt îndepărtați în adâncimea soluției. La structura protejată, datorită funcționării sursei de curent continuu, se observă un exces de electroni liberi, adică. se creează condiţii pentru apariţia reacţiilor de depolarizare a oxigenului şi hidrogenului caracteristice catodului.
Comunicațiile subterane ale depozitelor de petrol sunt protejate prin instalații catodice cu diverse tipuriîmpământarea anodului. Puterea curentului de protecție necesară a instalației catodice este determinată de formulă
J dr =j 3 ·F 3 ·K 0
unde j 3 este valoarea necesară a densității curentului de protecție; F 3 - suprafața totală de contact a structurilor subterane cu solul; K 0 este coeficientul de expunere al comunicațiilor, a cărui valoare este determinată în funcție de rezistența de tranziție a învelișului izolator R nep și de rezistivitatea electrică a solului r g conform graficului prezentat în figura de mai jos.
Valoarea necesară a densității curentului de protecție este selectată în funcție de caracteristicile solului de la locul depozitului de ulei în conformitate cu tabelul de mai jos.
Protecția benzii de rulare
Principiul de funcționare al protecției benzii de rulare este similar cu funcționarea unei celule galvanice.
Doi electrozi: conducta 1 și protectorul 2, realizate dintr-un metal mai electronegativ decât oțelul, sunt coborâți în electrolitul solului și conectați prin firul 3. Deoarece materialul protector este mai electronegativ, sub influența unei diferențe de potențial, o mișcare direcționată a electronii apar de la protector la conducta de-a lungul conductorului 3. În același timp, atomii de ioni ai materialului protector intră în soluție, ceea ce duce la distrugerea acestuia. Puterea curentului este controlată folosind controlul și coloana de măsurare 4.
Dependența coeficienților de puritate a conductelor subterane de rezistența de tranziție a stratului izolator pentru rezistivitatea solului, Ohm-m
1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5
Dependența densității curentului de protecție de caracteristicile solului
Schema de protecție a benzii de rulare
1 - conductă; 2 — protector; 3 - fir de legătură; 4 - coloana de control si masura
Astfel, distrugerea metalului are loc în continuare. Dar nu conducta, ci protectorul.
Teoretic, pentru a proteja structurile din oțel de coroziune, pot fi folosite toate metalele situate în seria de tensiune electrochimică în stânga fierului, deoarece sunt mai electronegative. În practică, protecțiile sunt fabricate numai din materiale care îndeplinesc următoarele cerințe:
- diferența de potențial dintre materialul benzii de rulare și fier (oțel) ar trebui să fie cât mai mare posibil;
- curentul obținut prin dizolvarea electrochimică a unei unități de masă a protectorului (curent de ieșire) trebuie să fie maxim;
- raportul dintre masa benzii de rulare utilizată pentru a crea curent de protecție și pierderea totală a masei benzii de rulare (factor de utilizare) ar trebui să fie cel mai mare.
Aceste cerințe sunt cel mai bine îndeplinite de aliajele pe bază de magneziu, zinc și aluminiu.
Protectia benzii de rulare se realizeaza cu protectii concentrate si extinse. În primul caz, rezistivitatea electrică a solului nu trebuie să fie mai mare de 50 Ohm-m, în al doilea - nu mai mult de 500 Ohm-m.
Protecția de scurgere electrică a conductelor
O metodă de protejare a conductelor împotriva distrugerii de către curenții vagabonzi, care asigură îndepărtarea (drenajul) acestora din structura protejată către o structură care este o sursă de curenți vagabonzi sau împământare specială, se numește protecție electrică de drenaj.
Se utilizează drenaj direct, polarizat și întărit.
Scheme schematice de protecție a scurgerii electrice
a - drenaj direct; b — drenaj polarizat; c - drenaj sporit
Drenajul electric direct este un dispozitiv de drenaj cu conductivitate bilaterală. Circuitul de drenaj electric direct include: reostat K, comutator K, siguranță Pr și releu de semnal C. Puterea curentului în circuitul conductă-șină* este reglată de reostat. Dacă valoarea curentului depășește valoarea permisă, siguranța se va arde, curentul va curge prin înfășurarea releului, care, atunci când este pornită, pornește un semnal sonor sau luminos.
Drenajul electric direct este utilizat în cazurile în care potențialul conductei este în mod constant mai mare decât potențialul rețelei feroviare, unde curenții vagabonzi sunt descărcați. În caz contrar, drenajul se va transforma într-un canal de curgere a curenților vagabonzi în conductă.
Drenajul electric polarizat este un dispozitiv de drenaj care are conductivitate unidirecțională. Drenajul polarizat diferă de drenajul direct prin prezența unui element de conductivitate unidirecțională (element de supapă) VE. În cazul drenajului polarizat, curentul curge numai de la conductă la șină, ceea ce elimină fluxul de curenți vagabonzi pe conductă prin firul de drenaj.
Drenajul îmbunătățit este utilizat în cazurile în care este necesar nu numai pentru a elimina curenții vagabonzi din conductă, ci și pentru a asigura potențialul de protecție necesar asupra acesteia. Drenajul îmbunătățit este o stație catodică convențională, conectată cu polul negativ la structura protejată, iar polul pozitiv - nu la împământarea anodului, ci la șinele de transport electrificate.
Datorită acestei scheme de conectare se asigură: în primul rând, drenajul polarizat (datorită funcționării elementelor de supapă în circuitul SCP), iar în al doilea rând, stația catodică menține potențialul de protecție necesar al conductei.
După punerea în funcțiune a conductei, parametrii de funcționare ai sistemului de protecție împotriva coroziunii sunt ajustați. Dacă este necesar, ținând cont de starea de fapt, se pot pune în funcțiune stații suplimentare de protecție catodică și de drenaj, precum și instalații de protecție.
Sunt diverse metode prelucrarea țevilor metalice, dar cea mai eficientă dintre ele este protecția catodică a conductelor împotriva coroziunii. Este necesar să se prevină depresurizarea prematură a acestora, ceea ce va duce la formarea de fisuri, cavități și rupturi.
Coroziunea metalului este proces natural, la care are loc o schimbare a atomilor de metal. Ca urmare, electronii lor trec la agenți de oxidare, ceea ce duce la distrugerea structurii materialului.
Pentru conductele subterane, un factor suplimentar de influență a coroziunii este compoziția solului. Conține zone cu potențial electrod diferit, ceea ce determină formarea celulelor galvanice corozive.
Există mai multe tipuri de coroziune, inclusiv:
- Solid. Se distinge printr-o zonă mare de distribuție continuă. În cazuri rare, provoacă daune conductei, deoarece adesea nu pătrunde adânc în structura metalică;
- Coroziunea locală – devine cea mai mare cauza comuna se rupe, deoarece nu acoperă o suprafață mare, ci pătrunde adânc. Este împărțit în pitting, filamentos, through, undersuperface, spotty, knife, intergranular, corosion fragility and cracking.
Metode de protejare a conductelor subterane
Protecția împotriva coroziunii metalelor poate fi activă sau pasivă. Metodele pasive implică crearea condițiilor pentru conductă în care aceasta să nu fie afectată de solul din jur. Pentru a face acest lucru, i se aplică compuși speciali de protecție, care devin o barieră. Cele mai utilizate acoperiri sunt bitumul, rășinile epoxidice, benzile polimerice sau smoala de gudron de cărbune.
Pentru metoda activă, cel mai des este utilizată protecția catodică a conductelor împotriva coroziunii. Se bazează pe crearea polarizării, ceea ce face posibilă reducerea ratei de dizolvare a metalului. Acest efect este realizat prin deplasarea potențialului de coroziune într-o zonă mai negativă. Pentru a face acest lucru, un curent electric este trecut între suprafața metalului și sol, ceea ce reduce semnificativ rata de coroziune.
Metode de implementare a protecției catodice:
- Utilizarea surselor de curent externe care sunt conectate la conducta protejată și la împământarea anodului;
- Folosind metoda galvanică (protectori anodici sacrificiali de magneziu).
Protecția catodă a conductelor împotriva coroziunii folosind surse externe este mai complexă. Deoarece necesită utilizarea unor modele speciale care oferă curent continuu. Metoda galvanică, la rândul său, este implementată prin protectori, care fac posibilă asigurarea unei protecții eficiente numai în solurile cu rezistență electrică scăzută.
Poate fi folosit pentru a proteja conducta și metoda anodică. Se foloseste in conditii de contact cu un mediu chimic agresiv. Metoda anodică se bazează pe transformarea stării active a metalului într-una pasivă și menținerea acesteia datorită influenței unui anod exterior.
În ciuda anumitor dificultăți în implementare, această metodă este utilizată în mod activ acolo unde protecția catodică a conductelor împotriva coroziunii nu poate fi implementată.
Exemple de protecție catodică a conductelor împotriva coroziunii la expoziție
Experiența de utilizare și noile dezvoltări în acest domeniu sunt evidențiate la expoziția anuală a industriei „Neftegaz”, care are loc la Targul Expocentre.
Expoziția este un eveniment major din industrie și o platformă excelentă pentru introducerea specialiștilor în noile dezvoltări, precum și pentru lansarea de noi proiecte. Expoziția Neftegaz va avea loc la Expocentre din Moscova, pe Krasnaya Presnya.
Citiți celelalte articole ale noastre.
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 echipamentelor și, în plus, creează condiții pentru contaminarea apei cu produse de coroziune.
Vă puteți abona la articole la
După cum se știe, coroziunea este un proces electrochimic în care are loc oxidarea unui metal, adică eliberarea de electroni de către atomii săi. Acest proces are loc într-o parte microscopică a suprafeței numită regiune anodică. Aceasta duce la o încălcare a integrității metalului, a căror atomi intră reactii chimice, activ în special în prezența oxigenului atmosferic și a umidității.
Deoarece metalele sunt bune conductoare de electricitate, electronii eliberați curg liber într-o altă regiune microscopică, unde reacțiile de reducere au loc în prezența apei și a oxigenului. Această regiune se numește catod.
Apariția coroziunii electrochimice poate fi contracarată prin aplicarea unei tensiuni de la o sursă externă de curent continuu pentru a schimba potențialul electrod al metalului la valori la care procesul de coroziune nu are loc.
Pe aceasta baza au fost construite sisteme de protectie catodica pentru conducte subterane, rezervoare si alte structuri metalice. Dacă metalului 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 de reducere: de exemplu, cationii metalici vor accepta electroni și se vor transforma în ioni de un nivel inferior. stare de oxidare 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 care trebuie protejată, 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 elimine complet fluxul de procese oxidative asupra structurii protejate. În acest caz, curenții slabi vor curge prin solul umed dintre catod și anod în grosimea solului. Pentru protectie eficienta 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 este redusă la valori semnificativ scăzute.
Deci, sistemul de protecție catodică include o sursă de curent electric continuu, un punct de control 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 ca stația catodică să funcționeze eficient, diferența de potențial dintre catod și anodul pe care o creează trebuie să fie de cel puțin 0,75 V. În unele cazuri, aproximativ 0,3 V este suficientă pentru o protecție reușită, în același timp parametrii tehnici Statiile de protectie catodica folosesc valorile nominale ale curentului de iesire si ale tensiunii de iesire. Astfel, de obicei, tensiunea nominală de ieșire a stațiilor este de la 20 la 48 V. Cu o distanță mare între anod și obiectul protejat, tensiunea de ieșire necesară a stației ajunge la 200 V.
Electrozii auxiliari inerți sunt utilizați ca anozi. Electrozii de împământare anodici, de exemplu, modelul AZM-3X fabricat de JSC Katod (satul Razvilka, regiunea Moscova), sunt piese turnate dintr-un aliaj rezistent la coroziune, echipate cu un fir special cu un miez de cupru în izolație ranforsată, precum și un cuplaj etanș pentru conectarea la cablul principal al stației de protecție catodică. Este cel mai rațional să se utilizeze conductori de împământare în medii cu activitate corozivă mare și moderată atunci când rezistivitate sol până la 100 Ohm.m. Pentru o distribuție optimă a intensității câmpului și a densității curentului în întreg corpul echipamentului, în jurul anozilor sunt plasate ecrane speciale sub formă de umplutură de cărbune sau cocs.
Pentru a evalua eficiența unei stații de protecție catodică, este necesar un sistem care constă dintr-un electrod de măsurare și un electrod de referință și care reprezintă partea 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 siliconică, alamă sau bronz platinizat și cupru. Electrozii de referință sunt clorură de argint sau sulfat de cupru. În felul meu proiecta electrozii de referință pot fi submersibili sau la distanță. Compoziția soluției utilizate în ele trebuie să fie apropiată de compoziția mediului, din efecte nocive de care echipamentul trebuie protejat.
Se remarcă electrozii de referință bimetalici cu acțiune lungă de tip EDB, dezvoltați de VNIIGAZ (Moscova). Acestea 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 modul automatîn condiții de sarcină mare și la adâncime considerabilă, adică acolo unde alți electrozi nu pot asigura menținerea constantă a potențialului dat.
Echipamentele de protecție catodică sunt furnizate în principal de producătorii autohtoni. Astfel, CJSC menționată „Kathod” oferă stația „Minerva-3000” ( orez. 2), concepute pentru a proteja rețelele principale de alimentare cu apă. Puterea sa nominală de ieșire este de 3,0 kW, tensiunea de ieșire este de 96 V, 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 este mai mare de 1%.
Un alt producător rus, Energomera OJSC (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; tensiunea nominală de ieșire este de 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 specificat 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 microprocesor și sistem telemecanic încorporat telecomanda. Punctele de control și măsurare sunt echipate cu electrozi de comparație cu acțiune lungă nepolarizante cu senzori de potențial electrochimic, care asigură măsurarea potențialului de polarizare pe conductă. Aceste stații includ, de asemenea, o sursă reglabilă de curent catod și un bloc de senzori pentru parametrii electrici ai circuitului, care este conectat printr-un 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 proiectate pentru a proteja conductele monocatenare de coroziunea solului și, cu utilizarea unei unități de protecție a articulațiilor, conductele multicatenare în zone fără curenți vagabonzi în condiții climatice moderate (de la -45 la +40 ° C). Stațiile includ un transformator de putere monofazat, un convertor cu reglarea treptată a tensiunii de ieșire, echipamente de înaltă tensiune, un deconectator manual cu doi poli și supresoare de supratensiune.
De asemenea, puteți observa instalațiile de protecție catodică din seria NGK-IPKZ fabricate de NPF Neftegazkompleks EKhZ LLC (Saratov), al căror curent maxim de ieșire 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 Hoffmann Electric Technologies (Kharkov, Ucraina), care oferă echipamente de protecție electrochimică împotriva coroziunii solului a conductelor principale.
Acestea vă permit să prelungiți durata de viață a unei structuri metalice, precum și să păstrați proprietățile sale tehnice și fizice în timpul funcționării. În ciuda varietății de metode pentru asigurarea acțiunii anticorozive, este posibilă protejarea completă a obiectelor de deteriorarea ruginii numai în cazuri rare.
Eficacitatea unei astfel de protecție depinde nu numai de calitatea tehnologiei benzii de rulare, ci și de condițiile de aplicare a acesteia. În special, pentru a păstra structura metalică a conductelor, a acestora cele mai bune proprietăți demonstrează protecție electrochimică la coroziune bazată pe performanța catodului. Prevenirea formării ruginii pe astfel de comunicații, desigur, nu este singurul domeniu de aplicare a acestei tehnologii, dar pe baza totalității caracteristicilor sale, această zonă poate fi considerată cea mai relevantă pentru protecția electrochimică.
Informații generale despre protecția electrochimică
Protecția metalelor împotriva ruginii prin acțiune electrochimică se bazează pe dependența dimensiunii materialului de viteza procesului de coroziune. Structurile metalice trebuie operate în intervalul de potențial în care dizolvarea lor anodică va fi sub limita admisă. Acesta din urmă, de altfel, este determinat de documentația tehnică de funcționare a structurii.
În practică, protecția electrochimică împotriva coroziunii presupune conectarea unei surse de curent continuu la produsul finit. Câmp electric pe suprafața și în structura obiectului protejat se formează polarizarea electrozilor, datorită căreia procesul de deteriorare a coroziunii este controlat. În esență, zonele anodice de pe o structură metalică devin catodice, ceea ce permite deplasarea proceselor negative, asigurând păstrarea structurii obiectului țintă.
Principiul de funcționare al protecției catodice
Exista protectie catodica si anodica de tip electrochimic. Primul concept, care este folosit pentru a proteja conductele, a câștigat cea mai mare popularitate. De principiu general, la implementarea acestei metode, un curent cu pol negativ este alimentat obiectului dintr-o sursă externă. În special, o țeavă de oțel sau de cupru poate fi protejată în acest mod, în urma căreia se va produce polarizarea secțiunilor catodice odată cu trecerea potențialelor lor la starea anodică. Ca urmare, activitatea de coroziune a structurii protejate va fi redusă la aproape zero.
În acest caz, poate avea și protecție catodică opțiuni diferite execuţie. Tehnica descrisă mai sus de polarizare dintr-o sursă externă este practicată pe scară largă, dar metoda de dezaerare a electrolitului prin reducerea ratei proceselor catodice, precum și crearea unei bariere de protecție, funcționează de asemenea eficient.
S-a remarcat de mai multe ori că principiul protecției catodice este implementat printr-o sursă de curent externă. De fapt, funcția sa principală constă în activitatea sa. Aceste sarcini sunt îndeplinite de stații speciale, care, de regulă, fac parte din infrastructura generală de întreținere a conductelor.
Stații anticoroziune
Funcția principală a stației catodice este de a furniza curent stabil obiectului metalic țintă în conformitate cu metoda de polarizare a catodului. Un astfel de echipament este utilizat în infrastructura conductelor subterane de gaz și petrol, în conductele de alimentare cu apă, rețelele de încălzire etc.
Există multe varietăți de astfel de surse, iar cel mai comun dispozitiv de protecție catodică conține:
- echipamente de convertizor de curent;
- fire pentru conectarea la obiectul protejat;
- conductor de împământare a anodului.
În același timp, există o împărțire a stațiilor în invertor și transformator. Există și alte clasificări, dar acestea sunt axate pe segmentarea instalațiilor fie pe domeniul de aplicare, fie după specificatii tehniceși parametrii datelor de intrare. Principii de bază Lucrările ilustrează cel mai clar cele două tipuri de stații catodice indicate.
Instalatii de protectie catodica transformatoare
Trebuie remarcat imediat că acest tip stațiile este învechită. Acesta este înlocuit cu analogi de invertor, care au atât avantaje, cât și dezavantaje. Într-un fel sau altul, modelele de transformatoare sunt folosite chiar și în puncte noi pentru asigurarea protecției electrochimice.
Un transformator de joasă frecvență de 50 Hz este folosit ca bază pentru astfel de obiecte și cele mai simple dispozitive sunt utilizate pentru sistemul de control al tiristoarelor, inclusiv regulatoare de putere fază-impuls. O abordare mai responsabilă pentru rezolvarea problemelor de control implică utilizarea controlerelor cu funcționalitate largă.
Protecția catodică modernă împotriva coroziunii conductelor cu astfel de echipamente vă permite să ajustați parametrii curentului de ieșire, indicatorii de tensiune și, de asemenea, să egalați potențialele de protecție. În ceea ce privește deficiențele echipamentelor de transformare, acestea se rezumă la grad înalt Ondularea curentului de ieșire la un factor de putere scăzut. Acest defect nu se explică prin forma sinusoidală a curentului.
Problema cu pulsația poate fi rezolvată într-o anumită măsură prin introducerea unui șoc de joasă frecvență în sistem, dar dimensiunile acesteia corespund dimensiunilor transformatorului în sine, ceea ce nu face întotdeauna posibilă o astfel de adăugare.
Statie de protectie catodica invertor
Instalațiile de tip invertor se bazează pe convertoare cu impulsuri de înaltă frecvență. Unul dintre principalele avantaje ale utilizării stațiilor de acest tip este randamentul ridicat, ajungând la 95%. Pentru comparație, pentru instalațiile de transformatoare această cifră ajunge în medie la 80%.
Uneori, alte avantaje ies în prim-plan. De exemplu, dimensiunile reduse ale stațiilor cu invertor extind posibilitățile de utilizare a acestora în zone dificile. Există și avantaje financiare, care sunt confirmate de practica utilizării unor astfel de echipamente. Astfel, protecția catodică a invertorului împotriva coroziunii conductei se amortizează rapid de la sine și necesită investitie minimaîn conținut tehnic. Cu toate acestea, aceste calități sunt vizibile în mod clar doar în comparație cu instalațiile de transformatoare, dar astăzi apar noi mijloace mai eficiente de furnizare a curentului pentru conducte.
Proiectări de stații catodice
Astfel de echipamente sunt prezentate pe piață în diferite cazuri, forme și dimensiuni. Desigur, practica proiectării individuale a unor astfel de sisteme este, de asemenea, răspândită, ceea ce permite nu numai obținerea unui design optim pentru nevoi specifice, ci și asigurarea parametrilor operaționali necesari.
Calculul riguros al caracteristicilor stației face posibilă optimizarea suplimentară a costurilor de instalare, transport și depozitare. De exemplu, pentru obiectele mici, protecția catodică împotriva coroziunii conductelor bazată pe un invertor cu o greutate de 10-15 kg și o putere de 1,2 kW este destul de potrivită. Echipamentele cu astfel de caracteristici pot fi deservite de un autoturism, cu toate acestea, pentru proiecte de anvergură, se pot utiliza stații mai masive și mai grele care necesită conectarea camioanelor, o macara și echipe de instalare.
Funcționalitate de protecție
La dezvoltarea stațiilor catodice, se acordă o atenție deosebită protecției echipamentului în sine. În acest scop, sunt integrate sisteme pentru a proteja stațiile de scurtcircuite și întreruperi de sarcină. În primul caz, siguranțele speciale sunt utilizate pentru a gestiona modurile de funcționare de urgență ale instalațiilor.
În ceea ce privește supratensiunile și întreruperile, stația de protecție catodică este puțin probabil să fie serios deteriorată de acestea, dar poate exista pericolul de electrocutare. De exemplu, dacă în modul normal echipamentul funcționează la tensiune joasă, atunci, după o pauză, saltul în citiri poate ajunge la 120 V.
Alte tipuri de protecție electrochimică
Pe lângă protecția catodică, se practică și tehnologii de drenaj electric, precum și metode de protecție pentru prevenirea coroziunii. Cele mai multe direcție promițătoare Este considerat a fi o protecție specială împotriva formării coroziunii. În acest caz, elementele active sunt conectate și la obiectul țintă, asigurând transformarea suprafeței cu catozi prin curent. De exemplu, o țeavă de oțel ca parte a unei conducte de gaz poate fi protejată cu cilindri de zinc sau aluminiu.
Concluzie
Metodele de protecție electrochimică nu pot fi considerate noi și, mai ales, inovatoare. Eficiența utilizării unor astfel de tehnici în lupta împotriva proceselor de rugină a fost stăpânită de mult timp. Cu toate acestea, un dezavantaj serios împiedică utilizarea pe scară largă a acestei metode. Faptul este că protecția catodică împotriva coroziunii conductelor produce în mod inevitabil așa-numitele Ele nu sunt periculoase pentru structura țintă, dar pot avea impact negativ la obiectele din apropiere. În special, curentul parazit contribuie la dezvoltarea aceleiași coroziuni pe suprafața metalică a țevilor adiacente.
Încărcare...