Катодна защита: приложения и стандарти

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Корозията е химична и електрохимична реакция на метал с околната среда, причиняваща му увреждане. Той тече с различни скорости, които могат да бъдат намалени. От практическа гледна точка интерес представлява антикорозионната катодна защита на метални конструкции в контакт със земята, водата и транспортираните среди. Външните повърхности на тръбите са особено повредени от влиянието на почвата и блуждаещите течения.

Вътрешната корозия зависи от свойствата на средата. Ако е газ, трябва да се почисти старателно от влага и агресивни вещества: сероводород, кислород и др.

Принцип на работа

Обектите на процеса на електрохимична корозия са околната среда, металът и интерфейсът между тях. Средата, която обикновено е влажна почва или вода, има добра електрическа проводимост. На границата между него и металната структура протича електрохимична реакция. Ако токът е положителен (аноден електрод), железните йони преминават в околния разтвор, което води до загуба на маса на метала. Реакцията причинява корозия. При отрицателен ток (катоден електрод) тези загуби липсват, тъй като велектроните се прехвърлят в разтвора. Методът се използва при галваничното покритие за покритие на стомана с цветни метали.

Катодна защита от корозия се постига, когато върху железен предмет се приложи отрицателен потенциал.

За да направите това, аноден електрод се поставя в земята и към него се свързва положителен потенциал от източник на захранване. Минусът се прилага към защитения обект. Катодно-анодна защита води до активно разрушаване на корозия само на анодния електрод. Затова трябва периодично да се сменя.

Отрицателен ефект от електрохимичната корозия

Корозията на конструкциите може да възникне от действието на блуждаещи токове от други системи. Те са полезни за целеви обекти, но причиняват значителни щети на близките структури. Блуждаещи токове могат да се разпространяват от релсите на електрифицираните превозни средства. Те преминават към подстанцията и влизат в тръбопроводите. При напускането им се образуват анодни участъци, причиняващи интензивна корозия. За защита се използва електрически дренаж - специално отстраняване на токове от тръбопровода към техния източник. Тук е възможна и катодна защита на тръбопроводи от корозия. За да направите това, трябва да знаете стойността на блуждаещите токове, която се измерва със специални устройства.

Според резултатите от електрическите измервания се избира метод за защита на газопровода. Универсално лекарство е пасивен метод за изолиране на тръби от контакт със земята с помощта на изолационни покрития. Катодната защита на газопровода се отнася до активния метод.

Защита на тръбопроводи

Конструкциите в земята са защитени от корозия, ако свържете минуса на източник на постоянен ток към тях и плюса към анодните електроди, заровени наблизо в земята. Токът ще отиде в конструкцията, предпазвайки я от корозия. По този начин се осъществява катодна защита на тръбопроводи, резервоари или тръбопроводи, разположени в земята.

Анодният електрод ще се разгради и трябва да се сменя периодично. За резервоар, пълен с вода, електродите се поставят вътре. В този случай течността ще бъде електролитът, през който токът ще тече от анодите към повърхността на контейнера. Електродите са добре контролирани и лесни за смяна. В земята това е по-трудно да се направи.

Захранване

В близост до нефтопроводи и газопроводи, в отоплителни и водопроводни мрежи, които изискват катодна защита, се монтират станции, от които се подава напрежение към обекти. Ако са поставени на открито, степента им на защита трябва да бъде най-малко IP34. Всеки е подходящ за сухи помещения.

Станциите за катодна защита на газопроводи и други големи конструкции имат капацитет от 1 до 10 kW.

Техните енергийни параметри зависят основно от следните фактори:

• съпротивление между почвата и анода;
• проводимост на почвата;
• дължина на защитната зона;
• изолиращо действие на покритието.

Традиционно преобразувателят за катодна защита е трансформаторна инсталация. Сега той се заменя с инверторен, който е с по-малки размери, по-добра стабилност на тока и по-голяма ефективност. Във важни зони са инсталирани контролери, които имат функции за регулиране на тока и напрежението, изравняване на защитните потенциали и др.

Оборудването е представено на пазара в различни версии. За специфични нужди се използва индивидуален дизайн, за да се гарантират най-добрите условия на работа.

Параметри на източника на захранване

За защита от корозия за желязо, защитният потенциал е 0,44 V. На практика той трябва да е по-голям поради влиянието на включванията и състоянието на металната повърхност. Максималната стойност е 1 V. При наличие на покрития върху метала, токът между електродите е 0,05 mA/m². Ако изолацията се повреди, тя се повишава до 10mA/m^2.

Катодната защита е ефективна в комбинация с други методи, тъй като се консумира по-малко електроенергия. Ако има покритие от боя върху повърхността на конструкцията, само местата, където е счупено, са защитени по електрохимичен метод.

Характеристики на катодна защита

1. Захранван от станции или мобилни генератори.
2. Местоположението на анодното заземяване зависи от спецификата на тръбопроводите. Методът на поставяне може да бъде разпределен или концентриран, както и разположен на различни дълбочини.
3. Анодният материал е избран с ниска разтворимост, за да издържи 15 години.
4. Защитен потенциалполета за всеки тръбопровод се изчислява. Не се регулира, ако няма защитни покрития върху конструкциите.

Стандартни изисквания на Газпром за катодна защита

• На действие през целия живот на защитното оборудване.
• Защита от пренапрежение.
• Поставяне на станцията в блок кутии или в самостоятелен антивандален дизайн.
• Анодно заземяване се избира в зони с минимално електрическо съпротивление на почвата.
• Характеристиките на преобразувателя се избират, като се вземе предвид стареенето на защитното покритие на тръбопровода.

Защита на протектора

Методът е вид катодна защита със свързване на електроди от по-електроотрицателен метал през електропроводима среда. Разликата е в липсата на източник на енергия. Протекторът абсорбира корозията, като се разтваря в електропроводима среда.

След няколко години анодът трябва да бъде сменен, тъй като се износва.

Ефектът на анода се увеличава с намаляване на контактното му съпротивление със средата. С течение на времето може да се покрие с корозивен слой. Това води до прекъсване на електрическия контакт. Чрез поставяне на анода в солена смес, която разтваря корозионните продукти, ефективността се подобрява.

Влиянието на защитника е ограничено. Обхватът се определя от електрическото съпротивление на средата и потенциалната разлика между анода и катода.

Защитната защита се използва при липса на енергийни източници или при използването имикономически непрактично. Също така е неблагоприятно при киселинни приложения поради високата скорост на разтваряне на анодите. Протекторите се монтират във вода, в почва или в неутрална среда. Анодите обикновено не са направени от чисти метали. Цинкът се разтваря неравномерно, магнезият корозира твърде бързо и върху алуминия се образува силен оксиден филм.

Материали за протектора

За да имат протекторите необходимите експлоатационни свойства, те са направени от сплави със следните легиращи добавки.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - защита на оборудването в морска вода.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (части от процента) - работа на конструкции в течаща морска вода.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - защита на малки конструкции в почва или вода с ниска концентрация на сол.

Неправилната употреба на някои видове протектори води до негативни последици. Магнезиевите аноди могат да причинят напукване на оборудването поради развитието на водородно крехкост.

Комбинирана жертвена катодна защита с антикорозионни покрития повишава нейната ефективност.

Разпределението на защитния ток е подобрено и са необходими значително по-малко аноди. Един магнезиев анод защитава тръбопровод с битумно покритие в продължение на 8 km, а тръбопровод без покритие само за 30 m.

Защита на каросерията на автомобилите от корозия

Ако покритието е счупено, дебелината на каросерията на автомобила може да намалее до 1 мм за 5 години, т.е.ръжда през. Възстановяването на защитния слой е важно, но в допълнение към него има начин за пълно спиране на процеса на корозия с помощта на катодно-защитна защита. Ако превърнете тялото в катод, корозията на метала спира. Анодите могат да бъдат всякакви проводими повърхности, разположени наблизо: метални плочи, заземен контур, гаражно тяло, мокра пътна настилка. В този случай ефективността на защитата се увеличава с увеличаване на площта на анодите. Ако анодът е пътна настилка, за контакт с него се използва "опашка" от метализирана гума. Поставя се срещу колелата, за да се подобри пръските. "Опашката" е изолирана от тялото.

Акумулаторът плюс е свързан към анода чрез резистор 1 kΩ и светодиод, свързан последователно с него. Когато веригата е затворена през анода, когато минусът е свързан към тялото, в нормален режим светодиодът едва забележимо свети. Ако гори силно, значи е възникнало късо съединение във веригата. Причината трябва да бъде намерена и елиминирана.

За защита, предпазител трябва да бъде инсталиран последователно във веригата.

Когато колата е в гаража, тя е свързана към заземяващ анод. Докато шофирате, връзката се осъществява през "опашката".

Заключение

Катодната защита е начин за подобряване на експлоатационната надеждност на подземните тръбопроводи и други структури. В същото време трябва да се вземе предвид негативното му въздействие върху съседните тръбопроводи от влиянието на блуждаещи токове.