Катодна защита от корозия на тръбопроводи: оборудване, принцип на действие

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

Средствата за защита от корозия позволяват да се удължи експлоатационният живот на металната конструкция, както и да се запазят нейните технически и физически свойства по време на работа. Въпреки разнообразието от методи за осигуряване на антикорозионно действие, е възможно напълно да се защитят обектите от увреждане от ръжда само в редки случаи.

Ефективността на такава защита зависи не само от качеството на технологията на протектора, но и от условията на нейното приложение. По-специално, за да се запази металната структура на тръбопроводите, електрохимичната защита от корозия, базирана на работата на катодите, демонстрира своите най-добри свойства. Предотвратяването на образуването на ръжда по такива комуникации, разбира се, не е единственият обхват на тази технология, но по отношение на комбинацията от характеристики, тази посока може да се счита за най-подходяща за електрохимична защита.

Обща информация за електрохимичната защита

Защитата на металите от ръжда чрез електрохимично действие се основава на зависимостта на електродния потенциал на материала от скоростта на корозионния процес. При това трябва да се използват метални конструкциипотенциален диапазон, където тяхното анодно разтваряне ще бъде под допустимата граница. Последното, между другото, се определя от техническата документация за експлоатацията на съоръжението.

На практика електрохимичната защита от корозия включва свързване на източник с постоянен ток към крайния продукт. Електрическото поле на повърхността и в структурата на защитения обект формира поляризацията на електродите, което също контролира процеса на корозионно увреждане. По същество анодните зони върху металната конструкция стават катодни, което позволява изместването на негативните процеси, гарантирайки запазването на структурата на целевия обект.

Принципът на действие на катодната защита

Има катодна и анодна защита от електрохимичен тип. Въпреки това първата концепция, която се използва за защита на тръбопроводи, получи най-голяма популярност. Съгласно общия принцип, при прилагане на този метод, ток с отрицателен полюс се подава към обекта от външен източник. По-специално, стоманена или медна тръба може да бъде защитена по този начин, в резултат на което ще настъпи поляризация на катодните участъци с преминаването на техните потенциали в анодно състояние. В резултат на това корозионната активност на защитената конструкция ще бъде намалена почти до нула.

В същото време катодната защита може да има различни версии. Описаната по-горе техника на поляризация от външен източник е широко практикувана, но методът за обезвъздушаване на електролита с намаляване на скоростта на катодните процеси, както и създаването на защитна бариера, също работи ефективно..

Беше отбелязано повече от веднъж, че принципът на катодна защита се осъществява от външен източник на ток. Всъщност основната функция на антикорозионната защита се крие в нейната работа. Тези задачи се изпълняват от специални станции, които по правило са част от общата инфраструктура за поддръжка на тръбопроводите.

Станции за катодна защита от корозия

Основната функция на катодната станция е да осигури стабилен ток към целевия метален обект съгласно метода на катодната поляризация. Такова оборудване се използва в инфраструктурата на подземни газопроводи и нефтопроводи, във водопроводи, отоплителни мрежи и др.

Има много разновидности на такива източници, докато най-често срещаното устройство за катодна защита осигурява наличието на:

• токово преобразувателно оборудване;
• проводници за свързване към защитения обект;
• аноден заземяващ електрод.

В същото време има разделяне на станциите на инверторни и трансформаторни. Има и други класификации, но те са фокусирани върху сегментирането на инсталациите по приложение или по технически характеристики и параметри на входните данни. Основните принципи на работа са най-ясно илюстрирани от посочените два типа катодни станции.

Трансформаторни инсталации за катодна защита

Трябва да се отбележи веднага, че този тип станции са остарели. Той се заменя с инверторни аналози, които имат както плюсове, така и минуси. Така или иначе,моделите трансформатори се използват дори в нови точки за електрохимична защита.

В основата на такива обекти са 50 Hz нискочестотен трансформатор и тиристорен преобразувател. За тиристорната система за управление се използват най-простите устройства, включително фазово-импулсни регулатори на мощността. По-отговорният подход към решаването на проблеми с контрола включва използването на контролери с широка функционалност.

Модерната катодна защита от корозия на тръбопроводи с такова оборудване ви позволява да регулирате параметрите на изходния ток, индикаторите за напрежение, както и да изравнявате защитните потенциали. Що се отнася до недостатъците на трансформаторното оборудване, те се свеждат до висока степен на пулсации на тока на изхода при нисък фактор на мощността. Този недостатък не се обяснява със синусоидалната форма на тока.

За да се реши проблемът с пулсациите, до известна степен е възможно да се въведе нискочестотен дросел в системата, но размерите му съответстват на размерите на самия трансформатор, което не винаги прави такъв възможно добавяне.

Инверторна станция с катодна защита

Инсталациите от инверторен тип са базирани на импулсни високочестотни преобразуватели. Едно от основните предимства на използването на станции от този тип е високата ефективност, достигаща 95%. За сравнение, за трансформаторни инсталации тази цифра достига средно 80%.

Понякога други добродетели излизат на преден план. Например малките размери на инверторните станции се разширяватвъзможности за тяхното използване в трудни зони. Има и финансови предимства, които се потвърждават от практиката на използване на такова оборудване. По този начин инверторната катодна защита от корозия на тръбопроводите бързо се изплаща и изисква минимални инвестиции в техническа поддръжка. Тези качества обаче са ясно видими само в сравнение с трансформаторните инсталации, но днес има по-ефективни нови средства за осигуряване на ток за тръбопроводи.

Дизайн на катодни станции

Такова оборудване се предлага на пазара в различни кутии, форми и размери. Разбира се, практиката на индивидуално проектиране на такива системи също е широко разпространена, което дава възможност не само да се получи оптимален дизайн за конкретни нужди, но и да се осигурят необходимите експлоатационни параметри.

Строгото изчисляване на характеристиките на станцията ви позволява допълнително да оптимизирате разходите за нейното инсталиране, транспортиране и съхранение. Например катодната защита срещу корозия на тръбопроводи на базата на инвертор с маса 10-15 kg и мощност 1,2 kW е доста подходяща за малки обекти. Оборудването с такива характеристики може да се обслужва от автомобил, но за мащабни проекти могат да се използват по-масивни и тежки станции, изискващи свързване на камиони, кран и монтажни екипи.

Защитна функционалност

Специално внимание при разработването на катодни станции се отделя на защитата на самото оборудване. За да направим това, ние се интегрирамесистеми, които позволяват защита на станциите от късо съединение и прекъсване на натоварването. В първия случай се използват специални предпазители за аварийна работа на инсталациите.

Що се отнася до токов удар и прекъсване, станцията за катодна защита е малко вероятно да бъде сериозно засегната от тях, но може да има опасност от токов удар. Например, ако в нормален режим оборудването работи с малко напрежение, тогава след прекъсване скокът на индикаторите може да доведе до 120 V.

Други видове електрохимична защита

В допълнение към катодната защита се практикуват и електрически дренажни технологии, както и методи на протектора за предотвратяване на корозия. Най-обещаващата посока се счита за специална защита срещу образуване на корозия. В този случай към целевия обект са свързани и активни елементи, които осигуряват трансформирането на повърхността с катоди посредством ток. Например, стоманена тръба като част от газопровод може да бъде защитена с цинкови или алуминиеви бутилки.

Заключение

Методите за електрохимична защита не могат да бъдат класифицирани като нови и освен това иновативни. Ефективността на използването на такива техники в борбата с процесите на ръжда е усвоена от дълго време. Един сериозен недостатък обаче пречи на широкото разпространение на този метод. Факт е, че катодната защита от корозия на тръбопроводите неизбежно генерира така наречените блуждаещи токове. Те не са опасни за целевата структура, но могат да имат отрицателен ефект върхублизки обекти. По-специално, блуждаещият ток допринася за развитието на същата корозия върху металната повърхност на съседните тръби.