Ils permettent de prolonger la durée de vie d'une structure métallique, ainsi que de préserver ses propriétés techniques et physiques pendant l'exploitation. Malgré la variété des méthodes permettant d'assurer l'action anticorrosion, il n'est possible de protéger complètement les objets contre les dommages causés par la rouille que dans de rares cas.

L'efficacité d'une telle protection dépend non seulement de la qualité de la technologie de la bande de roulement, mais également des conditions de son application. Notamment, pour préserver la structure métallique des canalisations, leur meilleures propriétés démontre protection électrochimique contre la corrosion, basée sur le fonctionnement des cathodes. Bien entendu, la prévention de la formation de rouille sur de telles communications n'est pas le seul domaine d'application de cette technologie, mais sur la base de l'ensemble de ses caractéristiques, ce domaine peut être considéré comme le plus pertinent pour la protection électrochimique.

Informations générales sur la protection électrochimique

La protection des métaux contre la rouille par action électrochimique repose sur la dépendance de la taille du matériau sur la vitesse du processus de corrosion. Les structures métalliques doivent fonctionner dans la plage de potentiel où leur dissolution anodique sera inférieure à la limite admissible. Ce dernier, d'ailleurs, est déterminé documentation technique pour le fonctionnement de l'ouvrage.

En pratique, la protection électrochimique contre la corrosion consiste à connecter une source de courant continu au produit fini. Le champ électrique à la surface et dans la structure de l'objet protégé forme la polarisation des électrodes, grâce à laquelle le processus de corrosion est contrôlé. Essentiellement, les zones anodiques d'une structure métallique deviennent cathodiques, ce qui permet de déplacer les processus négatifs, garantissant ainsi la préservation de la structure de l'objet cible.

Principe de fonctionnement de la protection cathodique

Il existe une protection cathodique et anodique de type électrochimique. Le premier concept, utilisé pour protéger les pipelines, est celui qui a gagné le plus de popularité. Par principe général, lors de la mise en œuvre de cette méthode, un courant avec un pôle négatif est fourni à l'objet à partir d'une source externe. En particulier, un tuyau en acier ou en cuivre peut être ainsi protégé, ce qui entraînera une polarisation des sections cathodiques avec le passage de leurs potentiels à l'état anodique. En conséquence, l’activité corrosive de la structure protégée sera réduite à presque zéro.

Dans ce cas, la protection cathodique peut également avoir différentes variantes exécution. La technique de polarisation décrite ci-dessus à partir d'une source externe est largement pratiquée, mais la méthode de désaération de l'électrolyte en réduisant la vitesse des processus cathodiques et en créant également une barrière protectrice fonctionne également efficacement.

Il a été noté à plusieurs reprises que le principe de la protection cathodique est mis en œuvre via une source de courant externe. En fait, son travail est fonction principale Ces tâches sont exécutées par des stations spéciales qui, en règle générale, font partie de l'infrastructure générale. Entretien canalisations.

Stations anticorrosion

La fonction principale de la station cathodique est de fournir un courant stable à l'objet métallique cible conformément à la méthode de polarisation cathodique. De tels équipements sont utilisés dans l'infrastructure des gazoducs et des oléoducs souterrains, dans les conduites d'alimentation en eau, les réseaux de chauffage, etc.

Il existe de nombreuses variétés de telles sources, et le dispositif de protection cathodique le plus courant contient :

• équipement de conversion de courant ;
• fils de connexion à l'objet protégé ;
• conducteur de mise à la terre de l'anode.

Dans le même temps, il existe une division des stations en onduleur et transformateur. Il existe d'autres classifications, mais elles se concentrent sur la segmentation des installations soit par domaine d'application, soit par spécifications techniques et les paramètres de données d'entrée. Principes de base Les ouvrages illustrent le plus clairement les deux types de stations cathodiques indiqués.

Installations de protection cathodique des transformateurs

Il convient immédiatement de noter que ce type les gares sont obsolètes. Il est remplacé par des analogues d'onduleurs, qui présentent à la fois des avantages et des inconvénients. D'une manière ou d'une autre, des modèles de transformateurs sont utilisés même à de nouveaux points pour assurer une protection électrochimique.

Un transformateur basse fréquence de 50 Hz est utilisé comme base pour de tels objets et les dispositifs les plus simples sont utilisés pour le système de contrôle des thyristors, y compris des régulateurs de puissance à impulsions de phase. Une approche plus responsable pour résoudre les problèmes de contrôle implique l'utilisation de contrôleurs dotés de fonctionnalités étendues.

La protection cathodique moderne contre la corrosion des canalisations avec un tel équipement vous permet d'ajuster les paramètres de courant de sortie, les indicateurs de tension et également d'égaliser les potentiels de protection. Quant aux défauts des équipements de transformation, ils se résument à haut degré Ondulation du courant de sortie à faible facteur de puissance. Ce défaut ne s’explique pas par la forme sinusoïdale du courant.

Le problème de la pulsation peut être résolu dans une certaine mesure en introduisant une self basse fréquence dans le système, mais ses dimensions correspondent aux dimensions du transformateur lui-même, ce qui ne permet pas toujours un tel ajout.

Station de protection cathodique de l'onduleur

Paramètres type d'onduleur sont basés sur des convertisseurs haute fréquence pulsés. L'un des principaux avantages de l'utilisation de stations de ce type est le rendement élevé, atteignant 95 %. A titre de comparaison, pour les installations de transformateurs, ce chiffre atteint en moyenne 80 %.

Parfois, d’autres avantages apparaissent. Par exemple, les petites dimensions des stations onduleurs élargissent les possibilités de leur utilisation dans des zones difficiles. Il existe également des avantages financiers, confirmés par la pratique de l'utilisation de tels équipements. Ainsi, la protection cathodique de l'onduleur contre la corrosion des canalisations s'amortit rapidement et nécessite un investissement minimal en maintenance technique. Cependant, ces qualités ne sont clairement perceptibles que par rapport aux installations de transformateurs, mais aujourd'hui, de nouveaux moyens plus efficaces pour fournir du courant aux pipelines apparaissent.

Conceptions de stations cathodiques

De tels équipements sont présentés sur le marché sous différents boîtiers, formes et dimensions. Bien sûr, c'est aussi une pratique courante conception individuelle de tels systèmes, ce qui permet non seulement d'obtenir une conception optimale pour des besoins spécifiques, mais également de fournir les paramètres opérationnels nécessaires.

Un calcul rigoureux des caractéristiques de la station permet d’optimiser davantage les coûts de son installation, de son transport et de son stockage. Par exemple, pour les petits objets, une protection cathodique contre la corrosion des canalisations basée sur un onduleur pesant 10-15 kg et d'une puissance de 1,2 kW est tout à fait adaptée. Les équipements présentant de telles caractéristiques peuvent être entretenus par une voiture de tourisme, cependant, pour les projets à grande échelle, des stations plus massives et plus lourdes nécessitant la connexion de camions, d'une grue et d'équipes d'installation peuvent être utilisées.

Fonctionnalité de protection

Lors du développement des stations cathodiques, une attention particulière est accordée à la protection de l'équipement lui-même. A cet effet, des systèmes sont intégrés pour protéger les stations contre les courts-circuits et les coupures de charge. Dans le premier cas, des fusibles spéciaux sont utilisés pour gérer les modes de fonctionnement d'urgence des installations.

En ce qui concerne les surtensions et les coupures, il est peu probable que la station de protection cathodique en soit gravement endommagée, mais il peut y avoir un risque de choc électrique. Par exemple, si dans mode normal L'équipement fonctionne à basse tension, puis après une pause, le saut des lectures peut atteindre 120 V.

Autres types de protection électrochimique

En plus de la protection cathodique, des technologies de drainage électrique, ainsi que des méthodes de protection pour prévenir la corrosion, sont également pratiquées. La direction la plus prometteuse est considérée comme une protection spéciale contre la corrosion. DANS dans ce cas des éléments actifs sont également connectés à l'objet cible, assurant la transformation de la surface avec des cathodes par courant. Par exemple, un tuyau en acier faisant partie d'un gazoduc peut être protégé par des cylindres de zinc ou d'aluminium.

Conclusion

Les méthodes de protection électrochimique ne peuvent pas être considérées comme nouvelles et surtout innovantes. L'efficacité de l'utilisation de telles techniques dans la lutte contre les processus de rouille est maîtrisée depuis longtemps. Cependant, un inconvénient majeur empêche l’utilisation généralisée de cette méthode. Le fait est que la protection cathodique contre la corrosion des pipelines produit inévitablement ce qu'on appelle. Ils ne sont pas dangereux pour la structure cible, mais peuvent avoir un impact négatif sur les objets à proximité. En particulier, les courants vagabonds contribuent au développement de la même corrosion sur la surface métallique des canalisations adjacentes.

SKZ - informations de base.

Station de protection cathodique (CPS) est un complexe de structures conçues pour la polarisation cathodique d'un gazoduc par un courant externe.

Principal éléments structurels SKZ (Fig. 12.4.1.) sont:

Ø source de courant continu (redressé) (station cathodique) 5 ;

Ø mise à la terre de l'anode 2 , enfoui dans le sol à une certaine distance du pipeline 1 ;

Ø connexion des lignes électriques 3 connecter le pôle positif de la source de courant à la mise à la terre de l'anode et le pôle négatif au pipeline ;

Ø sortie cathodique du gazoduc 8 et point de vidange 7 ;

Ø mise à la terre de protection 4 .

Figure – 12.4.1. - Schéma de principe du SKZ

Le potentiel du gazoduc sous l'influence du courant entrant devient plus électronégatif, les sections exposées du gazoduc (aux endroits où l'isolation est endommagée) se polarisent cathodiquement et, selon la valeur du potentiel établi, deviennent totalement ou partiellement protégé de la corrosion. Dans le même temps, lors de la mise à la terre anodique, sous l'influence du courant circulant, se produit le processus de polarisation anodique, accompagné de la destruction progressive de la mise à la terre anodique.

Les sources VMS DC sont divisées en deux groupes. Le premier groupe comprend les dispositifs de conversion de réseau - redresseurs alimentés par des lignes électriques (lignes électriques) courant alternatif fréquence industrielle Tension nominale 50 Hz de 0,23 à 10 kV. Le deuxième groupe comprend sources autonomes– des générateurs de courant continu et des éléments électrochimiques qui génèrent de l'électricité directement sur le tracé du gazoduc à proximité de l'endroit où il est nécessaire d'installer des VPS (générateurs éoliens, générateurs électriques entraînés par des turbines à gaz, à partir d'un moteur combustion interne, générateurs thermoélectriques, batteries).

Sur les principaux gazoducs, les stations cathodiques du réseau avec redresseurs à courant alternatif monophasé d'une tension de 127/220 V et d'une fréquence de 50 Hz se sont généralisées. S'il y a des lignes électriques CA avec une tension nominale de 0,23 ; 0,4 ; 6 et 10 kV, l'utilisation de telles stations est appropriée et économiquement justifiée. Lorsqu'il est alimenté par une ligne électrique de 6 ou 10 kV, le redresseur est connecté à la ligne d'alimentation via un transformateur abaisseur.

Figure – 12.4.2. – Schéma simplifié d’une alimentation VCS non automatique typique

Sur Figure 12.4.2. Un schéma typique simplifié d'une station cathodique de réseau avec un redresseur est présenté. Le secteur AC est connecté aux bornes 1 Et 2 . La consommation d'électricité est mesurée à l'aide d'un compteur électrique 3 . Machine 4 sert à allumer l'installation, et les fusibles 5 assurent une protection contre les courants de court-circuit et les surcharges dues au courant alternatif. Un transformateur abaisseur 6 alimente le redresseur 7 , assemblé à partir d'éléments redresseurs individuels à l'aide d'un circuit de redressement en pont pleine onde ou d'un circuit de redressement monophasé pleine onde avec une borne zéro. La protection contre les courts-circuits et les surcharges du côté du circuit de courant redressé est assurée par un fusible 9 . Le mode de fonctionnement de l'installation est contrôlé à l'aide d'un ampèremètre 10 et voltmètre 12 . Câble de connexion du pipeline 11 se connecte à la borne « - » et de la mise à la terre de l'anode à la borne « + ». Tous les éléments de l'installation sont montés dans une armoire métallique, verrouillée par un cadenas.

Fournir conditions sécuritaires pendant le fonctionnement, toutes les parties métalliques de la structure de la station sont mises à la terre mise à la terre de protection 8 .

Les unités redresseuses ont des dispositifs pour réguler la tension ou le courant. La plupart des installations utilisent une régulation de tension par étapes en commutant des sections individuelles des enroulements du transformateur. Sur certains types de redresseurs, la tension est régulée en douceur à l'aide d'un autotransformateur ou de shunts magnétiques dans les enroulements du transformateur. La régulation de tension du triac est également utilisée dans l'enroulement primaire et la régulation de la tension des thyristors dans le secondaire.

Lors de la protection cathodique des gazoducs situés dans la zone de courants vagabonds, le mode de fonctionnement des redresseurs AC non automatiques est généralement sélectionné en tenant compte de la valeur moyenne de la différence de potentiel « tuyau-terre », qui est déterminée à partir des données de mesure. sur une certaine période de temps (généralement la valeur journalière moyenne) et n'exclut pas le potentiel d'émissions dans la région anodique ou cathodique. Pour supprimer les émissions anodiques, le redresseur doit être configuré en mode surprotection. Une polarisation cathodique profonde entraîne une consommation d'énergie excessive, un pelage et une fissuration du revêtement isolant et une hydrogénation de la surface métallique (en raison du dégagement intense d'hydrogène au niveau de la cathode). Cette nature des changements dans les potentiels des gazoducs conduit à la nécessité de créer des stations de protection cathodique automatiques, qui doivent maintenir le potentiel dans la plage de protection lorsque consommation minimaleélectricité et utilisation maximale des propriétés de protection des courants vagabonds. Les VMS sont constitués de dispositifs permettant de définir une valeur de différence de potentiel donnée (dispositifs de réglage), de dispositifs permettant de mesurer la différence de potentiel réelle ( instruments de mesure avec électrodes de référence fixes), amplificateurs de puissance, organes exécutifs, modifiant l'intensité du courant dans le circuit VMS.

STRUCTURES MÉTALLIQUES"

Base théorique

La protection cathodique souterrain structures métalliques

Principe de fonctionnement de la protection cathodique

Lorsque le métal entre en contact avec des sols liés aux environnements électrolytiques, un processus de corrosion se produit, accompagné de la formation d'un courant électrique, et un certain potentiel d'électrode s'établit. L'ampleur du potentiel d'électrode du pipeline peut être déterminée par la différence de potentiel entre deux électrodes : le pipeline et l'élément de sulfate de cuivre non polarisant. Ainsi, la valeur du potentiel du pipeline est la différence entre son potentiel d'électrode et le potentiel de l'électrode de référence par rapport à la terre. À la surface du pipeline, les processus d'électrode se produisent dans une certaine direction et les changements dans le temps sont de nature stationnaire.

Le potentiel stationnaire est généralement appelé potentiel naturel, ce qui implique l'absence de courants vagabonds et autres courants induits sur le pipeline.

L'interaction d'un métal corrosif avec un électrolyte est divisée en deux processus : anodique et cathodique, qui se déroulent simultanément dans différentes zones de l'interface métal-électrolyte.

Lors de la protection contre la corrosion, une séparation territoriale des processus anodiques et cathodiques est utilisée. Une source de courant avec une électrode de mise à la terre supplémentaire est connectée au pipeline, à l'aide de laquelle un courant continu externe est appliqué au pipeline. Dans ce cas, le processus anodique se produit sur une électrode de mise à la terre supplémentaire.

Polarisation cathodique canalisations souterraines réalisé en superposition champ électriqueà partir d’une source CC externe. Le pôle négatif de la source de courant continu est connecté à la structure à protéger, tandis que le pipeline est la cathode par rapport à la terre et l'anode de mise à la terre créée artificiellement est le pôle positif.

Diagramme schématique la protection cathodique est illustrée à la Fig. 14.1. Avec protection cathodique, le pôle négatif de la source de courant 2 est connecté au pipeline 1 et le pôle positif est connecté à la mise à la terre de l'anode créée artificiellement 3. Lorsque la source de courant est allumée, la source de courant de son pôle à travers le la mise à la terre anodique pénètre dans le sol et à travers les zones endommagées de l'isolation 6 jusqu'au tuyau. Ensuite, à travers le point de drainage 4 le long du fil de connexion 5, le courant revient au moins de la source d'alimentation. Dans ce cas, le processus de polarisation cathodique commence dans les sections exposées du pipeline.

Riz. 14.1. Schéma de principe de la protection cathodique du pipeline :

1 - canalisation ; 2 - source CC externe ; 3 - mise à la terre anodique ;

4 - point de vidange ; 5 - câble de drainage ; 6 - contact de la borne cathodique ;

7 - borne cathodique ; 8 - dommages à l'isolation des canalisations

Parce que la tension courant externe, appliqué entre l'électrode de mise à la terre et le pipeline, dépasse largement la différence de potentiel entre les électrodes des macropaires de corrosion du pipeline, le potentiel stationnaire de la mise à la terre anodique ne joue pas un rôle décisif.

Avec l'inclusion de la protection électrochimique ( j 0a.ajouter) la répartition des courants de macropaires de corrosion est perturbée, les valeurs de la différence de potentiel « tuyau - terre » des sections cathodiques ( j 0k) avec la différence de potentiel des sections anodiques ( j 0a), les conditions de polarisation sont fournies.

La protection cathodique est régulée en maintenant le potentiel de protection requis. Si, en appliquant un courant externe, le pipeline est polarisé au potentiel d'équilibre ( j 0k = j 0a) dissolution du métal (Fig. 14.2 a), puis le courant anodique s'arrête et la corrosion s'arrête. Une augmentation supplémentaire du courant de protection n'est pas pratique. À des valeurs de potentiel plus positives, le phénomène de protection incomplète se produit (Fig. 14.2 b). Cela peut se produire lors de la protection cathodique d'une canalisation située dans une zone de forte influence de courants vagabonds ou lors de l'utilisation de protecteurs n'ayant pas un potentiel d'électrode suffisamment négatif (protecteurs en zinc).

Les critères de protection du métal contre la corrosion sont la densité de courant de protection et le potentiel de protection.

La polarisation cathodique d'une structure métallique nue au potentiel de protection nécessite des courants importants. Les valeurs les plus probables des densités de courant nécessaires à la polarisation de l'acier dans divers environnements jusqu'au potentiel de protection minimum (-0,85 V) par rapport à l'électrode de référence en sulfate de cuivre sont données dans le tableau. 14.1

Riz. 14.2. Diagramme de corrosion pour le cas de polarisation complète (a) et

polarisation incomplète (b)

La protection cathodique est généralement utilisée conjointement avec revêtements isolants appliqué sur la surface extérieure du pipeline. Le revêtement de surface réduit le courant requis de plusieurs ordres de grandeur. Ainsi, pour la protection cathodique de l'acier avec bonne couverture dans le sol, seulement 0,01 ... 0,2 mA/m 2 est requis.

Tableau 14.1

Densité de courant requise pour la protection cathodique

surface en acier nue dans divers environnements

La densité de courant de protection pour les canalisations principales isolées ne peut pas devenir un critère de protection fiable en raison de la répartition inconnue de l'isolation des canalisations endommagées, qui détermine la zone de contact réelle du métal avec le sol. Même pour un tuyau non isolé (cartouche sur passage souterrainà travers les chemins de fer et les autoroutes), la densité de courant de protection est déterminée par dimensions géométriques structure et est fictive, puisque la partie de la surface de la cartouche reste inconnue, recouverte de couches protectrices passives constamment présentes (calcaire, etc.) et ne participant pas au processus de dépolarisation. Par conséquent, la densité de courant de protection comme critère de protection est utilisée pour certains recherche en laboratoire réalisée sur des échantillons métalliques.

Protection électrochimique – méthode efficace protection des produits finis contre la corrosion électrochimique. Dans certains cas, il est impossible de renouveler la couche de peinture ou le matériau d'emballage protecteur, il est alors conseillé d'utiliser une protection électrochimique. Le revêtement d’un pipeline souterrain ou du fond d’un navire maritime demande beaucoup de main d’œuvre et est coûteux à renouveler, voire parfois tout simplement impossible. La protection électrochimique protège le produit de manière fiable, empêchant ainsi la destruction des canalisations souterraines, des fonds de navires, de divers réservoirs, etc.

La protection électrochimique est utilisée dans les cas où le potentiel de corrosion libre se situe dans la zone de dissolution intense du métal de base ou de repassivation. Ceux. lorsqu'il y a une destruction intense des structures métalliques.

L'essence de la protection électrochimique

Un courant continu (source CC ou protecteur) est connecté au produit métallique fini depuis l'extérieur. Le courant électrique à la surface du produit protégé crée une polarisation cathodique des électrodes de paires microgalvaniques. Il en résulte que les zones anodiques de la surface métallique deviennent cathodiques. Et sous l'influence d'un environnement corrosif, ce n'est pas le métal de la structure qui est détruit, mais l'anode.

Selon la direction (positive ou négative) dans laquelle le potentiel métallique se déplace, la protection électrochimique est divisée en anodique et cathodique.

Protection cathodique contre la corrosion

La protection cathodique contre la corrosion électrochimique est utilisée lorsque le métal à protéger n'est pas sujet à la passivation. C'est l'un des principaux types de protection des métaux contre la corrosion. L'essence de la protection cathodique est l'application d'un courant externe au produit à partir du pôle négatif, qui polarise les sections cathodiques des éléments corrosifs, rapprochant ainsi la valeur potentielle de celle anodique. Le pôle positif de la source de courant est connecté à l'anode. Dans ce cas, la corrosion de la structure protégée est quasiment réduite à zéro. L'anode se détériore progressivement et doit être remplacée périodiquement.

Il existe plusieurs options de protection cathodique : polarisation à partir d'une source externe de courant électrique ; réduire la vitesse du processus cathodique (par exemple, désaération de l'électrolyte) ; contact avec un métal dont le potentiel de corrosion libre dans un environnement donné est plus électronégatif (protection dite sacrificielle).

La polarisation à partir d'une source externe de courant électrique est très souvent utilisée pour protéger des structures situées dans le sol, l'eau (fonds de navires, etc.). De plus, ce type de protection contre la corrosion est utilisé pour le zinc, l'étain, l'aluminium et ses alliages, le titane, le cuivre et ses alliages, le plomb, ainsi que les aciers à haute teneur en chrome, au carbone et alliés (faiblement et fortement alliés).

La source de courant externe est constituée de stations de protection cathodique, qui comprennent un redresseur (convertisseur), une alimentation en courant de la structure protégée, des conducteurs de mise à la terre anodiques, une électrode de référence et un câble anodique.

La protection cathodique est utilisée comme type de protection contre la corrosion indépendant ou supplémentaire.

Le principal critère permettant de juger de l'efficacité de la protection cathodique est potentiel de protection. Le potentiel de protection est le potentiel auquel le taux de corrosion d'un métal dans certaines conditions environnementales prend la valeur la plus basse (dans la mesure du possible).

L'utilisation d'une protection cathodique présente des inconvénients. L'un d'eux est le danger redéfense. Une surprotection est observée avec un changement important du potentiel de l'objet protégé dans côté négatif. En même temps, il se démarque. Le résultat est la destruction des revêtements protecteurs, la fragilisation du métal par l’hydrogène et la fissuration par corrosion.

Protection de la bande de roulement (utilisation d'un protecteur)

Un type de protection cathodique est sacrificiel. Lors de l'utilisation d'une protection sacrificielle, un métal avec un potentiel plus électronégatif est connecté à l'objet protégé. Dans ce cas, ce n’est pas la structure qui est détruite, mais la bande de roulement. Au fil du temps, le protecteur se corrode et doit être remplacé par un neuf.

Protection de la bande de roulement efficace dans les cas où entre le protecteur et environnement faible résistance de contact.

Chaque bande de roulement a son propre rayon action protectrice, qui est déterminée par la distance maximale possible à laquelle le protecteur peut être retiré sans perdre l'effet protecteur. La protection de protection est le plus souvent utilisée lorsqu'il est impossible ou difficile et coûteux d'alimenter la structure en courant.

Les protecteurs sont utilisés pour protéger les structures en milieu neutre (eau de mer ou de rivière, air, sol, etc.).

Les métaux suivants sont utilisés pour fabriquer des protecteurs : magnésium, zinc, fer, aluminium. Les métaux purs ne remplissent pas pleinement leurs fonctions de protection par conséquent, lors de la fabrication des protecteurs, ils sont en outre alliés.

Les protecteurs en fer sont en acier au carbone ou en fer pur.

Protecteurs de zinc

Les protecteurs de zinc contiennent environ 0,001 à 0,005 % de plomb, de cuivre et de fer, 0,1 à 0,5 % d'aluminium et 0,025 à 0,15 % de cadmium. Les projecteurs de zinc sont utilisés pour protéger les produits de la corrosion marine (en eau salée). Si un protecteur de zinc est utilisé dans de l’eau douce ou des sols légèrement salés, il se recouvre rapidement d’une épaisse couche d’oxydes et d’hydroxydes.

Protecteur de magnésium

Les alliages pour la fabrication de protecteurs de magnésium sont alliés avec 2 à 5 % de zinc et 5 à 7 % d'aluminium. La quantité de cuivre, de plomb, de fer, de silicium et de nickel dans l'alliage ne doit pas dépasser les dixièmes et centièmes de pour cent.

Le protecteur de magnésium est utilisé dans les aliments légèrement salés, eaux douces, les sols. Le protecteur est utilisé dans des environnements où les protecteurs en zinc et en aluminium sont inefficaces. Un aspect important est que les protecteurs de magnésium doivent être utilisés dans un environnement avec un pH de 9,5 à 10,5. Cela s'explique par le taux élevé de dissolution du magnésium et la formation de composés peu solubles à sa surface.

Le protecteur de magnésium est dangereux parce que... est à l’origine de la fragilisation par l’hydrogène et de la fissuration par corrosion des structures.

Protecteurs en aluminium

Les protecteurs en aluminium contiennent des additifs qui empêchent la formation d'oxydes d'aluminium. Jusqu'à 8 % de zinc, jusqu'à 5 % de magnésium et des dixièmes à centièmes de silicium, de cadmium, d'indium et de thallium sont ajoutés à ces protecteurs. Des protecteurs en aluminium sont utilisés sur le plateau côtier et dans l’eau de mer courante.

Protection anodique contre la corrosion

La protection électrochimique anodique est utilisée pour les structures en titane, en acier inoxydable faiblement allié, en acier au carbone, en alliages ferreux fortement alliés et en métaux passivants différents. La protection anodique est utilisée dans des environnements corrosifs hautement conducteurs d’électricité.

Avec la protection anodique, le potentiel du métal protégé passe à un niveau supérieur. côté positif jusqu'à ce qu'un état stationnaire passif du système soit atteint. Les avantages de la protection électrochimique anodique résident non seulement dans un ralentissement très important de la vitesse de corrosion, mais également dans le fait que les produits de corrosion ne pénètrent pas dans le produit fabriqué et dans l'environnement.

La protection anodique peut être mise en œuvre de plusieurs manières : en déplaçant le potentiel dans un sens positif à l'aide d'une source de courant électrique externe ou en introduisant des agents oxydants (ou des éléments dans l'alliage) dans l'environnement corrosif, qui augmentent l'efficacité du processus cathodique sur la surface métallique.

Protection anodique par agents oxydants mécanisme de défense similaire à la polarisation anodique.

Si des inhibiteurs passivants aux propriétés oxydantes sont utilisés, la surface protégée devient passive sous l'influence du courant généré. Il s'agit notamment des dichromates, des nitrates, etc. Mais ils polluent assez fortement l'environnement technologique environnant.

Lors de l'introduction d'additifs dans l'alliage (principalement des alliages métal noble) la réaction de réduction dépolarisante se produisant à la cathode se produit avec une surtension plus faible qu'au niveau du métal protégé.

Si un courant électrique traverse la structure protégée, le potentiel se déplace dans un sens positif.

L'installation de protection électrochimique anodique contre la corrosion se compose d'une source de courant externe, d'une électrode de référence, d'une cathode et de l'objet protégé lui-même.

Afin de savoir s'il est possible d'appliquer une protection électrochimique anodique à un objet donné, des courbes de polarisation anodique sont prises, à l'aide desquelles on peut déterminer le potentiel de corrosion de la structure étudiée dans un certain environnement corrosif, la région de passivité stable et la densité de courant dans cette région.

Pour la fabrication des cathodes, des métaux peu solubles sont utilisés, tels que les aciers inoxydables fortement alliés, le tantale, le nickel, le plomb et le platine.

Pour que la protection électrochimique anodique soit efficace dans un certain environnement, il est nécessaire d'utiliser des métaux et alliages facilement passables, l'électrode de référence et la cathode doivent être en solution à tout moment et les éléments de connexion doivent être de haute qualité.

Pour chaque cas de protection anodique, la disposition cathodique est conçue individuellement.

Pour que la protection anodique soit efficace pour un objet donné, il est nécessaire qu'elle réponde à certaines exigences :

Toutes les soudures doivent être réalisées avec une haute qualité ;

Dans un environnement technologique, le matériau à partir duquel est fabriqué l'objet protégé doit passer à un état passif ;

Le nombre de poches d'air et de fissures doit être minime ;

Il ne doit y avoir aucun joint de rivet sur la structure ;

Dans l'appareil à protéger, l'électrode de référence et la cathode doivent toujours être en solution.

Pour mettre en œuvre une protection anodique dans l'industrie chimique, on utilise souvent des échangeurs de chaleur et des installations de forme cylindrique.

Protection anodique électrochimique aciers inoxydables applicable au stockage industriel d'acide sulfurique, de solutions à base d'ammoniac, engrais minéraux, ainsi que toutes sortes de collections, cuves, cuves de mesure.

La protection anodique peut également être utilisée pour prévenir les dommages causés par la corrosion aux bains. nickelage autocatalytique, installations d'échange de chaleur pour la production de fibres artificielles et d'acide sulfurique.

La corrosion est une réaction chimique et électrochimique d'un métal avec son environnement, provoquant ses dommages. Il coule avec à différentes vitesses, qui peut être réduit. AVEC point pratique L'intérêt est la protection cathodique anticorrosion des structures métalliques en contact avec le sol, l'eau et les milieux transportés. Les surfaces extérieures des canalisations sont particulièrement endommagées par l'influence du sol et des courants vagabonds.

À l’intérieur, la corrosion dépend des propriétés de l’environnement. S'il s'agit d'un gaz, il doit être soigneusement nettoyé de l'humidité et des substances agressives : sulfure d'hydrogène, oxygène, etc.

Principe d'opération

Les objets du processus de corrosion électrochimique sont l'environnement, le métal et les interfaces entre eux. Le milieu, qui est généralement de la terre ou de l’eau humide, a une bonne conductivité électrique. A l'interface entre elle et structure métallique une réaction électrochimique se produit. Si le courant est positif (électrode anodique), les ions fer passent dans la solution environnante, ce qui entraîne une perte de masse métallique. La réaction provoque de la corrosion. Avec un courant négatif (électrode cathodique), ces pertes n'existent pas, puisque les électrons passent dans la solution. La méthode est utilisée en galvanoplastie pour appliquer des revêtements de métaux non ferreux sur l'acier.

La protection cathodique contre la corrosion se produit lorsqu'un potentiel négatif est appliqué à un objet en fer.

Pour ce faire, une électrode anodique est placée dans le sol et un potentiel positif provenant d'une source d'alimentation y est connecté. Le signal moins est appliqué à l'objet protégé. La protection cathodique-anodique conduit à la destruction active uniquement de l'électrode anodique par corrosion. Il convient donc de le changer périodiquement.

Effets négatifs de la corrosion électrochimique

La corrosion des structures peut survenir sous l'action de courants vagabonds provenant d'autres systèmes. Ils sont utiles pour les objets cibles, mais causent des dégâts importants aux structures voisines. Des courants vagabonds peuvent se propager à partir des rails des transports électrifiés. Ils passent vers la sous-station et se retrouvent sur les canalisations. En les quittant, des zones anodiques se forment, provoquant une corrosion intense. Pour la protection, un drainage électrique est utilisé - un drainage spécial des courants du pipeline vers leur source. C'est également possible ici. Pour ce faire, vous devez connaître l'ampleur des courants vagabonds, qui est mesurée à l'aide d'instruments spéciaux.

Selon les résultats mesures électriques une méthode de protection du gazoduc est sélectionnée. Un remède universel est une méthode passive pour empêcher le contact avec le sol à l’aide de revêtements isolants. La protection cathodique d'un gazoduc est une méthode active.

Protection des canalisations

Les structures dans le sol sont protégées de la corrosion si vous y connectez le moins d'une source CC et le plus aux électrodes anodiques enfouies à proximité dans le sol. Le courant circulera vers la structure, la protégeant de la corrosion. De cette manière, on réalise une protection cathodique des canalisations, réservoirs ou canalisations situées dans le sol.

L'électrode anodique se détériorera et devra être remplacée périodiquement. Pour un réservoir rempli d'eau, les électrodes sont placées à l'intérieur. Dans ce cas, le liquide sera un électrolyte à travers lequel le courant circulera des anodes jusqu'à la surface du récipient. Les électrodes sont bien contrôlées et faciles à remplacer. Il est plus difficile de le faire dans le sol.

Source de courant

À proximité des oléoducs et des gazoducs, dans les réseaux de chauffage et d'approvisionnement en eau nécessitant une protection cathodique, des stations sont installées à partir desquelles la tension est fournie aux objets. S'ils sont situés sur en plein air, leur degré de protection doit être au minimum IP34. Tout convient aux pièces sèches.

Les stations de protection cathodique des gazoducs et autres grands ouvrages ont une puissance de 1 à 10 kW.

Leurs paramètres énergétiques dépendent principalement des facteurs suivants :

• résistance entre le sol et l'anode ;
• conductivité électrique du sol;
• longueur de la zone de protection ;
• effet isolant du revêtement.

Traditionnellement, le convertisseur de protection cathodique est un bloc transformateur. Il est désormais remplacé par un onduleur, plus petit, offrant une meilleure stabilité du courant et une plus grande efficacité. Dans des zones importantes, des contrôleurs sont installés qui ont pour fonctions de réguler le courant et la tension, d'égaliser les potentiels de protection, etc.

L'équipement est présenté sur le marché en diverses options. Pour des besoins spécifiques, accompagnement De meilleures conditions opération.

Paramètres de la source actuelle

Pour la protection contre la corrosion du fer, le potentiel de protection est de 0,44 V. En pratique, il devrait être plus élevé en raison de l'influence des inclusions et de l'état de la surface métallique. La valeur maximale est de 1 V. En présence de revêtements sur le métal, le courant entre les électrodes est de 0,05 mA/m 2. Si l'isolation est rompue, elle augmente jusqu'à 10 mA/m2.

La protection cathodique est efficace en combinaison avec d'autres méthodes, car moins d'électricité est consommée. Si à la surface de la structure il y a peinture, protège électrochimiquement uniquement les endroits où il est cassé.

Caractéristiques de la protection cathodique

1. Les sources d'énergie sont des stations ou des générateurs mobiles.
2. L'emplacement des électrodes de mise à la terre de l'anode dépend des spécificités des canalisations. La méthode de placement peut être distribuée ou concentrée, ainsi que située à différentes profondeurs.
3. Le matériau de l'anode est sélectionné avec une faible solubilité afin qu'il dure 15 ans.
4. Le potentiel du champ de protection pour chaque pipeline est calculé. Il n’est pas réglementé s’il n’y a pas de revêtements protecteurs sur les structures.

Exigences standard de Gazprom pour la protection cathodique

• Valable pendant toute la durée de vie de l’équipement de protection.
• Protection contre les surtensions atmosphériques.
• Placement de la station dans des boîtiers de bloc ou dans une conception autonome et anti-vandalisme.
• La mise à la terre anodique est sélectionnée dans les zones avec un minimum résistance électrique sol.
• Les caractéristiques du convertisseur sont sélectionnées en tenant compte du vieillissement Revêtement de protection pipeline.

Protection de la bande de roulement

La méthode est un type de protection cathodique avec la connexion d'électrodes d'un métal plus électronégatif à travers un milieu électriquement conducteur. La différence est l'absence de source d'énergie. Le protecteur s'attaque à la corrosion en se dissolvant dans l'environnement électriquement conducteur.

Après quelques années, l'anode doit être remplacée au fur et à mesure de son usure.

L'effet de l'anode augmente avec une diminution de sa résistance de contact avec le milieu. Au fil du temps, il peut se recouvrir d’une couche corrosive. Cela conduit à des perturbations contact électrique. Si l'anode est placée dans un mélange de sels qui dissout les produits de corrosion, l'efficacité augmente.

L'influence de la bande de roulement est limitée. Le domaine d'action est déterminé par la résistance électrique du milieu et la différence de potentiel entre

La protection protectrice est utilisée en l'absence de sources d'énergie ou lorsque leur utilisation n'est pas économiquement réalisable. Il est également désavantageux lorsqu'il est utilisé dans des environnements acides en raison de grande vitesse dissolution des anodes. Les protecteurs s’installent dans l’eau, dans le sol ou en milieu neutre. Anodes de métaux purs ce n'est généralement pas le cas. La dissolution du zinc se produit de manière inégale, le magnésium se corrode trop rapidement et un solide film d'oxydes se forme sur l'aluminium.

Matériaux de protection

Pour garantir que les protecteurs disposent des propriétés opérationnelles, ils sont fabriqués à partir d'alliages avec les additifs d'alliage suivants.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - protection des équipements situés dans l'eau de mer.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fractions de pour cent) - fonctionnement d'ouvrages dans l'eau de mer courante.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - protection des petites structures dans le sol ou l'eau à faible concentration en sel.

Une mauvaise utilisation de certains types de protections entraîne conséquences négatives. Les anodes en magnésium peuvent provoquer des fissures dans les équipements en raison de la fragilisation par l'hydrogène.

Protection cathodique sacrificielle commune avec revêtements anticorrosion augmente son efficacité.

La répartition du courant de protection est améliorée et beaucoup moins d'anodes sont nécessaires. Une anode en magnésium protège une canalisation revêtue de bitume sur une longueur de 8 km et une canalisation non revêtue sur seulement 30 m.

Protection des carrosseries contre la corrosion

Si le revêtement est endommagé, l'épaisseur de la carrosserie peut diminuer jusqu'à 1 mm en 5 ans, c'est-à-dire que la rouille se propage. La restauration de la couche protectrice est importante, mais il existe également un moyen d'arrêter complètement le processus de corrosion grâce à la protection cathodique. Si vous transformez le corps en cathode, la corrosion du métal s'arrête. Les anodes peuvent être n’importe quelle surface conductrice située à proximité : des plaques métalliques, boucle de masse, carrosserie de garage, humide revêtement de la route. De plus, l'efficacité de la protection augmente avec l'augmentation de la surface des anodes. Si l'anode est un revêtement routier, une « queue » en caoutchouc métallisé est utilisée pour le contact avec celle-ci. Il est placé à l'opposé des roues pour mieux laisser tomber les éclaboussures. La « queue » est isolée du corps.

Le plus de la batterie est connecté à l'anode via une résistance de 1 kOhm et une LED connectée en série avec celle-ci. Lorsque le circuit est fermé à travers l'anode, lorsque le négatif est connecté au corps, en mode normal, la LED brille à peine. S'il s'allume fortement, cela signifie que quelque chose s'est produit dans le circuit. court-circuit. La cause doit être trouvée et éliminée.

Pour la protection, un fusible doit être installé en série dans le circuit.

Lorsque la voiture est au garage, elle est connectée à l’anode de mise à la terre. Pendant le mouvement, la connexion se fait par la « queue ».

Conclusion

La protection cathodique est un moyen d'améliorer la fiabilité opérationnelle des canalisations souterraines et autres structures. Dans ce cas, son impact négatif sur les canalisations voisines dû à l'influence des courants vagabonds doit être pris en compte.