Pozwalają przedłużyć żywotność konstrukcji metalowej, a także zachować jej właściwości techniczne i fizyczne podczas pracy. Pomimo różnorodności metod zapewnienia działania antykorozyjnego, tylko w rzadkich przypadkach możliwa jest całkowita ochrona obiektów przed uszkodzeniami rdzy.

Skuteczność takiego zabezpieczenia zależy nie tylko od jakości technologii bieżnika, ale także od warunków jego stosowania. W szczególności, aby zachować metalową konstrukcję rurociągów, ich najlepsze właściwości demonstruje ochrona elektrochemiczna przed korozją, w oparciu o działanie katod. Zapobieganie tworzeniu się rdzy na takich połączeniach nie jest oczywiście jedynym obszarem zastosowania tej technologii, ale w oparciu o całość jej cech obszar ten można uznać za najbardziej odpowiedni dla ochrony elektrochemicznej.

Ogólne informacje na temat ochrony elektrochemicznej

Ochrona metali przed rdzą poprzez działanie elektrochemiczne opiera się na zależności wielkości materiału od szybkości procesu korozji. Konstrukcje metalowe należy eksploatować w takim zakresie potencjałów, w którym ich rozpuszczanie anodowe będzie poniżej dopuszczalnej granicy. Nawiasem mówiąc, to drugie jest zdeterminowane dokumentacja techniczna do eksploatacji konstrukcji.

W praktyce elektrochemiczne zabezpieczenie antykorozyjne polega na podłączeniu do gotowego produktu źródła prądu stałego. Pole elektryczne na powierzchni i w strukturze zabezpieczanego obiektu tworzy polaryzację elektrod, dzięki czemu kontrolowany jest proces uszkodzeń korozyjnych. Zasadniczo strefy anodowe na konstrukcji metalowej stają się katodowe, co pozwala na wyparcie negatywnych procesów, zapewniając zachowanie struktury docelowego obiektu.

Zasada działania ochrony katodowej

Wyróżnia się ochronę katodową i anodową typu elektrochemicznego. Największą popularność zyskała koncepcja pierwsza, służąca do zabezpieczania rurociągów. Przez ogólna zasada, przy wdrażaniu tej metody do obiektu dostarczany jest prąd o biegunie ujemnym ze źródła zewnętrznego. W szczególności można w ten sposób zabezpieczyć rurę stalową lub miedzianą, w wyniku czego nastąpi polaryzacja odcinków katody wraz z przejściem ich potencjałów do stanu anodowego. W rezultacie aktywność korozyjna zabezpieczanej konstrukcji zostanie zredukowana niemal do zera.

W tym przypadku może mieć również ochronę katodową różne warianty wykonanie. Opisana powyżej technika polaryzacji ze źródła zewnętrznego jest powszechnie praktykowana, ale skutecznie sprawdza się również metoda odpowietrzenia elektrolitu poprzez zmniejszenie szybkości procesów katodowych, a także utworzenie bariery ochronnej.

Niejednokrotnie zauważono, że zasada ochrony katodowej jest realizowana poprzez zewnętrzne źródło prądu. Właściwie to jego praca główna funkcja Zadania te realizują stacje specjalne, które z reguły stanowią część infrastruktury ogólnej Konserwacja rurociągi.

Stacje antykorozyjne

Główną funkcją stacji katodowej jest dostarczanie stabilnego prądu do docelowego obiektu metalowego zgodnie z metodą polaryzacji katodowej. Urządzenia tego typu stosowane są w infrastrukturze podziemnych rurociągów gazowych i naftowych, w wodociągach, sieciach ciepłowniczych itp.

Istnieje wiele odmian takich źródeł, a najpopularniejsze urządzenie ochrony katodowej zawiera:

• sprzęt do przetwornic prądu;
• przewody do podłączenia do chronionego obiektu;
• przewód uziemiający anodę.

Jednocześnie istnieje podział stacji na falownikowe i transformatorowe. Istnieją inne klasyfikacje, ale skupiają się one na segmentacji instalacji według obszaru zastosowania lub według Specyfikacja techniczna i parametry danych wejściowych. Podstawowe zasady Prace najwyraźniej ilustrują dwa wskazane typy stacji katodowych.

Instalacje ochrony katodowej transformatorów

Należy od razu zauważyć, że ten typ stacje są przestarzałe. Zastępuje się go analogami falowników, które mają zarówno zalety, jak i wady. Tak czy inaczej, modele transformatorów są stosowane nawet w nowych punktach w celu zapewnienia ochrony elektrochemicznej.

Podstawą takich obiektów jest transformator niskiej częstotliwości 50 Hz, a do tyrystorowego układu sterowania stosuje się najprostsze urządzenia, w tym regulatory mocy impulsowo-fazowe. Bardziej odpowiedzialne podejście do rozwiązywania problemów ze sterowaniem polega na zastosowaniu sterowników o szerokiej funkcjonalności.

Nowoczesna ochrona katodowa rurociągów przed korozją za pomocą tego typu urządzeń pozwala na regulację parametrów prądu wyjściowego, wskaźników napięcia, a także wyrównywanie potencjałów ochronnych. Jeśli chodzi o wady urządzeń transformatorowych, sprowadzają się one do wysoki stopień Tętnienie prądu wyjściowego przy niskim współczynniku mocy. Wady tej nie da się wytłumaczyć sinusoidalnym kształtem prądu.

Problem pulsacji można w pewnym stopniu rozwiązać wprowadzając do układu dławik niskiej częstotliwości, jednak jego wymiary odpowiadają wymiarom samego transformatora, co nie zawsze pozwala na taki dodatek.

Inwerterowa stacja ochrony katodowej

Ustawienia typ falownika oparte są na impulsowych przetwornicach wysokiej częstotliwości. Jedną z głównych zalet stosowania stacji tego typu jest wysoka sprawność, sięgająca 95%. Dla porównania dla instalacji transformatorowych odsetek ten sięga średnio 80%.

Czasami na pierwszy plan wychodzą inne zalety. Przykładowo małe wymiary stacji inwerterowych poszerzają możliwości ich zastosowania w trudnych obszarach. Są też korzyści finansowe, które potwierdza praktyka stosowania takiego sprzętu. Zatem katodowa ochrona falownika przed korozją rurociągów szybko się zwraca i wymaga minimalnych inwestycji w konserwację techniczną. Jednak te cechy są wyraźnie zauważalne tylko w porównaniu z instalacjami transformatorowymi, ale dziś pojawiają się nowe, wydajniejsze sposoby dostarczania prądu do rurociągów.

Projekty stacji katodowych

Sprzęt taki prezentowany jest na rynku w różnych obudowach, kształtach i wymiarach. Oczywiście jest to również powszechna praktyka indywidualny projekt takich systemów, co pozwala nie tylko uzyskać projekt optymalny dla konkretnych potrzeb, ale także zapewnić niezbędne parametry eksploatacyjne.

Rygorystyczne obliczenia charakterystyki stacji pozwalają na dalszą optymalizację kosztów jej instalacji, transportu i magazynowania. Na przykład w przypadku małych obiektów odpowiednia jest ochrona katodowa rurociągów przed korozją w oparciu o falownik o wadze 10-15 kg i mocy 1,2 kW. Sprzęt o takich parametrach może być obsługiwany samochodem osobowym, jednak przy projektach o dużej skali można zastosować stacje masywniejsze i cięższe, które wymagają połączenia samochodów ciężarowych, dźwigu i ekip montażowych.

Funkcjonalność ochronna

Przy opracowywaniu stacji katodowych szczególną uwagę zwraca się na ochronę samego sprzętu. W tym celu integruje się systemy zabezpieczające stacje przed zwarciami i przerwami w obciążeniu. W pierwszym przypadku do obsługi awaryjnych trybów pracy instalacji służą specjalne bezpieczniki.

Jeśli chodzi o skoki i przerwy napięcia, jest mało prawdopodobne, aby stacja ochrony katodowej została przez nie poważnie uszkodzona, ale może wystąpić niebezpieczeństwo porażenia prądem. Na przykład, jeśli w Tryb normalny Sprzęt zasilany jest niskim napięciem, po przerwie skok odczytów może osiągnąć 120 V.

Inne rodzaje zabezpieczeń elektrochemicznych

Oprócz ochrony katodowej stosowane są również technologie drenażu elektrycznego, a także metody ochronne zapobiegające korozji. Za najbardziej obiecujący kierunek uważa się specjalną ochronę przed korozją. W w tym przypadku elementy aktywne są również połączone z obiektem docelowym, zapewniając transformację powierzchni z katodami pod wpływem prądu. Na przykład rura stalowa będąca częścią gazociągu może być chroniona butlami cynkowymi lub aluminiowymi.

Wniosek

Metody ochrony elektrochemicznej nie mogą być uznane za nowe, a tym bardziej innowacyjne. Skuteczność stosowania takich technik w walce z procesami rdzewienia jest doskonalona od dawna. Powszechne stosowanie tej metody utrudnia jednak jedna poważna wada. Faktem jest, że ochrona katodowa rurociągów przed korozją nieuchronnie powoduje powstanie tzw. Nie są one niebezpieczne dla docelowej konstrukcji, ale mogą mieć negatywny wpływ na pobliskie obiekty. W szczególności prąd błądzący przyczynia się do rozwoju tej samej korozji na metalowej powierzchni sąsiednich rur.

SKZ - podstawowe informacje.

Stacja ochrony katodowej (CPS) to zespół konstrukcji przeznaczonych do katodowej polaryzacji gazociągu prądem zewnętrznym.

Główny elementy konstrukcyjne SKZ (Rys. 12.4.1.) Czy:

Ø źródło prądu stałego (rektyfikowanego) (stacja katodowa) 5 ;

Ø uziemienie anody 2 , zakopany w ziemi w pewnej odległości od rurociągu 1 ;

Ø podłączenie linii energetycznych 3 podłączenie bieguna dodatniego źródła prądu do uziemienia anody i bieguna ujemnego do rurociągu;

Ø wylot katody gazociągu 8 i punkt drenażowy 7 ;

Ø uziemienie ochronne 4 .

Rysunek – 12.4.1. - Schemat ideowy SKZ

Potencjał rurociągu pod wpływem dopływającego prądu staje się bardziej elektroujemny, odsłonięte odcinki gazociągu (w miejscach uszkodzenia izolacji) ulegają polaryzacji katodowej i w zależności od wartości ustalonego potencjału stają się całkowicie lub częściowo zabezpieczone przed korozją. Jednocześnie przy uziemieniu anodowym pod wpływem przepływającego prądu następuje proces polaryzacji anodowej, któremu towarzyszy stopniowe niszczenie uziemienia anodowego.

Źródła VMS DC dzielą się na dwie grupy. Do pierwszej grupy zaliczają się urządzenia przetwarzające sieć – prostowniki zasilane z linii elektroenergetycznych (linii elektroenergetycznych) prąd przemienny częstotliwość przemysłowa Napięcie znamionowe 50 Hz od 0,23 do 10 kV. Druga grupa obejmuje źródła autonomiczne– generatory prądu stałego oraz elementy elektrochemiczne wytwarzające energię elektryczną bezpośrednio na trasie gazociągu w pobliżu miejsca konieczności zainstalowania VPS (agregaty wiatrowe, agregaty prądotwórcze napędzane turbinami gazowymi, z silnika wewnętrzne spalanie, generatory termoelektryczne, baterie).

Na głównych gazociągach powszechne stały się sieciowe stacje katodowe z jednofazowymi prostownikami prądu przemiennego o napięciu 127/220 V i częstotliwości 50 Hz. Jeżeli istnieją linie elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu znamionowym 0,23; 0,4; 6 i 10 kV, stosowanie takich stacji jest właściwe i ekonomicznie uzasadnione. Przy zasilaniu z linii elektroenergetycznej 6 lub 10 kV zespół prostowniczy jest podłączony do linii zasilającej poprzez transformator obniżający napięcie.

Rysunek – 12.4.2. – Uproszczony schemat ideowy typowego nieautomatycznego zasilacza VCS

NA Ryc.12.4.2. Pokazano uproszczony typowy schemat sieciowej stacji katodowej z prostownikiem. Sieć prądu przemiennego jest podłączona do zacisków 1 I 2 . Zużycie energii elektrycznej mierzone jest za pomocą licznika elektrycznego 3 . Maszyna 4 służy do włączenia instalacji i bezpieczników 5 zapewniają ochronę przed prądami zwarciowymi i przeciążeniami prądu przemiennego. Transformator obniżający napięcie 6 zasila prostownik 7 , zmontowany z pojedynczych elementów prostownika z wykorzystaniem pełnookresowego obwodu prostowniczego mostka lub pełnookresowego jednofazowego obwodu prostowniczego z zaciskiem zerowym. Ochronę przed zwarciem i przeciążeniem po stronie obwodu prądu prostowniczego zapewnia bezpiecznik 9 . Tryb pracy instalacji kontrolowany jest za pomocą amperomierza 10 i woltomierz 12 . Podłączenie kabla z rurociągu 11 łączy się z zaciskiem „-”, a od masy anody do zacisku „+”. Wszystkie elementy instalacji zamontowane są w metalowej szafce zamykanej na kłódkę.

Aby zapewnić bezpieczne warunki podczas pracy wszystkie metalowe części konstrukcji stacji są uziemione uziemienie ochronne 8 .

Jednostki prostownicze są wyposażone w urządzenia regulujące napięcie lub prąd. W większości instalacji stosuje się stopniową regulację napięcia poprzez przełączanie poszczególnych sekcji uzwojeń transformatora. W niektórych typach prostowników napięcie jest płynnie regulowane za pomocą autotransformatora lub boczników magnetycznych w uzwojeniach transformatora. Regulacja napięcia triaka jest również stosowana w uzwojeniu pierwotnym, a regulacja napięcia tyrystora w uzwojeniu wtórnym.

W przypadku ochrony katodowej gazociągów znajdujących się w obszarze prądów błądzących, tryb pracy nieautomatycznych prostowników prądu przemiennego dobiera się zwykle, biorąc pod uwagę średnią wartość różnicy potencjałów „rura-ziemia”, która jest określona na podstawie danych pomiarowych przez pewien okres czasu (zwykle wartość średnia dobowa) i nie wyklucza potencjału emisyjnego w obszarze anodowym lub katodowym. Aby stłumić emisję anod, prostownik musi być skonfigurowany w trybie nadzabezpieczenia. Głęboka polaryzacja katodowa prowadzi do nadmiernego zużycia energii, złuszczania się i pękania powłoki izolacyjnej oraz uwodornienia powierzchni metalu (w wyniku intensywnego wydzielania się wodoru na katodzie). Taki charakter zmian potencjałów gazociągów powoduje konieczność tworzenia automatycznych stacji ochrony katodowej, które muszą utrzymywać potencjał w zakresie ochronnym podczas minimalne zużycie energii elektrycznej i maksymalne wykorzystanie właściwości ochronnych prądów błądzących. VMS składają się z urządzeń do ustawiania danej wartości różnicy potencjałów (urządzenia nastawcze), urządzeń do pomiaru rzeczywistej różnicy potencjałów ( narzędzia miernicze ze stacjonarnymi elektrodami odniesienia), wzmacniacze mocy, organy wykonawcze, zmieniając natężenie prądu w obwodzie VMS.

KONSTRUKCJE METALOWE”

Podstawy teoretyczne

Ochrona katodowa pod ziemią konstrukcje metalowe

Zasada działania ochrony katodowej

Kiedy metal wchodzi w kontakt z glebami związanymi ze środowiskami elektrolitycznymi, następuje proces korozji, któremu towarzyszy powstawanie prądu elektrycznego i ustala się określony potencjał elektrody. Wielkość potencjału elektrody rurociągu można określić na podstawie różnicy potencjałów między dwiema elektrodami: rurociągiem i niepolaryzującym elementem z siarczanu miedzi. Zatem wartość potencjału rurociągu jest różnicą pomiędzy potencjałem jego elektrody a potencjałem elektrody odniesienia względem ziemi. Na powierzchni rurociągu procesy elektrodowe zachodzą w określonym kierunku, a zmiany czasu mają charakter stacjonarny.

Potencjał stacjonarny nazywany jest zwykle potencjałem naturalnym, co oznacza brak prądów błądzących i innych indukowanych w rurociągu.

Oddziaływanie korodującego metalu z elektrolitem dzieli się na dwa procesy: anodowy i katodowy, które zachodzą jednocześnie w różnych obszarach granicy faz metal-elektrolit.

Przy zabezpieczeniu przed korozją stosuje się terytorialne oddzielenie procesów anodowych i katodowych. Do rurociągu podłącza się źródło prądu z dodatkową elektrodą uziemiającą, za pomocą której do rurociągu doprowadzany jest zewnętrzny prąd stały. W tym przypadku proces anodowy zachodzi na dodatkowej elektrodzie uziemiającej.

Polaryzacja katodowa podziemne rurociągi realizowane przy użyciu nakładek pole elektryczne z zewnętrznego źródła prądu stałego. Biegun ujemny źródła prądu stałego jest podłączony do chronionej konstrukcji, katodą w stosunku do ziemi jest rurociąg, a biegunem dodatnim jest sztucznie utworzona anoda uziemiająca.

Schemat ochronę katodową pokazano na ryc. 14.1. W przypadku ochrony katodowej biegun ujemny źródła prądu 2 jest podłączony do rurociągu 1, a biegun dodatni jest podłączony do sztucznie utworzonego uziemienia anodowego 3. Po włączeniu źródła prądu źródło prądu z jego bieguna przez uziemienie anodowe wchodzi do ziemi i przez uszkodzone obszary izolacji 6 do rury. Następnie przez punkt drenażowy 4 wzdłuż przewodu łączącego 5 prąd powraca ponownie do minusa źródła zasilania. W tym przypadku proces polaryzacji katodowej rozpoczyna się w odsłoniętych odcinkach rurociągu.

Ryż. 14.1. Schemat ideowy ochrony katodowej rurociągu:

1 - rurociąg; 2 - zewnętrzne źródło prądu stałego; 3 - uziemienie anodowe;

4 - punkt odwadniający; 5 - kabel drenażowy; 6 - styk końcówki katody;

7 - zacisk katodowy; 8 - uszkodzenie izolacji rurociągu

Ponieważ napięcie prąd zewnętrzny, zastosowany pomiędzy elektrodą uziemiającą a rurociągiem, znacznie przekracza różnicę potencjałów pomiędzy elektrodami makropar korozyjnych rurociągu, potencjał stacjonarny uziemienia anodowego nie odgrywa decydującej roli.

Z uwzględnieniem ochrony elektrochemicznej ( j 0a.dodaj) rozkład prądów makropar korozyjnych zostaje zakłócony, wartości różnicy potencjałów „rura - masa” odcinków katody ( j 0 tys) z różnicą potencjałów sekcji anodowych ( j 0a), zapewnione są warunki polaryzacji.

Ochrona katodowa jest regulowana poprzez utrzymanie wymaganego potencjału ochronnego. Jeżeli poprzez przyłożenie prądu zewnętrznego rurociąg zostanie spolaryzowany do potencjału równowagi ( jot 0k = jot 0a) rozpuszczanie metalu (ryc. 14.2 a), wówczas prąd anodowy zatrzymuje się i korozja zatrzymuje się. Dalsze zwiększanie prądu ochronnego jest niepraktyczne. Przy bardziej dodatnich wartościach potencjału występuje zjawisko niepełnej ochrony (ryc. 14.2 b). Może wystąpić podczas ochrony katodowej rurociągu znajdującego się w obszarze silnego oddziaływania prądów błądzących lub w przypadku stosowania ochraniaczy, które nie mają dostatecznie ujemnego potencjału elektrody (ochraniacze cynkowe).

Kryteriami ochrony metalu przed korozją są gęstość prądu ochronnego i potencjał ochronny.

Polaryzacja katodowa gołej konstrukcji metalowej do potencjału ochronnego wymaga znacznych prądów. Najbardziej prawdopodobne wartości gęstości prądu wymagane do polaryzacji stali w różnych środowiskach do minimalnego potencjału ochronnego (-0,85 V) w stosunku do elektrody odniesienia z siarczanem miedzi podano w tabeli. 14.1

Ryż. 14.2. Wykres korozji dla przypadku całkowitej polaryzacji (a) i

niepełna polaryzacja (b)

Zazwyczaj stosuje się ochronę katodową w połączeniu z powłoki izolacyjne, nałożony na zewnętrzną powierzchnię rurociągu. Powłoka powierzchniowa zmniejsza wymagany prąd o kilka rzędów wielkości. Zatem do ochrony katodowej stali za pomocą dobry zasięg w glebie wymagane jest tylko 0,01 ... 0,2 mA/m 2.

Tabela 14.1

Gęstość prądu wymagana do ochrony katodowej

goła powierzchnia stali w różnych środowiskach

Gęstość prądu ochronnego dla izolowanych rurociągów głównych nie może stać się wiarygodnym kryterium ochrony ze względu na nieznany rozkład uszkodzonej izolacji rurociągu, który określa rzeczywistą powierzchnię styku metalu z gruntem. Nawet dla nieizolowanej rury (wkład wł przejście podziemne przez linie kolejowe i autostrady) gęstość prądu ochronnego jest określana przez wymiary geometryczne strukturze i jest fikcyjna, gdyż część powierzchni wkładu pozostaje nieznana, pokryta stale obecnymi pasywnymi warstwami ochronnymi (kamień itp.) i nie uczestniczy w procesie depolaryzacji. Dlatego w niektórych przypadkach jako kryterium ochrony stosuje się gęstość prądu ochronnego badania laboratoryjne wykonywane na próbkach metali.

Ochrona elektrochemiczna – skuteczna metoda ochrona gotowych wyrobów przed korozją elektrochemiczną. W niektórych przypadkach nie ma możliwości odnowienia powłoki lakierniczej lub materiału opakowaniowego, wówczas wskazane jest zastosowanie zabezpieczenia elektrochemicznego. Pokrycie podziemnego rurociągu lub dna statku morskiego jest bardzo pracochłonne i kosztowne w odnowie, a czasami po prostu niemożliwe. Ochrona elektrochemiczna niezawodnie chroni produkt, zapobiegając zniszczeniu podziemnych rurociągów, dna statków, różnych zbiorników itp.

Ochronę elektrochemiczną stosuje się w przypadkach, gdy potencjał swobodnej korozji występuje w obszarze intensywnego rozpuszczania metalu nieszlachetnego lub repasywacji. Te. gdy następuje intensywne niszczenie konstrukcji metalowych.

Istota ochrony elektrochemicznej

Prąd stały (źródło prądu stałego lub zabezpieczenie) jest podłączony do gotowego produktu metalowego z zewnątrz. Prąd elektryczny na powierzchni chronionego produktu powoduje katodową polaryzację elektrod par mikrogalwanicznych. W rezultacie obszary anodowe na powierzchni metalu stają się katodowe. A pod wpływem środowiska korozyjnego to nie metal konstrukcji ulega zniszczeniu, ale anoda.

W zależności od tego, w którym kierunku (dodatnim lub ujemnym) zmienia się potencjał metalu, ochronę elektrochemiczną dzieli się na anodową i katodową.

Katodowa ochrona antykorozyjna

Katodową elektrochemiczną ochronę antykorozyjną stosuje się wtedy, gdy zabezpieczany metal nie jest podatny na pasywację. Jest to jeden z głównych rodzajów ochrony metali przed korozją. Istotą ochrony katodowej jest przyłożenie do produktu zewnętrznego prądu z bieguna ujemnego, który polaryzuje odcinki katodowe elementów korozyjnych, przybliżając wartość potencjalną do anodowej. Biegun dodatni źródła prądu jest podłączony do anody. W takim przypadku korozja zabezpieczanej konstrukcji jest zredukowana niemal do zera. Anoda stopniowo ulega zniszczeniu i należy ją okresowo wymieniać.

Istnieje kilka opcji ochrony katodowej: polaryzacja z zewnętrznego źródła prądu elektrycznego; zmniejszenie szybkości procesu katodowego (na przykład odpowietrzenie elektrolitu); kontakt z metalem, którego wolny potencjał korozyjny w danym środowisku jest bardziej elektroujemny (tzw. ochrona protektorowa).

Polaryzacja z zewnętrznego źródła prądu elektrycznego jest bardzo często stosowana do ochrony konstrukcji znajdujących się w glebie, wodzie (denna statku itp.). Dodatkowo ten rodzaj zabezpieczenia antykorozyjnego stosuje się do cynku, cyny, aluminium i jego stopów, tytanu, miedzi i jego stopów, ołowiu, a także stali wysokochromowych, węglowych, stopowych (zarówno nisko, jak i wysokostopowych).

Zewnętrznym źródłem prądu są stacje ochrony katodowej, które składają się z prostownika (przetwornicy), źródła prądu do chronionego obiektu, przewodów uziemiających anodę, elektrody odniesienia i kabla anodowego.

Ochrona katodowa stosowana jest jako samodzielny lub dodatkowy rodzaj zabezpieczenia antykorozyjnego.

Głównym kryterium oceny skuteczności ochrony katodowej jest potencjał ochronny. Potencjał ochronny to potencjał, przy którym szybkość korozji metalu w określonych warunkach środowiskowych przyjmuje najniższą (o ile to możliwe) wartość.

Stosowanie ochrony katodowej ma swoje wady. Jednym z nich jest niebezpieczeństwo ponowna obrona. Nadochronę obserwuje się przy dużym przesunięciu potencjału chronionego obiektu zła strona. Jednocześnie wyróżnia się. Efektem jest zniszczenie powłok ochronnych, kruchość wodorowa metalu i pękanie korozyjne.

Ochrona bieżnika (zastosowanie ochraniacza)

Rodzaj ochrony katodowej jest ofiarny. W przypadku stosowania ochrony protektorowej do chronionego obiektu podłącza się metal o większym potencjale elektroujemnym. W tym przypadku to nie konstrukcja ulega zniszczeniu, ale bieżnik. Z biegiem czasu ochraniacz koroduje i należy go wymienić na nowy.

Ochrona bieżnika skuteczny w przypadkach, gdy pomiędzy ochraniaczem a środowisko niska rezystancja styku.

Każdy bieżnik ma swój własny promień działanie ochronne, która jest określona przez maksymalną możliwą odległość, na jaką można zdjąć ochraniacz bez utraty efektu ochronnego. Ochronę stosuje się najczęściej, gdy doprowadzenie prądu do konstrukcji jest niemożliwe lub trudne i kosztowne.

Ochraniacze służą do ochrony konstrukcji w środowiskach neutralnych (woda morska lub rzeczna, powietrze, gleba itp.).

Do produkcji ochraniaczy wykorzystuje się następujące metale: magnez, cynk, żelazo, aluminium. Czyste metale nie spełniają w pełni swoich funkcje ochronne dlatego przy produkcji ochraniaczy są one dodatkowo stopowane.

Żelazne ochraniacze wykonane są ze stali węglowej lub czystego żelaza.

Ochraniacze cynkowe

Ochraniacze cynkowe zawierają około 0,001 - 0,005% ołowiu, miedzi i żelaza, 0,1 - 0,5% aluminium i 0,025 - 0,15% kadmu. Projektory cynkowe służą do ochrony produktów przed korozją morską (w słonej wodzie). Jeśli cynkowy protektor zostanie zastosowany w lekko osolonej, słodkiej wodzie lub glebie, szybko pokrywa się on grubą warstwą tlenków i wodorotlenków.

Ochraniacz magnezu

Stopy do produkcji ochraniaczy magnezowych są stopowe z dodatkiem 2–5% cynku i 5–7% aluminium. Ilość miedzi, ołowiu, żelaza, krzemu, niklu w stopie nie powinna przekraczać dziesiątych i setnych procenta.

Protektor magnezowy stosowany jest w lekko solonych, świeże wody, gleby. Ochraniacz stosuje się w środowiskach, w których ochraniacze cynkowe i aluminiowe są nieskuteczne. Ważny aspekt jest to, że ochraniacze magnezu należy stosować w środowisku o pH 9,5 - 10,5. Wyjaśnia to duża szybkość rozpuszczania magnezu i tworzenie się na jego powierzchni trudno rozpuszczalnych związków.

Ochraniacz magnezu jest niebezpieczny, ponieważ... jest przyczyną kruchości wodorowej i pękania korozyjnego konstrukcji.

Ochraniacze aluminiowe

Protektory aluminiowe zawierają dodatki zapobiegające tworzeniu się tlenków glinu. Do takich ochraniaczy dodaje się do 8% cynku, do 5% magnezu i dziesiątych do setnych krzemu, kadmu, indu i talu. Ochraniacze aluminiowe stosowane są w szelfie przybrzeżnym i płynącej wodzie morskiej.

Anodowa ochrona przed korozją

Anodową ochronę elektrochemiczną stosuje się do konstrukcji wykonanych z tytanu, niskostopowej stali nierdzewnej, stali węglowej, żelaznych stopów wysokostopowych i różnych metali pasywujących. Ochronę anodową stosuje się w środowiskach korozyjnych o wysokiej przewodności elektrycznej.

W przypadku ochrony anodowej potencjał chronionego metalu przesuwa się na wyższy pozytywna strona aż system osiągnie pasywny stan ustalony. Zaletami anodowej ochrony elektrochemicznej jest nie tylko bardzo znaczne spowolnienie tempa korozji, ale także fakt, że produkty korozji nie przedostają się do wytwarzanego produktu i środowiska.

Ochronę anodową można realizować na kilka sposobów: przesuwając potencjał w kierunku dodatnim za pomocą zewnętrznego źródła prądu elektrycznego lub wprowadzając do środowiska korozyjnego utleniacze (lub pierwiastki) do stopu, które zwiększają efektywność procesu katodowego na metalowa powierzchnia.

Ochrona anodowa za pomocą środków utleniających mechanizm obronny podobna do polaryzacji anodowej.

W przypadku zastosowania inhibitorów pasywacyjnych o właściwościach utleniających zabezpieczana powierzchnia pod wpływem generowanego prądu staje się pasywna. Należą do nich dwuchromiany, azotany itp. Jednak dość mocno zanieczyszczają otaczające środowisko technologiczne.

Przy wprowadzaniu dodatków do stopu (głównie stopowych metal szlachetny) reakcja redukcji depolaryzatora zachodząca na katodzie zachodzi przy niższym przepięciu niż na chronionym metalu.

Jeżeli przez chronioną konstrukcję przepływa prąd elektryczny, potencjał przesuwa się w kierunku dodatnim.

Instalacja do anodowej elektrochemicznej ochrony antykorozyjnej składa się z zewnętrznego źródła prądu, elektrody odniesienia, katody i samego zabezpieczanego przedmiotu.

W celu sprawdzenia, czy możliwe jest zastosowanie anodowej ochrony elektrochemicznej dla danego obiektu, pobiera się anodowe krzywe polaryzacji, za pomocą których można określić potencjał korozyjny badanej konstrukcji w określonym środowisku korozyjnym, obszarze stabilna pasywność i gęstość prądu w tym obszarze.

Do produkcji katod wykorzystuje się metale słabo rozpuszczalne, takie jak wysokostopowe stale nierdzewne, tantal, nikiel, ołów i platynę.

Aby anodowa ochrona elektrochemiczna była skuteczna w określonym środowisku, konieczne jest stosowanie łatwo pasywnych metali i stopów, elektroda odniesienia i katoda muszą być stale zanurzone, a elementy łączące muszą być wysokiej jakości.

Dla każdego przypadku ochrony anodowej układ katod projektowany jest indywidualnie.

Aby ochrona anodowa była skuteczna dla danego przedmiotu konieczne jest, aby spełniał on określone wymagania:

Wszystkie spoiny muszą być wykonane wysokiej jakości;

W środowisku technologicznym materiał, z którego wykonany jest chroniony przedmiot, musi przejść w stan pasywny;

Liczba kieszeni powietrznych i pęknięć powinna być minimalna;

Na konstrukcji nie powinno być połączeń nitowych;

W chronionym urządzeniu elektroda odniesienia i katoda muszą zawsze znajdować się w roztworze.

Do realizacji ochrony anodowej w przemyśle chemicznym często stosuje się wymienniki ciepła i instalacje o kształcie cylindrycznym.

Elektrochemiczna ochrona anodowa stale nierdzewne przeznaczony do przemysłowego magazynowania kwasu siarkowego, roztworów na bazie amoniaku, nawozy mineralne, a także wszelkiego rodzaju zbiory, zbiorniki, zbiorniki pomiarowe.

Aby zapobiec uszkodzeniom wanien spowodowanym korozją, można również zastosować ochronę anodową niklowanie bezprądowe, instalacje wymiany ciepła do produkcji włókien sztucznych i kwasu siarkowego.

Korozja to reakcja chemiczna i elektrochemiczna metalu z otoczeniem, powodująca jego uszkodzenie. Płynie z przy różnych prędkościach, które można zmniejszyć. Z praktyczny punkt Interesujące jest antykorozyjne zabezpieczenie katodowe konstrukcji metalowych mających kontakt z gruntem, wodą i transportowanymi mediami. Zewnętrzne powierzchnie rur są szczególnie podatne na uszkodzenia pod wpływem gruntu i prądów błądzących.

Wewnątrz korozja zależy od właściwości środowiska. Jeśli jest to gaz, należy go dokładnie oczyścić z wilgoci i substancji agresywnych: siarkowodoru, tlenu itp.

Zasada działania

Obiektami procesu korozji elektrochemicznej są środowisko, metal i powierzchnie międzyfazowe pomiędzy nimi. Medium, którym jest zwykle wilgotna gleba lub woda, ma dobrą przewodność elektryczną. Na styku jej i metalowa konstrukcja zachodzi reakcja elektrochemiczna. Jeśli prąd jest dodatni (elektroda anodowa), jony żelaza przedostają się do otaczającego roztworu, co prowadzi do utraty masy metalu. Reakcja powoduje korozję. Przy prądzie ujemnym (elektroda katodowa) straty te nie istnieją, ponieważ elektrony przechodzą do roztworu. Metodę tę stosuje się w galwanizacji do nakładania powłok z metali nieżelaznych na stal.

Katodowa ochrona przed korozją ma miejsce, gdy do przedmiotu żelaznego przyłożony jest potencjał ujemny.

W tym celu w ziemi umieszcza się elektrodę anodową i podłącza się do niej potencjał dodatni ze źródła prądu. Sygnał minus przykładany jest do chronionego obiektu. Ochrona katodowo-anodowa prowadzi do aktywnego niszczenia przed korozją jedynie elektrody anodowej. Dlatego należy go okresowo zmieniać.

Negatywne skutki korozji elektrochemicznej

Korozja konstrukcji może wystąpić w wyniku działania prądów błądzących pochodzących z innych systemów. Są przydatne w przypadku docelowych obiektów, ale powodują znaczne uszkodzenia pobliskich konstrukcji. Prądy błądzące mogą rozprzestrzeniać się z szyn transportu zelektryfikowanego. Kierują się w stronę podstacji i kończą na rurociągach. Po ich opuszczeniu tworzą się obszary anodowe, powodujące intensywną korozję. W celu ochrony stosuje się drenaż elektryczny - specjalny drenaż prądów z rurociągu do ich źródła. Jest to również możliwe. Aby to zrobić, musisz znać wielkość prądów błądzących, którą mierzy się za pomocą specjalnych przyrządów.

Według wyników pomiary elektryczne wybiera się metodę zabezpieczenia gazociągu. Uniwersalny środek to bierna metoda zapobiegania kontaktowi z podłożem za pomocą powłok izolacyjnych. Ochrona katodowa gazociągu jest metodą aktywną.

Ochrona rurociągów

Konstrukcje w ziemi są chronione przed korozją, jeśli podłączysz do nich minus źródła prądu stałego, a plus do elektrod anodowych zakopanych w pobliżu w ziemi. Prąd popłynie do konstrukcji, chroniąc ją przed korozją. W ten sposób realizowana jest ochrona katodowa rurociągów, zbiorników czy rurociągów zlokalizowanych w gruncie.

Elektroda anodowa ulega zniszczeniu i należy ją okresowo wymieniać. W przypadku zbiornika wypełnionego wodą elektrody umieszcza się wewnątrz. W tym przypadku cieczą będzie elektrolit, przez który prąd będzie płynął z anod na powierzchnię pojemnika. Elektrody są dobrze kontrolowane i łatwe do wymiany. Trudniej jest to zrobić w ziemi.

Zasilacz

W pobliżu rurociągów naftowych i gazowych, w sieciach ciepłowniczych i wodociągowych wymagających ochrony katodowej instaluje się stacje, z których dostarczane jest napięcie do obiektów. Jeśli znajdują się na na dworze, ich stopień ochrony musi wynosić co najmniej IP34. Każdy nadaje się do suchych pomieszczeń.

Stacje ochrony katodowej gazociągów i innych dużych konstrukcji mają moc od 1 do 10 kW.

Ich parametry energetyczne zależą przede wszystkim od następujących czynników:

• rezystancja między glebą a anodą;
• przewodność elektryczna gleby;
• długość strefy ochronnej;
• efekt izolacyjny powłoki.

Tradycyjnie konwerter ochrony katodowej jest jednostką transformatorową. Teraz jest zastępowany przez falownik, który ma mniejsze wymiary, lepszą stabilność prądową i większą wydajność. W ważnych obszarach instalowane są sterowniki posiadające funkcje regulacji prądu i napięcia, wyrównywania potencjałów ochronnych itp.

Sprzęt prezentowany jest na rynku w różne opcje. Na konkretne potrzeby wsparcie Lepsze warunki operacja.

Aktualne parametry źródła

Dla ochrony antykorozyjnej żelaza potencjał ochronny wynosi 0,44 V. W praktyce powinien być wyższy ze względu na wpływ wtrąceń i stan powierzchni metalu. Maksymalna wartość wynosi 1 V. W obecności powłok na metalu prąd między elektrodami wynosi 0,05 mA/m2. Jeśli izolacja jest uszkodzona, wzrasta do 10 mA/m2.

Ochrona katodowa jest skuteczna w połączeniu z innymi metodami, ponieważ zużywa się mniej energii elektrycznej. Jeśli na powierzchni konstrukcji jest lakier jedynie miejsca, w których jest uszkodzony, są zabezpieczone środkami elektrochemicznymi.

Cechy ochrony katodowej

1. Źródłami prądu są stacje lub mobilne generatory.
2. Lokalizacja elektrod uziemiających anodę zależy od specyfiki rurociągów. Metoda umieszczania może być rozproszona lub skoncentrowana, a także zlokalizowana na różnych głębokościach.
3. Materiał anody dobiera się tak, aby miał niską rozpuszczalność, dzięki czemu wytrzyma 15 lat.
4. Obliczany jest potencjał pola ochronnego dla każdego rurociągu. Nie jest to regulowane, jeśli na konstrukcjach nie ma powłok ochronnych.

Standardowe wymagania Gazpromu dotyczące ochrony katodowej

• Obowiązuje przez cały okres użytkowania sprzętu ochronnego.
• Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi.
• Umieszczenie stacji w skrzynkach blokowych lub w wersji wolnostojącej, wandaloodpornej.
• Uziemienie anodowe wybiera się w obszarach o minimalnym opór elektryczny gleba.
• Charakterystyki konwertera dobierane są z uwzględnieniem starzenia pokrycie ochronne rurociąg.

Ochrona bieżnika

Metoda ta jest rodzajem ochrony katodowej polegającym na połączeniu elektrod z metalu bardziej elektroujemnego przez ośrodek przewodzący prąd elektryczny. Różnica polega na braku źródła energii. Ochraniacz przejmuje korozję poprzez rozpuszczanie w środowisku przewodzącym prąd elektryczny.

Po kilku latach anodę należy wymienić, gdyż ulegnie zużyciu.

Działanie anody wzrasta wraz ze spadkiem jej rezystancji styku z medium. Z biegiem czasu może pokryć się warstwą żrącą. Prowadzi to do zakłóceń kontakt elektryczny. Jeśli anodę umieści się w mieszaninie soli, która rozpuszcza produkty korozji, wydajność wzrasta.

Wpływ bieżnika jest ograniczony. Zasięg działania jest określony przez opór elektryczny ośrodka i różnicę potencjałów pomiędzy nimi

Zabezpieczenia ochronne stosuje się w przypadku braku źródeł energii lub gdy ich wykorzystanie nie jest ekonomicznie wykonalne. Jest to również niekorzystne w przypadku stosowania w środowisku kwaśnym ze względu na wysoka prędkość rozpuszczanie anod. Ochronniki instaluje się w wodzie, glebie lub w środowisku obojętnym. Anody z czyste metale zwykle tego nie robią. Rozpuszczanie cynku następuje nierównomiernie, magnez koroduje zbyt szybko, a na aluminium tworzy się silna warstwa tlenków.

Materiały ochronne

Aby mieć pewność, że ochraniacze mają niezbędne właściwości operacyjne są wykonane ze stopów z następującymi dodatkami stopowymi.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - ochrona sprzętu znajdującego się w wodzie morskiej.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (ułamki procentowe) - eksploatacja konstrukcji w płynącej wodzie morskiej.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - ochrona małych konstrukcji w glebie lub wodzie o niskim stężeniu soli.

Do tego prowadzi niewłaściwe użycie niektórych rodzajów ochraniaczy negatywne konsekwencje. Anody magnezowe mogą powodować pękanie sprzętu z powodu kruchości wodorowej.

Wspólna ofiarna ochrona katodowa z powłoki antykorozyjne zwiększa jego skuteczność.

Poprawiono rozkład prądu ochronnego i potrzeba znacznie mniej anod. Jedna anoda magnezowa chroni rurociąg pokryty bitumem na długości 8 km, a rurociąg niepokryty tylko na odcinku 30 m.

Ochrona karoserii samochodów przed korozją

Jeśli powłoka ulegnie uszkodzeniu, grubość karoserii może w ciągu 5 lat spaść do 1 mm, co oznacza przerdzewienie. Odbudowa warstwy ochronnej jest ważna, ale poza tym istnieje sposób na całkowite zatrzymanie procesu korozji za pomocą ochrony katodowej. Jeśli zamienisz korpus w katodę, korozja metalu ustanie. Anodami mogą być dowolne powierzchnie przewodzące znajdujące się w pobliżu: metalowe talerze, pętla masy, nadwozie garażu, mokre nawierzchnia drogi. Co więcej, skuteczność ochrony wzrasta wraz ze wzrostem powierzchni anod. Jeśli anodą jest nawierzchnia drogi, do kontaktu z nią stosuje się „ogon” wykonany z metalizowanej gumy. Umieszczono go naprzeciwko kół, aby umożliwić lepsze spadanie rozprysków. „Ogon” jest odizolowany od ciała.

Plus akumulatora jest podłączony do anody za pomocą rezystora 1 kOhm i połączonej z nim szeregowo diody LED. Gdy obwód jest zamknięty przez anodę, gdy minus jest podłączony do korpusu, w trybie normalnym dioda LED świeci ledwo zauważalnie. Jeśli świeci jasno, oznacza to, że coś się wydarzyło w obwodzie. zwarcie. Należy znaleźć przyczynę i ją wyeliminować.

Aby zapewnić ochronę, w obwodzie należy zainstalować bezpiecznik szeregowo.

Kiedy samochód stoi w garażu, jest on podłączony do anody uziemiającej. Podczas ruchu połączenie następuje poprzez „ogon”.

Wniosek

Ochrona katodowa jest sposobem na poprawę niezawodności działania podziemnych rurociągów i innych konstrukcji. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę jego negatywny wpływ na sąsiednie rurociągi pod wpływem prądów błądzących.