La corrosión es una reacción química y electroquímica de un metal con su entorno, causándole daños. Fluye a diferentes velocidades, que pueden reducirse. Desde un punto de vista práctico, interesa la protección catódica anticorrosión de estructuras metálicas en contacto con el suelo, el agua y los medios transportados. Las superficies exteriores de las tuberías están especialmente dañadas por la influencia del suelo y las corrientes vagabundas.
La corrosión interior depende de las propiedades del medio. Si es un gas, debe limpiarse a fondo de humedad y sustancias agresivas: sulfuro de hidrógeno, oxígeno, etc.
Principio de funcionamiento
Objetos de electroproceso corrosión química son el medio, el metal y la interfaz entre ellos. El medio, que suele ser suelo húmedo o agua, tiene buena conductividad eléctrica. En la interfase entre éste y la estructura metálica tiene lugar una reacción electroquímica. Si la corriente es positiva (electrodo de ánodo), los iones de hierro pasan a la solución circundante, lo que provoca una pérdida de masa del metal. La reacción provoca corrosión. Con una corriente negativa (electrodo de cátodo), estas pérdidas están ausentes, ya que los electrones pasan a la solución. El método se utiliza en galvanoplastia para recubrir acero con metales no ferrosos.
La protección contra la corrosión catódica se logra cuando se aplica un potencial negativo a un objeto de hierro.
Para hacer esto, se coloca un electrodo de ánodo en el suelo y se le conecta un potencial positivo desde una fuente de alimentación. El signo menos se aplica al objeto protegido. La protección catódica-anódica conduce a la destrucción por corrosión activa solo del electrodo del ánodo. Por lo tanto, debe cambiarse periódicamente.
Efecto negativo de la corrosión electroquímica
La corrosión de estructuras puede ocurrir por la acción de corrientes vagabundas de otros sistemas. Son útiles para los objetos objetivo, pero causan un daño significativo a las estructuras cercanas. Las corrientes parásitas pueden propagarse desde los rieles de los vehículos eléctricos. Pasan hacia la subestación y entran a las tuberías. Al salir de ellos se forman secciones anódicas, provocando una intensa corrosión. Para protección, se usa drenaje eléctrico, una eliminación especial de corrientes de la tubería a su fuente. Aquí también es posible Para esto, es necesario conocer la magnitud de las corrientes parásitas, que se mide con dispositivos especiales.
De acuerdo a los resultados mediciones electricas se selecciona el método de protección del gasoducto. Un remedio universal es un método pasivo de contacto con el suelo utilizando revestimientos aislantes. La protección catódica del gasoducto se refiere al método activo.
Protección de tuberías
Las estructuras en el suelo están protegidas contra la corrosión si se les conecta el negativo de una fuente de corriente continua y el positivo se conecta a electrodos de ánodo enterrados cerca del suelo. La corriente irá a la estructura, protegiéndola de la corrosión. De esta manera se realiza la protección catódica de tuberías, tanques o tuberías ubicadas en el suelo.
El electrodo del ánodo se degradará y debe reemplazarse periódicamente. Para un tanque lleno de agua, los electrodos se colocan en el interior. En este caso, el líquido será el electrolito a través del cual fluirá la corriente desde los ánodos hasta la superficie del recipiente. Los electrodos están bien controlados y son fáciles de cambiar. Es más difícil hacer esto en el suelo.
Fuente de poder
Cerca de oleoductos y gasoductos, en redes de suministro de agua y calefacción que requieren protección catódica, se instalan estaciones desde las cuales se suministra voltaje a los objetos. Si se colocan en el exterior, su grado de protección debe ser como mínimo IP34. Para habitaciones secas, cualquiera es adecuado.
Las estaciones de protección catódica para gasoductos y otras grandes estructuras tienen una capacidad de 1 a 10 kW.
Sus parámetros energéticos dependen principalmente de los siguientes factores:
- resistencia entre suelo y ánodo;
- conductividad eléctrica del suelo;
- longitud de la zona de protección;
- efecto aislante del revestimiento.
Tradicionalmente, un convertidor de protección catódica es una instalación de transformador. Ahora se está reemplazando por uno inverter, el cual tiene menores dimensiones, mejor estabilidad de corriente y mayor eficiencia. En áreas importantes, se instalan controladores que tienen las funciones de regular la corriente y el voltaje, igualar los potenciales de protección, etc.
El equipo se presenta en el mercado en varias versiones. Para necesidades específicas, un proveedor Mejores condiciones operación.
Parámetros de la fuente actual
Para la protección contra la corrosión del hierro, el potencial de protección es de 0,44 V. En la práctica, debe ser mayor debido a la influencia de las inclusiones y el estado de la superficie del metal. El valor máximo es de 1 V. En presencia de recubrimientos sobre el metal, la corriente entre los electrodos es de 0,05 mA/m 2 . Si se rompe el aislamiento, sube a 10 mA/m 2 .
La protección catódica es eficaz en combinación con otros métodos, ya que se consume menos electricidad. Si hay una capa de pintura en la superficie de la estructura, solo los lugares donde se rompe están protegidos por el método electroquímico.
Características de la protección catódica.
- Las estaciones o generadores móviles sirven como fuentes de energía.
- La ubicación de los electrodos de tierra del ánodo depende de las características específicas de las tuberías. El método de colocación puede ser distribuido o concentrado, así como ubicarse a diferentes profundidades.
- El material del ánodo se elige con baja solubilidad para durar 15 años.
- Se calcula el potencial del campo de protección para cada tubería. No está regulado si no hay recubrimientos protectores en las estructuras.
Requisitos estándar de Gazprom para protección catódica
- Acción durante todo el período de funcionamiento de los equipos de protección.
- Protección contra sobretensiones atmosféricas.
- Colocación de la estación en block-boxes o de pie por separado en diseño antivandálico.
- La puesta a tierra del ánodo se selecciona en áreas con una resistencia eléctrica mínima del suelo.
- Las características del transductor se seleccionan teniendo en cuenta el envejecimiento del revestimiento protector de la tubería.
Protección protectora
El método es un tipo de protección catódica con la conexión de electrodos hechos de un metal más electronegativo a través de un medio conductor de electricidad. La diferencia radica en la ausencia de una fuente de energía. El protector se corroe al disolverse en el entorno eléctricamente conductor.
Después de algunos años, el ánodo debe reemplazarse a medida que se desgasta.
El efecto del ánodo aumenta con la disminución de su resistencia de contacto con el medio. Con el tiempo, puede cubrirse con una capa corrosiva. Esto conduce a una ruptura en el contacto eléctrico. Si coloca el ánodo en una mezcla de sales, lo que asegura la disolución de los productos de corrosión, la eficiencia aumenta.
La influencia del protector es limitada. El radio de acción está determinado por la resistencia eléctrica del medio y la diferencia de potencial entre
La protección protectora se utiliza en ausencia de fuentes de energía o cuando su uso no es económicamente factible. También es desventajoso en aplicaciones ácidas debido a la alta tasa de disolución de los ánodos. Los protectores se instalan en el agua, en el suelo o en un ambiente neutro. Los ánodos generalmente no están hechos de metales puros. La disolución del zinc es desigual, el magnesio se corroe demasiado rápido y se forma una fuerte película de óxidos sobre el aluminio.
Materiales de la banda de rodadura
Para que los protectores tengan las propiedades de desempeño necesarias, se fabrican a partir de aleaciones con los siguientes aditivos de aleación.
- Zn + 0.025-0.15% Cd + 0.1-0.5% Al - protección de equipos ubicados en agua de mar.
- Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fracciones de un porcentaje) - operación de estructuras en agua de mar que fluye.
- Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - protección de pequeñas estructuras en suelo o en agua con baja concentración de sal.
El uso inadecuado de algunos tipos de protectores conduce a consecuencias negativas. Los ánodos de magnesio pueden causar grietas en los equipos debido al desarrollo de la fragilización por hidrógeno.
La protección catódica de sacrificio conjunta con recubrimientos anticorrosión aumenta su eficacia.
Se mejora la distribución de la corriente protectora y se requieren muchos menos ánodos. Un ánodo de magnesio protege una tubería recubierta de betún en una longitud de 8 km y sin recubrimiento, solo 30 m.
Protección de carrocerías de automóviles contra la corrosión.
En caso de violación del revestimiento, el grosor de la carrocería del automóvil puede disminuir en 5 años a 1 mm, es decir, oxidarse. La restauración de la capa protectora es importante, pero además de eso, existe una manera de detener por completo el proceso de corrosión usando protección catódica. Si conviertes el cuerpo en un cátodo, la corrosión del metal se detiene. Los ánodos pueden ser cualquier superficie conductora ubicada cerca: placas de metal, bucle de tierra, carrocería de garaje, superficie de carretera mojada. En este caso, la eficiencia de protección aumenta con el aumento del área de los ánodos. Si el ánodo es una superficie de carretera, se utiliza una "cola" de caucho metalizado para contactarlo. Se coloca frente a las ruedas para que mejoren las salpicaduras. La "cola" está aislada del cuerpo.
Plus está conectado al ánodo batería a través de una resistencia de 1 kΩ y un LED conectado en serie con ella. Cuando el circuito se cierra a través del ánodo, cuando el signo negativo está conectado al cuerpo, en modo normal, el LED apenas se ilumina. Si se quema brillantemente, entonces se ha producido un cortocircuito en el circuito. La causa debe ser encontrada y eliminada.
Para protección, se debe instalar un fusible en serie en el circuito.
Cuando el automóvil está en el garaje, está conectado a un ánodo de puesta a tierra. Durante el movimiento, la conexión se produce a través de la "cola".
Conclusión
La protección catódica es una forma de mejorar la confiabilidad operativa de las tuberías subterráneas y otras estructuras. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta su impacto negativo en las tuberías adyacentes debido a la influencia de las corrientes vagabundas.
Corrosión de tuberías subterráneas y protección contra ella.
La corrosión de las tuberías subterráneas es una de las principales causas de su despresurización debido a la formación de cavidades, grietas y rupturas. Corrosión de metales, es decir, su oxidación es la transición de los átomos metálicos de un estado libre a un estado iónico unido químicamente. En este caso, los átomos de metal pierden sus electrones y los agentes oxidantes los aceptan. En una tubería subterránea, debido a la heterogeneidad del metal de la tubería y debido a la heterogeneidad del suelo (como propiedades físicas, pero en términos de composición química) hay áreas con diferente potencial de electrodo, lo que conduce a la formación de corrosión galvánica. Los tipos de corrosión más importantes son: superficial (continua en toda la superficie), local en forma de cáscaras, picaduras, hendiduras y fisuración por corrosión por fatiga. Los dos últimos tipos de corrosión son los más peligrosos para las tuberías subterráneas. La corrosión de la superficie rara vez causa daños, mientras que las picaduras causan la mayoría de los daños. La situación de corrosión en la que se encuentra una tubería metálica en el suelo depende de una gran cantidad de factores relacionados con las condiciones del suelo y climáticas, las características de la ruta y las condiciones de operación. Estos factores incluyen:
- la humedad del suelo,
- química del suelo,
- acidez electrolítica del suelo,
- estructura del suelo,
- temperatura del gas transportado
La manifestación negativa más fuerte de las corrientes parásitas en el suelo, causadas por el transporte ferroviario de corriente continua electrificada, es la destrucción electrocorrosiva de las tuberías. La intensidad de las corrientes parásitas y su impacto en las tuberías subterráneas depende de factores como:
- resistencia de contacto riel a tierra;
- resistencia longitudinal de los carriles de rodadura;
- distancia entre subestaciones de tracción;
- consumo de corriente de los trenes eléctricos;
- número y sección de las líneas de succión;
- resistencia eléctrica específica del suelo;
- distancia y ubicación de la tubería en relación con la ruta;
- resistencia transicional y longitudinal de la tubería.
Cabe señalar que las corrientes de fuga en las zonas catódicas tienen un efecto protector en la estructura, por lo tanto, en dichos lugares, la protección catódica de la tubería se puede llevar a cabo sin grandes costos de capital.
Los métodos para proteger las tuberías metálicas subterráneas de la corrosión se dividen en pasivos y activos.
El método pasivo de protección contra la corrosión implica la creación de una barrera impenetrable entre el metal de la tubería y el suelo circundante. Esto se logra mediante la aplicación de recubrimientos protectores especiales a la tubería (betún, brea de alquitrán de hulla, cintas de polímero, resinas epoxi, etc.).
En la práctica, no es posible lograr una continuidad completa del revestimiento aislante. Los diferentes tipos de recubrimientos tienen diferente permeabilidad a la difusión y, por lo tanto, proporcionan un aislamiento de tubería diferente del ambiente. Durante la construcción y el funcionamiento, se producen grietas, marcas de rozaduras, abolladuras y otros defectos en el revestimiento aislante. Los más peligrosos son los daños en el revestimiento protector, donde, en la práctica, se produce la corrosión del suelo.
Dado que el método pasivo no implementa protección completa tubería contra la corrosión, al mismo tiempo que se aplica una protección activa, asociada con el control de los procesos electroquímicos que ocurren en la interfaz del metal de la tubería y el electrolito de tierra. Esta protección se llama protección integral.
El método activo de protección contra la corrosión se lleva a cabo por polarización catódica y se basa en una disminución en la velocidad de disolución del metal a medida que su potencial de corrosión cambia a una región de más valores negativos que el potencial natural. Se estableció experimentalmente que el valor del potencial de protección catódica del acero es de menos 0,85 voltios con respecto al electrodo de referencia de sulfato de cobre. Dado que el potencial natural del acero en el suelo es aproximadamente igual a -0,55 ... -0,6 voltios, para la implementación de la protección catódica es necesario cambiar el potencial de corrosión en 0,25 ... 0,30 voltios en la dirección negativa.
Aplicando una corriente eléctrica entre la superficie metálica de la tubería y el suelo, es necesario lograr una disminución del potencial en los lugares defectuosos del aislamiento de la tubería a un valor por debajo del criterio del potencial de protección, igual a - 0,9 V. Como resultado , la velocidad de corrosión se reduce significativamente.
2. Instalaciones de protección catódica
La protección catódica de tuberías se puede realizar de dos formas:
- el uso de protectores de ánodo de sacrificio de magnesio (método galvánico);
- el uso de fuentes de CC externas, cuyo menos está conectado a la tubería y el más a la tierra del ánodo (método eléctrico).
El método galvánico se basa en el hecho de que diferentes metales en el electrolito tienen diferentes potenciales de electrodo. Si forma un par galvánico de dos metales y los coloca en un electrolito, entonces el metal con un potencial más negativo se convertirá en el ánodo y se destruirá, protegiendo así al metal con un potencial menos negativo. En la práctica, se utilizan protectores hechos de aleaciones de magnesio, aluminio y zinc como ánodos galvánicos de sacrificio.
El uso de protección catódica mediante protectores es efectivo únicamente en suelos de baja resistencia (hasta 50 Ohm-m). En suelos de alta resistividad, este método no proporciona la protección necesaria. La protección catódica por fuentes de corriente externas es más compleja y requiere más tiempo, pero depende poco de resistividad suelo y tiene un recurso energético ilimitado.
Como fuente de corriente continua, por regla general, se utilizan convertidores de varios diseños, alimentados por una red de corriente alterna. Los convertidores le permiten ajustar la corriente de protección en un amplio rango, asegurando la protección de la tubería en cualquier condición.
Las líneas de aire 0.4 se utilizan como fuentes de energía para instalaciones de protección catódica; 6; 10 kV. La corriente de protección impuesta a la tubería desde el convertidor y que crea una diferencia de potencial "tubería a tierra" se distribuye de manera desigual a lo largo de la tubería. Por lo tanto, el valor absoluto máximo de esta diferencia se encuentra en el punto de conexión de la fuente de corriente (punto de drenaje). A medida que se aleja de este punto, la diferencia de potencial "tubería a tierra" disminuye. La sobreestimación excesiva de la diferencia de potencial afecta negativamente a la adhesión del revestimiento y puede causar la saturación de hidrógeno del metal de la tubería, lo que puede provocar el agrietamiento por hidrógeno. La protección catódica es uno de los métodos para combatir la corrosión de los metales en ambientes químicos agresivos. Se basa en la transferencia del metal del estado activo al estado pasivo y el mantenimiento de este estado con la ayuda de una corriente catódica externa. Para proteger las tuberías subterráneas de la corrosión a lo largo de la ruta de su ocurrencia, se están construyendo estaciones de protección catódica (CPS). La estructura del SKZ incluye una fuente de corriente continua (instalación de protección), conexión a tierra del ánodo, un punto de control y medición, cables y alambres de conexión. Según las condiciones, las instalaciones de protección pueden alimentarse con CA 0,4; 6 o 10 kV o de fuentes independientes. Al proteger tuberías de líneas múltiples colocadas en un corredor, se pueden instalar varias instalaciones y se pueden construir varias puestas a tierra de ánodos. Sin embargo, teniendo en cuenta que durante las interrupciones en el funcionamiento del sistema de protección, debido a la diferencia de potencial natural de las tuberías conectadas por un puente ciego, se forman potentes pares galvánicos que provocan una corrosión intensa, las tuberías deben conectarse a la instalación mediante bloques especiales de protección de juntas. Estos bloques no solo separan las tuberías entre sí, sino que también le permiten establecer el potencial óptimo en cada tubería. Como fuentes de corriente continua para protección catódica en RMS se utilizan principalmente convertidores, los cuales son alimentados por una red de frecuencia industrial de 220 V. El voltaje de salida del convertidor se ajusta manualmente, al cambiar las tomas del devanado del transformador, o automáticamente, usando válvulas controladas (tiristores). Si las instalaciones de protección catódica funcionan en condiciones cambiantes en el tiempo, que pueden deberse a la influencia de corrientes vagabundas, cambios en la resistividad del suelo u otros factores, es recomendable proporcionar convertidores con regulación automática de la tensión de salida. La regulación automática se puede realizar por el potencial de la estructura protegida (convertidores de potenciostato) o por la corriente de protección (convertidores de galvanostato).
3. Instalaciones de protección de drenajes
El drenaje eléctrico es el tipo más simple de protección activa que no requiere una fuente de energía, ya que la tubería está conectada eléctricamente a los rieles de tracción de la fuente de corriente parásita. La fuente de corriente de protección es la diferencia de potencial entre la tubería y el riel, resultante de la operación de un electrificado transporte ferroviario y la presencia de un campo de corrientes vagabundas. El flujo de la corriente de drenaje crea el cambio de potencial requerido en la tubería subterránea. Por regla general, los fusibles se utilizan como dispositivo de protección, sin embargo, también se utilizan interruptores automáticos de máxima carga con retorno, es decir, restablecer el circuito de drenaje después de que haya caído una corriente peligrosa para los elementos de la instalación. Como elemento polarizado, se utilizan bloques de válvulas, ensamblados a partir de varios diodos de silicio de avalancha conectados en paralelo. La regulación de la corriente en el circuito de drenaje se realiza cambiando la resistencia en este circuito cambiando las resistencias activas. Si el uso de drenajes eléctricos polarizados no es efectivo, entonces se utilizan drenajes eléctricos reforzados (forzados), que son una instalación de protección catódica, cuyo electrodo de tierra del ánodo son los rieles de un ferrocarril electrificado. La corriente de drenaje forzado que opera en el modo de protección catódica no debe exceder los 100 A, y su uso no debe conducir a la aparición de potenciales positivos de los rieles en relación con el suelo para excluir la corrosión de los rieles y las fijaciones de los rieles, así como la estructuras adheridas a ellos.
Se permite conectar la protección de drenaje eléctrico a la red ferroviaria directamente solo a los puntos medios de los transformadores de estrangulamiento de la vía a través de dos al tercer punto de estrangulamiento. Se permite una conexión más frecuente si se incluye un dispositivo de protección especial en el circuito de drenaje. Como tal dispositivo, se puede usar un estrangulador, cuya resistencia de entrada total a la corriente de señal del sistema de señalización de los ferrocarriles principales con una frecuencia de 50 Hz es de al menos 5 ohmios.
4. Instalaciones de protección galvánica
Las instalaciones de protección galvánica (instalaciones de protección) se utilizan para la protección catódica de estructuras metálicas subterráneas en los casos en que el uso de instalaciones alimentadas por fuentes de corriente externas no es económicamente viable: falta de líneas eléctricas, pequeña longitud del objeto, etc.
Normalmente, las instalaciones catódicas se utilizan para la protección catódica de las siguientes estructuras subterráneas:
- tanques y tuberías que no tienen contactos eléctricos con comunicaciones extendidas adyacentes;
- secciones individuales de tuberías que no cuentan con un nivel suficiente de protección contra convertidores;
- secciones de tuberías separadas eléctricamente de la red principal mediante juntas aislantes;
- carcasas protectoras de acero (cartuchos), depósitos y tanques subterráneos, soportes y pilas de acero y otros objetos concentrados;
- la parte lineal de las tuberías principales en construcción antes de la puesta en servicio de las instalaciones permanentes de protección catódica.
Suficiente protección efectiva las instalaciones de la banda de rodadura se pueden realizar en suelos con una resistencia eléctrica específica de no más de 50 ohmios.
5. Instalaciones con ánodos extendidos o distribuidos.
Como ya se señaló, cuando se utiliza el esquema tradicional de protección catódica, la distribución del potencial de protección a lo largo de la tubería es desigual. La distribución desigual del potencial protector conduce tanto a una protección excesiva cerca del punto de drenaje, es decir al consumo no productivo de energía eléctrica, ya la disminución de la zona de protección de la instalación. Esta desventaja se puede evitar usando un esquema con ánodos extendidos o distribuidos. El esquema tecnológico de ECP con ánodos distribuidos permite aumentar la longitud de la zona de protección en comparación con el esquema de protección catódica con ánodos agrupados, y también proporciona una distribución más uniforme del potencial protector. Al aplicar el esquema tecnológico de ZKhZ con ánodos distribuidos, se pueden utilizar varios diseños de puesta a tierra de ánodos. El más simple es el esquema con tierras anódicas instaladas uniformemente a lo largo de la tubería de gas. El potencial de protección se ajusta cambiando la corriente de puesta a tierra del ánodo utilizando una resistencia de ajuste o cualquier otro dispositivo que asegure que la corriente cambie dentro de los límites requeridos. En el caso de puesta a tierra desde varios seccionadores de puesta a tierra, la corriente de protección se puede ajustar cambiando el número de seccionadores de puesta a tierra conectados. En general, los electrodos de tierra más cercanos al convertidor deben tener una mayor resistencia de contacto. Protección protectora La protección electroquímica mediante protectores se basa en que debido a la diferencia de potencial entre el protector y el metal protegido en un medio electrolítico, el metal se reduce y el cuerpo del protector se disuelve. Dado que la mayor parte de las estructuras metálicas en el mundo están hechas de hierro, los metales con un potencial de electrodo más negativo que el hierro pueden usarse como protectores. Hay tres de ellos: zinc, aluminio y magnesio. La principal diferencia entre los protectores de magnesio es la mayor diferencia de potencial entre el magnesio y el acero, lo que tiene un efecto beneficioso sobre el radio de acción protectora, que va de 10 a 200 m, lo que permite utilizar un número menor de protectores de magnesio que los de zinc y aluminio. Además, magnesio y aleaciones de magnesio, a diferencia del zinc y el aluminio, no hay polarización, acompañada de una disminución en la salida de corriente. Esta característica determina la principal aplicación de los protectores de magnesio para la protección de tuberías subterráneas en suelos con alta resistividad.
Página 1
La protección catódica del gasoducto debe operar ininterrumpidamente. Para cada SKZ, se establece un modo determinado según las condiciones de su funcionamiento. Durante el funcionamiento de la estación catódica se lleva un registro de sus parámetros eléctricos y del funcionamiento de la fuente de corriente. También es necesario monitorear constantemente la conexión a tierra del ánodo, cuyo estado está determinado por la magnitud de la corriente RMS.
| Características del estado del revestimiento protector y su conductividad. |
La protección catódica del gasoducto debe operar ininterrumpidamente. En los tramos de la ruta con interrupciones en el suministro de energía eléctrica durante varias horas al día, se utilizan baterías que brindan protección durante un corte de energía. La capacidad de la batería está determinada por el valor de la corriente de protección RMS.
La protección catódica de las tuberías de gas contra los efectos de las corrientes vagabundas o la corrosión del suelo se lleva a cabo utilizando una constante corriente eléctrica fuente externa. El polo negativo de la fuente de corriente está conectado a la tubería de gas protegida y el polo positivo a una tierra especial: el ánodo.
La protección catódica de las tuberías de gas contra la corrosión se realiza debido a su polarización catódica utilizando una fuente de corriente externa.
Influencia de la protección catódica de los gasoductos en las cadenas ferroviarias de los ferrocarriles.
Para la protección catódica de una tubería de gas, se utilizan instrumentos estándar de instalaciones eléctricas e instrumentos auxiliares y de medición de corrosión especiales. Para medir la diferencia de potencial entre una estructura subterránea y la tierra, que es uno de los criterios para evaluar el riesgo de corrosión y la presencia de protección, se utilizan voltímetros con una resistencia interna grande por 1 en la escala para que su inclusión en el circuito de medición no viola la distribución potencial en este último. Este requisito se debe tanto a la alta resistencia interna de la estructura subterránea - sistema de tierra, como a la dificultad de crear una baja resistencia de tierra en el punto de contacto del electrodo de medición con el suelo, especialmente cuando se utilizan electrodos no polarizables. Para obtener un circuito de medida con una alta resistencia de entrada se utilizan potenciómetros y voltímetros de alta resistencia.
Para las estaciones de protección catódica de gasoductos como fuente de electricidad, se recomienda utilizar pilas de combustible de alta temperatura con electrodo cerámico. Estas celdas de combustible pueden largo tiempo trabajos en la ruta del gasoducto, abasteciendo de energía eléctrica a las estaciones de protección catódica, así como a las casas de los reparadores de línea, sistemas de señalización y control automático de los patios. Este método de alimentación de estructuras lineales e instalaciones en un gasoducto, que no requieren de alta potencia, simplifica enormemente el mantenimiento operativo.
Muy a menudo, los parámetros de protección catódica de las tuberías de gas, obtenidos por cálculo, difieren significativamente de los parámetros RMS obtenidos en la práctica por mediciones. Esto se debe a la imposibilidad de tener en cuenta toda la variedad de factores que afectan condiciones naturales a la configuración de seguridad.
PERO. GRAMO. Semenov, general director, proyecto conjunto "Elkon", GRAMO. Chisináu; L. PAGS. Sysa, principal ingeniero en PAE, PNJ "Vector", GRAMO. Moscú
Introducción
Las estaciones de protección catódica (CPS) son un elemento necesario del sistema de protección electroquímica (o catódica) (ECP) de tuberías subterráneas contra la corrosión. Al elegir un VCS, la mayoría de las veces parten del costo más bajo, la facilidad de mantenimiento y las calificaciones de su personal de servicio. La calidad del equipo adquirido suele ser difícil de evaluar. Los autores proponen considerar los parámetros técnicos del CPS indicados en los pasaportes, que determinan qué tan bien se realizará la tarea principal de protección catódica.
Los autores no han tenido la intención de expresarse estrictamente lenguaje científico en la definición de conceptos. En el proceso de comunicación con el personal de los servicios de ECP, nos dimos cuenta de que es necesario ayudar a estas personas a sistematizar los términos y, lo que es más importante, darles una idea de lo que está sucediendo tanto en la red eléctrica como en el VCS. sí mismo.
Una tareaPAE
La protección catódica se lleva a cabo cuando una corriente eléctrica fluye desde el RMS a través de un circuito eléctrico cerrado formado por tres resistencias conectadas en serie:
· resistencia del suelo entre tubería y ánodo; I ánodo extendiendo la resistencia;
Resistencia de aislamiento de tuberías.
La resistencia del suelo entre la tubería y el ánodo puede variar mucho según la composición y las condiciones externas.
El ánodo es una parte importante del sistema ECP y sirve como elemento consumible, cuya disolución brinda la posibilidad misma de la implementación de ECP. Su resistencia durante la operación aumenta constantemente debido a la disolución, la disminución del área efectiva de la superficie de trabajo y la formación de óxidos.
Considere la tubería de metal en sí, que es el elemento protegido del ECP. El tubo de metal está cubierto con aislamiento en el exterior, en el que se forman grietas durante el funcionamiento debido a vibraciones mecánicas, cambios de temperatura estacionales y diarios, etc. La humedad penetra a través de las grietas en el aislamiento térmico e hidroeléctrico de la tubería y el metal de la tubería entra en contacto con el suelo, formando así un par galvánico que contribuye a la eliminación del metal de la tubería. Cuantas más grietas y sus tamaños, más metal se lleva a cabo. Así se produce la corrosión galvánica, en la que fluye una corriente de iones metálicos, es decir electricidad.
Dado que la corriente fluye, surgió una idea maravillosa de tomar una fuente de corriente externa y encenderla para encontrar esta misma corriente, debido a lo cual se produce la eliminación de metal y la corrosión. Pero surge la pregunta: ¿cuál es la magnitud de esta corriente más hecha por el hombre para dar? Parece ser tal que más a menos da una corriente de eliminación de metal cero. ¿Y cómo medir esta misma corriente? El análisis mostró que la tensión entre tubo de metal y suelo, es decir en ambos lados del aislamiento, debe estar entre -0,5 y -3,5 V (este voltaje se denomina potencial de protección).
Una tareaVHC
La tarea del SKZ no es solo proporcionar corriente en el circuito ECP, sino también mantenerla de tal manera que el potencial de protección no supere los límites aceptados.
Entonces, si el aislamiento es nuevo y no ha tenido tiempo de dañarse, entonces su resistencia a la corriente eléctrica es alta y se necesita una pequeña corriente para mantener el potencial deseado. A medida que el aislamiento envejece, su resistencia disminuye. En consecuencia, aumenta la corriente de compensación requerida del RMS. Aumentará aún más si aparecen grietas en el aislamiento. La estación debe poder medir el potencial de protección y cambiar su corriente de salida en consecuencia. Y no se requiere nada más, desde el punto de vista de la tarea ECP.
ModostrabajoVHC
Hay cuatro modos de funcionamiento del ECP:
sin estabilización de valores de salida de corriente o voltaje;
Estabilizo el voltaje de salida;
estabilización de la corriente de salida;
· I estabilización del potencial protector.
Digamos de inmediato que en el rango aceptado de cambios de todos los factores influyentes, el cumplimiento de la tarea ECP está completamente garantizado solo cuando se usa el cuarto modo. Que se acepta como estándar para el modo de funcionamiento del SKZ.
El sensor de potencial proporciona a la estación información sobre el nivel de potencial. La estación cambia su corriente en la dirección correcta. Los problemas comienzan desde el momento en que es necesario colocar este sensor muy potencial. Debe colocarlo en un lugar calculado determinado, debe cavar una zanja para el cable de conexión entre la estación y el sensor. Cualquiera que haya establecido alguna comunicación en la ciudad sabe lo complicado que es. Además, el sensor requiere un mantenimiento periódico.
En condiciones donde hay problemas con el modo de operación con realimentación Potencialmente, proceda de la siguiente manera. Al utilizar el tercer modo, se supone que el estado del aislamiento cambia poco a corto plazo y su resistencia se mantiene prácticamente estable. Por lo tanto, es suficiente asegurar el flujo de una corriente estable a través de una resistencia de aislamiento estable y obtenemos un potencial de protección estable. A mediano y largo plazo, los ajustes necesarios pueden ser realizados por un liniero especialmente capacitado. El primer y segundo régimen no imponen requisitos elevados a la SKZ. Estas estaciones son de ejecución simple y, como resultado, económicas, tanto en fabricación como en operación. Aparentemente, esta circunstancia determina el uso de tales SCs en el ECP de objetos ubicados en condiciones de baja actividad corrosiva del ambiente. Si las condiciones externas (estado de aislamiento, temperatura, humedad, corrientes parásitas) cambian hasta los límites cuando se forma un modo inaceptable en el objeto protegido, estas estaciones no pueden realizar su tarea. Para ajustar su modo, es necesaria la presencia frecuente de personal de mantenimiento, de lo contrario, la tarea de ECP se realiza parcialmente.
CaracterísticasVHC
En primer lugar, la SKZ debe seleccionarse en función de los requisitos establecidos en los documentos reglamentarios. Y, probablemente, lo más importante en este caso será GOST R 51164-98. El Apéndice "I" de este documento establece que la eficiencia de la estación debe ser de al menos el 70%. El nivel de ruido industrial generado por RMS no debe exceder los valores especificados por GOST 16842, y el nivel de armónicos en la salida debe cumplir con GOST 9.602.
El pasaporte SKZ generalmente indica: potencia de salida nominal;
Eficiencia a la potencia nominal de salida.
Potencia nominal de salida: la potencia que la estación puede entregar a la carga nominal. Por lo general, esta carga es de 1 ohm. La eficiencia se define como la relación entre la potencia de salida nominal y la potencia activa consumida por la estación en el modo nominal. Y en este modo, la eficiencia es la más alta para cualquier estación. Sin embargo, la mayoría de los VCS funcionan lejos del modo nominal. El factor de carga de potencia oscila entre 0,3 y 1,0. En este caso, la eficiencia real de la mayoría de las estaciones fabricadas en la actualidad se reducirá notablemente con una disminución de la potencia de salida. Esto es especialmente notable para el transformador SKZ que usa tiristores como elemento regulador. Para RMS sin transformador (alta frecuencia), la caída en la eficiencia con una disminución en la potencia de salida es mucho menor.
En la figura se puede ver una vista general del cambio en la eficiencia para SKZ de diferentes diseños.
De la fig. se puede ver que si usa la estación, por ejemplo, con una eficiencia nominal del 70%, entonces prepárese para el hecho de que ha gastado inútilmente otro 30% de la electricidad recibida de la red. Y esto es en el mejor de los casos de potencia nominal de salida.
Con una potencia de salida de 0,7 de la nominal, ya debe estar preparado para el hecho de que sus pérdidas de energía serán iguales a la energía útil gastada. ¿Dónde se desperdicia tanta energía?
pérdidas óhmicas (térmicas) en los devanados de transformadores, estranguladores y elementos activos del circuito;
· costos de energía para la operación del circuito de control de la estación;
Pérdida de energía en forma de emisión de radio; pérdidas de energía de la ondulación de la corriente de salida de la estación en la carga.
Esta energía se irradia al suelo desde el ánodo y no produce trabajo útil. Por lo tanto, es tan necesario utilizar estaciones con un bajo coeficiente de ondulación, de lo contrario se desperdicia energía costosa. No sólo eso, a altos niveles de ondas y emisión de radio, aumenta la pérdida de electricidad, sino que además, esta energía inútilmente disipada interfiere con el normal funcionamiento de una gran cantidad de equipos electrónicos ubicados en las cercanías. La potencia total requerida también se indica en el pasaporte SKZ, intentemos lidiar con este parámetro. El SKZ toma energía de la red eléctrica y lo hace en cada unidad de tiempo con la intensidad que le hemos permitido con la perilla de ajuste en el panel de control de la estación. Naturalmente, es posible tomar energía de la red con una potencia que no exceda la potencia de esta red misma. Y si el voltaje en la red cambia sinusoidalmente, entonces nuestra capacidad de tomar energía de la red cambia sinusoidalmente 50 veces por segundo. Por ejemplo, en el momento en que el voltaje de la red pasa por cero, no se puede tomar energía de él. Sin embargo, cuando la sinusoide de voltaje alcanza su máximo, entonces en este momento nuestra capacidad para tomar energía de la red es máxima. En cualquier otro momento, esta posibilidad es menor. Por tanto, resulta que en cualquier momento la potencia de la red difiere de su potencia en un momento vecino. Estos valores de potencia se denominan potencia instantánea en un momento dado y es difícil operar con tal concepto. Por lo tanto, coincidimos en el concepto de la llamada potencia efectiva, que se determina a partir de un proceso imaginario en el que una red con un cambio de voltaje sinusoidal es reemplazada por una red con un voltaje constante. Cuando calculamos el valor de este voltaje constante para nuestras redes eléctricas, obtuvimos 220 V, se le llamó voltaje efectivo. Y el valor máximo de la sinusoide del voltaje se denominó voltaje de amplitud, y es igual a 320 V. Por analogía con el voltaje, se introdujo el concepto del valor efectivo de la corriente. El producto del valor de voltaje efectivo y el valor de corriente efectivo se denomina consumo de energía total, y su valor se indica en el pasaporte RMS.
Y toda la potencia en el SKZ en sí no se utiliza por completo, porque. tiene varios elementos reactivos que no desperdician energía, sino que la usan, por así decirlo, para crear las condiciones para que el resto de la energía pase a la carga y luego devuelva esta energía de sintonización a la red. Esta energía devuelta se denominó energía reactiva. La energía que se transfiere a la carga es energía activa. Un parámetro que indica la relación entre la energía activa a ser transferida a la carga y Energía completa, suministrado al RMS, se denomina factor de potencia y se indica en el pasaporte de la estación. Y si coordinamos nuestras capacidades con las capacidades de la red de suministro, es decir sincrónicamente con un cambio sinusoidal en el voltaje de la red, tomamos energía de ella, entonces tal caso se llama ideal y el factor de potencia del RMS que opera con la red de esta manera será igual a uno.
La estación debe transmitir energía activa de la manera más eficiente posible para crear un potencial protector. La eficiencia con la que el VHC hace esto se evalúa mediante el coeficiente acción útil. La cantidad de energía que gasta depende del método de transferencia de energía y del modo de operación. Sin entrar en este amplio campo de discusión, sólo diremos que los SKZ de transformadores y transformadores-tiristores han llegado a su límite de mejora. No tienen los recursos para mejorar la calidad de su trabajo. El futuro pertenece a los VMS de alta frecuencia, que cada año se vuelven más confiables y fáciles de mantener. En términos de eficiencia y calidad de su trabajo, ya superan a sus predecesores y tienen una gran reserva para mejorar.
Consumidorpropiedades
Las propiedades de consumo de un dispositivo como SKZ incluyen lo siguiente:
1. Dimensiones, peso Y fuerza. Probablemente, no es necesario decir que cuanto más pequeña y liviana sea la estación, menor será el costo de su transporte e instalación, tanto durante la instalación como durante la reparación.
2. mantenibilidad. La capacidad de reemplazar rápidamente una estación o nodo en el sitio es muy importante. Con reparaciones posteriores en el laboratorio, es decir. principio modular de construcción de SKZ.
3. Conveniencia en Servicio. La facilidad de mantenimiento, además de la facilidad de transporte y reparación, se determina, en nuestra opinión, de la siguiente manera:
la presencia de todos los indicadores e instrumentos de medición necesarios, la posibilidad de control remoto y monitorear el funcionamiento de la SKZ.
conclusiones
En base a lo anterior, se pueden extraer varias conclusiones y recomendaciones:
1. Las estaciones de transformadores y tiristores-transformadores están irremediablemente desactualizadas en todos los aspectos y no cumplen con los requisitos modernos, especialmente en el campo del ahorro de energía.
2. Una estación moderna debe tener:
· una alta eficiencia en todo el espectro de los cargamentos;
factor de potencia (cos I) no inferior a 0,75 en todo el rango de carga;
factor de ondulación de voltaje de salida no más del 2%;
· rango de regulación de corriente y voltaje de 0 a 100%;
cuerpo ligero, duradero y de pequeño tamaño;
· principio modular de construcción, es decir tener alta mantenibilidad;
· Eficiencia energética.
Otros requisitos para las estaciones de protección catódica, como la protección contra sobrecargas y Corto circuitos; el mantenimiento automático de una corriente de carga determinada y otros requisitos son generalmente aceptados y obligatorios para todos los SKZ.
En conclusión, ofrecemos a los consumidores una tabla comparativa de los parámetros de las principales estaciones de protección catódica fabricadas y utilizadas actualmente. Por conveniencia, la tabla muestra estaciones de la misma potencia, aunque muchos fabricantes pueden ofrecer toda una gama de estaciones fabricadas.
AI. Kheifets, jefe del servicio de protección electroquímica,
Red de calefacción JSC de San Petersburgo, San Petersburgo
Introducción
La protección contra la corrosión de las tuberías de las redes de calefacción es una tarea muy importante, cuya solución determina en gran medida la confiabilidad del funcionamiento de todo el sistema de calefacción urbana. En San Petersburgo prevalecen red de calefacción tendido subterráneo, que se opera en condiciones corrosivas, debido tanto a una densa red de comunicaciones subterráneas de larga distancia y transporte electrificado desarrollado, como a la saturación de suelos y suelos con humedad y reactivos químicos. Hay dos formas principales de proteger los metales de la corrosión: pasiva es la aplicación de recubrimientos aislantes en su superficie y activa es el uso de protección electroquímica.
un poco de teoria
Estructuras metálicas operadas en varios ambientes(en la atmósfera, el agua, el suelo) están expuestos a los efectos dañinos de este entorno. La destrucción de un metal debido a su interacción con el ambiente externo se llama corrosión. La esencia del proceso de corrosión es la remoción de átomos de la red metálica, la cual puede ocurrir de dos formas, por lo tanto, la corrosión es simplemente química y electroquímica.
La corrosión es química si, después de romper el enlace metálico, los átomos metálicos se conectan directamente enlace químico con aquellos átomos o grupos de átomos que forman parte de los agentes oxidantes que le quitan los electrones de valencia al metal. El proceso tiene lugar sin la participación de electrones libres y no va acompañado de la aparición de una corriente eléctrica. Un ejemplo es la formación de incrustaciones cuando los materiales a base de hierro se exponen al oxígeno a altas temperaturas.
La corrosión es electroquímica si, al salir de la red metálica, un ion metálico cargado positivamente, es decir, catión, entra en contacto no con el agente oxidante, sino con otros componentes del ambiente corrosivo, mientras que el agente oxidante recibe electrones que se liberan durante la formación del catión. En la corrosión electroquímica, la eliminación de átomos de una red metálica se lleva a cabo como resultado no de uno, como en la corrosión química, sino de dos independientes, pero conjugados. procesos electroquimicos: anódico (transición de cationes metálicos "capturados" a la solución) y catódico (unión de electrones liberados por un oxidante). Los agentes oxidantes son los iones de hidrógeno, que se encuentran en todas partes donde hay agua, y las moléculas de oxígeno. La corrosión electroquímica va acompañada de la aparición de una corriente eléctrica.
Las tuberías de las redes de calefacción son objetos prolongados y sus diversas secciones no están en igualdad de condiciones desde el punto de vista del desarrollo de los procesos de corrosión. Los suelos y los suelos absorben la precipitación atmosférica y derriten el agua de diferentes maneras y tienen una permeabilidad al aire diferente. La resistencia eléctrica específica de los suelos también es diferente; es su valor (cuanto más bajo, más peligroso) lo que caracteriza la agresividad corrosiva del medio. Como resultado, se forman secciones a lo largo de la superficie de las tuberías, donde se llevan a cabo predominantemente reacciones anódicas o catódicas. conductividad eléctrica metal es muy alto, los electrones se redistribuyen casi instantáneamente desde los lugares donde ocurre la reacción anódica a los lugares donde ocurre la reacción catódica (Fig. 1). De hecho, hay similitudes de celdas galvánicas, baterías, en las que el suelo juega el papel del electrolito, y el circuito externo es una estructura metálica subterránea. Las zonas del ánodo son el electrodo positivo ("+") y las zonas del cátodo son el electrodo negativo ("-"). Cuando una corriente eléctrica fluye en las zonas del ánodo, los átomos salen continuamente de la red metálica hacia ambiente externo, es decir. disolución de metales.
De particular peligro para las tuberías de las redes de calor son las corrientes parásitas, que surgen como resultado de la fuga de los circuitos eléctricos de transporte de parte de la corriente al suelo o soluciones acuosas donde caen sobre estructuras metálicas. En lugares donde la corriente sale de estas estructuras, la disolución anódica del metal ocurre nuevamente en el suelo o el agua. Tales zonas se observan especialmente a menudo en áreas de transporte eléctrico terrestre. La corrosión por corrientes parásitas a veces se denomina corrosión eléctrica. Tales corrientes pueden alcanzar valores de varios amperios. Por presentación: una corriente de 1 A, de acuerdo con la primera ley de Faraday, provoca la disolución de hierro en la cantidad de 9,1 kg durante el año. Si la corriente se concentra en una sección de 1 m 2, esto corresponde a una disminución en el espesor de la pared de la tubería de 1,17 mm por año, es decir en 6 años disminuiría en 7 mm.
El principio de funcionamiento de la protección electroquímica (ECP) de la superficie exterior del metal contra la corrosión se basa en el hecho de que al cambiar el potencial del metal al pasar una corriente eléctrica externa, es posible cambiar su velocidad de corrosión. La relación entre el potencial y la velocidad de corrosión es no lineal y ambigua.
La ECP basada en la imposición de corriente catódica se denomina protección catódica. En condiciones de producción, se implementa en dos versiones.
1. En la primera opción, el cambio de potencial necesario se proporciona conectando la estructura protegida a una fuente de voltaje externa como cátodo, y los electrodos auxiliares se usan como ánodo (Fig. 2).
La fuente es un rectificador ajustable, que convierte el voltaje de frecuencia industrial en uno constante, y los electrodos de tierra del ánodo se combinan en un circuito, cuya composición y ubicación de los electrodos se determinan mediante cálculo. Durante el funcionamiento, la masa de los electrodos del bucle de puesta a tierra del ánodo disminuye monótonamente.
La polarización catódica de una estructura metálica no aislada al valor del potencial de protección mínimo requiere corrientes significativas, por lo tanto, la protección catódica generalmente se usa junto con revestimientos aislantes depositados en la superficie exterior de la estructura protegida. El revestimiento de la superficie reduce la corriente requerida en varios órdenes de magnitud. Con protección catódica, también es necesario controlar el valor del potencial máximo, porque un valor demasiado alto puede provocar que el revestimiento aislante se desprenda de la pared de la tubería. Los documentos reglamentarios (Instrucciones típicas para la protección de tuberías de redes de calefacción frente a la corrosión externa RD 153-34.0-20.518-2003) establecen que el potencial de protección mínimo para redes de calefacción es de 1,1 V, y el máximo de 2,5 V en sentido negativo respecto al electrodo de referencia de sulfato de cobre no polarizante. Tales valores deben ser asegurados en toda el área protegida, y esto se logra con mayor seguridad, que mejor metal aislado del suelo.
2. La segunda variante de protección catódica es la protección galvánica (o de sacrificio) (Fig. 3). El principio de su funcionamiento se basa en el hecho de que los diferentes metales se caracterizan por diferentes significados potenciales de electrodo estándar. La polarización catódica de la estructura protegida se logra debido a su contacto con un metal más electronegativo. Este último actúa como ánodo y su disolución electroquímica asegura el flujo de corriente catódica a través del metal protegido. El ánodo mismo, hecho de magnesio, zinc, aluminio y sus aleaciones, se destruye gradualmente. La ventaja de la protección de la banda de rodadura es que no requiere una fuente de voltaje externa, pero este tipo de protección solo se puede usar en secciones relativamente pequeñas de tuberías (hasta 60 m), así como en cajas de acero.
3. Para proteger las tuberías de las redes de calefacción de la corrosión externa bajo la acción de corrientes vagabundas, se utiliza drenaje eléctrico (drenaje): una conexión con un conductor metálico del área desde donde fluyen estas corrientes, con un tranvía o vías del tren. Con una gran distancia al riel, cuando dicho drenaje es difícil de implementar, se usa un ánodo de hierro fundido adicional, que se entierra en el suelo y se conecta al área protegida.
En lugares donde la acción electrolítica de corrientes vagabundas se suma a las corrientes de pares galvánicos, fuerte aumento velocidades de los procesos de corrosión. En tales casos, se utilizan instalaciones de drenaje mejoradas (Fig. 4), que permiten no solo desviar las corrientes perdidas de las tuberías, sino también proporcionarles el potencial de protección necesario. El drenaje reforzado es una estación de cátodo convencional, conectada con un polo negativo a la estructura protegida y positivo, no a la tierra del ánodo, sino a los rieles del transporte electrificado.
4. Las instalaciones ECP de los propietarios de servicios públicos subterráneos adyacentes, como las tuberías de gas, pueden ejercer un fuerte efecto corrosivo en las tuberías de las redes de calefacción (Fig. 5a). Si las tuberías se encuentran en la zona de acción de la corriente catódica de una instalación "extraña", entonces la destrucción en los puntos donde esta corriente sale de la tubería de acero hacia el suelo será la misma que bajo la acción de corrientes vagabundas. Para protección, es necesario conectar las tuberías de las redes de calor con el polo negativo de la fuente de voltaje (Fig. 5b).
Es posible cambiar el potencial de un metal para protegerlo de la corrosión no solo hacia negativo, sino también valores positivos. En este caso, algunos metales pasan a un estado pasivo y la corriente de disolución del metal se reduce diez veces. Tal protección se llama ánodo, su ventaja es que se requieren corrientes bajas para mantener el estado pasivo del metal. Sin embargo, si hay iones de cloro y azufre en el electrolito, la corrosión del metal puede aumentar drásticamente y el propio equipo polarizado anódico puede fallar. No se aplica protección de ánodo para redes de calefacción.
ECP en St. Petersburg Heating Grid se opera y desarrolla como un sistema, es decir, un conjunto de componentes interrelacionados: estacionario medios tecnicos, control instrumental y base de datos de información.
De acuerdo con los cronogramas, los especialistas del servicio ECP realizan rutinariamente mediciones de corrosión de acuerdo con la metodología establecida en todos los tramos de las redes principales y de distribución en los lugares de acceso a las tuberías subterráneas (cámaras térmicas). Después de procesar los resultados de la medición, se determinan las zonas de ánodo y cátodo en tuberías, zonas de protección, áreas de exposición peligrosa a corrientes parásitas. Además, las mediciones de corrosión se llevan a cabo durante la perforación planificada y al eliminar defectos en las redes de calefacción, donde se complementan con el resultado. análisis químico tierra. Los resultados de las mediciones son sistematizados y archivados, son información valiosa tanto para la correcta organización de la operación de los equipos termomecánicos, como para la planificación de la construcción de instalaciones adicionales de ECP.
Un contratista especializado lleva a cabo estudios de corrosión más detallados y completos de las áreas de aparición de tuberías de calefacción. Estas inspecciones se llevan a cabo en áreas con peligro de corrosión, generalmente después de la reconstrucción (reinstalación) de redes de calefacción, porque. solicitud tipos modernos El aislamiento, las estructuras y las tecnologías proporcionan mejor que antes el aislamiento galvánico del metal del hormigón y del suelo. Esto significa, entre otras cosas, un posible cambio en los límites de las zonas de ánodo y cátodo, áreas de exposición a corrientes parásitas. Los resultados de las encuestas se presentan en forma de informes que contienen información sobre los cambios en los valores de los potenciales de electrodo en Diferentes areas superficies de tuberías bajo varios modos de operación (Fig. 6) no solo propias, sino también de instalaciones ECP pertenecientes a terceros. Los métodos de modelado matemático (Fig. 7) calculan el tipo, la cantidad y la ubicación de las instalaciones ECP adicionales necesarias para un diseño posterior.
Actualmente JSC Teploset San Petersburgo» propias 432 unidades ECP, que incluyen: unidades de protección catódica - 204 uds. (incluidas las instalaciones de protección catódica pertenecientes a la categoría de protección conjunta contra la corrosión externa de tuberías de redes de calefacción y tuberías de gas colocadas cerca - 20 piezas); las instalaciones del drenaje intensivo - 8 piezas; instalaciones de protección de protección - 220 uds. Las unidades conjuntas de protección catódica son mantenidas por OAO Antikor.
De acuerdo con los requisitos de los documentos reglamentarios (Protección contra la corrosión. Diseño de protección electroquímica de estructuras subterráneas. STO Gazprom 2-3.5-047-2006), las unidades ECP no deben proporcionar impacto negativo a las comunicaciones adyacentes. OAO Antikor, que se dedica a la protección electroquímica de gasoductos en San Petersburgo, durante la reconstrucción y nueva construcción de sus instalaciones, notifica de inmediato a OAO Teploset San Petersburgo sobre la viabilidad técnica de conectar secciones de redes de calefacción al ECP de gasoductos , si así lo prevé el proyecto.
Durante el funcionamiento de todas las instalaciones ECP, excepto las de drenaje, la masa de sus electrodos puestos a tierra se pierde continuamente, porque esto equivale a entidad fisica protección electroquímica. Inevitablemente, llega el momento de "muerte" del circuito de puesta a tierra o protector del ánodo. Es posible y necesario garantizar el período de funcionamiento especificado entre las revisiones de las instalaciones de ECP mediante un cálculo correcto
el número requerido y la ubicación de los elementos, la elección de materiales de alta calidad, el estricto cumplimiento de la tecnología de instalación. Puede haber casos de falla del electrodo debido a daños puntuales localizados. Desde 2010, durante la reconstrucción y la nueva construcción, hemos estado utilizando seccionadores de puesta a tierra de ánodo de ferrosiluro ElZhK-1500 con protección de nodo de contacto en lugar del EGT-1450 anterior. En el transcurso de un número años recientes en las instalaciones ECP, solo se utilizan convertidores automáticos de los tipos UKZTA y PKZ-AR (Fig. 8), que permiten mantener continuamente los valores especificados de corriente de ánodo o potencial de protección en la tubería.
De particular importancia es la práctica de equipar las instalaciones de ECP con registradores telemétricos (Fig. 9). Estos dispositivos, hechos en forma de bloques incorporados, transmiten de forma remota y continua información sobre los valores de las cantidades eléctricas que cambian con el tiempo a una computadora dedicada (Fig. 10). Se están creando archivos que permiten analizar el funcionamiento de las instalaciones de ECP. Además, el sistema de telemetría tiene una función de alarma para Acceso no autorizado personas no autorizadas a las instalaciones.
Cabe señalar que antes del inicio de los trabajos de construcción e instalación, el contratista notifica al cliente la fecha de inicio de los trabajos, organización de diseño, la organización que ejerce la supervisión técnica de la construcción, y la organización para cuyo servicio se transferirán las instalaciones de protección en construcción.
Desde 1960, nuestra empresa se ha dedicado a la protección electroquímica de las redes de calor contra la corrosión externa, es decir. más de 50 años. A lo largo de los años, los especialistas en ECP formaron parte de varias divisiones de producción, y luego de la formación en 2010 de St. Petersburg Heating Grid OJSC, se creó un servicio de ECP por separado. Hoy está formado por 13 personas que resuelven problemas técnicos y organizativos.
Las tareas técnicas incluyen: Desvíos diarios de dos equipos de electricistas a lo largo de las rutas especificadas de las instalaciones de ECP con mantenimiento. Al mismo tiempo, se monitorea si se realizan movimientos de tierra por parte de terceros sin el debido registro en el área de nuestras instalaciones.
El mantenimiento de las unidades ECP incluye:
■ inspección de todos los elementos de la instalación para identificar defectos externos, verificar la estanqueidad de los contactos, la capacidad de servicio de la instalación, la ausencia de daños mecánicos en elementos individuales, la ausencia de marcas de quemaduras y rastros de sobrecalentamiento, la ausencia de excavaciones a lo largo de la recorrido de cables de drenaje y puesta a tierra de ánodos;
■ comprobación de la capacidad de servicio de los fusibles (si los hay);
■ limpieza de la carcasa del convertidor de drenaje y cátodo, la unidad de protección conjunta desde el exterior y el interior;
■ medición de corriente y tensión a la salida del convertidor o entre ánodos galvánicos (protectores) y tuberías;
■ medición del potencial de la tubería en el punto de conexión de la instalación;
■ hacer una entrada en el registro de instalación sobre los resultados del trabajo realizado;
■ mediciones de potencial en puntos de medición permanentemente fijos.
Las reparaciones periódicas y el control de la eficiencia de los equipos ECP se llevan a cabo periódicamente. Los especialistas del servicio ECP realizan la supervisión técnica de la producción. revisión, reconstrucción y construcción de capital de unidades ECP por parte de contratistas. Se controla el cumplimiento de las obras de construcción e instalación con el proyecto.
Las reparaciones actuales incluyen:
■ medición de la resistencia de aislamiento de los cables de alimentación;
■ reparación de líneas eléctricas;
■ reparación de la unidad rectificadora;
■ reparación de cable de drenaje.
La supervisión de la eficiencia de la instalación ECP consiste en medir los potenciales de protección en los puntos de medición en toda la zona de protección de esta instalación ECP. El control de eficiencia de ECP de las tuberías de las redes de calefacción se lleva a cabo al menos 2 veces al año, así como al cambiar los parámetros operativos de las instalaciones de ECP y al cambiar las condiciones de corrosión asociadas con:
■ colocación de nuevas estructuras subterráneas;
■ en relación con trabajos de reparación en redes de calefacción;
■ Instalación de ECP en servicios públicos subterráneos adyacentes.
Los especialistas del servicio ECP llevan a cabo la supervisión técnica de la revisión, reconstrucción y construcción de capital de las unidades ECP por parte de los contratistas. Se controla el cumplimiento de las obras de construcción e instalación con el proyecto.
Las tareas organizativas incluyen, en primer lugar, obtener un permiso para el suministro de energía de las estaciones ECP de las redes de JSC "Lenenergo". Este es un algoritmo de múltiples pasos, acompañado de una gran cantidad de documentación. Además del suministro de energía, el servicio ECP se dedica a la preparación de programas específicos para nuevas construcciones y reparaciones, verificación y aprobación de proyectos y preparación de especificaciones técnicas.
Las instalaciones ECP contra la corrosión externa de estructuras metálicas se utilizan desde hace 100 años. El principio físico y químico de su operación permanece sin cambios, pero para aumentar su vida útil, reducir los costos de capital y operación, es necesario buscar y encontrar nuevos soluciones tecnicas. Parece prometedor utilizar electrodos extendidos para la conexión a tierra del ánodo. Los electrodos elastoméricos se colocan horizontalmente en una zanja a lo largo de las tuberías de la red de calefacción a una profundidad
1,5 my están divididos en varias secciones para mejorar la mantenibilidad. El costo de tales instalaciones es menor que cuando se utilizan bucles de tierra de ánodo tradicionales. En 2011 ya se han construido dos instalaciones con electrodos horizontales.
Se continuará con el equipamiento de las instalaciones de ECP con unidades de telemetría y, en el futuro, se transmitirá y archivará remotamente la información sobre el funcionamiento de todas las instalaciones.
En 2011 se completó un proyecto de medición automática de energía eléctrica para 59 unidades ECP, y su implementación está prevista para 2012
Ya se ha comenzado a trabajar para ingresar la base de datos de unidades ECP en el sistema de información y análisis unificado de St. Petersburg Heating Grid OJSC. En el futuro, esto permitirá determinar las prioridades de manera más rápida y confiable al elaborar un programa para la reconstrucción de secciones de redes de calefacción y organizar adecuadamente los movimientos de tierra al eliminar defectos.
El objetivo principal del ECP de las redes de calor es garantizar el funcionamiento de las tuberías sin daños durante todo el período estándar (25 años). Para lograr este objetivo, es necesario tratar la ECP exactamente como un sistema, sin descuidar ninguno de sus componentes indicados en este artículo. Algunas consideraciones generales pueden ser útiles.
1. En zonas con peligro de corrosión, es necesario poner en funcionamiento el ECP lo antes posible después de la construcción o reconstrucción de una sección de las redes de calefacción, es decir. Protege el metal de arañazos.
2. En un tramo de tuberías mal aislado eléctricamente del suelo (destrucción del aislamiento térmico, contacto del metal con estructuras de hormigón, etc.), la instalación de ECP será ineficaz, porque la corriente protectora creada por él no se distribuirá cientos de metros a lo largo de las tuberías, sino que drenará al suelo en el lugar del "cortocircuito".
3. Si se revela la baja eficiencia de la instalación ECP existente (pequeña diferencia en el valor del potencial metálico cuando la instalación se enciende y se apaga), es necesario reconstruirla con un cambio en la ubicación del bucle de tierra del ánodo. (AGC) en relación con los oleoductos protegidos.
4. Durante la reconstrucción y nueva construcción de instalaciones ECP, es recomendable utilizar las mejores marcas de electrodos para KAZ, porque la falla del circuito es la falla de toda la instalación, y para restaurar el KAZ, se deberán realizar costosos movimientos de tierra.
5. La coordinación de actividades en términos de ECP con otros propietarios de servicios subterráneos permitirá tomar medidas para proteger las tuberías de las redes de calefacción de influencia dañina instalaciones de ECP “extranjeras” y, en algunos casos, organizan protección conjunta.
La experiencia operativa de las redes de calefacción de St. Petersburg Heating Grid demuestra de manera convincente que ECP ha sido y sigue siendo un componente importante en un conjunto de medidas para mejorar la confiabilidad del suministro de calor en San Petersburgo.
