कैथोडिक संरक्षण का सिद्धांत और योजना। कैथोडिक संक्षारण संरक्षण

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कैथोडिक प्रतिरक्षणगैस पाइपलाइन निर्बाध रूप से संचालित होनी चाहिए। प्रत्येक वीसीएस के लिए उसकी परिचालन स्थितियों के आधार पर एक निश्चित मोड स्थापित किया जाता है। कैथोड स्टेशन का संचालन करते समय, इसके विद्युत मापदंडों और वर्तमान स्रोत के संचालन का एक लॉग रखा जाता है। एनोडिक ग्राउंडिंग की निरंतर निगरानी भी आवश्यक है, जिसकी स्थिति आरएमएस करंट के मूल्य से निर्धारित होती है।  

सुरक्षात्मक कोटिंग की स्थिति और इसकी चालकता की विशेषताएं।

गैस पाइपलाइन की कैथोडिक सुरक्षा निर्बाध रूप से संचालित होनी चाहिए। मार्ग के उन हिस्सों में जहां दिन में कई घंटों तक बिजली आपूर्ति बाधित होती है, बिजली कटौती के दौरान सुरक्षा प्रदान करने के लिए बैटरियों का उपयोग किया जाता है। क्षमता बैटरीआरएमएस सुरक्षात्मक धारा के मूल्य द्वारा निर्धारित किया जाता है।  

गैस पाइपलाइनों की आवारा धाराओं या जमीन के क्षरण के प्रभाव से कैथोडिक सुरक्षा बाहरी स्रोत से प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह का उपयोग करके की जाती है। वर्तमान स्रोत का नकारात्मक ध्रुव संरक्षित गैस पाइपलाइन से जुड़ा है, और सकारात्मक ध्रुव एक विशेष जमीन - एनोड से जुड़ा है।  

जंग से गैस पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा बाहरी वर्तमान स्रोत का उपयोग करके उनके कैथोडिक ध्रुवीकरण के कारण की जाती है।  

रेलवे रेल सर्किट पर गैस पाइपलाइनों के कैथोडिक संरक्षण का प्रभाव।  

गैस पाइपलाइन की कैथोडिक सुरक्षा के लिए, विद्युत प्रतिष्ठानों के मानक उपकरणों और विशेष संक्षारण-मापने और सहायक उपकरणों का उपयोग किया जाता है। भूमिगत संरचना और जमीन के बीच संभावित अंतर को मापने के लिए, जो संक्षारण के खतरे और सुरक्षा की उपस्थिति का आकलन करने के मानदंडों में से एक है, पैमाने पर 1 के बड़े आंतरिक प्रतिरोध मान वाले वोल्टमीटर का उपयोग किया जाता है ताकि उनका समावेश किया जा सके। मापने वाला सर्किट बाद में संभावित वितरण का उल्लंघन नहीं करता है। यह आवश्यकता भूमिगत संरचना-जमीन प्रणाली के उच्च आंतरिक प्रतिरोध और जमीन के साथ मापने वाले इलेक्ट्रोड के संपर्क के बिंदु पर कम ग्राउंडिंग प्रतिरोध बनाने की कठिनाई दोनों द्वारा निर्धारित की जाती है, खासकर जब गैर-ध्रुवीकरण इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। उच्च इनपुट प्रतिरोध के साथ एक मापने वाला सर्किट प्राप्त करने के लिए, पोटेंशियोमीटर और उच्च-प्रतिरोध वोल्टमीटर का उपयोग किया जाता है।  

बिजली के स्रोत के रूप में गैस पाइपलाइन कैथोडिक सुरक्षा स्टेशनों के लिए, सिरेमिक इलेक्ट्रोड के साथ उच्च तापमान वाले ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। ऐसे ईंधन सेल कर सकते हैं लंबे समय तकगैस पाइपलाइन मार्ग पर काम करना, कैथोडिक सुरक्षा स्टेशनों के साथ-साथ लाइन मरम्मत करने वालों के घरों, सिग्नलिंग सिस्टम और स्वचालित नियंत्रण वाल्वों को बिजली की आपूर्ति करना। रैखिक संरचनाओं और गैस पाइपलाइन प्रतिष्ठानों को बिजली आपूर्ति की यह विधि, जिन्हें उच्च शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, परिचालन रखरखाव को बहुत सरल बनाती है।  

बहुत बार, गणना द्वारा प्राप्त गैस पाइपलाइनों के कैथोडिक सुरक्षा पैरामीटर माप द्वारा व्यवहार में प्राप्त एसपीएस मापदंडों से काफी भिन्न होते हैं। यह प्रभावित करने वाले विभिन्न प्रकार के कारकों को ध्यान में रखने की असंभवता के कारण है स्वाभाविक परिस्थितियांसुरक्षा मापदंडों पर.  

इंसुलेटिंग कोटिंग्स के साथ भूमिगत गैस पाइपलाइनों की निष्क्रिय सुरक्षा विद्युत सुरक्षा द्वारा पूरक है। विद्युत सुरक्षा के कार्य इस प्रकार हैं।

1. संरक्षित गैस पाइपलाइन से आवारा विद्युत धाराओं को हटाना और विद्युत प्रतिष्ठानों और डीसी नेटवर्क में उनकी व्यवस्थित वापसी, जो इन धाराओं का स्रोत हैं।
2. एक गैल्वेनिक सर्किट और एक सुरक्षात्मक विद्युत क्षमता बनाकर, गैस पाइपलाइन के माध्यम से बहने वाली धाराओं को उन स्थानों पर दबाना जहां वे जमीन में बाहर निकलते हैं (एनोड ज़ोन) बाहरी स्रोत से धाराओं के साथ-साथ मिट्टी के इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण के कारण उत्पन्न होने वाली धाराओं द्वारा गैस पाइपलाइन पाइप.
3. गैस पाइपलाइनों को इंसुलेटिंग फ्लैंज के साथ विभाजित करके विद्युत धाराओं के प्रसार को रोकना।

आवारा धाराओं को हटाने की समस्या को निम्नलिखित बनाकर हल किया जा सकता है:

1. जमीन में धाराओं को प्रवाहित करने के लिए अतिरिक्त ग्राउंडिंग। हानि - अवसर हानिकारक प्रभावसंरक्षित गैस पाइपलाइन से बहने वाली धाराओं की पड़ोसी पाइपलाइनों के लिए;
2. सरल या प्रत्यक्ष जल निकासी सुरक्षा, अर्थात्। ट्राम या इलेक्ट्रिक की रेल के साथ संरक्षित गैस पाइपलाइन का विद्युत कनेक्शन रेलवेताकि उनके माध्यम से धाराओं को उनके स्रोत तक लौटाया जा सके। सरल जल निकासी में दो-तरफ़ा चालकता होती है, अर्थात। करंट को आगे और पीछे प्रवाहित कर सकता है, और इसलिए इसका उपयोग स्थिर एनोडिक क्षेत्रों में किया जाता है। इस सुरक्षा का नुकसान जल निकासी को बंद करने की आवश्यकता है यदि धारा की ध्रुवीयता बदल गई है या यदि गैस पाइपलाइन पर क्षमता रेल की तुलना में कम हो गई है;
3. ध्रुवीकृत जल निकासी संरक्षण, यानी एक तरफ़ा चालकता के साथ जल निकासी, रेल से संरक्षित गैस पाइपलाइन तक वर्तमान के रिवर्स प्रवाह को छोड़कर;
4. बढ़ी हुई जल निकासी सुरक्षा, यानी ऐसी सुरक्षा, जिसके सर्किट में दक्षता बढ़ाने के लिए एक बाहरी वर्तमान स्रोत शामिल किया गया है। इस प्रकार, उन्नत जल निकासी कैथोडिक संरक्षण के साथ ध्रुवीकृत जल निकासी का एक संयोजन है।

संरक्षित गैस पाइपलाइन के माध्यम से बहने वाली धाराओं को दबाने की समस्या का समाधान इसका उपयोग करके किया जा सकता है:

1. बाह्य धारा (विद्युत सुरक्षा) द्वारा कैथोडिक सुरक्षा, अर्थात्। संरक्षित गैस पाइपलाइन को बाहरी वर्तमान स्रोत से जोड़ना - कैथोड के रूप में इसके नकारात्मक ध्रुव तक। वर्तमान स्रोत का सकारात्मक ध्रुव ग्राउंडिंग - एनोड से जुड़ा है। एक बंद सर्किट बनाया जाता है जिसमें एनोड से करंट जमीन के माध्यम से संरक्षित गैस पाइपलाइन तक और फिर बाहरी करंट स्रोत के नकारात्मक ध्रुव तक प्रवाहित होता है। इस मामले में, एनोडिक ग्राउंडिंग धीरे-धीरे नष्ट हो जाती है, लेकिन गैस पाइपलाइन इसके कैथोडिक ध्रुवीकरण और पाइप से जमीन में वर्तमान प्रवाह की रोकथाम के कारण सुरक्षित रहती है। कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन (सीपीएस) का उपयोग बाहरी स्रोत के रूप में किया जा सकता है;
2. सुरक्षात्मक सुरक्षा, अर्थात्। विद्युत सर्किट में धातुओं से बने संरक्षकों का उपयोग करके सुरक्षा, जिनमें पाइपलाइन धातु की तुलना में संक्षारक वातावरण में अधिक नकारात्मक क्षमता होती है। बिजलीट्रेड सुरक्षा प्रणाली के साथ-साथ गैल्वेनिक सेल में भी होता है, जहां इलेक्ट्रोलाइट नमी युक्त मिट्टी होती है, और इलेक्ट्रोड गैस पाइपलाइन और रक्षक धातु होते हैं। परिणामी सुरक्षात्मक धारा विद्युत रासायनिक संक्षारण धाराओं को दबा देती है और एक सुरक्षात्मक का निर्माण सुनिश्चित करती है विद्युतीय संभाव्यतागैस पाइपलाइन पर.

भूमिगत गैस पाइपलाइन के कैथोडिक संरक्षण का योजनाबद्ध आरेख

1 - एनोडिक ग्राउंडिंग; 2.4 - जल निकासी केबल; 3 - विद्युत प्रवाह का बाहरी स्रोत; 5 - जल निकासी केबल के लिए कनेक्शन बिंदु; 6 - संरक्षित गैस पाइपलाइन

भूमिगत गैस पाइपलाइन के लिए सुरक्षा का योजनाबद्ध आरेख

1 - संरक्षित गैस पाइपलाइन; 2 - इंसुलेटेड केबल; 3 - नियंत्रण आउटपुट; 4 - रक्षक; 5 - चलने के लिए भराव

पाइपलाइनों की विद्युत सेक्शनिंग की समस्या को पैरोनाइट या टेक्स्टोलाइट गास्केट, टेक्स्टोलाइट बुशिंग और वॉशर के साथ इंसुलेटिंग फ्लैंज स्थापित करके हल किया जाता है। इंसुलेटिंग फ्लैंज के डिज़ाइन का एक उदाहरण नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

इंसुलेटिंग फ्लैंज की स्थापना

1— इंसुलेटिंग टेक्स्टोलाइट या पैरोनाइट बुशिंग; 2- टेक्स्टोलाइट, रबर या विनाइल क्लोराइड से बना इंसुलेटिंग वॉशर; 3 - स्टील वॉशर; 4 - सीसा वॉशर; 5-टेक्स्टोलाइट रिंग-गैस्केट

भूमिगत स्टील गैस पाइपलाइनों पर संक्षारण प्रभाव की डिग्री को दर्शाने वाले मुख्य कारक हैं:

• मिट्टी में भटकती धाराओं का परिमाण और दिशा;
• अन्य धातु भूमिगत संचार और विद्युतीकृत परिवहन रेल के सापेक्ष गैस पाइपलाइन क्षमता का परिमाण और ध्रुवता;
• गैस पाइपलाइन के माध्यम से बहने वाली धाराओं की दिशा और शक्ति;
• गैस पाइपलाइनों की जंग-रोधी सुरक्षा की स्थिति;
• विद्युत प्रतिरोधकता पाउंड का मान.

ये सभी कारक समय-समय पर निगरानी के अधीन हैं।

विद्युत माप की आवृत्ति इस प्रकार है:

• गैस पाइपलाइनों और अन्य संरक्षित संरचनाओं के लिए विद्युत सुरक्षा प्रतिष्ठानों के क्षेत्रों में, साथ ही कर्षण सबस्टेशनों और विद्युत परिवहन डिपो के पास, रेलवे और विद्युतीकृत रेलवे की पटरियों के पास और उनके साथ गैस पाइपलाइनों के चौराहों पर - हर 3 में कम से कम एक बार महीनों, साथ ही जब परिचालन स्थितियों में परिवर्तन होते हैं - नई विद्युत सुरक्षा, संरक्षित संरचनाएं या आवारा धाराओं के स्रोत;
• उन क्षेत्रों में जो विद्युत सुरक्षा की दृष्टि से खतरनाक नहीं हैं - वर्ष में कम से कम एक बार गर्मी का समय, साथ ही स्थितियों में किसी भी बदलाव के मामले में जो विद्युत संक्षारण का कारण बन सकता है।

चलने की सुरक्षा के लिए, अलौह धातुओं से बने रक्षकों का उपयोग किया जाता है - आमतौर पर मैग्नीशियम, जस्ता, एल्यूमीनियम और उनके मिश्र धातु।

विद्युत सुरक्षात्मक प्रतिष्ठानों के संचालन की निगरानी और संपर्कों पर क्षमता को मापने का काम किया जाता है (कम से कम): जल निकासी प्रतिष्ठानों पर - महीने में 4 बार; कैथोड प्रतिष्ठानों पर - महीने में 2 बार; चलने वाली इकाइयों पर - महीने में एक बार।

संक्षारण का भूमिगत पाइपलाइनों की तकनीकी स्थिति पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है, इसके प्रभाव में, गैस पाइपलाइन की अखंडता से समझौता होता है और दरारें दिखाई देती हैं। ऐसी प्रक्रिया से बचाने के लिए, गैस पाइपलाइन की विद्युत रासायनिक सुरक्षा का उपयोग किया जाता है।

भूमिगत पाइपलाइनों का क्षरण और उससे सुरक्षा के साधन

प्रति शर्त स्टील पाइपलाइनमिट्टी की नमी, उसकी संरचना और को प्रभावित करता है रासायनिक संरचना. पाइपों के माध्यम से पहुंचाई गई गैस का तापमान, विद्युतीकृत परिवहन और सामान्य रूप से जलवायु परिस्थितियों के कारण जमीन में भटकने वाली धाराएं।

संक्षारण के प्रकार:

• सतही. उत्पाद की सतह पर एक सतत परत में फैलता है। गैस पाइपलाइन के लिए सबसे कम खतरा दर्शाता है।
• स्थानीय। अल्सर, दरारें, धब्बे के रूप में प्रकट होता है। अधिकांश खतरनाक लुकसंक्षारण.
• थकान संक्षारण विफलता. क्षति के क्रमिक संचय की प्रक्रिया.

संक्षारण के विरुद्ध विद्युत रासायनिक सुरक्षा के तरीके:

• निष्क्रिय विधि;
• सक्रिय विधि.

विद्युत रासायनिक सुरक्षा की निष्क्रिय विधि का सार गैस पाइपलाइन की सतह पर एक विशेष सुरक्षात्मक परत लगाना है जो रोकथाम करती है हानिकारक प्रभाव पर्यावरण. ऐसा कवरेज हो सकता है:

• कोलतार;
• पॉलिमर टेप;
• कोयला टार पिच;
• इपोक्सि रेसिन।

व्यवहार में, गैस पाइपलाइन पर समान रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल कोटिंग लागू करना शायद ही कभी संभव होता है। अंतराल के स्थानों में, समय के साथ, धातु अभी भी क्षतिग्रस्त है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा या कैथोडिक ध्रुवीकरण विधि की सक्रिय विधि पाइपलाइन की सतह पर एक नकारात्मक क्षमता पैदा करना, बिजली के रिसाव को रोकना, जिससे जंग की घटना को रोकना है।

विद्युत रासायनिक सुरक्षा का संचालन सिद्धांत

गैस पाइपलाइन को जंग से बचाने के लिए कैथोडिक प्रतिक्रिया बनाना और एनोडिक प्रतिक्रिया को खत्म करना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, संरक्षित पाइपलाइन पर जबरन एक नकारात्मक क्षमता बनाई जाती है।

एनोड इलेक्ट्रोड को जमीन में रखा जाता है, और बाहरी वर्तमान स्रोत का नकारात्मक ध्रुव सीधे कैथोड - संरक्षित वस्तु से जुड़ा होता है। विद्युत सर्किट को पूरा करने के लिए, वर्तमान स्रोत का सकारात्मक ध्रुव एनोड से जुड़ा होता है - जिसमें एक अतिरिक्त इलेक्ट्रोड स्थापित होता है सामान्य परिस्थितिएक संरक्षित पाइपलाइन के साथ.

इस विद्युत परिपथ में एनोड ग्राउंडिंग कार्य करता है। इस तथ्य के कारण कि एनोड में धातु वस्तु की तुलना में अधिक सकारात्मक क्षमता होती है, इसका एनोडिक विघटन होता है।

संरक्षित वस्तु के नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए क्षेत्र के प्रभाव में संक्षारण प्रक्रिया को दबा दिया जाता है। जंग के खिलाफ कैथोडिक सुरक्षा के साथ, एनोड इलेक्ट्रोड सीधे खराब हो जाएगा।

एनोड की सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, वे निष्क्रिय सामग्रियों से बने होते हैं जो विघटन और बाहरी कारकों के अन्य प्रभावों के प्रतिरोधी होते हैं।

इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा स्टेशन एक उपकरण है जो कैथोडिक सुरक्षा प्रणाली में बाहरी धारा के स्रोत के रूप में कार्य करता है। यह स्थापनानेटवर्क से जुड़ता है, 220 W और निर्धारित आउटपुट मानों के साथ बिजली का उत्पादन करता है।

स्टेशन गैस पाइपलाइन के बगल में जमीन पर स्थापित किया गया है। इसकी सुरक्षा का स्तर IP34 या उच्चतर होना चाहिए, क्योंकि यह बाहर काम करता है।

कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन अलग-अलग हो सकते हैं तकनीकी निर्देशऔर कार्यात्मक विशेषताएं।

कैथोडिक सुरक्षा स्टेशनों के प्रकार:

• ट्रांसफार्मर;
• पलटनेवाला

इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा के लिए ट्रांसफार्मर स्टेशन धीरे-धीरे अतीत की बात बनते जा रहे हैं। वे एक संरचना हैं जिसमें 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर काम करने वाला एक ट्रांसफार्मर और एक थाइरिस्टर रेक्टिफायर होता है। ऐसे उपकरणों का नुकसान उत्पन्न ऊर्जा का गैर-साइनसॉइडल आकार है। नतीजतन, आउटपुट पर एक मजबूत वर्तमान स्पंदन होता है और इसकी शक्ति कम हो जाती है।

ट्रांसफार्मर की तुलना में इन्वर्टर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रोटेक्शन स्टेशन का लाभ अधिक होता है। इसका सिद्धांत उच्च-आवृत्ति पल्स कन्वर्टर्स के संचालन पर आधारित है। इन्वर्टर उपकरणों की एक विशेषता वर्तमान रूपांतरण की आवृत्ति पर ट्रांसफार्मर इकाई के आकार की निर्भरता है। उच्च सिग्नल आवृत्ति के साथ, कम केबल की आवश्यकता होती है और गर्मी का नुकसान कम होता है। इन्वर्टर स्टेशनों में, स्मूथिंग फिल्टर के कारण, उत्पादित करंट के तरंग स्तर का आयाम छोटा होता है।

कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन को शक्ति प्रदान करने वाला विद्युत सर्किट इस तरह दिखता है: एनोडिक ग्राउंडिंग - मिट्टी - संरक्षित वस्तु का इन्सुलेशन।

संक्षारण सुरक्षा स्टेशन स्थापित करते समय, निम्नलिखित मापदंडों को ध्यान में रखा जाता है:

• एनोड ग्राउंडिंग की स्थिति (एनोड-ग्राउंड);
• मिट्टी प्रतिरोध;
• वस्तु के इन्सुलेशन की विद्युत चालकता।

गैस पाइपलाइनों के लिए जल निकासी सुरक्षा प्रतिष्ठान

इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा की जल निकासी विधि के साथ, एक वर्तमान स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है, गैस पाइपलाइन जमीन में भटकने वाली धाराओं का उपयोग करके कर्षण रेल के साथ संचार करती है रेलवे परिवहन. रेलवे रेल और गैस पाइपलाइन के बीच संभावित अंतर के कारण विद्युत इंटरकनेक्शन हासिल किया जाता है।

जल निकासी धारा के माध्यम से जमीन में स्थित गैस पाइपलाइन के विद्युत क्षेत्र का विस्थापन निर्मित होता है। इस डिज़ाइन में सुरक्षात्मक भूमिका फ़्यूज़ द्वारा निभाई जाती है, साथ ही रीसेट के साथ स्वचालित अधिकतम लोड स्विच भी होते हैं, जो उच्च वोल्टेज में गिरावट के बाद जल निकासी सर्किट के संचालन को समायोजित करते हैं।

ध्रुवीकृत विद्युत जल निकासी प्रणाली वाल्व ब्लॉक कनेक्शन का उपयोग करके की जाती है। इस स्थापना के साथ वोल्टेज विनियमन सक्रिय प्रतिरोधों को स्विच करके किया जाता है। यदि विधि विफल हो जाती है, तो विद्युत रासायनिक सुरक्षा के रूप में अधिक शक्तिशाली विद्युत नालियों का उपयोग किया जाता है, जहां एक रेलवे रेल एनोड ग्राउंडिंग कंडक्टर के रूप में कार्य करती है।

गैल्वेनिक इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा प्रतिष्ठान

गैल्वेनिक पाइपलाइन सुरक्षा के लिए सुरक्षात्मक प्रतिष्ठानों का उपयोग उचित है यदि सुविधा के पास कोई वोल्टेज स्रोत नहीं है - एक बिजली लाइन, या गैस पाइपलाइन अनुभाग आकार में पर्याप्त बड़ा नहीं है।

गैल्वेनिक उपकरण संक्षारण से बचाने का कार्य करता है:

• भूमिगत धातु संरचनाएं विद्युत सर्किट द्वारा बाहरी वर्तमान स्रोतों से जुड़ी नहीं हैं;
• गैस पाइपलाइनों के व्यक्तिगत असुरक्षित हिस्से;
• गैस पाइपलाइनों के हिस्से जो वर्तमान स्रोत से अलग हैं;
• निर्माणाधीन पाइपलाइनें जो अस्थायी रूप से संक्षारण संरक्षण स्टेशनों से जुड़ी नहीं हैं;
• अन्य भूमिगत धातु संरचनाएं (ढेर, कारतूस, टैंक, समर्थन, आदि)।

गैल्वेनिक सुरक्षा काम करेगी सबसे अच्छा तरीकाविशिष्ट के साथ मिट्टी में विद्युतीय प्रतिरोध, 50 ओम के भीतर स्थित है।

विस्तारित या वितरित एनोड के साथ संस्थापन

संक्षारण संरक्षण ट्रांसफार्मर स्टेशन का उपयोग करते समय, वर्तमान को साइनसॉइड के साथ वितरित किया जाता है। इससे सुरक्षात्मक विद्युत क्षेत्र पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है। सुरक्षा बिंदु पर या तो अतिरिक्त वोल्टेज होता है, जिससे उच्च ऊर्जा खपत होती है, या अनियंत्रित वर्तमान रिसाव होता है, जो गैस पाइपलाइन की विद्युत रासायनिक सुरक्षा को अप्रभावी बना देता है।

विस्तारित या वितरित एनोड का उपयोग करने का अभ्यास बिजली के असमान वितरण की समस्या को दूर करने में मदद करता है। गैस पाइपलाइन इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा योजना में वितरित एनोड को शामिल करने से संक्षारण संरक्षण क्षेत्र को बढ़ाने और वोल्टेज लाइन को सुचारू करने में मदद मिलती है। इस योजना के साथ, एनोड को पूरी गैस पाइपलाइन के साथ जमीन में रखा जाता है।

एक समायोजन प्रतिरोध या विशेष उपकरण यह सुनिश्चित करता है कि वर्तमान आवश्यक सीमा के भीतर बदलता है, एनोडिक ग्राउंडिंग वोल्टेज बदलता है, और इसके साथ वस्तु की सुरक्षात्मक क्षमता को विनियमित किया जाता है।

यदि एक साथ कई ग्राउंड इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, तो सक्रिय एनोड की संख्या को बदलकर सुरक्षात्मक वस्तु के वोल्टेज को बदला जा सकता है।

प्रोटेक्टर का उपयोग करने वाली पाइपलाइन का ईसीपी प्रोटेक्टर और जमीन में स्थित गैस पाइपलाइन के बीच संभावित अंतर पर आधारित होता है। मिट्टी में इस मामले मेंएक इलेक्ट्रोलाइट है; धातु बहाल हो जाती है, और रक्षक शरीर नष्ट हो जाता है।

वीडियो: आवारा धाराओं से सुरक्षा

इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण संरक्षण में कैथोडिक और जल निकासी सुरक्षा शामिल है। पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा दो मुख्य तरीकों से की जाती है: धातु रक्षक एनोड (गैल्वेनिक रक्षक विधि) का उपयोग और बाहरी प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोतों का उपयोग, जिसका माइनस पाइप से जुड़ा होता है, और प्लस एनोड ग्राउंडिंग से जुड़ा होता है। (विद्युत विधि)

चावल। 1. कैथोडिक सुरक्षा का संचालन सिद्धांत

जंग के खिलाफ गैल्वेनिक ट्रेड सुरक्षा

इलेक्ट्रोलाइटिक माध्यम से सीधा संपर्क रखने वाली धातु संरचना की इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा करने का सबसे स्पष्ट तरीका गैल्वेनिक सुरक्षा विधि है, जो इस तथ्य पर आधारित है कि इलेक्ट्रोलाइट में विभिन्न धातुओं में अलग-अलग इलेक्ट्रोड क्षमताएं होती हैं। इस प्रकार, यदि आप दो धातुओं से एक गैल्वेनिक युगल बनाते हैं और उन्हें इलेक्ट्रोलाइट में रखते हैं, तो अधिक नकारात्मक क्षमता वाली धातु एनोड-रक्षक बन जाएगी और नष्ट हो जाएगी, जिससे कम नकारात्मक क्षमता वाली धातु की रक्षा होगी। रक्षक अनिवार्य रूप से बिजली के पोर्टेबल स्रोतों के रूप में काम करते हैं।

प्रोटेक्टर के निर्माण के लिए मुख्य सामग्री के रूप में मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम और जस्ता का उपयोग किया जाता है। मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम और जस्ता के गुणों की तुलना से यह स्पष्ट है कि विचाराधीन तत्वों में मैग्नीशियम में सबसे अधिक इलेक्ट्रोमोटिव बल है। साथ ही, रक्षकों की सबसे महत्वपूर्ण व्यावहारिक विशेषताओं में से एक गुणांक है उपयोगी क्रिया, उपयोगी प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रेड द्रव्यमान का अनुपात दिखा रहा है विद्युतीय ऊर्जाश्रृंखला में. क्षमता मैग्नीशियम और से बने रक्षक मैग्नीशियम मिश्र धातु, दक्षता के साथ Zn और Al पर आधारित रक्षकों के विपरीत, शायद ही कभी 50% से अधिक हो। 90% या अधिक.

चावल। 2. मैग्नीशियम संरक्षक के उदाहरण

आमतौर पर, रक्षक प्रतिष्ठानों का उपयोग पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा के लिए किया जाता है, जिसमें आसन्न विस्तारित संचार, पाइपलाइनों के अलग-अलग खंडों, साथ ही टैंक, स्टील सुरक्षात्मक आवरण (कारतूस), भूमिगत टैंक और कंटेनर, स्टील समर्थन और ढेर के साथ विद्युत संपर्क नहीं होते हैं, और अन्य संकेंद्रित वस्तुएँ।

साथ ही, ट्रेड इंस्टॉलेशन अपने प्लेसमेंट और कॉन्फ़िगरेशन में त्रुटियों के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। ट्रेड इकाइयों का गलत चयन या प्लेसमेंट होता है तेज़ गिरावटउनकी प्रभावशीलता.

कैथोडिक संक्षारण संरक्षण

भूमिगत धातु संरचनाओं के क्षरण के खिलाफ विद्युत रासायनिक सुरक्षा का सबसे आम तरीका कैथोडिक संरक्षण है, जो संरक्षित धातु की सतह के कैथोडिक ध्रुवीकरण द्वारा किया जाता है। व्यवहार में, इसे संरक्षित पाइपलाइन को बाहरी प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत के नकारात्मक ध्रुव से जोड़कर महसूस किया जाता है, जिसे कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन कहा जाता है। स्रोत का धनात्मक ध्रुव एक केबल द्वारा धातु, ग्रेफाइट या प्रवाहकीय रबर से बने बाहरी अतिरिक्त इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है। भूमिगत क्षेत्र पाइपलाइनों के मामले में, इस बाहरी इलेक्ट्रोड को उसी संक्षारक वातावरण में रखा जाता है, जहां संरक्षित वस्तु को मिट्टी में रखा जाता है। इस प्रकार, एक बंद लूप बनता है विद्युत सर्किट: अतिरिक्त बाहरी इलेक्ट्रोड - मृदा इलेक्ट्रोलाइट - पाइपलाइन - कैथोड केबल - डीसी स्रोत - एनोड केबल। इस विद्युत सर्किट के भाग के रूप में, पाइपलाइन कैथोड है, और प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ा एक अतिरिक्त बाहरी इलेक्ट्रोड एनोड बन जाता है। इस इलेक्ट्रोड को एनोड ग्राउंडिंग कहा जाता है। पाइपलाइन से जुड़े वर्तमान स्रोत का नकारात्मक चार्ज ध्रुव, बाहरी एनोडिक ग्राउंडिंग की उपस्थिति में, पाइपलाइन को कैथोडिक रूप से ध्रुवीकृत करता है, जबकि एनोड और कैथोड अनुभागों की क्षमता व्यावहारिक रूप से बराबर होती है।

इस प्रकार, कैथोडिक सुरक्षा प्रणाली में एक संरक्षित संरचना, एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत (कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन), एनोड ग्राउंडिंग, कनेक्टिंग एनोड और कैथोड लाइनें, आसपास के विद्युत प्रवाहकीय माध्यम (मिट्टी), साथ ही निगरानी प्रणाली के तत्व - नियंत्रण शामिल हैं। और मापने के बिंदु।

जल निकासी संक्षारण संरक्षण

आवारा धाराओं द्वारा जंग से पाइपलाइनों की जल निकासी सुरक्षा इन धाराओं के किसी स्रोत या जमीन तक निर्देशित जल निकासी द्वारा की जाती है। जल निकासी सुरक्षा की स्थापना कई प्रकार की हो सकती है: मिट्टी, प्रत्यक्ष, ध्रुवीकृत और प्रबलित जल निकासी।

चावल। 3. जल निकासी सुरक्षा स्टेशन

पृथ्वी जल निकासी को उनके एनोड ज़ोन के स्थानों में अतिरिक्त इलेक्ट्रोड के साथ ग्राउंडिंग पाइपलाइनों द्वारा किया जाता है, पाइपलाइन और आवारा धाराओं के स्रोत के नकारात्मक ध्रुव के बीच एक विद्युत जम्पर बनाकर प्रत्यक्ष जल निकासी की जाती है, उदाहरण के लिए, रेल नेटवर्क एक विद्युतीकृत रेलवे. प्रत्यक्ष जल निकासी के विपरीत, ध्रुवीकृत जल निकासी में केवल एक तरफा चालकता होती है, इसलिए जब रेल पर एक सकारात्मक क्षमता दिखाई देती है, तो जल निकासी स्वचालित रूप से बंद हो जाती है। उन्नत जल निकासी में, सर्किट में एक वर्तमान कनवर्टर अतिरिक्त रूप से शामिल किया जाता है, जिससे जल निकासी धारा को बढ़ाया जा सकता है।

किसी खाई में इंसुलेटेड पाइपलाइन बिछाते समय और फिर उसे भरते समय, इंसुलेटिंग कोटिंग क्षतिग्रस्त हो सकती है, और पाइपलाइन के संचालन के दौरान यह धीरे-धीरे पुरानी हो जाती है (अपने ढांकता हुआ गुणों, जल प्रतिरोध, आसंजन को खो देती है)। इसलिए, जमीन के ऊपर को छोड़कर, सभी स्थापना विधियों के लिए, पाइपलाइनें मिट्टी की संक्षारक गतिविधि की परवाह किए बिना, सुरक्षात्मक कोटिंग्स और इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा (ईसीपी) साधनों के साथ जंग के खिलाफ व्यापक सुरक्षा के अधीन हैं।

ईसीपी का मतलब कैथोडिक, बलि और विद्युत जल निकासी सुरक्षा शामिल है।

पाइपलाइनों के कैथोडिक ध्रुवीकरण द्वारा मिट्टी के क्षरण से सुरक्षा प्रदान की जाती है। यदि कैथोडिक ध्रुवीकरण बाहरी प्रत्यक्ष धारा स्रोत का उपयोग करके किया जाता है, तो ऐसी सुरक्षा को कैथोडिक कहा जाता है, लेकिन यदि संरक्षित पाइपलाइन को अधिक नकारात्मक क्षमता वाली धातु से जोड़कर ध्रुवीकरण किया जाता है, तो ऐसी सुरक्षा को बलिदान कहा जाता है।

कैथोडिक प्रतिरक्षण

कैथोडिक संरक्षण का योजनाबद्ध आरेख चित्र में दिखाया गया है।

प्रत्यक्ष धारा का स्रोत कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन 3 है, जहां, रेक्टिफायर्स की मदद से, ट्रांसफॉर्मर बिंदु 2 के माध्यम से प्रवेश करने वाली मार्ग विद्युत लाइन 1 से प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित किया जाता है।

स्रोत का नकारात्मक ध्रुव कनेक्टिंग वायर 4 का उपयोग करके संरक्षित पाइपलाइन 6 से जुड़ा है, और सकारात्मक ध्रुव एनोड ग्राउंडिंग 5 से जुड़ा है। जब वर्तमान स्रोत चालू होता है, तो विद्युत सर्किट मिट्टी इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से बंद हो जाता है।

कैथोडिक संरक्षण का योजनाबद्ध आरेख

1 - बिजली लाइनें; 2 - ट्रांसफार्मर बिंदु; 3 - कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन; 4 - कनेक्टिंग तार; 5 - एनोडिक ग्राउंडिंग; 6 - पाइपलाइन

कैथोडिक सुरक्षा का संचालन सिद्धांत इस प्रकार है। स्रोत के लागू विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, अर्ध-मुक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की गति "एनोड ग्राउंडिंग - वर्तमान स्रोत - संरक्षित संरचना" दिशा में शुरू होती है। इलेक्ट्रॉनों को खोते हुए, एनोडिक ग्राउंडिंग धातु परमाणु आयन परमाणुओं के रूप में इलेक्ट्रोलाइट समाधान में गुजरते हैं, यानी। एनोडिक ग्राउंडिंग नष्ट हो गई है। आयन परमाणु जलयोजन से गुजरते हैं और समाधान की गहराई में निकल जाते हैं। संरक्षित संरचना में, प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत के संचालन के कारण, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अधिकता देखी जाती है, अर्थात। कैथोड की विशेषता ऑक्सीजन और हाइड्रोजन विध्रुवण प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए स्थितियाँ बनाई जाती हैं।

तेल डिपो के भूमिगत संचार कैथोड प्रतिष्ठानों द्वारा संरक्षित हैं विभिन्न प्रकार केएनोड ग्राउंडिंग। आवश्यक ताकतकैथोड स्थापना की सुरक्षात्मक धारा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

जे डॉ =जे 3 ·एफ 3 ·के 0

जहां j 3 सुरक्षात्मक वर्तमान घनत्व का आवश्यक मान है; एफ 3 - कुल संपर्क सतह भूमिगत संरचनाएँमिट्टी के साथ; K 0 संचार के जोखिम का गुणांक है, जिसका मूल्य नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए ग्राफ के अनुसार इन्सुलेट कोटिंग आर एनईपी के संक्रमण प्रतिरोध और मिट्टी आर जी की विद्युत प्रतिरोधकता के आधार पर निर्धारित किया जाता है।

सुरक्षात्मक वर्तमान घनत्व का आवश्यक मान नीचे दी गई तालिका के अनुसार तेल डिपो स्थल पर मिट्टी की विशेषताओं के आधार पर चुना जाता है।

चलने की सुरक्षा

ट्रेड सुरक्षा के संचालन का सिद्धांत गैल्वेनिक सेल के संचालन के समान है।

दो इलेक्ट्रोड: पाइपलाइन 1 और रक्षक 2, जो स्टील की तुलना में अधिक विद्युतीय धातु से बने होते हैं, मिट्टी के इलेक्ट्रोलाइट में उतारे जाते हैं और तार 3 से जुड़े होते हैं। चूंकि रक्षक सामग्री अधिक विद्युतीय होती है, संभावित अंतर के प्रभाव में, एक निर्देशित गति होती है इलेक्ट्रॉन रक्षक से कंडक्टर 3 के साथ पाइपलाइन तक आते हैं। साथ ही, रक्षक सामग्री के आयन परमाणु समाधान में चले जाते हैं, जिससे इसका विनाश होता है। वर्तमान ताकत को नियंत्रण और मापने वाले कॉलम 4 का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है।

मिट्टी प्रतिरोधकता के लिए इन्सुलेट कोटिंग के संक्रमण प्रतिरोध पर भूमिगत पाइपलाइनों के संपर्क के गुणांक की निर्भरता, ओम-एम

1 — 100; 2 — 50; 3 — 30; 4 — 10; 5 — 5

मिट्टी की विशेषताओं पर सुरक्षात्मक वर्तमान घनत्व की निर्भरता

चलने की सुरक्षा का योजनाबद्ध आरेख

1 - पाइपलाइन; 2 - रक्षक; 3 - कनेक्टिंग तार; 4 - नियंत्रण और माप स्तंभ

इस प्रकार, धातु का विनाश अभी भी होता है। लेकिन पाइपलाइन नहीं, बल्कि रक्षक।

सैद्धांतिक रूप से, इस्पात संरचनाओं को जंग से बचाने के लिए, लोहे के बाईं ओर इलेक्ट्रोकेमिकल वोल्टेज श्रृंखला में स्थित सभी धातुओं का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि वे अधिक विद्युतीय हैं। व्यवहार में, रक्षक केवल उन सामग्रियों से बनाए जाते हैं जो निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करते हैं:

• चलने वाली सामग्री और लोहे (स्टील) के बीच संभावित अंतर जितना संभव हो उतना बड़ा होना चाहिए;
• रक्षक के द्रव्यमान की एक इकाई के विद्युत रासायनिक विघटन से प्राप्त धारा (वर्तमान आउटपुट) अधिकतम होनी चाहिए;
• सुरक्षात्मक धारा बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रेड द्रव्यमान का ट्रेड द्रव्यमान के कुल नुकसान (उपयोग कारक) से अनुपात सबसे बड़ा होना चाहिए।

इन आवश्यकताओं को मैग्नीशियम, जस्ता और एल्यूमीनियम पर आधारित मिश्रधातुओं द्वारा सर्वोत्तम रूप से पूरा किया जाता है।

संकेंद्रित और विस्तारित संरक्षकों के साथ चलने की सुरक्षा की जाती है। पहले मामले में, मिट्टी की विद्युत प्रतिरोधकता 50 ओम-मीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए, दूसरे में - 500 ओम-मीटर से अधिक नहीं।

पाइपलाइनों की विद्युत जल निकासी सुरक्षा

पाइपलाइनों को आवारा धाराओं द्वारा विनाश से बचाने की एक विधि, संरक्षित संरचना से उन्हें एक ऐसी संरचना में हटाने (जल निकासी) प्रदान करने के लिए जो आवारा धाराओं या विशेष ग्राउंडिंग का स्रोत है, विद्युत जल निकासी सुरक्षा कहलाती है।

प्रत्यक्ष, ध्रुवीकृत और प्रबलित जल निकासी का उपयोग किया जाता है।

विद्युत जल निकासी सुरक्षा के योजनाबद्ध आरेख

ए - प्रत्यक्ष जल निकासी; बी - ध्रुवीकृत जल निकासी; सी - बढ़ी हुई जल निकासी

प्रत्यक्ष विद्युत जल निकासी द्विपक्षीय चालकता वाला एक जल निकासी उपकरण है। प्रत्यक्ष विद्युत जल निकासी सर्किट में शामिल हैं: रिओस्टेट के, स्विच के, फ्यूज पीआर और सिग्नल रिले सी। पाइपलाइन-रेल सर्किट* में वर्तमान ताकत रिओस्टेट द्वारा नियंत्रित होती है। यदि वर्तमान मान अनुमेय मूल्य से अधिक है, तो फ़्यूज़ जल जाएगा और रिले वाइंडिंग के माध्यम से करंट प्रवाहित होगा, जो चालू होने पर ध्वनि या प्रकाश संकेत चालू करता है।

प्रत्यक्ष विद्युत जल निकासी का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां पाइपलाइन की क्षमता रेल नेटवर्क की क्षमता से लगातार अधिक होती है, जहां आवारा धाराओं का निर्वहन होता है। अन्यथा, जल निकासी आवारा धाराओं के पाइपलाइन में प्रवाहित होने के लिए एक चैनल में बदल जाएगी।

ध्रुवीकृत विद्युत जल निकासी एक जल निकासी उपकरण है जिसमें एक तरफा चालकता होती है। ध्रुवीकृत जल निकासी एक-तरफ़ा चालकता तत्व (वाल्व तत्व) वीई की उपस्थिति से प्रत्यक्ष जल निकासी से भिन्न होती है। ध्रुवीकृत जल निकासी के साथ, करंट केवल पाइपलाइन से रेल तक प्रवाहित होता है, जो जल निकासी तार के माध्यम से पाइपलाइन पर आवारा धाराओं के प्रवाह को समाप्त करता है।

उन्नत जल निकासी का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां न केवल पाइपलाइन से आवारा धाराओं को हटाना आवश्यक है, बल्कि उस पर आवश्यक सुरक्षात्मक क्षमता भी प्रदान करना है। उन्नत जल निकासी एक पारंपरिक कैथोड स्टेशन है, जो नकारात्मक ध्रुव से संरक्षित संरचना से जुड़ा है, और सकारात्मक ध्रुव एनोड ग्राउंडिंग से नहीं, बल्कि विद्युतीकृत परिवहन की रेल से जुड़ा है।

इस कनेक्शन योजना के कारण, निम्नलिखित सुनिश्चित किया जाता है: पहला, ध्रुवीकृत जल निकासी (वीएस सर्किट में वाल्व तत्वों के संचालन के कारण), और दूसरा, कैथोड स्टेशनपाइपलाइन की आवश्यक सुरक्षात्मक क्षमता को बनाए रखता है।

पाइपलाइन को चालू करने के बाद, संक्षारण सुरक्षा प्रणाली के ऑपरेटिंग मापदंडों को समायोजित किया जाता है। यदि आवश्यक हो, तो मामलों की वास्तविक स्थिति को ध्यान में रखते हुए, अतिरिक्त कैथोडिक और जल निकासी सुरक्षा स्टेशनों, साथ ही रक्षक प्रतिष्ठानों को परिचालन में लाया जा सकता है।