Katodinės apsaugos principas ir schema. Katodinė apsauga nuo korozijos

Puslapis 1

Katodinė apsauga Dujotiekis turi veikti nepertraukiamai. Kiekvienai VCS nustatomas tam tikras režimas, priklausomai nuo jo veikimo sąlygų. Eksploatuojant katodinę stotį, vedamas jos elektrinių parametrų ir srovės šaltinio veikimo žurnalas. Taip pat būtina nuolat stebėti anodinį įžeminimą, kurio būseną lemia RMS srovės vertė.

Apsauginės dangos būklės ir jos laidumo charakteristikos.

Dujotiekio katodinė apsauga turi veikti nepertraukiamai. Trasos ruožuose, kur elektros tiekimas nutrūksta kelioms valandoms per dieną, apsaugai dingus elektrai naudojamos baterijos. Talpa baterija nustatoma pagal RMS apsauginės srovės vertę.

Dujotiekių katodinė apsauga nuo klaidžiojančių srovių ar žemės korozijos poveikio atliekama naudojant tiesioginę elektros srovę iš išorinio šaltinio. Srovės šaltinio neigiamas polius yra prijungtas prie apsaugoto dujotiekio, o teigiamas - prie specialaus įžeminimo - anodo.

Dujotiekių katodinė apsauga nuo korozijos atliekama dėl katodinės poliarizacijos naudojant išorinį srovės šaltinį.

Dujotiekių katodinės apsaugos įtaka geležinkelio bėgių grandinėms.

Dujotiekio katodinei apsaugai naudojami standartiniai elektros instaliacijos prietaisai ir specialūs korozijos matavimo bei pagalbiniai prietaisai. Norint išmatuoti potencialų skirtumą tarp požeminės konstrukcijos ir žemės, kuris yra vienas iš kriterijų vertinant korozijos pavojų ir apsaugos buvimą, naudojami voltmetrai, kurių vidinės varžos reikšmė skalėje yra 1, kad būtų galima juos įtraukti matavimo grandinė nepažeidžia potencialo pasiskirstymo pastarajame. Šį reikalavimą lemia tiek didelė požeminės konstrukcijos-žemės sistemos vidinė varža, tiek sunkumas sukurti mažą įžeminimo varžą matavimo elektrodo sąlyčio su žeme taške, ypač naudojant nepoliarizuojančius elektrodus. Norint gauti matavimo grandinę su didele įėjimo varža, naudojami potenciometrai ir didelės varžos voltmetrai.

Dujotiekio katodinės apsaugos stotims kaip elektros energijos šaltiniui rekomenduojama naudoti aukštos temperatūros kuro elementus su keraminiu elektrodu. Tokie kuro elementai gali ilgas laikas darbai dujotiekio trasoje, tiekiant elektrą katodinės apsaugos stotims, taip pat linijų remontininkų namams, signalizacijos sistemoms ir automatiniams valdymo vožtuvams. Šis elektros energijos tiekimo linijinėms konstrukcijoms ir dujotiekio įrenginiams, kuriems nereikia didelės galios, būdas labai supaprastina eksploatacinę priežiūrą.

Labai dažnai skaičiavimo būdu gauti dujotiekių katodinės apsaugos parametrai labai skiriasi nuo praktiškai matavimais gautų SPS parametrų. Taip yra dėl to, kad neįmanoma atsižvelgti į įvairius veiksnius, turinčius įtakos gamtinės sąlygos apie apsaugos parametrus.

Pasyvią požeminių dujotiekių apsaugą izoliacinėmis dangomis papildo elektros apsauga. Elektros apsaugos užduotys yra tokios.

1. Klaidžiojančių elektros srovių pašalinimas iš saugomo dujotiekio ir organizuotas jų grąžinimas į elektros įrenginius ir nuolatinės srovės tinklus, kurie yra šių srovių šaltinis.
2. Srovių, tekančių dujotiekiu tose vietose, kur jos išeina į žemę (anodo zonose), slopinimas srovėmis iš išorinio šaltinio, taip pat srovėmis, atsirandančiomis dėl grunto elektrocheminės korozijos, sukuriant galvaninę grandinę ir apsauginį elektros potencialą. dujotiekio vamzdžiai.
3. Užkirsti kelią elektros srovių plitimui dujotiekiais, juos atskiriant izoliaciniais flanšais.

Klaidžiojančių srovių pašalinimo problemą galima išspręsti sukuriant:

1. papildomas įžeminimas srovių nutekėjimui į žemę. Trūkumas – galimybė žalingas poveikisį gretimus srovių, tekančių iš saugomo dujotiekio, vamzdynus;
2. paprasta arba tiesioginė drenažo apsauga, t.y. apsaugoto dujotiekio elektrinis sujungimas su tramvajaus bėgiais arba elektra geležinkelis kad per jas sugrąžintų sroves į jų šaltinį. Paprastas drenažas turi dvipusį laidumą, t.y. gali perduoti srovę pirmyn ir atgal, todėl naudojamas stabiliose anodinėse zonose. Šios apsaugos trūkumas yra būtinybė išjungti drenažą, jei pasikeitė srovės poliškumas arba jei dujotiekio potencialas tapo mažesnis nei ant bėgių;
3. poliarizuota drenažo apsauga, t.y. vienpusio laidumo drenažas, pašalinantis atvirkštinį srovės srautą iš bėgių į apsaugotą dujotiekį;
4. sustiprinta drenažo apsauga, t.y. tokia apsauga, kurios grandinėje efektyvumui didinti įtraukiamas išorinis srovės šaltinis. Taigi, sustiprintas drenažas yra poliarizuoto drenažo ir katodinės apsaugos derinys.

Srovių, tekančių per apsaugotą dujotiekį, slopinimo problemą galima išspręsti naudojant:

1. Katodinė apsauga išorine srove (elektrinė apsauga), t.y. jungiantis apsaugotą dujotiekį prie išorinio srovės šaltinio – prie jo neigiamo poliaus kaip katodo. Teigiamas srovės šaltinio polius yra prijungtas prie įžeminimo - anodo. Sukuriama uždara grandinė, kurioje srovė teka iš anodo per žemę į apsaugotą dujotiekį, o po to į išorinio srovės šaltinio neigiamą polių. Tokiu atveju anodinis įžeminimas palaipsniui sunaikinamas, tačiau dujotiekis yra apsaugotas dėl jo katodinės poliarizacijos ir srovės tekėjimo iš vamzdžių į žemę prevencijos. Katodinės apsaugos stotys (CPS) gali būti naudojamos kaip išorinis šaltinis;
2. Apsauginė apsauga, t.y. apsauga naudojant elektros grandinėje iš metalų pagamintas apsaugas, kurios korozinėje aplinkoje turi didesnį neigiamą potencialą nei vamzdyno metalas. Elektraįvyksta protektoriaus apsaugos sistemoje, taip pat galvaniniame elemente, kur elektrolitas yra dirvožemis, kuriame yra drėgmės, o elektrodai yra dujotiekis ir apsauginis metalas. Susidariusi apsauginė srovė slopina elektrochemines korozijos sroves ir užtikrina apsauginės konstrukcijos susidarymą elektrinis potencialas ant dujotiekio.

Požeminio dujotiekio katodinės apsaugos schema

1 - anodinis įžeminimas; 2.4 - drenažo kabeliai; 3 — išorinis elektros srovės šaltinis; 5 — drenažo kabelio prijungimo taškas; 6 - apsaugotas dujotiekis

Požeminio dujotiekio protektoriaus apsaugos schema

1 - apsaugotas dujotiekis; 2 - izoliuoti kabeliai; 3 - valdymo išėjimas; 4 — apsauga; 5 - protektoriaus užpildas

Vamzdynų elektrinio atskyrimo problema sprendžiama įrengiant izoliacinius flanšus su paronito arba tekstolito tarpikliais, tekstolitines įvores ir poveržles. Izoliacinių flanšų konstrukcijos pavyzdys parodytas paveikslėlyje žemiau.

Izoliacinių flanšų montavimas

1- izoliacinė tekstilitinė arba paronitinė įvorė; 2— izoliacinė poveržlė iš tekstolito, gumos arba vinilo chlorido; 3 — plieninė poveržlė; 4 — švino poveržlės; 5-teksolito žiedas-tarpiklis

Pagrindiniai veiksniai, apibūdinantys korozijos poveikio požeminiams plieniniams dujotiekiams laipsnį, yra šie:

• klaidžiojančių srovių dirvožemyje dydis ir kryptis;
• dujotiekio potencialo dydis ir poliškumas kitų metalinių požeminių komunikacijų ir elektrifikuotų transporto bėgių atžvilgiu;
• dujotiekiu tekančių srovių kryptis ir stiprumas;
• dujotiekių antikorozinės apsaugos būklė;
• Elektrinės varžos svaro vertė.

Visi šie veiksniai yra periodiškai stebimi.

Elektrinių matavimų dažnis yra toks:

• dujotiekių ir kitų saugomų statinių elektros apsaugos įrenginių vietose, taip pat prie traukos pastočių ir elektros transporto depų, prie geležinkelio ir elektrifikuotų geležinkelių bėgių bei dujotiekių sankirtose su jais - ne rečiau kaip kartą per 3 mėnesiais, taip pat pasikeitus eksploatavimo sąlygoms – nauja elektros apsauga, apsaugotos konstrukcijos ar klaidžiojančių srovių šaltiniai;
• elektros apsaugos požiūriu nepavojingose ​​vietose – ne rečiau kaip kartą per metus vasaros laikas, taip pat pasikeitus sąlygoms, galinčioms sukelti elektrokoroziją.

Protektoriaus apsaugai naudojamos apsaugos, pagamintos iš spalvotųjų metalų – dažniausiai magnio, cinko, aliuminio ir jų lydinių.

Apsauginių elektros instaliacijų veikimo stebėjimas ir potencialų prie kontaktų matavimai atliekami (bent): ant drenažo įrenginių - 4 kartus per mėnesį; katodiniuose įrenginiuose - 2 kartus per mėnesį; ant protektoriaus blokų – kartą per mėnesį.

Korozija neigiamai veikia požeminių vamzdynų techninę būklę, jos įtakoje pažeidžiamas dujotiekio vientisumas, atsiranda įtrūkimų. Norint apsisaugoti nuo tokio proceso, naudojama dujotiekio elektrocheminė apsauga.

Požeminių vamzdynų korozija ir apsaugos nuo jos priemonės

Pagal sąlygą plieniniai vamzdynai turi įtakos dirvožemio drėgmei, jo struktūrai ir cheminė sudėtis. Vamzdžiais tiekiamų dujų temperatūra, žemėje klajojančios srovės, kurias sukelia elektrifikuotas transportas, ir apskritai klimato sąlygos.

Korozijos tipai:

• Paviršutiniškas. Ištisiniu sluoksniu pasiskirsto ant gaminio paviršiaus. Reiškia mažiausią pavojų dujotiekiui.
• Vietinis. Pasireiškia opų, įtrūkimų, dėmių pavidalu. Dauguma pavojinga išvaizda korozija.
• Nuovargio korozijos gedimas. Laipsniško žalos kaupimosi procesas.

Elektrocheminės apsaugos nuo korozijos būdai:

• pasyvus metodas;
• aktyvus metodas.

Pasyviojo elektrocheminės apsaugos metodo esmė – dujotiekio paviršių padengti specialiu apsauginiu sluoksniu, kuris neleidžia žalingas poveikis aplinką. Tokia aprėptis gali būti:

• bitumas;
• polimerinė juosta;
• akmens anglių deguto pikis;
• epoksidinės dervos.

Praktiškai retai pavyksta dujotiekį tolygiai padengti elektrochemine danga. Tarpų vietose laikui bėgant metalas vis tiek pažeidžiamas.

Aktyvus elektrocheminės apsaugos arba katodinės poliarizacijos metodas yra sukurti neigiamą potencialą dujotiekio paviršiuje, užkertant kelią elektros nuotėkiui ir taip užkertant kelią korozijai.

Elektrocheminės apsaugos veikimo principas

Norint apsaugoti dujotiekį nuo korozijos, būtina sukurti katodinę reakciją ir pašalinti anodinę reakciją. Norėdami tai padaryti, apsaugotame dujotiekyje priverstinai sukuriamas neigiamas potencialas.

Anodo elektrodai dedami į žemę, o išorinio srovės šaltinio neigiamas polius yra prijungtas tiesiai prie katodo - saugomo objekto. Norint užbaigti elektros grandinę, teigiamas srovės šaltinio polius yra prijungtas prie anodo - įmontuoto papildomo elektrodo bendra aplinka su apsaugotu vamzdynu.

Šioje elektros grandinėje esantis anodas atlieka įžeminimo funkciją. Dėl to, kad anodas turi didesnį teigiamą potencialą nei metalinis objektas, įvyksta jo anodinis ištirpimas.

Korozijos procesas slopinamas neigiamai įkrauto saugomo objekto lauko įtakoje. Naudojant katodinę apsaugą nuo korozijos, anodo elektrodas bus tiesiogiai pažeidžiamas.

Siekiant padidinti anodų tarnavimo laiką, jie gaminami iš inertinių medžiagų, atsparių tirpimui ir kitokiam išorės veiksnių poveikiui.

Elektrocheminės apsaugos stotis yra įtaisas, naudojamas kaip išorinės srovės šaltinis katodinės apsaugos sistemoje. Ši instaliacija jungiasi prie tinklo, 220 W ir gamina elektrą nustatytomis išėjimo reikšmėmis.

Stotis įrengta ant žemės šalia dujotiekio. Jis turi turėti IP34 ar aukštesnį apsaugos laipsnį, nes jis veikia lauke.

Katodinės apsaugos stotys gali būti skirtingos Techninės specifikacijos ir funkcines savybes.

Katodinės apsaugos stočių tipai:

• transformatorius;
• inverteris

Elektrocheminės apsaugos transformatorių stotys pamažu tampa praeitimi. Tai konstrukcija, susidedanti iš transformatoriaus, veikiančio 50 Hz dažniu, ir tiristoriaus lygintuvo. Tokių prietaisų trūkumas – nesinusinė generuojamos energijos forma. Dėl to išėjime atsiranda stiprus srovės pulsavimas ir sumažėja jos galia.

Inverterio elektrocheminės apsaugos stotis turi pranašumą prieš transformatorinę. Jo principas pagrįstas aukšto dažnio impulsų keitiklių veikimu. Inverterių įtaisų ypatybė yra transformatoriaus bloko dydžio priklausomybė nuo srovės konvertavimo dažnio. Esant didesniam signalo dažniui, reikia mažiau kabelių ir sumažėja šilumos nuostoliai. Inverterių stotyse dėl išlyginamųjų filtrų gaminamos srovės pulsacijos lygis turi mažesnę amplitudę.

Elektros grandinė, maitinanti katodinės apsaugos stotį, atrodo taip: anodinis įžeminimas - gruntas - saugomo objekto izoliacija.

Įrengiant apsaugos nuo korozijos stotį, atsižvelgiama į šiuos parametrus:

• anodo įžeminimo padėtis (anodas-žeminimas);
• dirvožemio atsparumas;
• objekto izoliacijos elektrinis laidumas.

Dujotiekių drenažo apsaugos įrenginiai

Taikant elektrocheminės apsaugos drenažo metodą, srovės šaltinio nereikia, dujotiekis su traukos bėgiais susisiekia naudodamas žemėje klaidžiojančias sroves. geležinkelių transportas. Elektros sujungimas pasiekiamas dėl potencialų skirtumo tarp geležinkelio bėgių ir dujotiekio.

Drenažo srovės pagalba sukuriamas dujotiekio, esančio žemėje, elektrinio lauko poslinkis. Apsauginį vaidmenį šioje konstrukcijoje atlieka saugikliai, taip pat automatiniai didžiausios apkrovos jungikliai su atstatymu, kurie reguliuoja drenažo grandinės veikimą nukritus aukštai įtampai.

Poliarizuota elektrinė drenažo sistema atliekama naudojant vožtuvų blokų jungtis. Įtampos reguliavimas naudojant šį įrenginį atliekamas perjungiant aktyviuosius rezistorius. Jei metodas nepavyksta, elektrocheminės apsaugos forma naudojami galingesni elektros kanalai, kur geležinkelio bėgis tarnauja kaip anodo įžeminimo laidininkas.

Galvaninės elektrocheminės apsaugos įrenginiai

Apsauginių įrenginių naudojimas galvaninio vamzdyno apsaugai yra pagrįstas, jei šalia objekto nėra įtampos šaltinio - elektros linijos arba dujotiekio atkarpa nėra pakankamai didelė.

Galvaninė įranga apsaugo nuo korozijos:

• požeminės metalinės konstrukcijos, elektros grandine nesujungtos su išoriniais srovės šaltiniais;
• atskiros neapsaugotos dujotiekio dalys;
• dujotiekių dalys, kurios yra izoliuotos nuo srovės šaltinio;
• statomi vamzdynai, kurie laikinai neprijungti prie apsaugos nuo korozijos stočių;
• kitos požeminės metalinės konstrukcijos (poliai, kasetės, cisternos, atramos ir kt.).

Veiks galvaninė apsauga geriausias būdas dirvose su specifiniais elektrinė varža, esantis per 50 omų.

Įrengimai su išplėstais arba paskirstytais anodais

Naudojant apsaugos nuo korozijos transformatorių stotį, srovė paskirstoma išilgai sinusoidės. Tai neigiamai veikia apsauginį elektrinį lauką. Apsaugos taške atsiranda perteklinė įtampa, dėl kurios sunaudojama daug energijos, arba nekontroliuojamas srovės nuotėkis, dėl kurio dujotiekio elektrocheminė apsauga tampa neveiksminga.

Prailgintų arba paskirstytų anodų naudojimas padeda apeiti netolygaus elektros energijos paskirstymo problemą. Paskirstytų anodų įtraukimas į dujotiekio elektrocheminės apsaugos schemą padeda padidinti apsaugos nuo korozijos zoną ir išlyginti įtampos liniją. Pagal šią schemą anodai dedami į žemę išilgai viso dujotiekio.

Reguliuojanti varža arba speciali įranga užtikrina, kad srovė pasikeistų reikiamose ribose, pasikeistų anodinio įžeminimo įtampa, o tuo reguliuojamas objekto apsauginis potencialas.

Jei vienu metu naudojami keli įžeminimo elektrodai, apsauginio objekto įtampą galima keisti keičiant aktyvių anodų skaičių.

Dujotiekio, kuriame naudojamos apsaugos, ECP yra pagrįstas potencialų skirtumu tarp apsaugos ir dujotiekio, esančio žemėje. Dirvožemis tokiu atveju yra elektrolitas; metalas atkuriamas, o apsauginis korpusas sunaikinamas.

Vaizdo įrašas: apsauga nuo klaidžiojančių srovių

Elektrocheminė apsauga nuo korozijos susideda iš katodinės ir drenažo apsaugos. Vamzdynų katodinė apsauga atliekama dviem pagrindiniais būdais: naudojant metalinius apsauginius anodus (galvaninės apsaugos metodas) ir naudojant išorinius nuolatinės srovės šaltinius, kurių minusas yra prijungtas prie vamzdžio, o pliusas yra prijungtas prie anodo įžeminimo. (elektrinis metodas).

Ryžiai. 1. Katodinės apsaugos veikimo principas

Galvaninė protektoriaus apsauga nuo korozijos

Akivaizdžiausias būdas atlikti metalinės konstrukcijos, turinčios tiesioginį kontaktą su elektrolitine terpe, elektrocheminę apsaugą yra galvaninės apsaugos metodas, pagrįstas tuo, kad skirtingi metalai elektrolite turi skirtingą elektrodų potencialą. Taigi, jei sudarysite galvaninę porą iš dviejų metalų ir įdėsite juos į elektrolitą, tada neigiamą potencialą turintis metalas taps anodu-apsauga ir bus sunaikintas, apsaugodamas metalą su mažesniu neigiamu potencialu. Apsaugos priemonės iš esmės yra nešiojamieji elektros energijos šaltiniai.

Magnis, aliuminis ir cinkas naudojami kaip pagrindinės medžiagos apsaugai gaminti. Palyginus magnio, aliuminio ir cinko savybes, aišku, kad iš nagrinėjamų elementų magnis turi didžiausią elektrovaros jėgą. Tuo pačiu metu viena iš svarbiausių praktinių apsauginių savybių yra koeficientas naudingas veiksmas, rodantis protektoriaus masės dalį, panaudotą naudingumui gauti elektros energija grandinėje. Efektyvumas apsaugos iš magnio ir magnio lydiniai, retai viršija 50%, priešingai nei apsauginiai Zn ir Al, kurių efektyvumas. 90% ar daugiau.

Ryžiai. 2. Magnio apsaugų pavyzdžiai

Paprastai apsauginiai įrenginiai naudojami vamzdynų, neturinčių elektrinių kontaktų su gretimomis išplėstinėmis komunikacijomis, atskirų vamzdynų sekcijų, taip pat rezervuarų, plieninių apsauginių korpusų (kasečių), požeminių rezervuarų ir konteinerių, plieninių atramų ir polių, katodinei apsaugai. kiti koncentruoti objektai.

Tuo pačiu metu protektoriaus instaliacijos yra labai jautrios jų išdėstymo ir konfigūracijos klaidoms. Neteisingas protektoriaus elementų pasirinkimas arba išdėstymas sukelia staigus nuosmukis jų efektyvumą.

Katodinė apsauga nuo korozijos

Labiausiai paplitęs požeminių metalinių konstrukcijų elektrocheminės apsaugos nuo korozijos būdas yra katodinė apsauga, atliekama apsaugoto metalinio paviršiaus katodine poliarizacija. Praktiškai tai realizuojama jungiant apsaugotą vamzdyną prie išorinio nuolatinės srovės šaltinio neigiamo poliaus, vadinamo katodine apsaugos stotimi. Šaltinio teigiamas polius kabeliu sujungtas su išoriniu papildomu elektrodu, pagamintu iš metalo, grafito arba laidžios gumos. Šis išorinis elektrodas dedamas į tą pačią korozinę aplinką kaip ir saugomas objektas, jei tai yra požeminiai lauko vamzdynai, į dirvą. Taigi susidaro uždara kilpa elektros grandinė: papildomas išorinis elektrodas - grunto elektrolitas - vamzdynas - katodo kabelis - DC šaltinis - anodinis kabelis. Kaip šios elektros grandinės dalis, vamzdynas yra katodas, o papildomas išorinis elektrodas, prijungtas prie nuolatinės srovės šaltinio teigiamo poliaus, tampa anodu. Šis elektrodas vadinamas anodo įžeminimu. Prie dujotiekio prijungto srovės šaltinio neigiamo krūvio polius, esant išoriniam anodiniam įžeminimui, katodiškai poliarizuoja vamzdyną, o anodo ir katodo sekcijų potencialas praktiškai išlyginamas.

Taigi katodinės apsaugos sistema susideda iš saugomos konstrukcijos, nuolatinės srovės šaltinio (katodinės apsaugos stoties), anodo įžeminimo, jungiamųjų anodo ir katodo linijų, aplinkinės elektrai laidžios terpės (dirvožemio), taip pat stebėjimo sistemos elementų – valdymo. ir matavimo taškai.

Drenažo apsauga nuo korozijos

Vamzdynų drenažo apsauga nuo korozijos, kurią sukelia klajojančios srovės, vykdoma nukreipiant šių srovių nutekėjimą į šaltinį arba į žemę. Drenažo apsaugos įrengimas gali būti kelių tipų: molinis, tiesioginis, poliarizuotas ir sustiprintas drenažas.

Ryžiai. 3. Drenažo apsaugos stotis

Žemės drenažas atliekamas įžeminant vamzdynus papildomais elektrodais jų anodo zonų vietose, tiesioginis drenažas atliekamas sukuriant elektrinį trumpiklį tarp dujotiekio ir neigiamo klaidžiojančių srovių šaltinio poliaus, pavyzdžiui, bėgių tinklo. elektrifikuotas geležinkelis. Poliarizuotas drenažas, skirtingai nei tiesioginis drenažas, turi tik vienpusį laidumą, todėl atsiradus teigiamam potencialui ant bėgių, drenažas automatiškai išsijungia. Patobulintame drenaže į grandinę papildomai įtrauktas srovės keitiklis, leidžiantis padidinti drenažo srovę.

Klojant izoliuotą vamzdyną į tranšėją, o vėliau jį užpildant, izoliacinė danga gali būti pažeista, o eksploatuojant vamzdyną palaipsniui sensta (praranda dielektrines savybes, atsparumą vandeniui, sukibimą). Todėl visais montavimo būdais, išskyrus antžeminius, vamzdynams taikoma visapusiška apsauga nuo korozijos su apsauginėmis dangomis ir elektrocheminės apsaugos (ECP) priemonėmis, neatsižvelgiant į grunto korozinį aktyvumą.

ECP priemonės apima katodinę, aukojamąją ir elektrinę drenažo apsaugą.

Apsauga nuo grunto korozijos atliekama katodine vamzdynų poliarizacija. Jei katodinė poliarizacija atliekama naudojant išorinį nuolatinės srovės šaltinį, tada tokia apsauga vadinama katodine, bet jei poliarizacija atliekama jungiant apsaugotą vamzdyną prie metalo, turinčio didesnį neigiamą potencialą, tada tokia apsauga vadinama auka.

Katodinė apsauga

Katodinės apsaugos schema parodyta paveikslėlyje.

Nuolatinės srovės šaltinis yra katodinės apsaugos stotis 3, kurioje lygintuvų pagalba kintamoji srovė iš išilginės elektros linijos 1, patenkanti per transformatoriaus tašką 2, paverčiama nuolatine srove.

Šaltinio neigiamas polius jungiamas prie apsaugoto dujotiekio 6 naudojant jungiamąjį laidą 4, o teigiamas - prie anodo įžeminimo 5. Įjungus srovės šaltinį elektros grandinė užsidaro per grunto elektrolitą.

Katodinės apsaugos schema

1 - elektros linijos; 2 - transformatoriaus taškas; 3 — katodinės apsaugos stotis; 4 - jungiamasis laidas; 5 - anodinis įžeminimas; 6 - vamzdynas

Katodinės apsaugos veikimo principas yra toks. Veikiant šaltinio elektriniam laukui, pusiau laisvųjų valentinių elektronų judėjimas prasideda kryptimi „anodo įžeminimas – srovės šaltinis – apsaugota konstrukcija“. Praradę elektronus anodiniai įžeminimo metalo atomai jonų atomų pavidalu pereina į elektrolito tirpalą, t.y. anodinis įžeminimas suardomas. Jonų atomai yra hidratuojami ir pašalinami į tirpalo gylį. Prie apsaugotos konstrukcijos dėl nuolatinės srovės šaltinio veikimo stebimas laisvųjų elektronų perteklius, t.y. sudaromos sąlygos atsirasti deguonies ir vandenilio depoliarizacijos reakcijoms, būdingoms katodui.

Naftos saugyklų požeminės komunikacijos yra apsaugotos katodiniais įrenginiais su įvairių tipų anodo įžeminimas. Reikalinga jėga Apsauginė katodo instaliacijos srovė nustatoma pagal formulę

J dr =j 3 · F 3 · K 0

čia j 3 – reikalinga apsauginės srovės tankio vertė; F 3 - bendras kontaktinis paviršius požeminės konstrukcijos su dirvožemiu; K 0 – komunikacijų ekspozicijos koeficientas, kurio reikšmė nustatoma priklausomai nuo izoliacinės dangos perėjimo varžos R nep ir grunto elektrinės varžos r g pagal grafiką, pavaizduotą žemiau esančiame paveikslėlyje.

Reikiama apsauginės srovės tankio vertė parenkama atsižvelgiant į naftos saugyklos grunto ypatybes pagal toliau pateiktą lentelę.

Protektoriaus apsauga

Protektoriaus apsaugos veikimo principas panašus į galvaninio elemento veikimą.

Du elektrodai: vamzdynas 1 ir apsauga 2, pagaminti iš labiau elektroneigiamo metalo nei plienas, nuleidžiami į grunto elektrolitą ir sujungiami viela 3. Kadangi apsaugos medžiaga yra labiau elektroneigiama, veikiant potencialų skirtumui, nukreipiamas elektronai patenka iš apsaugos į vamzdyną palei laidininką 3. Tuo pačiu metu apsauginės medžiagos jonų atomai pereina į tirpalą, o tai lemia jo sunaikinimą. Srovės stiprumas kontroliuojamas naudojant valdymo ir matavimo stulpelį 4.

Požeminių vamzdynų ekspozicijos koeficientų priklausomybė nuo izoliacinės dangos pereinamojo atsparumo grunto savitumui, Ohm-m

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

Apsauginės srovės tankio priklausomybė nuo dirvožemio savybių

Scheminė protektoriaus apsaugos schema

1 - vamzdynas; 2 — apsauga; 3 - jungiamasis laidas; 4 - valdymo ir matavimo kolonėlė

Taigi metalo sunaikinimas vis dar vyksta. Bet ne vamzdynas, o apsauga.

Teoriškai, siekiant apsaugoti plieno konstrukcijas nuo korozijos, gali būti naudojami visi metalai, esantys elektrocheminės įtampos serijoje į kairę nuo geležies, nes jie yra labiau elektroneigiami. Praktiškai apsaugos yra gaminamos tik iš medžiagų, kurios atitinka šiuos reikalavimus:

• potencialų skirtumas tarp protektoriaus medžiagos ir geležies (plieno) turi būti kuo didesnis;
• srovė, gaunama elektrochemiškai ištirpinus apsauginės masės vienetą (srovės išėjimo srovė), turi būti maksimali;
• protektoriaus masės, naudojamos apsauginei srovei sukurti, santykis su visu protektoriaus masės praradimu (naudojimo koeficientas) turėtų būti didžiausias.

Šiuos reikalavimus geriausiai atitinka lydiniai, kurių pagrindą sudaro magnis, cinkas ir aliuminis.

Protektoriaus apsauga atliekama su koncentruotomis ir prailgintomis apsaugos priemonėmis. Pirmuoju atveju dirvožemio elektrinė varža turi būti ne didesnė kaip 50 omų, antruoju - ne didesnė kaip 500 omų.

Vamzdynų elektrinė drenažo apsauga

Vamzdynų apsaugos nuo sunaikinimo dėl klaidžiojančių srovių būdas, numatantis jų pašalinimą (nuleidimą) iš saugomos konstrukcijos į konstrukciją, kuri yra klaidžiojančių srovių šaltinis arba specialus įžeminimas, vadinamas elektros drenažo apsauga.

Naudojamas tiesioginis, poliarizuotas ir sustiprintas drenažas.

Elektros drenažo apsaugos scheminės schemos

a - tiesioginis drenažas; b — poliarizuotas drenažas; c - sustiprintas drenažas

Tiesioginis elektrinis drenažas yra dvišalio laidumo drenažo įrenginys. Tiesioginę elektros drenažo grandinę sudaro: reostatas K, jungiklis K, saugiklis Pr ir signalinė relė C. Srovės stiprumą vamzdyno-bėgio grandinėje* reguliuoja reostatas. Jei srovės vertė viršija leistiną, saugiklis perdegs ir srovė tekės per relės apviją, kurią įjungus įjungiamas garso arba šviesos signalas.

Tiesioginis elektrinis drenažas naudojamas tais atvejais, kai dujotiekio potencialas yra nuolat didesnis už geležinkelių tinklo potencialą, kur išleidžiamos klaidžiojančios srovės. Priešingu atveju drenažas pavirs kanalu, per kurį į dujotiekį tekės klajojančios srovės.

Poliarizuotas elektrinis drenažas yra drenažo įrenginys, turintis vienpusį laidumą. Poliarizuotas drenažas nuo tiesioginio drenažo skiriasi tuo, kad yra vienpusis laidumo elementas (vožtuvo elementas) VE. Naudojant poliarizuotą drenažą, srovė teka tik iš dujotiekio į bėgį, o tai pašalina paklaidžiojančių srovių srautą į dujotiekį per drenažo laidą.

Patobulintas drenažas naudojamas tais atvejais, kai reikia ne tik pašalinti iš dujotiekio paklaidžiojančias sroves, bet ir suteikti jame reikiamą apsauginį potencialą. Patobulintas drenažas – tai įprastinė katodinė stotis, neigiamu poliumi sujungta su saugoma konstrukcija, o teigiamu poliumi ne prie anodo įžeminimo, o su elektrifikuoto transporto bėgiais.

Dėl šios sujungimo schemos užtikrinamas: pirma, poliarizuotas drenažas (dėl vožtuvų elementų veikimo VS grandinėje), antra, katodo stotis palaiko reikiamą dujotiekio apsauginį potencialą.

Pradėjus eksploatuoti dujotiekį, koreguojami apsaugos nuo korozijos sistemos veikimo parametrai. Esant reikalui, atsižvelgiant į esamą reikalų būklę, gali būti pradėtos eksploatuoti papildomos katodinės ir drenažo apsaugos stotys, taip pat apsauginiai įrenginiai.