Ce este protecția catodică a conductelor și cum funcționează

Protecția electrochimică împotriva coroziunii constă în protecție catodică și de drenaj. Protecția catodică a conductelor se realizează prin două metode principale: utilizarea de protectori anodici metalici (metoda de protecție galvanică) și utilizarea surselor externe. curent continuu, al cărui minus este conectat la conductă, iar plus - la împământarea anodului (metoda electrică).

Orez. 1. Principiul de funcționare al protecției catodice

Protecție galvanică împotriva coroziunii

Cel mai evident mod de implementare protectie electrochimica o structură metalică care are contact direct cu mediul electrolitic este o metodă de protecție galvanică, care se bazează pe faptul că diferite metale din electrolit au potențiale de electrod diferite. Astfel, dacă formați o pereche galvanică de două metale și le plasați într-un electrolit, atunci metalul cu un potențial mai negativ va deveni un anod de protecție și va fi distrus, protejând metalul cu un potențial mai puțin negativ. Protectorii servesc în esență ca surse portabile de energie electrică.

Magneziul, aluminiul și zincul sunt folosite ca principale materiale pentru fabricarea protectorilor. Dintr-o comparație a proprietăților magneziului, aluminiului și zincului, se poate observa că dintre elementele luate în considerare, magneziul are cea mai mare forță electromotoare. În același timp, una dintre cele mai importante caracteristici practice ale protectorilor este coeficientul acțiune utilă, arătând proporția din masa benzii de rulare utilizată pentru a obține util energie electricaîn lanț. K.P.D. protectori din magneziu si aliaje de magneziu, rareori depășesc 50% c, spre deosebire de protectorii pe bază de Zn și Al cu eficiență. 90% sau mai mult.

Orez. 2. Exemple de protectori cu magneziu

În mod obișnuit, instalațiile de protecție sunt utilizate pentru protecția catodică a conductelor care nu au contacte electrice cu comunicațiile extinse adiacente, secțiuni individuale de conducte, precum și rezervoare, carcase de protecție din oțel (cartușe), rezervoare și rezervoare subterane, suporturi și piloți din oțel și alte obiecte concentrate.

În același timp, unitățile de rulare sunt foarte sensibile la erorile de plasare și configurație. Are ca rezultat selecția sau plasarea incorectă a setărilor benzii de rulare scădere bruscă eficacitatea lor.

Protecție catodică împotriva coroziunii

Cea mai comună metodă de protecție electrochimică împotriva coroziunii structurilor metalice subterane este protecția catodică, realizată prin polarizarea catodică a suprafeței metalice protejate. În practică, acest lucru este implementat prin conectarea conductei protejate la polul negativ al unei surse externe de curent continuu, numită stație de protecție catodică. Polul pozitiv al sursei este conectat printr-un cablu la un electrod suplimentar extern din metal, grafit sau cauciuc conductor. Acest electrod exterior este plasat în același mediu corosiv ca și obiectul protejat, în cazul conductelor de câmp subterane, în sol. Astfel, se formează un circuit electric închis: electrod extern suplimentar - electrolit de sol - conductă - cablu catodic - sursă de curent continuu - cablu anod. Ca parte a acestui circuit electric, conducta este catodul, iar un electrod extern suplimentar conectat la polul pozitiv al sursei de curent continuu devine anodul. Acest electrod se numește împământare anod. Polul încărcat negativ al sursei de curent conectată la conductă, în prezența împământării anodului extern, polarizează catodic conducta, în timp ce potențialul secțiunilor anodului și catodic este practic egalizat.

Astfel, sistemul de protecție catodică constă dintr-o structură protejată, o sursă de curent continuu (stație de protecție catodică), împământare anodului, conectarea liniilor anod și catodic, un mediu conductiv electric (sol) care le înconjoară, precum și elemente ale sistemului de monitorizare - control și puncte de măsurare.

Protecție împotriva coroziunii drenajului

Protecția de drenaj a conductelor împotriva coroziunii prin curenții vagabonzi se realizează prin îndepărtarea direcționată a acestor curenți la sursă sau la sol. Instalarea protecției de drenaj poate fi de mai multe tipuri: drenaj de pământ, drept, polarizat și armat.

Orez. 3. Stație de protecție a scurgerilor

Drenajul la pământ se realizează prin împământarea conductelor cu electrozi suplimentari în locurile zonelor lor anodice, drenaj direct - prin crearea unui jumper electric între conductă și polul negativ al sursei de curent parazit, de exemplu, o rețea feroviară electrificată. calea ferata. Drenajul polarizat, spre deosebire de drenajul direct, are o conductivitate doar unilaterală, prin urmare, atunci când apare un potențial pozitiv pe șine, drenajul este oprit automat. În drenajul armat, în circuit este inclus suplimentar un convertor de curent, care permite creșterea curentului de drenaj.

Una dintre metodele frecvent utilizate de protecție electrochimică a diferitelor structuri metalice împotriva ruginii este protecția catodică. În cele mai multe cazuri, este utilizat împreună cu aplicarea de acoperiri speciale pe suprafețele metalice.

1 Informații generale despre protecția catodică

Pentru prima dată, o astfel de protecție a metalelor a fost descrisă în anii 1820 de Humphrey Davy. Pe baza rapoartelor sale, în 1824, teoria furnizată a fost testată pe nava HMS Samarang. Pe placa de cupru a navei au fost instalate protectoare anozi de fier, ceea ce a redus semnificativ rata de ruginire a cuprului. Tehnica a început să fie dezvoltată, iar astăzi catodul de toate tipurile de structuri metalice (conducte, elemente auto etc.) este recunoscut ca fiind cel mai eficient și utilizat pe scară largă.

În condiții de producție, o astfel de protecție a metalelor (este adesea numită polarizare catodică) se realizează în conformitate cu două metode principale.

1. Structura protejată împotriva distrugerii este conectată la o sursă de curent externă. LA acest caz produsul metalic acţionează ca un catod. Și anozii sunt electrozi suplimentari inerți. Această tehnică este folosită în mod obișnuit pentru a proteja conductele, bazele metalice sudate, platformele de foraj.
2. Polarizare catodica de tip galvanic. Cu această schemă, structura metalică este în contact cu un metal care are un potențial electronegativ mai mare (aluminiu, magneziu, aliaje de aluminiu, zinc). În acest caz, ambele metale (de bază și de protecție) sunt înțelese ca anod. Dizolvarea (însemnând pur proces electrochimic) a unui material electronegativ conduce la curgerea curentului catodic necesar prin produsul protejat. În timp, are loc distrugerea completă a metalului-„apărător”. Polarizarea galvanică este eficientă pentru structurile cu un strat izolator, precum și pentru produse metalice relativ mici.

Prima tehnică a găsit o aplicare largă în întreaga lume. Este destul de simplu și fezabil din punct de vedere economic, face posibilă protejarea metalului de coroziunea generalăși din multe dintre soiurile sale - coroziunea intergranulară a „oțelului inoxidabil”, pitting, fisurarea produselor din alamă, din cauza tensiunilor la care acţionează.

Circuitul galvanic a găsit o utilizare mai mare în Statele Unite. La noi in tara este folosit mai rar, desi eficacitatea sa este mare. Utilizarea limitată a protecției metalice în Rusia se datorează faptului că nu aplicăm un strat special pe multe conducte, iar aceasta este o condiție prealabilă pentru implementarea metodelor galvanice anticorozive.

2 Cum funcționează polarizarea catodică standard a metalelor?

Protecția la coroziune catodică se realizează prin utilizarea curentului suprapus. Intră în structură de la un redresor sau o altă sursă de curent (extern), unde curentul alternativ de frecvență industrială este modificat în curentul continuu necesar. Obiectul de protejat este conectat la un curent redresat (la polul „negativ”). Structura este astfel un catod. Împământarea anodului (al doilea electrod) este conectată la „plus”.

Este important să existe un bun contact electrolitic și electronic între electrodul secundar și structură. Prima este asigurată de sol, unde sunt scufundate anodul și obiectul de protecție. Solul în acest caz joacă rolul unui mediu electrolitic. Iar contactul electronic se realizează folosind conductori din materiale metalice.

Reglarea protecției anticorozive catodice se realizează prin menținerea potențialului de protecție dintre mediul electrolitic și indicatorul de potențial de polarizare (sau direct de structură) la o valoare strict definită. Măsurați indicatorul cu un voltmetru cu o scară de înaltă rezistență.

Aici este necesar să înțelegem că potențialul are nu numai o componentă de polarizare, ci și încă o componentă - căderea de tensiune (ohmică). Această scădere se produce datorită curentului catodic care trece prin rezistența efectivă. Mai mult, calitatea protecției catodice depinde numai de polarizarea de pe suprafața produsului, care este protejată de rugină. Din acest motiv, se disting două caracteristici ale securității unei structuri metalice - cel mai mare și cel mai mic potențial de polarizare.

Reglarea eficientă a polarizării metalelor, ținând cont de toate cele de mai sus, devine posibilă atunci când indicele componentei ohmice este exclus din mărimea diferenței de potențial obținute. Acest lucru poate fi realizat folosind o schemă specială pentru măsurarea potențialului de polarizare. Nu îl vom descrie în cadrul acestui articol, deoarece este plin cu mulți termeni și concepte specializate.

De obicei, tehnologie catodică Este utilizat împreună cu aplicarea de materiale speciale de protecție pe suprafața exterioară a produselor protejate împotriva coroziunii.

Pentru a proteja conductele neizolate și alte structuri, este necesar să se utilizeze curenți semnificativi, ceea ce este neprofitabil din punct de vedere economic și dificil din punct de vedere tehnic.

3 Protecția catodică a componentelor vehiculului

Coroziunea este un proces activ și foarte agresiv. Protecția de înaltă calitate a componentelor auto împotriva ruginii cauzează multe probleme șoferilor. Toate vehiculele, fără excepție, sunt expuse distrugerii corozive, deoarece ruginirea începe chiar și atunci când apare o mică zgârietură pe vopseaua mașinii.

Tehnologia catodă pentru protejarea unei mașini împotriva coroziunii este destul de comună astăzi. Se folosește împreună cu utilizarea diferitelor mastice. Prin această tehnică se înțelege furnizarea Potential electric pe suprafața uneia sau alteia părți a mașinii, ceea ce duce la o inhibare eficientă și pe termen lung a ruginii.

Cu protecția descrisă vehicul catodul sunt plăci speciale care sunt aplicate pe nodurile sale cele mai vulnerabile. Și caroseria mașinii joacă rolul anodului. O astfel de distribuție a potențialelor asigură integritatea corpului mașinii, deoarece numai plăcile catodice sunt distruse, iar metalul de bază nu se corodează.

Sub vulnerabilitățile vehiculului, care pot fi protejate prin metoda catodică, înțelegeți:

• spatele și fața fundului;
• pasaj roții din spate;
• zone pentru fixarea directă a luminilor laterale și a farurilor;
• articulații aripă-roată;
• zonele interioare ale ușilor și pragurilor;
• spațiu în spatele apărătorilor roții (față).

Pentru a proteja mașina, trebuie să achiziționați un modul electronic special (unii meșteri îl fac singuri) și plăci de protecție. Modulul este montat în interiorul mașinii, conectat la rețeaua de bord (trebuie alimentat când motorul este oprit). Instalarea dispozitivului durează literalmente 10-15 minute. În plus, necesită un minim de energie și garantează o protecție anticorozivă de foarte înaltă calitate.

Plăcile de protecție pot avea dimensiune diferită. Numărul lor diferă și în funcție de locul în care sunt montate în mașină, precum și de ce parametri geometrici are electrodul. În practică, sunt necesare mai puține plăci decât marime mai mare are un electrod.

Protecția împotriva coroziunii a unei mașini folosind metoda catodică este, de asemenea, efectuată de alte persoane moduri simple. Cel mai elementar este conectarea firului pozitiv al bateriei auto la un garaj metalic obișnuit. Vă rugăm să rețineți că este necesar să utilizați un rezistor pentru a conecta.

4 Protecția conductelor prin polarizare catodică

Depresurizarea conductelor de diferite scopuri are loc în multe cazuri din cauza deteriorării lor provocate de coroziune cauzate de apariția golurilor, fisurilor și cavităților. Comunicațiile subterane sunt deosebit de susceptibile la rugină. Pe ele se formează zone cu potențiale diferite (electrod), ceea ce este cauzat de eterogenitatea solului și de compoziția eterogenă a metalelor din care sunt realizate conductele. Datorită apariției acestor zone, procesul începe formare activă componente galvanice corozive.

Polarizarea catodică a conductelor, realizată conform schemelor descrise la începutul articolului (galvanizare sau o sursă de energie externă), se bazează pe o scădere a vitezei de dizolvare a materialului conductei în timpul funcționării acestora. O reducere similară se realizează prin deplasarea potențialului de coroziune într-o zonă care are mai mulți indicatori negativi în raport cu potențialul natural.

Chiar și în prima treime a secolului XX, potențialul de polarizare catodic al metalelor a fost determinat. Indicatorul său este de -0,85 volți. În majoritatea solurilor, potențialul natural al structurilor metalice este în intervalul de la -0,55 la -0,6 volți.

Aceasta înseamnă că pentru protectie eficienta conductelor, este necesar să se „mute” potențialul de coroziune către latura negativă la 0,25-0,3 volți. Cu o astfel de valoare, efectul practic al ruginii asupra stării comunicațiilor este aproape complet nivelat (coroziunea pe an are o rată de cel mult 10 micrometri).

Tehnica care utilizează o sursă de curent (externă) este considerată consumatoare de timp și destul de complicată. Dar ea oferă nivel inalt protecția conductelor, resursa sa energetică nu este limitată de nimic, în timp ce rezistența (specifică) solului are un efect minim asupra calității măsurilor de protecție.

Sursele de energie pentru polarizarea catodică sunt de obicei linii electrice aeriene la 0,4; 6 și 10 kV. În zonele în care nu există, este permisă utilizarea ca surse de energie a generatoarelor pe gaz, termice și diesel.

Curentul „protector” este distribuit inegal pe lungimea conductelor. Cea mai mare valoare a sa se notează la așa-numitul punct de drenaj - în locul unde este conectată sursa. Cu cât distanța de la acest punct este mai mare, cu atât conductele sunt mai puțin protejate. În același timp, curent excesiv direct în zona de conectare are Influență negativă pe conductă - există o mare probabilitate de cracare a metalelor cu hidrogen.

Metoda folosind anozi galvanici demonstrează o eficiență bună în soluri cu un indice ohmic scăzut (până la 50 ohm*m). Nu este utilizat în solurile din grupa de rezistență ridicată, deoarece nu dă rezultate deosebite. Merită adăugat aici că anozii sunt fabricați din aliaje pe bază de aluminiu, magneziu și zinc.

5 Pe scurt despre stațiile de protecție catodică (CPS)

Pentru protecția anticorozivă a conductelor așezate în subteran, de-a lungul traseului apariției lor, sunt instalate SKZ, inclusiv:

• impamantarea anodului;
• sursa actuala;
• punct de control și măsurare;
• cabluri și fire care îndeplinesc funcții de conectare.

Stațiile sunt conectate la rețele de curent electric sau la dispozitive autonome. Este permisă instalarea mai multor legături la pământ și surse de energie la SKZ atunci când două sau mai multe conducte sunt așezate într-un coridor subteran. Acest lucru implică însă o creștere a costului măsurilor anticorozive.

Dacă o singură instalație este montată pe comunicații cu mai multe linii, conectarea acesteia la conducte se realizează prin intermediul blocurilor speciale. Ele nu permit formarea de cupluri galvanice puternice care apar în timpul instalării jumperilor surzi pe produse tubulare. Aceste blocuri izolează conductele unele de altele și, de asemenea, fac posibilă selectarea potențialului necesar pe fiecare element al conductelor, ceea ce garantează protectie maxima structuri de la ruginire.

Tensiunea de ieșire la stațiile catodice poate fi reglată automat (în acest caz, instalația este echipată cu tiristoare) sau manual (operatorul comută înfășurările transformatorului dacă este necesar). În situațiile în care VCS funcționează în condiții variabile în timp, se recomandă operarea stațiilor cu reglare automată a tensiunii.

Ei înșiși monitorizează indicatorii rezistenței (specifice) solului, apariția curenților vagabonzi și alți factori care au un impact negativ asupra calității protecției și corectează automat activitatea SKZ. Dar în sistemele în care curentul de protecție și rezistența din circuitul său rămân neschimbate, este mai bine să utilizați instalații cu setare manuală tensiune de ieșire.

Să adăugăm că regulamentul din mod automat produs într-unul din două moduri:

• curent de protectie (convertoare galvanostatice);
• prin potenţialul obiectului protejat (convertoare potenţiostatice).

6 Informații despre stațiile de protecție catodică cunoscute

Printre VHC-urile domestice populare se pot distinge mai multe instalații. Stația este la mare căutare. Minerva-3000 este un sistem puternic dezvoltat de inginerii francezi și ruși pentru instalațiile Gazprom. O singură Minerva este suficientă pentru a proteja în mod fiabil până la 30 de kilometri de conducte de rugină. Stația are următoarele caracteristici principale:

• fabricabilitatea unică a producției tuturor componentelor sale;
• putere crescută a SKZ (este posibil să se protejeze comunicațiile cu un strat de protecție foarte slab);
• auto-vindecare (după supraîncărcări de urgență) a modurilor de funcționare ale stației timp de 15 secunde;
• prezența echipamentelor digitale de înaltă precizie pentru monitorizarea modurilor de funcționare și a unui sistem de control termic;
• disponibilitatea circuitelor de protecție împotriva supratensiunii la circuitele de măsurare și intrare;
• absența pieselor mobile și etanșeitatea dulapului electric.

Pe lângă Minerva-3000 se pot conecta instalatii pt telecomandă peste lucrarea staţiei şi telecomandă echipamentul ei.

Sistemele au și performanțe tehnice excelente. ASKG-TM– stații adaptive telemecanizate moderne pentru protecția cablurilor electrice, a conductelor urbane și principale, precum și a rezervoarelor în care sunt depozitate gaze și produse petroliere. Astfel de dispozitive sunt produse cu indicatori diferiți (de la 1 la 5 kilowați) de putere de ieșire. Au un complex de telemetrie multifuncțional care vă permite să selectați un mod de operare specific al RMS, să monitorizați și să modificați parametrii stației, precum și să procesați informațiile primite și să le trimiteți operatorului.

Beneficiile folosirii ASKG-TM:

• posibilitatea de încorporare în complexe SCADA datorită suportului tehnologiei OPC;
• canal de rezervă și principal de comunicare;
• alegerea valorii puterii (ieșire);
• toleranță crescută la erori;
• gamă largă de temperaturi de funcționare;
• precizie unică a setarii parametrilor de ieșire;
• protecția la tensiune a ieșirilor de putere a sistemului.

Există VHC-uri de alte tipuri, informații despre care sunt ușor de găsit pe site-urile specializate de pe Internet.

7 Ce obiecte pot fi protejate prin polarizare catodica?

Pe lângă protejarea mașinilor și conductelor, tehnicile de polarizare considerate sunt utilizate în mod activ pentru a proteja armăturile din structurile din beton armat (cladiri, instalații rutiere, fundații și așa mai departe) împotriva coroziunii. De obicei, fitingurile sunt un singur sistem electric, care se corodează în mod activ atunci când clorurile și apa intră în el.

Polarizarea catodă în combinație cu operația de salubrizare a betonului oprește procesele de coroziune. În acest caz, trebuie utilizate două tipuri de anozi:

• cele principale sunt realizate din titan, grafit sau combinațiile lor cu o acoperire de tip oxid metalic, precum și fontă siliconică;
• tije de distribuție - tije din aliaje de titan cu un strat suplimentar de protecție metalică sau cu un înveliș nemetalic conductiv electric.

Prin reglarea curentului extern furnizat structurii din beton armat se selectează potențialul de armătură.

Polarizarea este considerată o tehnică indispensabilă pentru protecția structurilor fixe situate pe platforma continentală, în câmpurile de gaze și petrol. Acoperirile de protecție inițiale la astfel de instalații nu pot fi restaurate (trebuie demontate și transportate în hangare uscate), ceea ce înseamnă că există o singură cale de ieșire - protecția catodică a metalelor.

Pentru a proteja împotriva coroziunii marine, polarizarea galvanică a navelor civile este utilizată prin anozi din aliaje de zinc, magneziu și aluminiu. Pe țărm (în timpul reparațiilor și parcării), vasele sunt conectate la CPS, anozii pentru care sunt fabricați din titan platinizat.

De asemenea, protecția catodică este utilizată pentru a proteja împotriva distrugerii părților interne ale vaselor și containerelor, precum și a conductelor care vin în contact cu apa reziduală industrială și alți electroliți agresivi. Polarizarea în acest caz crește timpul de aplicare fără întreținere a acestor structuri de 2-3 ori.

Coroziunea este o reacție chimică și electrochimică a unui metal cu mediul înconjurător, provocând deteriorarea acestuia. Curge cu viteze diferite, care pot fi reduse. Din punct de vedere practic, este de interes protecția catodică anticorozivă a structurilor metalice în contact cu solul, apa și mediile transportate. Suprafețele exterioare ale țevilor sunt afectate în special de influența solului și a curenților vagabonzi.

Coroziunea interioară depinde de proprietățile mediului. Dacă este un gaz, acesta trebuie curățat temeinic de umiditate și substanțe agresive: hidrogen sulfurat, oxigen etc.

Principiul de funcționare

Obiectele procesului de coroziune electrochimică sunt mediul, metalul și interfața dintre ele. Mediul, care este de obicei sol umed sau apă, are o conductivitate electrică bună. O reacție electrochimică are loc la interfața dintre aceasta și structura metalică. Dacă curentul este pozitiv (electrodul anod), ionii de fier trec în soluția din jur, rezultând o pierdere de masă a metalului. Reacția provoacă coroziune. Cu un curent negativ (electrod catod), aceste pierderi sunt absente, deoarece electronii trec în soluție. Metoda este utilizată în galvanizarea pentru acoperirea oțelului cu metale neferoase.

Protecția la coroziune catodică se realizează atunci când un potențial negativ este aplicat unui obiect de fier.

Pentru a face acest lucru, un electrod anod este plasat în pământ și un potențial pozitiv este conectat la acesta de la o sursă de alimentare. Minusul se aplică obiectului protejat. Protecția catodic-anodică duce la distrugerea activă prin coroziune numai a electrodului anod. Prin urmare, ar trebui schimbat periodic.

Efectul negativ al coroziunii electrochimice

Coroziunea structurilor poate apărea din acțiunea curenților vagabonzi din alte sisteme. Sunt utile pentru obiectele țintă, dar provoacă daune semnificative structurilor din apropiere. Curenții vagabonzi se pot răspândi de pe șinele vehiculelor electrificate. Trec spre substație și intră în conducte. La părăsirea lor, se formează secțiuni anodice, provocând coroziune intensă. Pentru protecție, se folosește drenajul electric - o îndepărtare specială a curenților de la conductă la sursa lor. Este posibil și aici.Pentru aceasta, este necesar să se cunoască magnitudinea curenților vagabonzi, care este măsurată prin dispozitive speciale.

Conform rezultatelor măsurători electrice este selectată metoda de protecție a conductei de gaz. Un remediu universal este o metodă pasivă de contact cu solul folosind acoperiri izolante. Protecția catodă a conductei de gaz se referă la metoda activă.

Protecția conductelor

Structurile din pământ sunt protejate împotriva coroziunii dacă minusul unei surse de curent continuu este conectat la ele, iar plusul este conectat la electrozi anodici îngropați în apropiere în pământ. Curentul va ajunge la structură, protejând-o de coroziune. In acest fel se realizeaza protectia catodica a conductelor, rezervoarelor sau conductelor situate in pamant.

Electrodul anodului se va degrada și trebuie înlocuit periodic. Pentru un rezervor umplut cu apă, electrozii sunt plasați în interior. În acest caz, lichidul va fi electrolitul prin care curentul va curge de la anozi la suprafața recipientului. Electrozii sunt bine controlați și ușor de schimbat. Este mai dificil să faci asta în pământ.

Sursă de putere

În apropierea conductelor de petrol și gaze, în rețelele de încălzire și alimentare cu apă care necesită protecție catodică, sunt instalate stații de la care se alimentează obiectele cu tensiune. Daca sunt amplasate in aer liber, gradul lor de protectie trebuie sa fie de cel putin IP34. Pentru camere uscate, oricare este potrivit.

Stațiile de protecție catodică pentru conductele de gaz și alte structuri mari au o capacitate de la 1 la 10 kW.

Parametrii lor energetici depind în primul rând de următorii factori:

• rezistență între sol și anod;
• conductivitatea electrică a solului;
• lungimea zonei de protecție;
• efectul izolator al acoperirii.

În mod tradițional, un convertor de protecție catodică este o instalație de transformator. Acum este înlocuit cu unul cu invertor, care are dimensiuni mai mici, stabilitate de curent mai bună și eficiență mai mare. În zonele importante se instalează controlere care au funcții de reglare a curentului și tensiunii, egalizarea potențialelor de protecție etc.

Echipamentul este pe piață în diverse opțiuni. Pentru nevoi specifice, o furnizare Condiții mai bune Operațiune.

Parametrii sursei curente

Pentru protecția împotriva coroziunii pentru fier, potențialul de protecție este de 0,44 V. În practică, ar trebui să fie mai mare din cauza influenței incluziunilor și a stării suprafeței metalice. Valoarea maximă este de 1 V. În prezența acoperirilor pe metal, curentul dintre electrozi este de 0,05 mA/m 2 . Dacă izolația este ruptă, aceasta crește la 10 mA/m 2 .

Protecția catodă este eficientă în combinație cu alte metode, deoarece se consumă mai puțină energie electrică. Dacă pe suprafața structurii există un strat de vopsea, numai locurile în care este spart sunt protejate prin metoda electrochimică.

Caracteristicile protecției catodice

1. Stațiile sau generatoarele mobile servesc drept surse de energie.
2. Locația electrozilor de împământare anodici depinde de specificul conductelor. Metoda de plasare poate fi distribuită sau concentrată, precum și situată la diferite adâncimi.
3. Materialul anodului este ales cu solubilitate scăzută pentru a rezista timp de 15 ani.
4. Se calculează potențialul câmpului de protecție pentru fiecare conductă. Nu este reglementat dacă nu există acoperiri de protecție pe structuri.

Cerințe standard Gazprom pentru protecție catodică

• Acțiune pe toată perioada de funcționare a echipamentului de protecție.
• Protecție împotriva supratensiunilor atmosferice.
• Amplasarea stației în box-box sau separat, în design antivandal.
• Împământarea anodului este selectată în zonele cu un minim rezistență electrică sol.
• Caracteristicile traductorului sunt selectate ținând cont de îmbătrânirea stratului de protecție al conductei.

Protectie de protectie

Metoda este un tip de protecție catodică cu conectarea electrozilor dintr-un metal mai electronegativ printr-un mediu conductiv electric. Diferența constă în absența unei surse de energie. Banda de rulare absoarbe coroziunea prin dizolvarea în mediul conductiv electric.

După câțiva ani, anodul trebuie înlocuit pe măsură ce se uzează.

Efectul anodului crește odată cu scăderea rezistenței sale de contact cu mediul. În timp, poate deveni acoperit cu un strat coroziv. Acest lucru duce la o defecțiune a contactului electric. Dacă anodul este plasat într-un amestec de săruri, care asigură dizolvarea produselor de coroziune, eficiența crește.

Influența protectorului este limitată. Raza de acțiune este determinată de rezistența electrică a mediului și diferența de potențial dintre

Protecția de protecție este utilizată în absența surselor de energie sau atunci când utilizarea acestora nu este fezabilă din punct de vedere economic. Este, de asemenea, dezavantajos atunci când este utilizat în medii acide datorită vitezei mari de dizolvare a anozilor. Protectoarele sunt instalate în apă, în sol sau într-un mediu neutru. Anozii nu sunt de obicei fabricați din metale pure. Dizolvarea zincului are loc neuniform, magneziul se corodează prea repede și pe aluminiu se formează o peliculă puternică de oxizi.

Materiale de rulare

Pentru ca protectoarele să aibă proprietățile de performanță necesare, acestea sunt realizate din aliaje cu următorii aditivi de aliere.

• Zn + 0,025-0,15% Cd + 0,1-0,5% Al - protectia echipamentelor amplasate in apa de mare.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fracții de procent) - funcționarea structurilor în apă de mare curgătoare.
• Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - protectia structurilor mici in sol sau in apa cu o concentratie mica de sare.

Utilizarea incorectă a unor tipuri de protector duce la consecințe negative. Anozii de magneziu pot provoca fisurarea echipamentelor din cauza dezvoltării fragilizării hidrogenului.

Protecția catodică sacrificială îmbinată cu acoperiri anticoroziune îi mărește eficacitatea.

Distribuția curentului de protecție este îmbunătățită și sunt necesari mult mai puțini anozi. Un anod de magneziu protejează o conductă acoperită cu bitum pe o lungime de 8 km și fără acoperire - doar 30 m.

Protecția caroserii auto împotriva coroziunii

În cazul încălcării stratului de acoperire, grosimea caroseriei mașinii poate scădea în 5 ani la 1 mm, adică rugina. Restaurarea stratului de protecție este importantă, dar în plus, există o modalitate de a opri complet procesul de coroziune folosind protecție catodic-protectivă. Dacă transformați corpul într-un catod, coroziunea metalului se oprește. Anozii pot fi orice suprafețe conductoare situate în apropiere: plăci metalice, buclă de pământ, caroserie de garaj, suprafață udă a drumului. În acest caz, eficiența protecției crește odată cu creșterea zonei anozilor. Dacă anodul este o suprafață de drum, se folosește o „coadă” de cauciuc metalizat pentru a-l contacta. Este plasat vizavi de roți pentru ca stropii să fie mai bine. „Coada” este izolată de corp.

Plus este conectat la anod baterie printr-un rezistor de 1 kΩ și un LED conectat în serie cu acesta. Când circuitul este închis prin anod, când minusul este conectat la corp, în modul normal LED-ul abia se aprinde vizibil. Dacă arde puternic, atunci a avut loc un scurtcircuit în circuit. Cauza trebuie găsită și eliminată.

Pentru protecție, o siguranță trebuie instalată în serie în circuit.

Când mașina se află în garaj, este conectată la un anod de împământare. În timpul mișcării, legătura are loc prin „coadă”.

Concluzie

Protecția catodă este o modalitate de a îmbunătăți fiabilitatea operațională conducte subteraneși alte structuri. În același timp, ar trebui să se țină seama de impactul său negativ asupra conductelor adiacente din cauza curenților vagabonzi.

Protecția la coroziune a țevilor se realizează folosind diferite tehnologii. Una dintre cele mai metode eficiente conteaza prelucrare electrochimică inclusiv protectia catodica. În cele mai multe cazuri, această opțiune este utilizată în combinație, împreună cu tratarea structurilor metalice cu compuși izolatori.

Principalele tipuri de protecție catodică

Protecția catodă a conductelor împotriva coroziunii a fost dezvoltată în secolul al XIX-lea. Această tehnologie este prima au fost folosite în industria construcțiilor navaleși - carena vasului plutitor a fost învelită cu protectori anodici, care au redus la minimum procesele de coroziune ale aliajului de cupru. Puțin mai târziu, această tehnologie a început să fie utilizată activ în alte domenii. In plus, tehnica catodica acest moment considerat cel mai mult tehnologie eficientă protectie anticoroziva.

Există două tipuri de protecție catodică pentru aliajele metalice:

Prima opțiune este considerată cea mai comună astăzi, deoarece este mai rapidă și mai simplă. Cu această tehnologie, puteți face față tipuri diferite coroziune:

• intercristalin;
• alama trosnită din cauza stresului excesiv;
• coroziunea cauzată de influența curenților electrici paraziți;
• pitting, etc.

Trebuie remarcat faptul că prima tehnică permite prelucrarea structurilor metalice de dimensiuni mari, iar protecția electrică chimică galvanică este destinată numai produselor mici.

Tehnologia galvanică este foarte populară în Statele Unite, dar în țara noastră nu este aproape niciodată utilizată, deoarece tehnologia de amenajare a conductelor în Federația Rusă nu implică prelucrarea cu izolație specială, care este necesară pentru protecția galvanică.

Fără o astfel de acoperire, coroziunea oțelului crește sub influența apelor subterane, ceea ce este extrem de important pentru toamnă și primăvară. LA perioada de iarna după glaciarea apei, procesul de coroziune este încetinit semnificativ.

Descrierea tehnologiei

Protecția la coroziune catodică este produsă de curentul continuu aplicat piesei de prelucrat și face negativ potențialul piesei de prelucrat. Redresoarele sunt adesea folosite în acest scop.

Un obiect care este conectat la o sursă de curent electric este considerat un „minus”, adică un catod, iar o masă conectată este un anod, adică un „plus”. Condiția principală este prezența unui mediu bun conductiv electric. Pentru conductele subterane, este pământ.

La implementarea acestei tehnologii între sol (mediu conductiv) și obiectul care se prelucrează, diferența de potențial a curentului electric trebuie menținută. Valoarea acestui indicator poate fi determinată folosind un voltmetru de înaltă rezistență.

Caracteristicile muncii eficiente

Coroziunea este adesea vinovată în depresurizarea conductelor. Din cauza deteriorării structurii metalului, pe structură se formează fisuri, cavități și goluri. Această problemă este extrem de relevantă pentru conductele subterane, deoarece acestea sunt în permanență în contact cu apele subterane.

Tehnica catodica in aceasta situatie face posibila reducerea la minimum a procesului de dizolvare si oxidare a aliajului metalic prin modificarea potentialului initial de coroziune.

Rezultatele testelor practice indică faptul că potențialul de polarizare al aliajelor metalice prin tehnica catodică încetinește coroziunea.

Pentru a obține o protecție eficientă, este necesar să se reducă potențialul catodic al materialului care a fost utilizat pentru a crea conducta folosind un curent electric constant. În această situație, viteza de coroziune a metalului nu va depăși zece micrometri pe an.

În plus, protecția catodică este cea mai mare cea mai bună soluție pentru a proteja conducta subterană de influența curenților electrici vagabonzi. Curenții vagabonzi sunt o sarcină electrică care pătrunde în sol în timpul funcționării unui paratrăsnet, deplasării trenurilor electrice etc.

A furniza protecția împotriva coroziunii pot fi utilizate linii electrice sau generatoare portabile alimentate cu motorină sau pe gaz.

Echipament special

În scopuri de protecție, se folosesc stații speciale. Acest echipament include mai multe noduri:

• sursa de curent electric;
• anod (masa);
• punct de măsurare, control și management;
• fire și cabluri de conectare.

Stația de protecție a anodului vă permite să protejați mai multe conducte simultan, care sunt situate una lângă cealaltă. Reglarea curentului electric furnizat poate fi automată sau manuală.

În țara noastră, instalația Minerva-3000 este deosebit de populară. Puterile nominale ale acestui VCS sunt suficiente pentru a proteja aproximativ 40 de kilometri de conductă subterană împotriva coroziunii.

Avantajele instalării includ:

Controlul de la distanță al echipamentului se realizează prin intermediul modulelor GPRS, care sunt încorporate în proiectare.

Coroziunea are un efect dăunător asupra stării tehnice a conductelor subterane, sub influența acesteia, integritatea conductei de gaz este încălcată, apar fisuri. Pentru a proteja împotriva unui astfel de proces, se utilizează protecția electrochimică a conductei de gaz.

Coroziunea conductelor subterane și a mijloacelor de protecție împotriva acesteia

Starea conductelor din oțel este influențată de umiditatea solului, structura acestuia și compoziție chimică. Temperatura gazului transportat prin conducte, curenții rătăciți în sol cauzați de transportul electrificat și condițiile climatice în general.

Tipuri de coroziune:

• Suprafaţă. Se întinde într-un strat continuu pe suprafața produsului. Reprezintă cel mai mic pericol pentru conducta de gaz.
• Local. Se manifestă sub formă de ulcere, fisuri, pete. Cel mai vedere periculoasă coroziune.
• Eșecul coroziunii prin oboseală. Procesul de acumulare treptată a daunelor.

Metode de protecție electrochimică împotriva coroziunii:

• metoda pasiva;
• metoda activă.

Esența metodei pasive de protecție electrochimică este aplicarea unui strat protector special pe suprafața conductei de gaz, care împiedică efecte nocive mediu inconjurator. Această acoperire ar putea fi:

• bitum;
• bandă polimerică;
• smoală de gudron de cărbune;
• rășini epoxidice.

În practică, este rareori posibilă aplicarea uniformă a unui strat electrochimic pe o conductă de gaz. În locurile de goluri, în timp, metalul este încă deteriorat.

Metoda activă de protecție electrochimică sau metoda polarizării catodice este de a crea un potențial negativ pe suprafața conductei, care împiedică scurgerea de electricitate, prevenind astfel apariția coroziunii.

Principiul de funcționare a protecției electrochimice

Pentru a proteja conducta de gaz de coroziune, este necesară crearea unei reacții catodice și eliminarea celei anodice. Pentru a face acest lucru, se creează forțat un potențial negativ pe conducta protejată.

Electrozii anodici sunt plasați în pământ, polul negativ al sursei externe de curent este conectat direct la catod - obiectul protejat. Pentru a închide circuitul electric, polul pozitiv al sursei de curent este conectat la anod - un electrod suplimentar instalat în mediu comun cu conductă protejată.

Anodul din acest circuit electric îndeplinește funcția de împământare. Datorită faptului că anodul are un potențial mai pozitiv decât obiectul metalic, are loc dizolvarea anodică a acestuia.

Procesul de coroziune este suprimat sub influența câmpului încărcat negativ al obiectului protejat. Cu protecție catodică împotriva coroziunii, electrodul anod va fi supus direct procesului de deteriorare.

Pentru a crește durata de viață a anozilor, aceștia sunt fabricați din materiale inerte care sunt rezistente la dizolvare și alte influențe externe.

O stație de protecție electrochimică este un dispozitiv care servește ca sursă de curent extern într-un sistem de protecție catodică. Această instalare se conectează la rețea, 220 W și produce energie electrică cu valori de ieșire stabilite.

Stația este instalată la sol lângă conducta de gaz. Trebuie sa aiba un grad de protectie IP34 si peste, deoarece functioneaza in aer liber.

Stațiile de protecție catodă pot avea diferite specificatii tehniceși caracteristici funcționale.

Tipuri de statii de protectie catodica:

• transformator;
• invertor.

Stațiile de transformare de protecție electrochimică devin treptat un lucru din trecut. Sunt o construcție a unui transformator care funcționează la o frecvență de 50 Hz și a unui redresor cu tiristoare. Dezavantajul unor astfel de dispozitive este forma nesinusoidală a energiei generate. Ca rezultat, la ieșire apare o ondulație puternică de curent și puterea acestuia scade.

Stația invertor de protecție electrochimică are un avantaj față de cea de transformator. Principiul său se bazează pe funcționarea convertoarelor de impulsuri de înaltă frecvență. O caracteristică a dispozitivelor cu invertor este dependența dimensiunii unității transformatoare de frecvența de conversie a curentului. Cu o frecvență mai mare a semnalului, este necesar mai puțin cablu, iar pierderile de căldură sunt reduse. În stațiile de invertor, datorită filtrelor de netezire, nivelul de ondulare al curentului produs are o amplitudine mai mică.

Circuitul electric care pune in functiune statia de protectie catodica arata astfel: impamantare anod - sol - izolarea obiectului protejat.

La instalarea unei stații de protecție împotriva coroziunii, se iau în considerare următorii parametri:

• poziția de împământare a anodului (anod-împământare);
• rezistența solului;
• conductivitatea electrică a izolației obiectului.

Instalații de protecție a scurgerilor pentru o conductă de gaz

Cu metoda de drenaj de protecție electrochimică, nu este necesară o sursă de curent, conducta de gaz comunică cu șinele de tracțiune folosind curenți care rătăcesc în pământ transport feroviar. Se realizează o interconectare electrică datorită diferenței de potențial dintre șinele de cale ferată și conducta de gaz.

Prin intermediul curentului de drenaj se creează o deplasare a câmpului electric al conductei de gaz situată în pământ. Rolul de protecție în acest design este jucat de siguranțe, precum și de întrerupătoare automate de suprasarcină cu revenire, care reglează funcționarea circuitului de drenaj după o cădere de tensiune mare.

Sistemul de drenaj electric polarizat se realizează cu ajutorul conexiunilor blocului de supape. Reglarea tensiunii cu această instalație se realizează prin comutarea rezistențelor active. Dacă metoda eșuează, se folosesc drenuri electrice mai puternice sub formă de protecție electrochimică, unde o șină feroviară servește ca electrod de împământare anod.

Instalatii de protectie electrochimica galvanica

Utilizarea instalațiilor de protecție pentru protecția galvanică a conductei este justificată dacă în apropierea obiectului nu există o sursă de tensiune - linii electrice, sau secțiunea conductei de gaz nu este suficient de impresionantă ca dimensiune.

Echipamentul galvanic servește la protejarea împotriva coroziunii:

• structuri metalice subterane neconectate circuit electric la surse externe de curent;
• părți individuale neprotejate ale conductelor de gaze;
• părți ale conductelor de gaz care sunt izolate de sursa curentă;
• conducte în construcție, temporar neconectate la stații de protecție anticorozivă;
• alte structuri metalice subterane (piloți, cartușe, rezervoare, suporturi etc.).

Protecția galvanică va funcționa cel mai bun modîn soluri cu rezistivitate electrică în limita a 50 ohmi.

Instalatii cu anozi extinsi sau distribuiti

Atunci când se utilizează o stație de transformare cu protecție împotriva coroziunii, curentul este distribuit de-a lungul unei sinusoide. Acest lucru afectează negativ câmpul electric de protecție. La locul de protecție există fie o tensiune excesivă, ceea ce presupune un consum mare de energie electrică, fie o scurgere necontrolată de curent, care face ca protecția electrochimică a conductei de gaz să fie ineficientă.

Practica folosirii anozilor extinsi sau distribuiți ajută la eludarea problemei distribuției inegale a energiei electrice. Includerea anozilor distribuiți în schema de protecție electrochimică a conductei de gaz ajută la creșterea zonei de protecție împotriva coroziunii și la netezirea liniei de tensiune. Anozii cu această schemă sunt plasați în pământ, pe întreaga conductă de gaz.

Reglarea rezistenței sau a echipamentelor speciale asigură o modificare a curentului în limitele cerute, tensiunea împământului anodului se modifică, cu ajutorul acesteia se reglează potențialul de protecție al obiectului.

Dacă se utilizează simultan mai multe conductori de împământare, tensiunea obiectului de protecție poate fi modificată prin modificarea numărului de anozi activi.

ECP-ul unei conducte prin intermediul protectorilor se bazează pe diferența de potențial dintre protector și conducta de gaz situată în pământ. Solul în acest caz este un electrolit; metalul este restaurat, iar corpul protectorului este distrus.

Video: Protecție împotriva curenților vagabonzi