Hem naturligt jordbruk Vad är katodiskt skydd av rörledningar och hur fungerar det

naturligt jordbruk

Vad är katodiskt skydd av rörledningar och hur fungerar det

Elektrokemiskt korrosionsskydd består av katod- och dräneringsskydd. Katodiskt skydd av rörledningar utförs med två huvudmetoder: användningen av metallanodskydd (galvanisk skyddsmetod) och användningen av externa källor likström, vars minus är ansluten till röret och plus - till anodjorden (elektrisk metod).

Ris. 1. Arbetsprincip för katodiskt skydd

Galvaniskt offerkorrosionsskydd

Det mest självklara sättet att genomföra elektrokemiskt skydd en metallstruktur som har direktkontakt med det elektrolytiska mediet är en metod för galvaniskt skydd, som bygger på att olika metaller i elektrolyten har olika elektrodpotentialer. Således, om du bildar ett galvaniskt par av två metaller och placerar dem i en elektrolyt, kommer metallen med en mer negativ potential att bli en skyddande anod och kommer att förstöras, vilket skyddar metallen med en mindre negativ potential. Skyddar fungerar i huvudsak som bärbara elkällor.

Magnesium, aluminium och zink används som huvudmaterial för tillverkning av skydd. Från en jämförelse av egenskaperna hos magnesium, aluminium och zink kan man se att av de övervägda elementen har magnesium den högsta elektromotoriska kraften. Samtidigt är en av de viktigaste praktiska egenskaperna hos skydd koefficienten användbar åtgärd, som visar andelen slitbanemassa som används för att erhålla användbar elektrisk energi i kedjan. K.P.D. skydd gjorda av magnesium och magnesiumlegeringar, överstiger sällan 50% c, i motsats till Zn- och Al-baserade skydd med effektivitet. 90 % eller mer.

Ris. 2. Exempel på magnesiumskydd

Typiskt används skyddsinstallationer för katodiskt skydd av rörledningar som inte har elektriska kontakter med intilliggande utökade kommunikationer, enskilda sektioner av rörledningar, såväl som tankar, stålskyddshöljen (patroner), underjordiska tankar och tankar, stålstöd och pålar, och andra koncentrerade föremål.

Samtidigt är slitbanor mycket känsliga för fel i deras placering och konfiguration. Felaktigt val eller placering av slitbaneinställningar resulterar i kraftig nedgång deras effektivitet.

Katodiskt korrosionsskydd

Den vanligaste metoden för elektrokemiskt skydd mot korrosion av underjordiska metallstrukturer är katodiskt skydd, utfört genom katodisk polarisering av den skyddade metallytan. I praktiken implementeras detta genom att ansluta den skyddade rörledningen till minuspolen på en extern likströmskälla, en så kallad katodisk skyddsstation. Källans positiva pol är ansluten med en kabel till en extern extra elektrod gjord av metall, grafit eller ledande gummi. Denna externa elektrod placeras i samma korrosiva miljö som det skyddade föremålet, i fallet med underjordiska fältrörledningar, i jorden. Således bildas en sluten elektrisk krets: ytterligare extern elektrod - jordelektrolyt - rörledning - katodkabel - likströmskälla - anodkabel. Som en del av denna elektriska krets är rörledningen katoden, och en extra extern elektrod ansluten till DC-källans positiva pol blir anoden. Denna elektrod kallas anodjord. Den negativt laddade polen hos strömkällan som är ansluten till rörledningen, i närvaro av extern anodjordning, polariserar katodiskt rörledningen, medan potentialen för anod- och katodsektionerna praktiskt taget utjämnas.

Det katodiska skyddssystemet består alltså av en skyddad struktur, en likströmskälla (katodisk skyddsstation), anodjordning, anslutning av anod- och katodledningar, ett elektriskt ledande medium (jord) som omger dem, samt övervakningssystemelement - styrning och mätpunkter.

Korrosionsskydd för dränering

Dräneringsskydd av rörledningar mot korrosion av ströströmmar utförs genom riktat avlägsnande av dessa strömmar till källan eller till marken. Installation av dräneringsskydd kan vara av flera typer: jord, rak, polariserad och förstärkt dränering.

Ris. 3. Dräneringsskyddsstation

Jorddränering utförs genom att jorda rörledningarna med ytterligare elektroder på platserna för deras anodzoner, direkt dränering - genom att skapa en elektrisk bygel mellan rörledningen och den negativa polen på ströströmkällan, till exempel ett elektrifierat järnvägsnätverk järnväg. Polariserad dränering, till skillnad från direkt dränering, har endast ensidig ledningsförmåga, därför stängs dräneringen automatiskt av när en positiv potential uppträder på skenorna. I förstärkt dränering ingår dessutom en strömomvandlare i kretsen, vilket möjliggör en ökning av dräneringsströmmen.

En av de ofta använda metoderna för elektrokemiskt skydd av olika metallstrukturer från rost är katodiskt skydd. I de flesta fall används det i samband med applicering av speciella beläggningar på metallytor.

1 Allmän information om katodiskt skydd

För första gången beskrevs ett sådant skydd av metaller på 1820-talet av Humphrey Davy. Baserat på hans rapporter testades teorin 1824 på skeppet HMS Samarang. Järnanodskydd installerades på fartygets kopparplätering, vilket avsevärt minskade rosthastigheten för koppar. Tekniken började utvecklas, och idag är katoden för alla typer av metallstrukturer (rörledningar, bilelement, etc.) erkänd som den mest effektiva och allmänt använda.

Under produktionsförhållanden utförs ett sådant skydd av metaller (det kallas ofta katodisk polarisering) enligt två huvudmetoder.

Strukturen skyddad från förstörelse är ansluten till en extern strömkälla. I det här fallet metallprodukten fungerar som en katod. Och anoder är inerta ytterligare elektroder. Denna teknik används ofta för att skydda rörledningar, metallsvetsade baser, borrplattformar.
Katodisk polarisering av galvanisk typ. Med detta schema är metallstrukturen i kontakt med en metall som har en högre elektronegativ potential (aluminium, magnesium, aluminiumlegeringar, zink). I detta fall förstås båda metallerna (grundläggande och skyddande) som anoden. Upplösning (betyder rent elektrokemisk process) av ett elektronegativt material leder till flödet av den nödvändiga katodströmmen genom den skyddade produkten. Med tiden inträffar den fullständiga förstörelsen av metall-"försvararen". Galvanisk polarisering är effektiv för strukturer med ett isolerande skikt, såväl som för relativt små metallprodukter.

Den första tekniken har fått bred tillämpning över hela världen. Det är ganska enkelt och ekonomiskt genomförbart, det gör det möjligt att skydda metallen från allmän korrosion och från många av dess varianter - intergranulär korrosion av "rostfritt stål", gropbildning, sprickbildning av mässingsprodukter, på grund av de påfrestningar som de arbetar vid.

Den galvaniska kretsen har fått större användning i USA. I vårt land används det mindre ofta, även om dess effektivitet är hög. Den begränsade användningen av metallskyddsskydd i Ryssland beror på det faktum att vi inte applicerar en speciell beläggning på många rörledningar, och detta är en förutsättning för implementeringen av antikorrosionsgalvaniska metoder.

2 Hur fungerar den vanliga katodpolariseringen av metaller?

Katodiskt korrosionsskydd produceras genom att använda överlagrad ström. Den kommer in i strukturen från en likriktare eller annan (extern) strömkälla, där den industriella frekvensväxelströmmen modifieras till den erforderliga likströmmen. Objektet som ska skyddas är anslutet till en likriktad ström (till den "negativa" polen). Strukturen är alltså en katod. Anodjord (andra elektrod) är ansluten till "plus".

Det är viktigt att det finns god elektrolytisk och elektronisk kontakt mellan sekundärelektroden och strukturen. Den första tillhandahålls av jord, där anoden och skyddsobjektet är nedsänkta. Jorden i detta fall spelar rollen som ett elektrolytiskt medium. Och elektronisk kontakt uppnås med hjälp av ledare gjorda av metalliska material.

Regleringen av katodiskt korrosionsskydd utförs genom att hålla skyddspotentialen mellan det elektrolytiska mediet och (eller direkt av strukturen) vid ett strikt definierat värde. Mät indikatorn med en voltmeter med en högresistansskala.

Här är det nödvändigt att förstå att potentialen inte bara har en polarisationskomponent, utan också en komponent till - det (ohmska) spänningsfallet. Detta fall uppstår på grund av att katodströmmen flyter genom det effektiva motståndet. Dessutom beror kvaliteten på katodskyddet enbart på polariseringen på produktens yta, som är skyddad från rost. Av denna anledning särskiljs två egenskaper hos säkerheten hos en metallstruktur - den största och minsta polarisationspotentialen.

Effektiv reglering av polariseringen av metaller, med hänsyn till allt ovanstående, blir möjlig när indexet för den ohmska komponenten exkluderas från storleken på den erhållna potentialskillnaden. Detta kan uppnås med hjälp av ett speciellt schema för att mäta polarisationspotentialen. Vi kommer inte att beskriva det inom ramen för denna artikel, eftersom det är fyllt med många specialiserade termer och begrepp.

Vanligtvis, katodteknik Det används i samband med applicering av speciella skyddsmaterial på den yttre ytan av produkter skyddade från korrosion.

För att skydda oisolerade rörledningar och andra strukturer är det nödvändigt att använda betydande strömmar, vilket är ekonomiskt olönsamt och tekniskt svårt.

3 Katodiskt skydd av fordonskomponenter

Korrosion är en aktiv och mycket aggressiv process. Högkvalitativt skydd av bilkomponenter från rost orsakar många problem för bilister. Alla fordon, utan undantag, utsätts för korrosiv förstörelse, eftersom rost börjar även när en liten repa uppstår på bilens lack.

Katodisk teknik för att skydda en bil från korrosion är ganska vanlig idag. Det används tillsammans med användningen av olika mastik. Med denna teknik menas utbudet elektrisk potential på ytan av en eller annan del av bilen, vilket leder till en effektiv och långvarig hämning av rost.

Med det beskrivna skyddet fordon katoden är speciella plattor som appliceras på dess mest sårbara noder. Och bilens kropp spelar rollen som anoden. En sådan fördelning av potentialer säkerställer maskinkroppens integritet, eftersom endast katodplattorna förstörs och basmetallen inte korroderar.

Under fordonets sårbarheter, som kan skyddas med den katodiska metoden, förstå:

baksidan och framsidan av botten;
bakre hjulhus;
områden för att fästa sidoljus och strålkastare direkt;
ving-till-hjul leder;
inre zoner av dörrar och trösklar;
utrymme bakom hjulskydden (fram).

För att skydda bilen måste du köpa en speciell elektronisk modul (vissa hantverkare gör den på egen hand) och skyddsplåtar. Modulen är monterad i bilens interiör, ansluten till nätverket ombord (den måste drivas när motorn är avstängd). Att installera enheten tar bokstavligen 10-15 minuter. Dessutom tar det ett minimum av energi och garanterar mycket högkvalitativt korrosionsskydd.

Skyddsplåtar kan ha olika storlek. Deras antal skiljer sig också beroende på var i bilen de är monterade, samt på vilka geometriska parametrar elektroden har. I praktiken behövs färre tallrikar än större storlek har en elektrod.

Korrosionsskydd av en bil med den katodiska metoden utförs även av andra relativt enkla sätt. Det mest elementära är att ansluta bilbatteriets positiva ledning till ett vanligt metallgarage. Observera att det är nödvändigt att använda ett motstånd för att ansluta.

4 Skydd av rörledningar genom katodisk polarisering

Trycksänkning av rörledningar av olika syften sker i många fall på grund av deras korrosionsskador orsakade av uppkomsten av luckor, sprickor och håligheter. Underjordisk kommunikation är särskilt känslig för rost. Zoner med olika potentialer (elektrod) bildas på dem, vilket orsakas av jordens heterogenitet och den heterogena sammansättningen av metallerna som rören är gjorda av. På grund av utseendet på dessa zoner börjar processen aktiv bildning korrosiva galvaniska komponenter.

Den katodiska polariseringen av rörledningar, utförd enligt de scheman som beskrivs i början av artikeln (galvanisering eller en extern energikälla), är baserad på en minskning av upplösningshastigheten för rörmaterialet under deras drift. En liknande minskning uppnås genom att flytta korrosionspotentialen till en zon som har mer negativa indikatorer i förhållande till den naturliga potentialen.

Redan under den första tredjedelen av 1900-talet bestämdes den katodiska polarisationspotentialen för metaller. Dess indikator är -0,85 volt. I de flesta jordar är den naturliga potentialen för metallstrukturer i intervallet från -0,55 till -0,6 volt.

Det betyder att för effektivt skydd rörledningar krävs det att "flytta" korrosionspotentialen till negativ sida vid 0,25-0,3 volt. Med ett sådant värde är den praktiska effekten av rost på kommunikationstillståndet nästan helt utjämnad (korrosion per år har en hastighet på högst 10 mikrometer).

Tekniken som använder en strömkälla (extern) anses tidskrävande och ganska komplicerad. Men hon ger hög nivå skydd av rörledningar, dess energiresurs begränsas inte av någonting, medan jordens motstånd (specifikt) har en minimal effekt på kvaliteten på skyddsåtgärder.

Strömkällor för katodisk polarisation är vanligtvis luftledningar vid 0,4; 6 och 10 kV. I områden där det inte finns några är det tillåtet att använda gas-, värme- och dieselgeneratorer som energikällor.

"Protektor"-strömmen fördelas ojämnt längs rörledningarnas längd. Dess största värde noteras vid den så kallade dräneringspunkten - på den plats där källan är ansluten. Ju större avstånd från denna punkt, desto mindre skyddade rören. Samtidigt har för hög ström direkt i anslutningszonen Negativ påverkan på rörledningen - det finns en hög sannolikhet för vätesprickning av metaller.

Metoden med galvaniska anoder visar god effektivitet i jordar med lågt ohmskt index (upp till 50 ohm*m). Det används inte i jordar av högresistensgruppen, eftersom det inte ger speciella resultat. Det är värt att tillägga här att anoder är gjorda av legeringar baserade på aluminium, magnesium och zink.

5 Kort om katodiska skyddsstationer (CPS)

För korrosionsskydd av rörledningar som läggs under jord, längs vägen för deras uppkomst, installeras SKZ, inklusive:

anodjordning;
nuvarande källa;
kontroll- och mätpunkt;
kablar och ledningar som utför anslutningsfunktioner.

Stationer är anslutna till elektriska strömnät eller till autonoma enheter. Det är tillåtet att installera flera jordningar och kraftkällor vid SKZ när två eller flera rörledningar läggs i en underjordisk korridor. Detta innebär dock en ökning av kostnaderna för korrosionsskyddsåtgärder.

Om endast en installation är monterad på multi-line kommunikation, utförs dess anslutning till rör med hjälp av speciella block. De tillåter inte bildandet av starka galvaniska par som uppstår under installationen av döva hoppare på rörformiga produkter. Dessa block isolerar rören från varandra och gör det också möjligt att välja önskad potential på varje element i rörledningarna, vilket garanterar maximalt skydd strukturer från rost.

Utspänningen vid katodstationerna kan justeras automatiskt (i detta fall är installationen utrustad med tyristorer) eller manuellt (operatören växlar transformatorlindningarna vid behov). I situationer där VCS arbetar under tidsvarierande förhållanden, rekommenderas att driva stationer med automatisk spänningsreglering.

De övervakar själva indikatorerna för motstånd (specifik) jord, utseendet på ströströmmar och andra faktorer som har en negativ inverkan på skyddskvaliteten och korrigerar automatiskt SKZ:s arbete. Men i system där skyddsströmmen och motståndet i dess krets förblir oförändrade, är det bättre att använda installationer med manuell inställning utspänning.

Låt oss tillägga att förordningen i automatiskt läge produceras på ett av två sätt:

skyddsström (galvanostatiska omvandlare);
genom potentialen hos objektet som skyddas (potentiostatiska omvandlare).

6 Information om kända katodskyddsstationer

Bland de populära inhemska VHC:erna kan flera installationer urskiljas. Stationen är mycket efterfrågad. Minerva-3000är ett kraftfullt system utvecklat av franska och ryska ingenjörer för Gazprom-anläggningar. En Minerva räcker för att tillförlitligt skydda upp till 30 kilometer rörledningar från rost. Stationen har följande huvudfunktioner:

unik tillverkningsbarhet av produktionen av alla dess komponenter;
ökad kraft hos SKZ (det är möjligt att skydda kommunikation med en mycket dålig skyddsbeläggning);
självläkning (efter nödöverbelastning) av stationens driftslägen i 15 sekunder;
närvaron av digital utrustning med hög precision för övervakning av driftlägen och ett termiskt kontrollsystem;
tillgänglighet av skyddskretsar mot överspänning av mät- och ingångskretsar;
frånvaron av rörliga delar och elskåpets täthet.

Dessutom Minerva-3000 det är möjligt att ansluta installationer för fjärrkontrollöver stationens arbete och fjärrkontroll hennes utrustning.

Systemen har också utmärkt teknisk prestanda. ASKG-TM– moderna telemekaniserade adaptiva stationer för skydd av elkablar, stads- och huvudledningar samt tankar i vilka gas- och oljeprodukter lagras. Sådana enheter produceras med olika indikatorer (från 1 till 5 kilowatt) uteffekt. De har ett multifunktionellt telemetrikomplex som låter dig välja ett specifikt driftsläge för RMS, övervaka och ändra parametrarna för stationen, samt bearbeta inkommande information och skicka den till operatören.

Fördelar med att använda ASKG-TM:

möjligheten att bädda in i SCADA-komplex tack vare stödet av OPC-teknik;
backup och huvudkommunikationskanal;
val av effektvärde (utgång);
ökad feltolerans;
stort område av driftstemperaturer;
unik noggrannhet vid inställning av utdataparametrar;
spänningsskydd för systemeffekter.

Det finns VHC av andra typer, information om vilka är lätt att hitta på specialiserade webbplatser på Internet.

7 Vilka objekt kan skyddas av katodisk polarisering?

Förutom att skydda bilar och rörledningar används de övervägda polarisationsteknikerna aktivt för att skydda armering från armerade betongkonstruktioner (byggnader, väganläggningar, fundament och så vidare) från korrosion. Typiskt är beslag ett enda elektriskt system, som aktivt korroderar när klorider och vatten kommer in i det.

Katodisk polarisering i kombination med betongsaneringsdrift stoppar korrosionsprocesser. I detta fall måste två typer av anoder användas:

de viktigaste är gjorda av titan, grafit eller deras kombinationer med en beläggning av metalloxidtyp, såväl som kiselgjutjärn;
fördelningsstavar - stavar gjorda av titanlegeringar med ett extra lager av metallskydd eller med en icke-metallisk elektriskt ledande beläggning.

Genom att justera den externa strömmen som tillförs den armerade betongkonstruktionen väljs förstärkningspotentialen.

Polarisering anses vara en oumbärlig teknik för att skydda fasta strukturer som ligger på kontinentalsockeln, i gas- och oljefälten. De ursprungliga skyddsbeläggningarna på sådana anläggningar kan inte återställas (de måste demonteras och transporteras till torra hangarer), vilket innebär att det bara finns en utväg - katodiskt skydd av metaller.

För att skydda mot marin korrosion används galvanisk polarisering av civila fartyg med hjälp av anoder gjorda av zink, magnesium och aluminiumlegeringar. På stranden (under reparationer och parkering) är fartygen anslutna till CPS, vars anoder är gjorda av platinerad titan.

Katodiskt skydd används också för att skydda mot förstörelse av de inre delarna av kärl och behållare, såväl som rör som kommer i kontakt med industriellt avloppsvatten och andra aggressiva elektrolyter. Polarisering i detta fall ökar tiden för underhållsfri applicering av dessa strukturer med 2–3 gånger.

Korrosion är en kemisk och elektrokemisk reaktion mellan en metall och dess omgivning, vilket orsakar skada på den. Det flyter med olika hastigheter, vilket kan minskas. Ur praktisk synvinkel är rostskyddande katodskydd av metallkonstruktioner i kontakt med mark, vatten och transporterade medier av intresse. De yttre ytorna på rör är särskilt skadade av påverkan av jord och ströströmmar.

Invändig korrosion beror på miljöns egenskaper. Om det är en gas måste den rengöras noggrant från fukt och aggressiva ämnen: svavelväte, syre, etc.

Funktionsprincip

Objekten för den elektrokemiska korrosionsprocessen är mediet, metallen och gränsytan mellan dem. Mediet, som vanligtvis är fuktig jord eller vatten, har god elektrisk ledningsförmåga. En elektrokemisk reaktion äger rum i gränsytan mellan den och metallstrukturen. Om strömmen är positiv (anodelektrod) passerar järnjonerna in i den omgivande lösningen, vilket resulterar i en massförlust av metallen. Reaktionen orsakar korrosion. Med en negativ ström (katodelektrod) är dessa förluster frånvarande, eftersom elektroner passerar in i lösningen. Metoden används vid galvanisering för beläggning av stål med icke-järnmetaller.

Katodiskt korrosionsskydd uppnås när en negativ potential appliceras på ett järnföremål.

För att göra detta placeras en anodelektrod i marken och en positiv potential kopplas till den från en strömkälla. Minus läggs på det skyddade objektet. Katodiskt-anodisk skydd leder till aktiv korrosionsförstöring av endast anodelektroden. Därför bör den ändras med jämna mellanrum.

Negativ effekt av elektrokemisk korrosion

Korrosion av strukturer kan uppstå från verkan av ströströmmar från andra system. De är användbara för målobjekt, men orsakar betydande skada på närliggande strukturer. Herrelösa strömmar kan spridas från rälsen på elektrifierade fordon. De passerar mot transformatorstationen och går in i rörledningarna. När man lämnar dem bildas anodsektioner, vilket orsakar intensiv korrosion. För skydd används elektrisk dränering - ett speciellt avlägsnande av strömmar från rörledningen till deras källa. Det är också möjligt här. För detta är det nödvändigt att känna till storleken på ströströmmarna, som mäts med speciella enheter.

Enligt resultaten elektriska mätningar metoden för skydd av gasledningen väljs. Ett universellt botemedel är en passiv metod för kontakt med marken med hjälp av isolerande beläggningar. Katodiskt skydd av gasledningen avser den aktiva metoden.

Rörledningsskydd

Strukturer i marken är skyddade från korrosion om minus av en likströmskälla är ansluten till dem, och plus är anslutet till anodelektroder begravda i närheten i marken. Strömmen kommer att gå till strukturen och skydda den från korrosion. På så sätt utförs katodiskt skydd av rörledningar, tankar eller rörledningar placerade i marken.

Anodelektroden kommer att försämras och bör bytas ut med jämna mellanrum. För en tank fylld med vatten placeras elektroderna inuti. I detta fall kommer vätskan att vara elektrolyten genom vilken strömmen kommer att flyta från anoderna till behållarens yta. Elektroderna är välkontrollerade och lätta att byta. Det är svårare att göra detta i marken.

Strömförsörjning

Nära olje- och gasledningar, i värme- och vattenförsörjningsnät som kräver katodiskt skydd, installeras stationer från vilka spänning tillförs föremål. Om de placeras utomhus måste deras skyddsgrad vara minst IP34. För torra rum är alla lämpliga.

Katodiska skyddsstationer för gasledningar och andra stora strukturer har en kapacitet på 1 till 10 kW.

Deras energiparametrar beror främst på följande faktorer:

motstånd mellan jord och anod;
markens elektriska ledningsförmåga;
längden på skyddszonen;
beläggningens isolerande effekt.

Traditionellt är en katodskyddsomvandlare en transformatorinstallation. Nu ersätts den av en inverter, som har mindre dimensioner, bättre strömstabilitet och större effektivitet. I viktiga områden installeras regulatorer som har funktionerna att reglera ström och spänning, utjämna skyddspotentialer etc.

Utrustningen finns på marknaden i olika alternativ. För specifika behov, ett tillhandahållande Bättre förutsättningar drift.

Aktuella källparametrar

För korrosionsskydd för järn är skyddspotentialen 0,44 V. I praktiken bör den vara högre på grund av inverkan av inneslutningar och metallytans tillstånd. Maxvärdet är 1 V. I närvaro av beläggningar på metallen är strömmen mellan elektroderna 0,05 mA/m 2 . Om isoleringen är trasig stiger den till 10 mA/m 2 .

Katodiskt skydd är effektivt i kombination med andra metoder, eftersom mindre el förbrukas. Om det finns en färgbeläggning på strukturens yta, skyddas endast de platser där den är bruten med den elektrokemiska metoden.

Funktioner av katodiskt skydd

Stationer eller mobila generatorer fungerar som kraftkällor.
Placeringen av anodjordelektroderna beror på rörledningarnas detaljer. Placeringsmetoden kan vara fördelad eller koncentrerad, samt placeras på olika djup.
Anodmaterialet är valt med låg löslighet för att hålla i 15 år.
Skyddsfältpotentialen för varje rörledning beräknas. Det är inte reglerat om det inte finns några skyddande beläggningar på strukturerna.

Gazprom standardkrav för katodiskt skydd

Åtgärder under hela drifttiden av skyddsutrustning.
Skydd mot atmosfäriska överspänningar.
Placering av stationen i block-boxar eller separat stående i anti-vandal design.
Anodjordning väljs i områden med ett minimum elektrisk resistans jord.
Omvandlarens egenskaper väljs med hänsyn till åldringen av rörledningens skyddande beläggning.

Skyddsskydd

Metoden är en typ av katodiskt skydd med anslutning av elektroder gjorda av en mer elektronegativ metall genom ett elektriskt ledande medium. Skillnaden ligger i frånvaron av en energikälla. Slitbanan absorberar korrosion genom att lösas upp i den elektriskt ledande miljön.

Efter några år bör anoden bytas ut då den slits ut.

Effekten av anoden ökar med en minskning av dess kontaktmotstånd med mediet. Med tiden kan den täckas med ett frätande lager. Detta leder till avbrott i elektrisk kontakt. Om anoden placeras i en blandning av salter, vilket säkerställer upplösning av korrosionsprodukter, ökar effektiviteten.

Beskyddarinflytandet är begränsat. Verkningsradien bestäms av mediets elektriska resistans och potentialskillnaden mellan

Skyddsskydd används i avsaknad av energikällor eller när användningen av dem inte är ekonomiskt genomförbar. Det är också ofördelaktigt när det används i sura miljöer på grund av anodernas höga upplösningshastighet. Skydd installeras i vatten, i mark eller i en neutral miljö. Anoder är vanligtvis inte gjorda av rena metaller. Upplösningen av zink sker ojämnt, magnesium korroderar för snabbt och en stark film av oxider bildas på aluminium.

Slitbana material

För att skydden ska ha de nödvändiga prestandaegenskaperna är de tillverkade av legeringar med följande legeringstillsatser.

Zn + 0,025-0,15% Cd + 0,1-0,5% Al - skydd av utrustning placerad i havsvatten.
Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fraktioner av en procent) - drift av strukturer i strömmande havsvatten.
Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - skydd av små strukturer i jord eller i vatten med låg saltkoncentration.

Felaktig användning av vissa typer av skydd leder till negativa konsekvenser. Magnesiumanoder kan orsaka att utrustningen spricker på grund av utvecklingen av väteförsprödning.

Gemensamt offerkatodiskt skydd med rostskyddsbeläggningar ökar dess effektivitet.

Fördelningen av skyddsströmmen förbättras, och betydligt färre anoder krävs. En magnesiumanod skyddar en bitumenbelagd rörledning under en längd av 8 km och utan beläggning - endast 30 m.

Skydd av bilkarosser från korrosion

Vid brott mot beläggningen kan tjockleken på bilkroppen minska på 5 år till 1 mm, d.v.s. rosta igenom. Återställning av skyddsskiktet är viktigt, men utöver det finns det ett sätt att helt stoppa korrosionsprocessen med hjälp av katodskyddande skydd. Om du förvandlar kroppen till en katod upphör metallens korrosion. Anoder kan vara vilka ledande ytor som helst i närheten: metallplattor, jordslinga, garagekropp, våt vägyta. I det här fallet ökar skyddseffektiviteten med en ökning av anodernas yta. Om anoden är en vägyta används en "svans" av metalliserat gummi för att komma i kontakt med den. Den är placerad mitt emot hjulen så att stänk blir bättre. "Svans" är isolerad från kroppen.

Plus är ansluten till anoden batteri genom ett 1 kΩ motstånd och en lysdiod kopplad i serie med den. När kretsen är sluten genom anoden, när minus är ansluten till kroppen, i normalt läge lyser lysdioden knappt märkbart. Om det brinner starkt har en kortslutning inträffat i kretsen. Orsaken måste hittas och elimineras.

För skydd måste en säkring installeras i serie i kretsen.

När bilen står i garaget är den ansluten till en jordanod. Under rörelsen sker kopplingen genom "svansen".

Slutsats

Katodiskt skydd är ett sätt att förbättra driftsäkerheten underjordiska rörledningar och andra strukturer. Samtidigt bör dess negativa inverkan på intilliggande rörledningar från påverkan av ströströmmar beaktas.

Korrosionsskydd av rör utförs med olika tekniker. En av de mest effektiva metoder räknas elektrokemisk bearbetning inklusive katodiskt skydd. I de flesta fall används detta alternativ i kombination, tillsammans med behandling av metallstrukturer med isolerande föreningar.

De viktigaste typerna av katodiskt skydd

Katodiskt skydd av rörledningar mot korrosion utvecklades på artonhundratalet. Denna teknik är den första har använts inom varvsindustrin och - skrovet på det flytande fartyget var mantlat med anodskydd, vilket minimerade korrosionsprocesserna för kopparlegeringen. Lite senare började denna teknik användas aktivt på andra områden. Dessutom den katodiska tekniken för närvarande anses mest effektiv teknik korrosionsskydd.

Det finns två typer av katodiskt skydd för metallegeringar:

Det första alternativet anses vara det vanligaste idag, eftersom det är snabbare och enklare. Med denna teknik kan du hantera olika typer korrosion:

interkristallin;
sprakande mässing på grund av överdriven spänning;
korrosion orsakad av påverkan av elektriska strömmar;
gropbildning etc.

Det bör noteras att den första tekniken tillåter bearbetning av stora metallstrukturer, och galvaniskt kemiskt elektriskt skydd är endast avsett för små produkter.

Galvanisk teknik är mycket populär i USA, men i vårt land används den nästan aldrig, eftersom tekniken för att arrangera rörledningar i Ryska federationen inte innebär bearbetning med speciell isolering, vilket är nödvändigt för galvaniskt skydd.

Utan en sådan beläggning ökar stålkorrosion under påverkan av grundvatten, vilket är oerhört viktigt för höst och vår. I vinterperiod efter vattenglaciation bromsas korrosionsprocessen avsevärt.

Teknikbeskrivning

Katodiskt korrosionsskydd produceras av likström som appliceras på arbetsstycket och gör arbetsstyckets potential negativ. Likriktare används ofta för detta ändamål.

Ett föremål som är anslutet till en elektrisk strömkälla anses vara ett "minus", det vill säga en katod, och en ansluten jord är en anod, det vill säga ett "plus". Huvudvillkoret är närvaron av ett bra elektriskt ledande medium. För underjordiska rör är det jord.

Vid implementering av denna teknik mellan jorden (ledande medium) och föremålet som bearbetas, måste potentialskillnaden för den elektriska strömmen upprätthållas. Värdet på denna indikator kan bestämmas med en voltmeter av högresistanstyp.

Egenskaper för effektivt arbete

Korrosion är ofta boven i tryckavlastningen av rörledningar. På grund av skador på metallens struktur bildas sprickor, håligheter och luckor på strukturen. Detta problem är extremt relevant för underjordiska rörledningar, eftersom de ständigt är i kontakt med grundvatten.

Den katodiska tekniken i denna situation gör det möjligt att minimera processen för upplösning och oxidation av metallegeringen genom att ändra den initiala korrosionspotentialen.

Resultaten av praktiska tester indikerar att polarisationspotentialen hos metallegeringar som använder den katodiska tekniken bromsar korrosion.

För att uppnå ett effektivt skydd är det nödvändigt att minska den katodiska potentialen hos materialet som användes för att skapa rörledningen med en konstant elektrisk ström. I denna situation kommer graden av metallkorrosion inte att överstiga tio mikrometer per år.

Dessutom är katodiskt skydd det mesta Det bästa beslutet för att skydda den underjordiska rörledningen från påverkan av elektriska strömmar. Herrelösa strömmar är en elektrisk laddning som tränger in i marken under drift av en blixtstång, rörelse av elektriska tåg, etc.

Att förse rostskydd kraftledningar eller bärbara diesel- eller gasdrivna generatorer får användas.

Specialutrustning

För skyddsändamål används speciella stationer. Denna utrustning innehåller flera noder:

källa för elektrisk ström;
anod (jord);
punkt för mätning, kontroll och förvaltning;
anslutningsledningar och sladdar.

Anodskyddsstationen låter dig skydda flera rörledningar på en gång, som ligger bredvid varandra. Justering av den tillförda elektriska strömmen kan vara automatisk eller manuell.

I vårt land är Minerva-3000-installationen särskilt populär. Kraftmärkena för denna VCS är tillräckliga för att skydda cirka 40 kilometer rörledning under jord från korrosion.

Fördelarna med installationen inkluderar:

Fjärrstyrning av utrustningen sker med hjälp av GPRS-moduler, som är inbyggda i designen.

Korrosion har en skadlig effekt på det tekniska tillståndet hos underjordiska rörledningar, under dess påverkan kränks gasledningens integritet, sprickor uppstår. För att skydda mot en sådan process används elektrokemiskt skydd av gasledningen.

Korrosion av underjordiska rörledningar och medel för skydd mot det

Tillståndet för stålrörledningar påverkas av markfuktigheten, dess struktur och kemisk sammansättning. Temperaturen på gasen som transporteras genom rören, strömmar som avviker i marken orsakade av elektrifierade transporter och klimatförhållanden i allmänhet.

Typer av korrosion:

Yta. Det sprider sig i ett kontinuerligt lager över produktens yta. Representerar den minsta faran för gasledningen.
Lokal. Det visar sig i form av sår, sprickor, fläckar. Mest farlig utsikt korrosion.
Utmattningskorrosionsfel. Processen med gradvis ackumulering av skador.

Metoder för elektrokemiskt skydd mot korrosion:

passiv metod;
aktiv metod.

Kärnan i den passiva metoden för elektrokemiskt skydd är att applicera ett speciellt skyddsskikt på ytan av gasledningen, vilket förhindrar skadliga effekter miljö. Denna täckning kan vara:

bitumen;
polymertejp;
stenkolstjärabeck;
epoxihartser.

I praktiken är det sällan möjligt att applicera en elektrokemisk beläggning jämnt på en gasledning. På platser med luckor är metallen fortfarande skadad med tiden.

Den aktiva metoden för elektrokemiskt skydd eller metoden för katodisk polarisering är att skapa en negativ potential på ytan av rörledningen, vilket förhindrar läckage av elektricitet och därigenom förhindra uppkomsten av korrosion.

Principen för drift av elektrokemiskt skydd

För att skydda gasledningen från korrosion är det nödvändigt att skapa en katodisk reaktion och eliminera den anodiska. För att göra detta tvångsskapas en negativ potential på den skyddade rörledningen.

Anodelektroder placeras i marken, den negativa polen på den externa strömkällan är ansluten direkt till katoden - det skyddade objektet. För att stänga den elektriska kretsen är strömkällans positiva pol ansluten till anoden - en extra elektrod installerad i gemensam miljö med skyddad rörledning.

Anoden i denna elektriska krets utför funktionen av jordning. På grund av det faktum att anoden har en mer positiv potential än metallföremålet uppstår dess anodupplösning.

Korrosionsprocessen undertrycks under påverkan av det skyddade objektets negativt laddade fält. Med katodiskt korrosionsskydd kommer anodelektroden att utsättas för försämringsprocessen direkt.

För att öka anodernas livslängd är de gjorda av inerta material som är resistenta mot upplösning och andra yttre påverkan.

En elektrokemisk skyddsstation är en anordning som fungerar som en extern strömkälla i ett katodiskt skyddssystem. Denna installation ansluts till elnätet, 220 W och producerar el med inställda utvärden.

Stationen är installerad på marken bredvid gasledningen. Den måste ha en skyddsgrad på IP34 och högre, eftersom den fungerar utomhus.

Katodiska skyddsstationer kan ha olika tekniska specifikationer och funktionella egenskaper.

Typer av katodskyddsstationer:

transformator;
växelriktare.

Transformatorstationer för elektrokemiskt skydd håller gradvis på att bli ett minne blott. De är en konstruktion av en transformator som arbetar med en frekvens på 50 Hz och en tyristorlikriktare. Nackdelen med sådana anordningar är den icke-sinusformade formen av den genererade energin. Som ett resultat uppstår en stark strömrippel vid utgången och dess effekt minskar.

Inverterstationen för elektrokemiskt skydd har en fördel jämfört med transformatorn. Dess princip är baserad på driften av högfrekventa pulsomvandlare. En egenskap hos växelriktarenheter är beroendet av transformatorenhetens storlek på frekvensen av strömomvandling. Med en högre signalfrekvens krävs mindre kabel och värmeförlusterna minskar. I inverterstationer, tack vare utjämningsfilter, har rippelnivån för den producerade strömmen en lägre amplitud.

Den elektriska kretsen som sätter den katodiska skyddsstationen i drift ser ut så här: anodjordning - jord - isolering av det skyddade objektet.

Vid installation av en korrosionsskyddsstation beaktas följande parametrar:

position för anodjordning (anodjord);
jordmotstånd;
elektrisk ledningsförmåga hos objektets isolering.

Dräneringsskyddsinstallationer för en gasledning

Med dräneringsmetoden för elektrokemiskt skydd krävs ingen strömkälla, gasledningen kommunicerar med dragskenor med hjälp av strömmar som vandrar i marken järnvägstransporter. En elektrisk sammankoppling utförs på grund av potentialskillnaden mellan järnvägsrälsen och gasledningen.

Med hjälp av dräneringsströmmen skapas en förskjutning av det elektriska fältet i gasledningen som ligger i marken. Den skyddande rollen i denna design spelas av säkringar, såväl som automatiska överbelastningsbrytare med en retur, som justerar dräneringskretsens drift efter ett högt spänningsfall.

Systemet med polariserad elektrisk dränering utförs med hjälp av ventilblockanslutningar. Spänningsreglering med denna installation utförs genom omkoppling av aktiva motstånd. Om metoden misslyckas används kraftfullare elektriska avlopp i form av elektrokemiskt skydd, där en järnvägsskena fungerar som anodjordelektrod.

Installationer av galvaniskt elektrokemiskt skydd

Användningen av skyddsinstallationer för galvaniskt skydd av rörledningen är motiverad om det inte finns någon spänningskälla nära objektet - kraftledningar, eller om gasledningssektionen inte är tillräckligt imponerande i storlek.

Galvanisk utrustning tjänar till att skydda mot korrosion:

underjordiska metallkonstruktioner inte anslutna elektrisk krets till externa strömkällor;
enskilda oskyddade delar av gasledningar;
delar av gasledningar som är isolerade från strömkällan;
rörledningar under uppbyggnad, tillfälligt inte anslutna till korrosionsskyddsstationer;
andra underjordiska metallkonstruktioner (pålar, patroner, tankar, stöd etc.).

Galvaniskt skydd kommer att fungera det bästa sättet i jordar med elektrisk resistivitet inom 50 ohm.

Växter med förlängda eller fördelade anoder

Vid användning av en korrfördelas strömmen längs en sinusform. Detta påverkar det elektriska skyddsfältet negativt. Det finns antingen för hög spänning på skyddsplatsen, vilket medför en hög förbrukning av el, eller ett okontrollerat läckage av ström, vilket gör det elektrokemiska skyddet av gasledningen ineffektivt.

Användningen av att använda utökade eller distribuerade anoder hjälper till att kringgå problemet med ojämn fördelning av el. Införandet av distribuerade anoder i gasledningens elektrokemiska skyddssystem hjälper till att öka korrosionsskyddszonen och jämna ut spänningsledningen. Anoder med detta schema placeras i marken, genom hela gasledningen.

Justering av motstånd eller specialutrustning ger en förändring av strömmen inom de erforderliga gränserna, spänningen på anodens jord förändras, med hjälp av detta regleras objektets skyddspotential.

Om flera jordledare används samtidigt kan spänningen på skyddsobjektet ändras genom att ändra antalet aktiva anoder.

ECP för en rörledning med hjälp av skydd är baserad på potentialskillnaden mellan skyddet och gasledningen som ligger i marken. Jorden i detta fall är en elektrolyt; metallen återställs och skyddets kropp förstörs.