Katodinė apsauga: programos ir standartai

2025 Autorius: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-24 13:20

Korozija – tai cheminė ir elektrocheminė metalo reakcija su aplinka, dėl kurios jis pažeidžiamas. Jis teka skirtingu greičiu, kurį galima sumažinti. Praktiniu požiūriu domina antikorozinė katodinė metalinių konstrukcijų, besiliečiančių su žeme, vandeniu ir transportuojamomis terpėmis, apsauga. Vamzdžių išoriniai paviršiai ypač pažeidžiami dėl grunto ir paklaidžiojančių srovių poveikio.

Vidinė korozija priklauso nuo terpės savybių. Jei tai dujos, jas reikia kruopščiai išvalyti nuo drėgmės ir agresyvių medžiagų: vandenilio sulfido, deguonies ir kt.

Veikimo principas

Elektrocheminės korozijos proceso objektai yra aplinka, metalas ir sąsaja tarp jų. Terpė, kuri dažniausiai yra drėgna dirva arba vanduo, turi gerą elektros laidumą. Jo ir metalinės konstrukcijos sąsajoje vyksta elektrocheminė reakcija. Jei srovė yra teigiama (anodo elektrodas), geležies jonai patenka į aplinkinį tirpalą, todėl metalo masė prarandama. Reakcija sukelia koroziją. Esant neigiamai srovei (katodo elektrodui), šių nuostolių nėra, neselektronai perkeliami į tirpalą. Metodas naudojamas galvanizuojant plieną dengiant spalvotaisiais metalais.

Katoninė apsauga nuo korozijos pasiekiama, kai geležiniam objektui taikomas neigiamas potencialas.

Norėdami tai padaryti, į žemę įdedamas anodo elektrodas ir prie jo iš maitinimo š altinio prijungiamas teigiamas potencialas. Saugomam objektui taikomas minusas. Katodinė-anodinė apsauga sukelia aktyvų korozijos sunaikinimą tik anodo elektrodui. Todėl jį reikia periodiškai keisti.

Neigiamas elektrocheminės korozijos poveikis

Konstrukcijų korozija gali atsirasti dėl kitų sistemų klaidžiojančių srovių veikimo. Jie yra naudingi tiksliniams objektams, tačiau daro didelę žalą netoliese esančioms konstrukcijoms. Klaidžiojančios srovės gali pasklisti nuo elektrifikuotų transporto priemonių bėgių. Jie eina link pastotės ir patenka į vamzdynus. Iš jų išeinant susidaro anodo sekcijos, sukeliančios intensyvią koroziją. Apsaugai naudojamas elektrinis drenažas - specialus srovių pašalinimas iš dujotiekio iki jų š altinio. Čia galima ir vamzdynų katodinė apsauga nuo korozijos. Norėdami tai padaryti, turite žinoti klaidžiojančių srovių vertę, kuri matuojama specialiais prietaisais.

Pagal elektrinių matavimų rezultatus parenkamas dujotiekio apsaugos būdas. Universali priemonė yra pasyvus vamzdžių izoliavimo nuo sąlyčio su žeme metodas, naudojant izoliacines dangas. Dujotiekio katodinė apsauga reiškia aktyvųjį metodą.

Vamzdynų apsauga

Žemėje esantys dizainai yra apsaugoti nuo korozijos, jei prie jų prijungiate nuolatinės srovės š altinio minusą, o pliusą - prie šalia žemėje palaidotų anodo elektrodų. Srovė eis į konstrukciją, apsaugodama ją nuo korozijos. Tokiu būdu atliekama vamzdynų, rezervuarų ar vamzdynų, esančių žemėje, katodinė apsauga.

Anodo elektrodas suges ir turi būti periodiškai pakeistas. Vandens pripildytam bakui elektrodai dedami į vidų. Šiuo atveju skystis bus elektrolitas, per kurį srovė tekės iš anodų į indo paviršių. Elektrodai yra gerai valdomi ir lengvai keičiami. Žemėje tai padaryti sunkiau.

Maitinimo š altinis

Prie naftotiekių ir dujotiekių, šildymo ir vandentiekio tinkluose, kuriems reikalinga katodinė apsauga, įrengiamos stotelės, iš kurių įtampa tiekiama į objektus. Jei jie statomi lauke, jų apsaugos laipsnis turi būti bent IP34. Bet kuri tinka sausoms patalpoms.

Dujotiekių ir kitų didelių konstrukcijų katodinės apsaugos stotys yra nuo 1 iki 10 kW galios.

Jų energijos parametrai pirmiausia priklauso nuo šių veiksnių:

• atsparumas tarp grunto ir anodo;
• dirvožemio laidumas;
• apsaugos zonos ilgis;
• izoliacinis dangos veiksmas.

Tradiciškai katodinės apsaugos keitiklis yra transformatoriaus instaliacija. Dabar jį keičia inverteris, kurio matmenys mažesni, srovės stabilumas ir efektyvumas didesnis. Svarbiose srityse įrengiami valdikliai, kurie turi srovės ir įtampos reguliavimo, apsauginių potencialų išlyginimo ir tt funkcijas.

Įranga rinkoje pateikiama įvairiomis versijomis. Specifiniams poreikiams, siekiant užtikrinti geriausias eksploatavimo sąlygas, naudojamas individualus dizainas.

Maitinimo š altinio parametrai

Geležies apsaugai nuo korozijos apsauginis potencialas yra 0,44 V. Praktiškai jis turėtų būti didesnis dėl inkliuzų įtakos ir metalo paviršiaus būklės. Didžiausia vertė yra 1 V. Esant dangoms ant metalo, srovė tarp elektrodų yra 0,05 mA/m². Jei izoliacija nepavyksta, ji pakyla iki 10mA/m^2.

Katoninė apsauga yra veiksminga kartu su kitais metodais, nes sunaudojama mažiau elektros energijos. Jei ant konstrukcijos paviršiaus yra dažų danga, elektrocheminiu metodu apsaugomos tik tos vietos, kur ji sulaužyta.

Katodinės apsaugos ypatybės

1. Maikia iš stočių arba mobiliųjų generatorių.
2. Anodo įžeminimo vieta priklauso nuo vamzdynų specifikos. Įdėjimo būdas gali būti paskirstytas arba koncentruotas, taip pat išdėstytas skirtinguose gyliuose.
3. Anodo medžiaga parinkta mažai tirpi, kad tarnautų 15 metų.
4. Apsauginis potencialasapskaičiuojami kiekvieno dujotiekio laukai. Nereglamentuojama, jei ant konstrukcijų nėra apsauginių dangų.

Gazprom standartiniai katodinės apsaugos reikalavimai

• Veiksmas per visą apsaugos priemonių naudojimo laiką.
• Apsauga nuo viršįtampių.
• Stoties išdėstymas blokinėse dėžėse arba atskira antivandališka konstrukcija.
• Anodo įžeminimas parenkamas vietose, kuriose dirvožemio elektrinė varža yra minimali.
• Keituvo charakteristikos parenkamos atsižvelgiant į dujotiekio apsauginės dangos senėjimą.

Protektoriaus apsauga

Metodas yra katodinės apsaugos tipas, kai elektrodai sujungiami iš labiau elektroneigiamo metalo per elektrai laidžią terpę. Skirtumas yra tai, kad nėra energijos š altinio. Protektorius sugeria koroziją, ištirpdamas elektrai laidžioje aplinkoje.

Po kelerių metų anodas turėtų būti pakeistas, nes jis susidėvi.

Anodo poveikis didėja, kai sumažėja jo atsparumas sąlyčiui su terpe. Laikui bėgant jis gali pasidengti koroziniu sluoksniu. Tai veda prie elektros kontakto gedimo. Įdėjus anodą į druskos mišinį, kuris tirpdo korozijos produktus, pagerėja efektyvumas.

Apsaugotojo įtaka ribota. Diapazoną lemia terpės elektrinė varža ir potencialų skirtumas tarp anodo ir katodo.

Apsauginė apsauga naudojama nesant energijos š altinių arba kai jie naudojamiekonomiškai nepraktiška. Jis taip pat yra nepalankus rūgščioje aplinkoje dėl didelio anodų tirpimo greičio. Apsaugos įrengiamos vandenyje, dirvožemyje arba neutralioje aplinkoje. Anodai paprastai nėra pagaminti iš grynų metalų. Cinkas tirpsta netolygiai, magnis per greitai korozuoja, ant aliuminio susidaro stipri oksido plėvelė.

Protektoriaus medžiagos

Kad apsaugos turėtų reikiamas eksploatacines savybes, jos gaminamos iš lydinių su šiais legiruojančiais priedais.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al – įrangos apsauga jūros vandenyje.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (procentų dalys) - konstrukcijų eksploatavimas tekančiame jūros vandenyje.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - mažų konstrukcijų apsauga dirvožemyje ar vandenyje su maža druskos koncentracija.

Netinkamas kai kurių tipų apsaugos naudojimas sukelia neigiamų pasekmių. Magnio anodai gali sukelti įrangos įtrūkimus dėl vandenilio trapumo.

Kombinuota aukojamoji katodinė apsauga su antikorozinėmis dangomis padidina jos efektyvumą.

Patobulintas apsauginis srovės paskirstymas ir reikia žymiai mažiau anodų. Vienas magnio anodas bitumu padengtą vamzdyną apsaugo 8 km, o nepadengtą – tik 30 m.

Automobilių kėbulų apsauga nuo korozijos

Nutrūkus dangai automobilio kėbulo storis per 5 metus gali sumažėti iki 1 mm, t.y.rūdys kiaurai. Apsauginio sluoksnio atstatymas yra svarbus, tačiau be jo yra būdas visiškai sustabdyti korozijos procesą naudojant katodinę-apsauginę apsaugą. Jei paverčiate korpusą katodu, metalo korozija sustoja. Anodas gali būti bet kokie šalia esantys laidūs paviršiai: metalinės plokštės, įžeminimo kilpa, garažo korpusas, šlapia kelio danga. Tokiu atveju apsaugos efektyvumas didėja didėjant anodų plotui. Jei anodas yra kelio danga, kontaktui su juo naudojama metalizuotos gumos „uodega“. Jis dedamas priešais ratus, kad būtų išvengta purslų. "Uodega" yra izoliuota nuo kūno.

Akumuliatorius plus yra prijungtas prie anodo per 1 kΩ rezistorių ir su juo nuosekliai sujungtą šviesos diodą. Kai grandinė uždaryta per anodą, kai minusas prijungtas prie korpuso, įprastu režimu šviesos diodas vos pastebimai šviečia. Jei dega ryškiai, vadinasi, grandinėje įvyko trumpasis jungimas. Priežastis turi būti nustatyta ir pašalinta.

Siekiant apsaugoti, grandinėje turi būti nuosekliai sumontuotas saugiklis.

Kai automobilis stovi garaže, jis prijungiamas prie įžeminimo anodo. Važiuojant ryšys užmezgamas per „uodegą“.

Išvada

Katodinė apsauga yra būdas pagerinti požeminių vamzdynų ir kitų konstrukcijų veikimo patikimumą. Tuo pat metu reikia atsižvelgti į jo neigiamą poveikį kaimyniniams vamzdynams, atsirandančius dėl klaidinančių srovių.