Stanica katodne zaštite specijalnih električnih uređaja. Što je katodna zaštita cjevovoda i kako funkcionira?

Korozija ima štetan učinak na tehničko stanje podzemnih cjevovoda; pod njezinim utjecajem narušava se cjelovitost plinovoda i pojavljuju se pukotine. Za zaštitu od takvog procesa koristi se elektrokemijska zaštita plinovoda.

Korozija podzemnih cjevovoda i načini zaštite od nje

Na stanje čeličnih cjevovoda utječe vlažnost tla, njegova struktura i kemijski sastav. Temperatura plina koji se prenosi kroz cijevi, struje koje lutaju u tlu uzrokovane elektrificiranim transportom i klimatskim uvjetima općenito.

Vrste korozije:

• površno. Rasprostire se u kontinuiranom sloju po površini proizvoda. Predstavlja najmanju opasnost za plinovod.
• Lokalni. Manifestira se u obliku čira, pukotina, mrlja. Najopasnija vrsta korozije.
• Otkazivanje uslijed zamorne korozije. Proces postupnog nakupljanja oštećenja.

Metode elektrokemijske zaštite od korozije:

• pasivna metoda;
• aktivna metoda.

Suština pasivne metode elektrokemijske zaštite je nanošenje posebnog zaštitnog sloja na površinu plinovoda koji sprječava štetno djelovanje okoliš. Takva pokrivenost može biti:

• bitumen;
• polimerna traka;
• katranska smola;
• epoksidne smole.

U praksi je rijetko moguće ravnomjerno nanijeti elektrokemijski premaz na plinovod. Na mjestima praznina, tijekom vremena, metal je još uvijek oštećen.

Aktivna metoda elektrokemijske zaštite ili metoda katodne polarizacije je stvaranje negativnog potencijala na površini cjevovoda, sprječavanje curenja električne energije, čime se sprječava pojava korozije.

Princip rada elektrokemijske zaštite

Za zaštitu plinovoda od korozije potrebno je stvoriti katodnu reakciju i eliminirati anodnu reakciju. Da biste to učinili, na zaštićenom cjevovodu prisilno se stvara negativni potencijal.

Anodne elektrode postavljaju se u zemlju, a negativni pol vanjskog izvora struje spaja se izravno na katodu - štićeni objekt. Za dovršetak električnog kruga, pozitivni pol izvora struje spojen je na anodu - dodatnu elektrodu instaliranu u zajedničkom okruženju sa zaštićenim cjevovodom.

Anoda u ovom električnom krugu obavlja funkciju uzemljenja. Zbog činjenice da anoda ima pozitivniji potencijal od metalnog predmeta, dolazi do njenog anodnog otapanja.

Proces korozije se suzbija pod utjecajem negativno nabijenog polja štićenog objekta. Uz katodnu zaštitu od korozije, anodna elektroda će biti izravno izložena propadanju.

Kako bi se povećao vijek trajanja anoda, one se izrađuju od inertnih materijala koji su otporni na otapanje i druge utjecaje. vanjski faktori.

Elektrokemijska zaštitna stanica je uređaj koji služi kao izvor vanjske struje u sustavu katodne zaštite. Ova instalacija je spojena na mrežu snage 220 W i proizvodi električnu energiju zadanih izlaznih vrijednosti.

Stanica je instalirana na tlu uz plinovod. Mora imati stupanj zaštite IP34 ili viši, budući da radi na otvorenom.

Stanice katodne zaštite mogu imati različite tehničke parametre i funkcionalne karakteristike.

Vrste stanica katodne zaštite:

• transformator;
• pretvarač

Transformatorske stanice za elektrokemijsku zaštitu postupno postaju prošlost. Oni su struktura koja se sastoji od transformatora koji radi na frekvenciji od 50 Hz i tiristorskog ispravljača. Nedostatak takvih uređaja je nesinusoidni oblik generirane energije. Kao rezultat toga, na izlazu se javlja jaka pulsacija struje i njegova se snaga smanjuje.

Inverterska elektrokemijska zaštitna stanica ima prednost u odnosu na transformatorsku. Njegov princip temelji se na radu visokofrekventnih impulsnih pretvarača. Značajka inverterskih uređaja je ovisnost veličine transformatorske jedinice o frekvenciji pretvorbe struje. S višom frekvencijom signala potrebno je manje kabela i smanjen je gubitak topline. U inverterskim stanicama, zahvaljujući filterima za izravnavanje, razina valovitosti proizvedene struje ima manju amplitudu.

Električni krug koji napaja stanicu katodne zaštite izgleda ovako: anodno uzemljenje - tlo - izolacija štićenog objekta.

Prilikom ugradnje stanice za zaštitu od korozije uzimaju se u obzir sljedeći parametri:

• položaj anodnog uzemljenja (anoda-zemlja);
• otpor tla;
• električna vodljivost izolacije objekta.

Instalacije za zaštitu odvodnje plinovoda

S drenažnom metodom elektrokemijske zaštite nije potreban izvor struje; plinovod komunicira s vučnim tračnicama pomoću struja koje lutaju u tlu željeznički promet. Električno povezivanje se ostvaruje zbog razlike potencijala željezničke tračnice i plinovod.

Pomoću odvodne struje stvara se pomak električnog polja plinovoda koji se nalazi u zemlji. Zaštitnu ulogu u ovom dizajnu igraju osigurači, kao i automatski prekidači maksimalnog opterećenja s resetiranjem, koji prilagođavaju rad odvodnog kruga nakon pada visokog napona.

Polarizirani električni sustav odvodnje izvodi se pomoću priključaka blok ventila. Regulacija napona kod ove instalacije provodi se prebacivanjem aktivnih otpornika. Ako metoda ne uspije, koriste se snažniji električni odvodi u obliku elektrokemijske zaštite, gdje željeznička tračnica služi kao anodni uzemljivač.

Instalacije galvanske elektrokemijske zaštite

Primjena zaštitnih instalacija za galvansku zaštitu cjevovoda opravdana je ako u blizini objekta nema izvora napona - dalekovoda ili dionica plinovoda nije dovoljno velika.

Galvanska oprema služi za zaštitu od korozije:

• podzemne metalne konstrukcije koje nisu spojene električnim krugom na vanjske izvore struje;
• pojedinačni nezaštićeni dijelovi plinovoda;
• dijelovi plinovoda koji su izolirani od izvora struje;
• cjevovodi u izgradnji koji privremeno nisu povezani sa stanicama za zaštitu od korozije;
• ostale podzemne metalne konstrukcije (piloti, patrone, spremnici, nosači itd.).

Galvanska zaštita najbolje će raditi u tlima s električnim otporom unutar 50 ohma.

Instalacije s proširenim ili raspodijeljenim anodama

Pri korištenju transformatorske stanice za zaštitu od korozije struja se raspoređuje duž sinusoide. To ima negativan učinak na zaštitno električno polje. Ili dolazi do prekomjernog napona na mjestu zaštite, što za sobom povlači veliku potrošnju energije, ili do nekontroliranog curenja struje, što elektrokemijsku zaštitu plinovoda čini neučinkovitom.

Praksa korištenja produženih ili raspodijeljenih anoda pomaže u zaobilaženju problema neravnomjerne distribucije električne energije. Uključivanje raspodijeljenih anoda u shemu elektrokemijske zaštite plinovoda pomaže povećati zonu zaštite od korozije i izravnati naponski vod. Ovom shemom anode se postavljaju u zemlju duž cijelog plinovoda.

Regulatorni otpor ili posebna oprema osiguravaju da se struja mijenja u potrebnim granicama, da se mijenja anodni napon uzemljenja, a time se regulira i zaštitni potencijal objekta.

Ako se koristi nekoliko uzemljivača odjednom, napon zaštitnog objekta može se mijenjati promjenom broja aktivnih anoda.

ECP plinovoda s protektorima temelji se na razlici potencijala između protektora i plinovoda koji se nalazi u zemlji. Tlo je u ovom slučaju elektrolit; metal se obnavlja, a tijelo zaštitnika uništava.

Video: Zaštita od lutajućih struja

Stranica 1

Katodna zaštita plinovoda mora djelovati neprekidno. Za svaki VCS se uspostavlja određeni način rada ovisno o njegovim radnim uvjetima. Prilikom rada katodne stanice vodi se dnevnik njezinih električnih parametara i rada izvora struje. Neophodan je i stalni nadzor anodnog uzemljenja, čije se stanje određuje vrijednošću efektivne vrijednosti struje.  

Katodna zaštita plinovoda mora djelovati neprekidno. Na dionicama trase na kojima postoji prekid opskrbe električnom energijom nekoliko sati dnevno koriste se baterije za zaštitu tijekom nestanka struje. Kapacitet baterije određen je vrijednošću efektivne zaštitne struje.  

Katodna zaštita plinovoda od utjecaja lutajućih struja ili korozije tla provodi se istosmjernom električnom strujom iz vanjskog izvora. Negativni pol izvora struje spojen je na zaštićeni plinovod, a pozitivni pol spojen je na posebno uzemljenje - anodu.  

Katodna zaštita plinovoda od korozije provodi se zbog njihove katodne polarizacije pomoću vanjskog izvora struje.  

Utjecaj katodne zaštite plinovoda na željezničke kolosijeke.  

Za katodnu zaštitu plinovoda koriste se standardni instrumenti elektroinstalacija te posebni korozijsko-mjerni i pomoćni instrumenti. Za mjerenje razlike potencijala između podzemne građevine i tla, što je jedan od kriterija za ocjenu opasnosti od korozije i prisutnosti zaštite, koriste se voltmetri s velikom vrijednošću unutarnjeg otpora 1 na ljestvici, tako da se njihovo uključivanje u mjerni krug ne narušava raspodjelu potencijala u potonjem. Ovaj zahtjev je određen i visokim unutarnjim otporom sustava podzemna konstrukcija-zemlja i teškoćom stvaranja niskog otpora uzemljenja na mjestu kontakta mjerne elektrode sa zemljom, posebno kada se koriste nepolarizirajuće elektrode. Da bi se dobio mjerni krug s velikim ulaznim otporom, koriste se potenciometri i voltmetri visokog otpora.  

Za stanice katodne zaštite plinovoda kao izvor električne energije preporuča se koristiti visokotemperaturne gorivne ćelije s keramičkom elektrodom. Takve gorivne ćelije mogu dugo raditi duž trase plinovoda, opskrbljujući električnom energijom stanice katodne zaštite, kao i kuće servisera linija, sustave signalizacije i automatske regulacijske ventile. Ova metoda napajanja linearne strukture i plinovodne instalacije koje ne zahtijevaju veliku snagu, uvelike pojednostavljuje operativno održavanje.  

Vrlo često se parametri katodne zaštite plinovoda dobiveni proračunom značajno razlikuju od SPS parametara dobivenih u praksi mjerenjima. To je zbog nemogućnosti uzimanja u obzir cijelog niza čimbenika koji utječu prirodni uvjeti na parametre zaštite.  

Jedna od često korištenih metoda elektrokemijske zaštite raznih metalnih konstrukcija od hrđe je katodna zaštita. U većini slučajeva koristi se zajedno s nanošenjem posebnih premaza na metalne površine.

1 Opće informacije o katodnoj zaštiti

Takvu zaštitu metala prvi je opisao Humphry Davy 1820-ih. Na temelju njegovih izvješća, 1824. godine na brodu HMS Samarang ispitana je navedena teorija. Na bakrenu oplatu broda ugrađeni su štitnici od željezne anode, što je značajno smanjilo brzinu hrđanja bakra. Tehnika se počela razvijati, a danas je katoda svih vrsta metalnih konstrukcija (cjevovodi, automobilski elementi itd.) prepoznata kao najučinkovitija i široko korištena.

U uvjeti proizvodnje Takva zaštita metala (često se naziva katodna polarizacija) provodi se pomoću dvije glavne metode.

1. Struktura, koja je zaštićena od uništenja, spojena je na vanjski izvor struje. U ovom slučaju, metalni proizvod djeluje kao katoda. A anode su inertne dodatne elektrode. Ova tehnika se obično koristi za zaštitu cjevovoda, zavarenih metalnih temelja i platformi za bušenje.
2. Katodna polarizacija galvanskog tipa. Kod ove sheme metalna struktura je u kontaktu s metalom koji ima veći elektronegativni potencijal (aluminij, magnezij, aluminijske legure, cink). U ovom slučaju, anoda se odnosi na oba metala (glavni i zaštitni). Otapanje (što znači čisto elektrokemijski proces) elektronegativnog materijala dovodi do protoka potrebne katodne struje kroz zaštićeni proizvod. Tijekom vremena, metal "zaštitnik" je potpuno uništen. Galvanska polarizacija je učinkovita za strukture koje imaju izolacijski sloj, kao i za relativno male metalne proizvode.

Prva pronađena tehnika široka primjenaŠirom svijeta. Vrlo je jednostavan i ekonomski izvediv, što omogućuje zaštitu metala od opće korozije i od mnogih njezinih varijanti - međukristalne korozije nehrđajućeg čelika, rupičaste korozije, pucanja mjedenih proizvoda uzrokovanih naprezanjima pod kojima djeluju.

Galvanski krug je našao veću primjenu u SAD. Kod nas se koristi rjeđe, iako je njegova učinkovitost visoka. Ograničena upotreba žrtvene zaštite za metale u Rusiji je zbog činjenice da mnogi cjevovodi u našoj zemlji nemaju poseban premaz, a to je preduvjet za provedbu antikorozivne galvanske tehnike.

2 Kako funkcionira standardna katodna polarizacija metala?

Katodna zaštita od korozije postiže se korištenjem superponirane struje. Struktura se dovodi iz ispravljača ili drugog izvora (vanjske) struje, gdje se izmjenična struja industrijske frekvencije modificira u potrebnu istosmjernu struju. Objekt koji se štiti priključen je na ispravljenu struju (na “minus” pol). Struktura je dakle katoda. Anodno uzemljenje (druga elektroda) spojeno je na "plus".

Važno je da postoji dobar elektrolitički i elektronički kontakt između sekundarne elektrode i strukture. Prvi je osiguran tlom, gdje su anoda i zaštićeni objekt uronjeni. Tlo u ovom slučaju djeluje kao elektrolitički medij. Elektronički kontakt ostvaruje se vodičima od metalnih materijala.

Regulacija katodne antikorozivne zaštite provodi se održavanjem zaštitnog potencijala između elektrolitskog medija i indikatora polarizacijskog potencijala (ili same strukture) na strogo određenoj vrijednosti. Indikator se mjeri voltmetrom sa skalom visokog otpora.

Ovdje je potrebno razumjeti da potencijal nema samo komponentu polarizacije, već i drugu komponentu - pad (omskog) napona. Ovaj pad nastaje zbog protoka katodne struje kroz efektivni otpor. Štoviše, kvaliteta katodne zaštite ovisi isključivo o polarizaciji na površini proizvoda koji se štiti od hrđanja. Zbog toga se razlikuju dvije karakteristike sigurnosti metalne konstrukcije - najveći i najniži polarizacijski potencijal.

Učinkovita regulacija polarizacije metala, uzimajući u obzir sve gore navedeno, postaje moguća u slučaju kada je indikator omske komponente isključen iz vrijednosti rezultirajuće potencijalne razlike. To se može postići posebnim sklopom za mjerenje polarizacijskog potencijala. Nećemo ga opisivati ​​u okviru ovog članka, jer je prepun mnogih specijaliziranih pojmova i pojmova.

U pravilu se katodna tehnologija koristi zajedno s nanošenjem posebnih zaštitnih materijala na vanjsku površinu proizvoda zaštićenih od korozije.

Za zaštitu neizoliranih cjevovoda i drugih konstrukcija potrebno je koristiti značajne struje, što je ekonomski neisplativo i tehnički teško.

3 Katodna zaštita elemenata vozila

Korozija je aktivan i vrlo agresivan proces. Visokokvalitetna zaštita dijelova automobila od hrđe uzrokuje mnoge probleme ljubiteljima automobila. Sva su vozila bez iznimke podložna korozivnom razaranju, jer hrđanje počinje čak i kada se na laku automobila pojavi mala ogrebotina.

Katodna tehnologija za zaštitu automobila od korozije danas je vrlo česta. Koristi se uz upotrebu svih vrsta mastiksa. Ova tehnika se odnosi na primjenu električnog potencijala na površinu određenog dijela automobila, što dovodi do učinkovite i dugotrajne inhibicije hrđanja.

Uz opisanu zaštitu vozilo Katoda se sastoji od posebnih ploča koje se postavljaju na njezine najosjetljivije dijelove. A ulogu anode igra karoserija automobila. Takva raspodjela potencijala osigurava cjelovitost tijela stroja, budući da se uništavaju samo katodne ploče, a osnovni metal ne korodira.

Ranjiva mjesta vozila koja se mogu zaštititi katodnom metodom su:

• stražnji i prednji dijelovi dna;
• stražnji luk kotača;
• područja za pričvršćivanje bočnih svjetala i samih prednjih svjetala;
• spojevi krila i kotača;
• unutarnja područja vrata i pragova;
• prostor iza štitnika kotača (sprijeda).

Da biste zaštitili automobil, morate kupiti poseban elektronički modul (neki majstori ga sami izrađuju) i zaštitne ploče. Modul je montiran u unutrašnjosti automobila i spojen na mrežu u vozilu (mora se napajati kada je motor automobila ugašen). Instalacija uređaja traje doslovno 10-15 minuta. Štoviše, troši minimalno energije, a jamči vrlo kvalitetnu zaštitu od korozije.

Zaštitne ploče mogu biti različitih veličina. Njihov broj također se razlikuje ovisno o tome gdje su u automobilu montirani, kao i na što geometrijski parametri ima elektrodu. U praksi, što je elektroda manja, potrebno je manje ploča.

Zaštita automobila od korozije katodnom metodom provodi se i drugim usporednim metodama na jednostavne načine. Najosnovniji je spojiti plus žicu akumulatora automobila na običnu. metalna garaža. Imajte na umu da za spajanje morate koristiti otpornik.

4 Zaštita cjevovoda metodom katodne polarizacije

Depresurizacija cjevovoda raznih namjena javlja se u mnogim slučajevima zbog njihovog korozijskog razaranja uzrokovanog pojavom pukotina, pukotina i šupljina. Osobito osjetljiv na hrđu podzemne komunikacije. Na njima se formiraju zone s različitim potencijalima (elektrode), što je uzrokovano heterogenošću tla i heterogenim sastavom metala od kojih su cijevi izrađene. Zbog pojave ovih zona počinje proces aktivnog stvaranja korozivnih galvanskih komponenti.

Katodna polarizacija cjevovoda, izvedena prema shemama opisanim na početku članka (galvanizacija ili vanjski izvor energije), temelji se na smanjenju stope otapanja materijala cijevi tijekom njihovog rada. Takvo smanjenje se postiže pomicanjem korozijskog potencijala u zonu koja ima negativnije pokazatelje u odnosu na prirodni potencijal.

Još u prvoj trećini 20. stoljeća utvrđena je mogućnost katodne polarizacije metala. Njegov pokazatelj je -0,85 volti. U većini tala prirodni potencijal metalne konstrukcije je u rasponu od –0,55 do –0,6 volti.

To znači da je za učinkovitu zaštitu cjevovoda potrebno "pomaknuti" potencijal korozije na negativnu stranu za 0,25-0,3 volta. S takvom veličinom, praktični učinak hrđanja na stanje komunikacija gotovo je potpuno izravnan (korozija godišnje ima stopu ne veću od 10 mikrometara).

Tehnika koja koristi strujni izvor (vanjski) smatra se radno intenzivnim i prilično složenim. Ali pruža visoku razinu zaštite cjevovoda, njegov energetski resurs nije ničim ograničen, a otpornost (specifična) tla minimalno utječe na kvalitetu zaštitnih mjera.

Izvori struje za katodnu polarizaciju obično su nadzemni vodovi na 0,4; 6 i 10 kV. U područjima gdje ih nema dopušteno je kao energente koristiti plinske, termo i dizel generatore.

Struja "zaštitnika" neravnomjerno je raspoređena duž duljine cjevovoda. Njegova najveća vrijednost zabilježena je na takozvanoj drenažnoj točki - na mjestu gdje je izvor spojen. Što je veća udaljenost od ove točke, to su cijevi manje zaštićene. Istodobno, prekomjerna struja izravno u području spajanja negativno utječe na cjevovod - postoji velika vjerojatnost pucanja metala vodikom.

Metoda s galvanskim anodama pokazuje dobru učinkovitost u tlima s niskim otporom (do 50 ohm*m). Ne koristi se u tlima grupe visokog otpora, jer ne daje posebne rezultate. Ovdje vrijedi dodati da se anode izrađuju od legura na bazi aluminija, magnezija i cinka.

5 Ukratko o stanicama katodne zaštite (CPS)

Za antikorozivnu zaštitu cjevovoda položenih pod zemljom duž njihove trase postavljaju se SCP-ovi, uključujući:

• anodno uzemljenje;
• izvor struje;
• kontrolno-mjerno mjesto;
• kabeli i žice koji obavljaju funkcije povezivanja.

Stanice su spojene na električne mreže ili na autonomne uređaje. Dopušteno je postavljanje više uzemljivača i izvora energije na VCS kada su dva ili više cjevovoda položena u jednom podzemnom hodniku. To, međutim, povlači za sobom povećanje troškova za antikorozivne mjere.

Ako je samo jedna instalacija instalirana na višelinijskim komunikacijama, njezino spajanje na cijevi provodi se pomoću posebnih blokova. Oni ne dopuštaju stvaranje jakih galvanskih parova koji se javljaju prilikom postavljanja slijepih skakača na cijevne proizvode. Ovi blokovi izoliraju cijevi jedne od drugih, a također omogućuju odabir potrebnog potencijala na svakom elementu cjevovoda, jamčeći maksimalnu zaštitu strukture od hrđe.

Izlazni napon na katodnim stanicama može se podesiti automatski (instalacija je u ovom slučaju opremljena tiristorima) ili ručno (operator prebacuje namotaje transformatora ako je potrebno). U situacijama kada VSC rade u vremenski promjenjivim uvjetima, preporučuje se rad stanica s automatskom regulacijom napona.

Oni sami prate otpornost (specifičnog) tla, pojavu lutajućih struja i druge čimbenike koji negativno utječu na kvalitetu zaštite te automatski korigiraju rad VS. Ali u sustavima u kojima indikator zaštitne struje i otpora u njegovom krugu ostaju nepromijenjeni, bolje je koristiti instalacije s ručno podešavanje izlazni napon.

Dodajmo da se regulacija u automatskom načinu rada provodi prema jednom od dva pokazatelja:

• zaštitna struja (galvanostatski pretvarači);
• prema potencijalu objekta koji se štiti (potenciostatski pretvarači).

6 Podaci o poznatim stanicama katodne zaštite

Među popularnim domaćim VCS-ovima može se razlikovati nekoliko instalacija. Stanica je u velikoj potražnji Minerva–3000– snažan sustav koji su razvili francuski i ruski inženjeri za objekte Gazproma. Jedna Minerva dovoljna je da pouzdano zaštiti do 30 kilometara cjevovoda od hrđe. Stanica ima sljedeće glavne prednosti:

• jedinstvena mogućnost izrade svih njegovih komponenti;
• povećana snaga VCS-a (moguće je zaštititi komunikacije vrlo lošim zaštitnim premazom);
• samoozdravljenje (nakon hitnih preopterećenja) načina rada stanice za 15 sekundi;
• dostupnost digitalne opreme visoke preciznosti za praćenje radnih uvjeta i sustava toplinske kontrole;
• prisutnost zaštitnih krugova od prenapona mjernih i ulaznih krugova;
• odsutnost pokretnih dijelova i nepropusnost električnog ormarića.

Osim toga, do Minerva–3000 možete spojiti instalacije za daljinsko upravljanje radom stanice i daljinski upravljač njezina oprema.

Sustavi također imaju izvrsne tehničke performanse ASKG-TM– suvremene telemehanizirane adaptacijske stanice za zaštitu električnih kabela, gradskih i magistralnih cjevovoda, kao i spremnika u kojima se skladište plinovi i naftni derivati. Takvi uređaji dostupni su s različitim izlaznim snagama (od 1 do 5 kilovata). Imaju višenamjenski telemetrijski kompleks koji vam omogućuje odabir određenog načina rada VCS-a, praćenje i promjenu parametara stanice, kao i obradu dolaznih informacija i slanje operateru.

Prednosti korištenja ASKG-TM:

• mogućnost integracije u SCADA komplekse zahvaljujući podršci OPC tehnologije;
• pričuvni i glavni komunikacijski kanal;
• izbor vrijednosti snage (izlaza);
• povećana tolerancija na pogreške;
• širok raspon radnih temperatura;
• jedinstvena točnost podešavanja izlaznih parametara;
• naponska zaštita izlaza snage sustava.

Postoje SKZ i druge vrste, informacije o kojima je lako pronaći na specijaliziranim stranicama na Internetu.

7 Koji objekti se mogu zaštititi katodnom polarizacijom?

Osim zaštite automobila i cjevovoda, tehnike polarizacije koje se razmatraju aktivno se koriste za zaštitu armature uključene u armiranobetonske konstrukcije (zgrade, cestovne objekte, temelje itd.) Od korozije. Tipično, armature su jedan električni sustav, koji aktivno korodira kada kloridi i voda uđu u njega.

Katodna polarizacija u kombinaciji sa sanacijom betona zaustavlja procese korozije. U ovom slučaju potrebno je koristiti dvije vrste anoda:

• glavni su izrađeni od titana, grafita ili njihove kombinacije s premazom od metalnog oksida, kao i silicij lijevanog željeza;
• razvodne šipke – šipke izrađene od legura titana s dodatnim slojem metalne zaštite ili s nemetalnim elektrovodljivim premazom.

Regulacijom vanjske struje koja se dovodi u armiranobetonsku konstrukciju odabire se potencijal armature.

Polarizacija se smatra nezamjenjivom tehnikom za zaštitu trajnih objekata smještenih na epikontinentalnom pojasu, na plinskim i naftnim poljima. Početna zaštitni premazi takve objekte je nemoguće restaurirati (zahtijevaju demontažu i transport u suhe hangare), što znači da ostaje samo jedna mogućnost - katodna zaštita metala.

Za zaštitu od morske korozije koristi se galvanska polarizacija civilnih brodova pomoću anoda od legura cinka, magnezija i aluminija. Na obali (tijekom popravaka i privezivanja) brodovi su spojeni na SCZ, čije su anode izrađene od platiniziranog titana.

Katodna zaštita također se koristi za zaštitu od uništenja unutarnjih dijelova posuda i spremnika, kao i cijevi koje dolaze u dodir s otpadnom vodom. industrijske vode i drugi agresivni elektroliti. Polarizacija u ovom slučaju povećava vrijeme korištenja bez održavanja ovih struktura za 2-3 puta.

Postoje različite metode obrade metalnih cijevi, ali najučinkovitija od njih je katodna zaštita cjevovoda od korozije. Potrebno je spriječiti njihovo prerano smanjenje tlaka, što će dovesti do stvaranja pukotina, šupljina i pukotina.

Korozija metala je prirodni proces u kojem se mijenjaju atomi metala. Kao rezultat toga, njihovi elektroni prelaze na oksidirajuća sredstva, što dovodi do uništavanja strukture materijala.

Za podzemne cjevovode dodatni čimbenik utjecaja korozije je sastav tla. Sadrži područja s različitim elektrodnim potencijalom, što uzrokuje stvaranje korozivnih galvanskih članaka.

Postoji nekoliko vrsta korozije, uključujući:

• Čvrsto. Odlikuje se velikim kontinuiranim područjem distribucije. U rijetkim slučajevima uzrokuje oštećenje cjevovoda, jer često ne prodire duboko u metalnu strukturu;


• Lokalna korozija – postaje najviše zajednički uzrok pukne, budući da ne pokriva veliko područje, ali prodire duboko. Dijeli se na rupičastu, filamentnu, kroz, podpovršinsku, mrljastu, nožastu, intergranularnu, korozijsku krtost i pukotinu.

Metode zaštite podzemnih cjevovoda

Zaštita od korozije metala može biti aktivna i pasivna. Pasivne metode uključuju stvaranje uvjeta za cjevovod u kojima na njega neće utjecati okolno tlo. Da biste to učinili, na njega se nanose posebni zaštitni spojevi koji postaju barijera. Najčešće korišteni premazi su bitumen, epoksidne smole, polimerne trake ili kamenougljeni katran.

Za aktivnu metodu najčešće se koristi katodna zaštita cjevovoda od korozije. Temelji se na stvaranju polarizacije, što omogućuje smanjenje brzine otapanja metala. Taj se učinak ostvaruje pomicanjem potencijala korozije u negativnije područje. Da bi se to postiglo, između metalne površine i tla prolazi električna struja, što značajno smanjuje brzinu korozije.

Metode izvođenja katodne zaštite:

• Korištenje vanjski izvori struje koje su spojene na zaštićenu cijev i na anodno uzemljenje;


• Korištenje galvanske metode (protektori žrtvene anode od magnezija).

Katodna zaštita cjevovoda od korozije vanjskim izvorima je složenija. Budući da zahtijeva korištenje posebnih dizajna koji osiguravaju istosmjernu struju. Galvanska metoda se, pak, provodi kroz zaštitnike, koji omogućuju učinkovitu zaštitu samo u tlima s niskim električnim otporom.

Može se koristiti za zaštitu cjevovoda i anodne metode. Koristi se u uvjetima kontakta s agresivnim kemijskim okruženjem. Anodna metoda temelji se na pretvaranju aktivnog stanja metala u pasivno i njegovom održavanju zbog utjecaja vanjske anode.

Unatoč određenim poteškoćama u provedbi, ovu metodu aktivno se koristi tamo gdje se ne može provesti katodna zaštita cjevovoda od korozije.

Primjeri katodne zaštite cjevovoda od korozije na izložbi

Iskustva korištenja i novi razvoji u ovom području istaknuti su na godišnjoj industrijskoj izložbi "Neftegaz", koja se održava u sajmištu Expocentre.

Izložba je veliki industrijski događaj i izvrsna platforma za upoznavanje stručnjaka s novim dostignućima, kao i za pokretanje novih projekata. Izložba Neftegaz održat će se u sajmištu Expocentre u Moskvi na Krasnaya Presnya.

Pročitajte naše ostale članke.

Kod katodne zaštite cjevovoda, pozitivni pol izvora istosmjerne struje (anoda) spojen je na poseban anodni uzemljivač, a negativni pol (katoda) spojen je na štićenu konstrukciju (sl. 2.24).

Riža. 2.24. Shema katodne zaštite cjevovoda

1- dalekovod;

2 - točka transformatora;

3 - stanica katodne zaštite;

4 - cjevovod;

5 - anodno uzemljenje;

6 - kabel

Princip rada katodne zaštite sličan je elektrolizi. Pod utjecajem električnog polja elektroni se počinju kretati od anodnog uzemljivača prema zaštićenoj strukturi. Gubeći elektrone, atomi metala anodnog uzemljivača prelaze u obliku iona u otopinu elektrolita tla, odnosno anodno uzemljivač se uništava. Na katodi (cjevovodu) uočava se višak slobodnih elektrona (redukcija metala zaštićene strukture).

49. Zaštita gaznog sloja

Prilikom polaganja cjevovoda u teško dostupnim područjima udaljenim od izvora energije koristi se žrtvena zaštita (slika 2.25).

1 - cjevovod;

2 - zaštitnik;

3 - vodič;

4 - kontrolni i mjerni stup

Riža. 2.25. Shema zaštite gaznoga sloja

Princip rada zaštite gaznoga sloja sličan je galvanskom paru. Dvije elektrode, cijev i zaštitnik (izrađen od elektronegativnijeg metala od čelika), povezani su vodičem. U tom slučaju nastaje potencijalna razlika pod čijim utjecajem dolazi do usmjerenog kretanja elektrona od zaštitnika anode do cjevovoda katode. Time se uništava zaštitnik, a ne cjevovod.

Materijal gaznoga sloja mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:

Osigurati najveću potencijalnu razliku između zaštitnika metala i čelika;

Struja pri otapanju jedinice mase gaznoga sloja treba biti maksimalna;

Omjer mase gaznoga sloja koji se koristi za stvaranje zaštitnog potencijala prema ukupnoj masi gaznog sloja trebao bi biti najveći.

Zahtjevi su najbolje ispunjeni magnezij, cink i aluminij. Ovi metali pružaju gotovo jednaku učinkovitost zaštite. Stoga se u praksi njihove legure koriste uz upotrebu aditiva za poboljšanje ( mangan, povećanje izlazne struje i Indija– povećanje aktivnosti protektora).

50. Električna zaštita odvodnje

Električna drenažna zaštita je dizajnirana za zaštitu cjevovoda od lutajućih struja. Izvor lutajućih struja su električna vozila koja rade prema krugu "žica-zemlja". Struja iz pozitivne sabirnice trafostanice (kontaktne žice) kreće se do motora, a zatim kroz kotače do tračnica. Tračnice su spojene na negativnu sabirnicu vučne podstanice. Zbog niskog prijelaznog otpora "tračnice-zemlja" i kršenja skakača između tračnica, dio struje teče u zemlju.

Ako se u blizini nalazi cjevovod s oštećenom izolacijom, struja teče kroz cjevovod dok se ne stvore povoljni uvjeti za povratak na negativnu sabirnicu vučne podstanice. Tamo gdje struja izlazi, cjevovod je uništen. Uništavanje se događa u kratkom vremenu, budući da lutajuća struja teče s male površine.

Električna zaštita odvodnje je uklanjanje lutajućih struja iz cjevovoda do izvora lutajućih struja ili posebnog uzemljenja (slika 2.26).

Riža. 2.26. Dijagram zaštite električne odvodnje

1 - cjevovod; 2 - odvodni kabel; 3 - ampermetar; 4 - reostat; 5 - prekidač; 6 - element ventila; 7 - osigurač; 8 – signalni relej; 9 – tračnica