Schema schematică a protecției catodice a conductelor. Ce este protecția catodică a conductelor și cum funcționează?
Pagina 1
Protecția catodică a conductei de gaz trebuie să funcționeze neîntrerupt. Pentru fiecare VCS se stabilește un anumit mod în funcție de condițiile sale de funcționare. In timpul functionarii stație catodică Se păstrează un jurnal al parametrilor săi electrici și al funcționării sursei de curent. De asemenea, este necesară monitorizarea constantă a împământarii anodice, a cărei stare este determinată de valoarea curentului RMS.
| Caracteristicile stării stratului de protecție și conductivitatea acestuia. |
Protecția catodică a conductei de gaz trebuie să funcționeze neîntrerupt. În tronsoanele traseului în care alimentarea cu energie este întreruptă câteva ore pe zi, bateriile sunt folosite pentru a oferi protecție în timpul întreruperilor de curent. Capacitatea bateriei este determinată de valoarea curentului de protecție RMS.
Protecția catodică a conductelor de gaz împotriva efectelor curenților vagabonzi sau a coroziunii solului se realizează folosind curent electric continuu sursă externă. Polul negativ al sursei de curent este conectat la conducta de gaz protejată, iar polul pozitiv este conectat la o masă specială - anodul.
Protecția catodă a conductelor de gaz împotriva coroziunii se realizează datorită polarizării lor catodice folosind o sursă de curent externă.
Influența protecției catodice a conductelor de gaz asupra circuitelor feroviare.
Pentru protecția catodică a unei conducte de gaz se folosesc instrumente standard ale instalațiilor electrice și instrumente speciale de măsurare a coroziunii și auxiliare. Pentru a măsura diferența de potențial dintre o structură subterană și pământ, care este unul dintre criteriile de evaluare a pericolului de coroziune și a prezenței protecției, se folosesc voltmetre cu o valoare mare a rezistenței interne de 1 pe scară, astfel încât includerea lor în circuitul de măsurare nu încalcă distribuția potențialului în acesta din urmă. Această cerință este determinată atât de rezistența internă ridicată a structurii subterane și a sistemului de împământare, cât și de dificultatea creării unei rezistențe scăzute de împământare la punctul de contact al electrodului de măsurare cu pământul, în special atunci când se utilizează electrozi nepolarizați. Pentru a obține un circuit de măsurare cu o rezistență mare de intrare, se folosesc potențiometre și voltmetre de înaltă rezistență.
Pentru stațiile de protecție catodică a conductelor de gaz, ca sursă de energie electrică, se recomandă utilizarea pilelor de combustie de înaltă temperatură cu electrod ceramic. Astfel de celule de combustibil pot perioadă lungă de timp lucrari la traseul gazoductului, alimentarea cu energie electrica a statiilor de protectie catodica, precum si a locuintelor reparatorilor de linii, sisteme de semnalizare si control automat al supapelor. Această metodă de alimentare structuri liniareși instalațiile de conducte de gaze care nu necesită putere mare, simplifică foarte mult întreținerea operațională.
Foarte des, parametrii de protecție catodică ai conductelor de gaz obținuți prin calcul diferă semnificativ de parametrii SPS obținuți în practică prin măsurători. Acest lucru se datorează imposibilității de a lua în considerare întreaga varietate de factori care influențează conditii naturale asupra parametrilor de protectie.
O. G. Semenov, general director, JV "Elkon", G. Chişinău; L. P. Sysa, conducere inginer De ECP, NPK "Vector", G. Moscova
Introducere
Statiile de protectie catodica (CPS) sunt un element necesar al sistemului de protectie electrochimica (sau catodica) (ECP) al conductelor subterane impotriva coroziunii. Atunci când alegeți VCS, ele provin cel mai adesea de la cel mai mic cost, ușurința în service și calificările sale personalului de service. Calitatea echipamentului achiziționat este de obicei dificil de evaluat. Autorii propun să ia în considerare parametrii tehnici ai SCZ specificati în pașapoarte, care determină cât de bine va fi îndeplinită sarcina principală de protecție catodică.
Autorii nu și-au urmărit scopul de a se exprima într-un limbaj strict științific în definirea conceptelor. În procesul de comunicare cu personalul serviciilor ECP, ne-am dat seama că este necesar să îi ajutăm pe acești oameni să sistematizeze termenii și, mai important, să le dăm o idee despre ceea ce se întâmplă atât în rețeaua electrică, cât și în VCP în sine. .
SarcinăECP
Protecția catodică se realizează atunci când curentul electric curge din SCZ printr-un circuit electric închis format din trei rezistențe conectate în serie:
· rezistența solului între conductă și anod; I rezistența la răspândirea anodului;
· rezistența la izolarea conductelor.
Rezistența solului dintre țeavă și anod poate varia foarte mult în funcție de compoziție și de condițiile externe.
Anodul este o parte importantă a sistemului ECP și servește ca element consumabil, a cărui dizolvare asigură însăși posibilitatea implementării ECP. Rezistența sa crește constant în timpul funcționării datorită dizolvării, scăderii suprafeței efective de lucru și formării de oxizi.
Să luăm în considerare conducta metalică în sine, care este elementul protejat al ECP. Exteriorul conductei metalice este acoperit cu izolație, în care se formează fisuri în timpul funcționării din cauza efectelor vibrațiilor mecanice, schimbărilor sezoniere și zilnice de temperatură etc. Umiditatea pătrunde prin fisurile formate în izolația hidro- și termică a conductei și are loc contactul metalului țevii cu pământul, formând astfel un cuplu galvanic care facilitează îndepărtarea metalului din țeavă. Cu cât mai multe fisuri și dimensiunile lor, cu atât mai mult metal este îndepărtat. Astfel, apare coroziunea galvanică în care curge un curent de ioni metalici, adică. curent electric.
Deoarece curentul curge, a apărut o idee grozavă de a lua o sursă de curent externă și de a o porni pentru a îndeplini acest curent, datorită căruia metalul este îndepărtat și se produce coroziune. Dar se pune întrebarea: ce amploare ar trebui dat acest curent creat de om? Se pare că plus și minus dau curent de îndepărtare a metalului zero. Cum se măsoară acest curent? Analiza a arătat că tensiunea dintre țeava metalică și pământ, i.e. pe ambele părți ale izolației, ar trebui să fie între -0,5 și -3,5 V (această tensiune se numește potențial de protecție).
SarcinăSKZ
Sarcina SCP nu este doar de a furniza curent în circuitul ECP, ci și de a-l menține astfel încât potențialul de protecție să nu depășească limitele acceptate.
Deci, dacă izolația este nouă și nu a fost deteriorată, atunci rezistența sa la curentul electric este mare și este necesar un curent mic pentru a menține potențialul necesar. Pe măsură ce izolația îmbătrânește, rezistența acesteia scade. În consecință, curentul de compensare necesar de la SCZ crește. Va crește și mai mult dacă apar fisuri în izolație. Stația trebuie să fie capabilă să măsoare potențialul de protecție și să își modifice curentul de ieșire în consecință. Și nimic mai mult, din punctul de vedere al sarcinii ECP, nu este necesar.
ModurilucruSKZ
Pot exista patru moduri de operare ale ECP:
· fără stabilizarea valorilor curentului sau tensiunii de ieșire;
· I stabilizarea tensiunii de iesire;
· stabilizarea curentului de ieșire;
· I stabilizarea potenţialului de protecţie.
Să spunem imediat că în gama acceptată de modificări ale tuturor factorilor de influență, implementarea sarcinii ECP este pe deplin asigurată numai atunci când se utilizează al patrulea mod. Care este acceptat ca standard pentru modul de operare VCS.
Senzorul de potențial oferă stației informații despre nivelul potențialului. Stația își schimbă curentul în direcția dorită. Problemele incep din momentul in care este necesara instalarea acestui potential senzor. Trebuie să îl instalați într-o anumită locație calculată, trebuie să săpați un șanț pentru cablul de conectare între stație și senzor. Oricine a făcut vreo comunicare în oraș știe ce bătaie de cap este. În plus, senzorul necesită întreținere periodică.
În condițiile în care apar probleme cu modul de funcționare cu feedback in functie de potential ajung după cum urmează. La utilizarea celui de-al treilea mod, se presupune că starea izolației pe termen scurt se schimbă puțin și rezistența acesteia rămâne practic stabilă. Prin urmare, este suficient să asigurăm un flux de curent stabil printr-o rezistență de izolație stabilă și obținem un potențial de protecție stabil. Pe termen mediu și lung, ajustările necesare pot fi făcute de un alinier special instruit. Primul și al doilea mod nu impun cerințe mari pentru VCS. Aceste stații sunt simple ca proiectare și, prin urmare, ieftine, atât pentru fabricare, cât și pentru exploatare. Se pare că această împrejurare determină utilizarea unui astfel de SCZ în ECP a obiectelor situate în condiții de activitate corozivă scăzută a mediului. Dacă condițiile externe (starea de izolație, temperatură, umiditate, curenți vagabonzi) se modifică în măsura în care se formează un mod inacceptabil la obiectul protejat, aceste stații nu își pot îndeplini sarcina. Pentru ajustarea modului lor, este necesară prezența frecventă a personalului de întreținere, în caz contrar sarcina ECP este parțial finalizată.
CaracteristiciSKZ
În primul rând, VCS trebuie selectat pe baza cerințelor stabilite în documente de reglementare. Și, probabil, cel mai important lucru în acest caz va fi GOST R 51164-98. În Anexa „I” la acest document se precizează că eficiența stației trebuie să fie de cel puțin 70%. Nivelul de interferență industrială creat de RMS nu trebuie să depășească valorile specificate de GOST 16842, iar nivelul armonicilor la ieșire trebuie să respecte GOST 9.602.
Pașaportul SPS indică de obicei: I puterea de ieșire nominală;
Eficiență la puterea nominală de ieșire.
Puterea nominală de ieșire este puterea pe care o stație o poate furniza la sarcina nominală. De obicei, această sarcină este de 1 ohm. Eficiența este definită ca raportul dintre puterea nominală de ieșire și puterea activă consumată de stație în modul nominal. Și în acest mod, eficiența este cea mai mare pentru orice stație. Cu toate acestea, majoritatea VCS-urilor nu funcționează în modul nominal. Factorul de sarcină de putere variază de la 0,3 la 1,0. În acest caz, eficiența reală pentru majoritatea stațiilor produse astăzi va scădea considerabil pe măsură ce puterea de ieșire scade. Acest lucru este vizibil în special pentru transformatorul SPS care utilizează tiristoare ca element de reglare. Pentru RMS fără transformator (de înaltă frecvență), scăderea eficienței cu o scădere a puterii de ieșire este semnificativ mai mică.
O vedere generală a schimbării eficienței pentru VMS de diferite modele poate fi văzută în figură.
Din fig. Se vede ca daca folosesti o statie, de exemplu, cu o eficienta nominala de 70%, atunci fii pregatit pentru faptul ca ai irosit inutil inca 30% din energia electrica primita din retea. Și acesta este în cel mai bun caz al puterii nominale de ieșire.
Cu o putere de ieșire de 0,7 din valoarea nominală, ar trebui să fii pregătit pentru faptul că pierderile de energie electrică vor fi egale cu energia utilă cheltuită. Unde se pierde atâta energie?
· pierderi ohmice (termice) în înfăşurările transformatoarelor, bobinelor şi în elementele circuitului activ;
· costuri energetice pentru funcţionarea circuitului de control al staţiei;
· pierderi de energie sub formă de emisie radio; pierderea energiei de pulsație a curentului de ieșire al stației pe sarcină.
Această energie este radiată în pământ de la anod și nu produce muncă utilă. Prin urmare, este atât de necesar să folosiți stații cu un coeficient de pulsație scăzut, altfel se irosește energie scumpă. Nu numai că pierderile de energie electrică cresc la niveluri ridicate de pulsație și emisie radio, dar în plus, această energie disipată inutil creează interferențe cu funcționarea normală. cantitate mare echipamente electronice situate în zona înconjurătoare. Pașaportul SKZ indică și puterea totală necesară, să încercăm să înțelegem acest parametru. SKZ preia energie din rețeaua electrică și face acest lucru în fiecare unitate de timp cu aceeași intensitate pe care i-am permis să o facă cu butonul de reglare de pe panoul de control al stației. Desigur, puteți lua energie din rețea cu o putere care nu depășește puterea chiar a acestei rețele. Și dacă tensiunea din rețea se modifică sinusoidal, atunci capacitatea noastră de a prelua energie din rețea se schimbă sinusoidal de 50 de ori pe secundă. De exemplu, în momentul în care tensiunea rețelei trece prin zero, nu poate fi luată energie de la ea. Cu toate acestea, când sinusoidul de tensiune atinge maximul, atunci în acel moment capacitatea noastră de a prelua energie din rețea este maximă. În orice alt moment, această oportunitate este mai mică. Astfel, se dovedește că în orice moment puterea rețelei diferă de puterea sa în momentul următor. Aceste valori de putere se numesc putere instantanee la un moment dat și acest concept este dificil de utilizat. Prin urmare, am convenit asupra conceptului de așa-numit putere de operare, care se determină dintr-un proces imaginar în care o rețea cu modificarea tensiunii sinusoidală este înlocuită cu o rețea cu tensiune constantă. Când am calculat valoarea acestei tensiuni constante pentru rețelele noastre electrice, s-a dovedit a fi de 220 V - a fost numită tensiune efectivă. Și valoarea maximă a sinusoidei de tensiune a fost numită tensiune de amplitudine și este egală cu 320 V. Prin analogie cu tensiunea, a fost introdus conceptul de valoare efectivă a curentului. Produsul dintre valoarea tensiunii efective și valoarea curentului efectiv se numește consumul total de energie, iar valoarea acestuia este indicată în pașaportul RMS.
Și puterea maximă din VCS în sine nu este utilizată pe deplin, deoarece conține diverse elemente reactive care nu irosesc energie, dar o folosesc ca și cum ar crea condiții pentru ca restul energiei să treacă în sarcină și apoi să returneze această energie de reglare înapoi în rețea. Această energie returnată se numește energie reactivă. Energia care este transferată la sarcină este energie activă. Parametrul care indică relația dintre energia activă care trebuie transferată la sarcină și energia totală furnizată la VMS se numește factor de putere și este indicat în pașaportul stației. Și dacă ne coordonăm capacitățile cu capacitățile rețelei de aprovizionare, i.e. sincron cu modificarea sinusoidală a tensiunii rețelei, luăm putere de la ea, atunci acest caz se numește ideal și factorul de putere al VMS care funcționează cu rețeaua în acest fel va fi egal cu unitatea.
Stația trebuie să transfere energia activă cât mai eficient posibil pentru a crea un potențial de protecție. Eficiența cu care SKZ face acest lucru este evaluată prin factorul de eficiență. Câtă energie cheltuiește depinde de metoda de transmitere a energiei și de modul de funcționare. Fără a intra în acest domeniu extins pentru discuții, vom spune doar că SSC-urile pentru transformator și transformator-tiristor și-au atins limita de îmbunătățire. Nu au resursele necesare pentru a-și îmbunătăți calitatea muncii. Viitorul aparține VMS de înaltă frecvență, care devin din ce în ce mai fiabile și mai ușor de întreținut în fiecare an. În ceea ce privește eficiența și calitatea muncii lor, ei își depășesc deja predecesorii și au o mare rezervă de îmbunătățire.
Consumatorproprietăți
Proprietățile de consum ale unui astfel de dispozitiv precum SKZ includ următoarele:
1. Dimensiuni, greutate Şi rezistenţă. Probabil că nu este cazul să spunem că cu cât stația este mai mică și mai ușoară, cu atât costurile pentru transportul și instalarea ei sunt mai mici, atât în timpul instalării, cât și al reparațiilor.
2. Mentenabilitatea. Capacitatea de a înlocui rapid o stație sau un ansamblu la fața locului este foarte importantă. Cu reparatii ulterioare in laborator, i.e. principiul modular de construcție a VCS.
3. Comoditate V serviciu. Ușurința întreținerii, pe lângă ușurința transportului și reparației, este determinată, în opinia noastră, de următoarele:
disponibilitatea tuturor indicatorilor și instrumentelor de măsurare necesare, disponibilitatea telecomandași monitorizarea modului de funcționare al VCS.
Concluzii
Pe baza celor de mai sus, se pot face câteva concluzii și recomandări:
1. Stațiile de transformare și tiristoare-transformatoare sunt iremediabil depășite din toate punctele de vedere și nu îndeplinesc cerințele moderne, în special în domeniul economisirii energiei.
2. O statie moderna trebuie sa aiba:
· randament ridicat pe toata gama de sarcina;
· factor de putere (cos I) nu mai mic de 0,75 pe întregul domeniu de sarcină;
· factorul de ondulare a tensiunii de ieșire nu mai mult de 2%;
· gama de reglare a curentului si tensiunii de la 0 la 100%;
· corp ușor, durabil și de dimensiuni mici;
· principiul construcției modulare, i.e. au o întreținere ridicată;
· I eficienta energetica.
Alte cerințe pentru stațiile de protecție catodică, cum ar fi protecția împotriva supraîncărcărilor și scurtcircuitelor; întreținerea automată a unui anumit curent de sarcină - și alte cerințe sunt în general acceptate și obligatorii pentru toate VCS.
In concluzie, oferim consumatorilor un tabel care compara parametrii principalelor statii de protectie catodica produse si aflate in utilizare. Pentru comoditate, tabelul prezintă stații de aceeași putere, deși mulți producători pot oferi o gamă întreagă de stații produse.
STRUCTURI METALICE"
Protectia catodica a structurilor metalice subterane
Principiul de funcționare al protecției catodice
Când metalul intră în contact cu soluri legate de mediile electrolitice, are loc un proces de coroziune, însoțit de formarea unui curent electric, și se stabilește un anumit potențial de electrod. Mărimea potențialului electrodului conductei poate fi determinată de diferența de potențial dintre doi electrozi: conducta și elementul sulfat de cupru nepolarizant. Astfel, valoarea potențialului conductei este diferența dintre potențialul electrodului său și potențialul electrodului de referință față de pământ. Pe suprafața conductei, procesele cu electrozi au loc într-o anumită direcție, iar schimbările în timp sunt de natură staționară.
Potențialul staționar este de obicei numit potențial natural, implicând absența curenților vagabonzi și a altor curenți induși pe conductă.
Interacțiunea unui metal corodând cu un electrolit este împărțită în două procese: anodic și catodic, care au loc simultan în diferite zone ale interfeței metal-electrolit.
La protecția împotriva coroziunii, se utilizează separarea teritorială a proceselor anodice și catodice. O sursă de curent cu un electrod suplimentar de împământare este conectată la conductă, cu ajutorul căreia se aplică un curent continuu extern conductei. În acest caz, procesul anodic are loc pe un electrod suplimentar de împământare.
Polarizarea catodica a conductelor subterane se realizeaza prin aplicarea unui camp electric de la o sursa externa de curent continuu. Polul negativ al sursei de curent continuu este conectat la structura protejată, în timp ce conducta este catodul în raport cu pământul, iar anodul de împământare creat artificial este polul pozitiv.
Diagrama schematică protectia catodica este prezentata in fig. 14.1. Cu protecție catodică, polul negativ al sursei de curent 2 este conectat la conducta 1, iar polul pozitiv este conectat la împământarea anodului creat artificial 3. Când sursa de curent este pornită, sursa de curent de la polul său prin intermediul împământarea anodică intră în pământ și prin zonele deteriorate ale izolației 6 la conductă. Apoi, prin punctul de drenaj 4 de-a lungul firului de conectare 5, curentul revine din nou la minusul sursei de alimentare. În acest caz, procesul de polarizare catodă începe în secțiunile expuse ale conductei.
Orez. 14.1. Schema schematică a protecției catodice a conductei:
1 - conductă; 2 - sursă DC externă; 3 - împământare anodică;
4 - punct de drenaj; 5 - cablu de scurgere; 6 - contact terminal catodic;
7 - terminal catod; 8 - deteriorarea izolației conductei
Deoarece tensiunea curentului extern aplicat între electrodul de împământare și conductă depășește semnificativ diferența de potențial dintre electrozii macroperechilor de coroziune ale conductei, potențialul staționar al împământarii anodice nu joacă un rol decisiv.
Cu includerea protecției electrochimice ( j 0a.adăugaţi) distribuția curenților de macroperechi de coroziune este perturbată, valorile diferenței de potențial „țeavă - masă” a secțiunilor catodice ( j 0k) cu diferența de potențial a secțiunilor anodului ( j 0a), sunt prevăzute condiții de polarizare.
Protectia catodica este reglementata prin mentinerea potentialului de protectie necesar. Dacă, prin aplicarea unui curent extern, conducta este polarizată la potențialul de echilibru ( j 0k = j 0a) dizolvarea metalului (Fig. 14.2 a), apoi curentul anodic se oprește și coroziunea se oprește. O creștere suplimentară a curentului de protecție este impracticabilă. La valori potenţiale mai pozitive se produce fenomenul de protecţie incompletă (Fig. 14.2 b). Poate apărea în timpul protecției catodice a unei conducte situate într-o zonă de influență puternică a curenților vagabonzi sau atunci când se utilizează protectori care nu au un potențial electrod suficient de negativ (protectoare de zinc).
Criteriile pentru protejarea metalului împotriva coroziunii sunt densitatea curentului de protecție și potențialul de protecție.
Polarizare catodica neizolata structura metalica până la valoarea potenţialului de protecţie necesită curenţi semnificativi. Cele mai probabile valori ale densităților de curent necesare polarizării oțelului în diverse medii la potențialul de protecție minim (-0,85 V) în raport cu electrodul de referință cu sulfat de cupru sunt date în tabel. 14.1
Orez. 14.2. Diagrama de coroziune pentru cazul polarizării complete (a) și
polarizare incompletă (b)
De obicei protectie catodica utilizat împreună cu acoperiri izolante aplicate pe suprafața exterioară a conductei. Acoperirea suprafeței reduce curentul necesar cu câteva ordine de mărime. Astfel, pentru protecția catodică a oțelului cu o acoperire bună în sol este necesar doar 0,01 ... 0,2 mA/m2.
Tabelul 14.1
Densitatea de curent necesară pentru protecția catodică
suprafata goala de otel in diverse medii
Densitatea de curent de protecție pentru conductele principale izolate nu poate deveni un criteriu de protecție fiabil datorită distribuției necunoscute a izolației conductei deteriorate, care determină aria de contact reală a metalului cu solul. Chiar și pentru o țeavă neizolată (cartuș la un pasaj subteran prin căi ferate și autostrăzi), densitatea de curent de protecție este determinată de dimensiunile geometrice ale structurii și este fictivă, deoarece proporția suprafeței cartusului rămâne necunoscută, acoperită cu prezent constant. straturi de protecție pasive (scara, etc.) și care nu participă la procesul de depolarizare. Prin urmare, pentru unii este utilizată densitatea de curent de protecție ca criteriu de protecție cercetare de laborator efectuate pe probe de metal.
Cu protecția catodică a unei conducte, polul pozitiv al sursei de curent continuu (anod) este conectat la un electrod special de împământare anod, iar polul negativ (catodul) este conectat la structura protejată (Fig. 2.24).
Orez. 2.24. Schema de protecție catodică a conductelor
1- linie de alimentare;
2 - punct transformator;
3 - statie de protectie catodica;
4 - conductă;
5 - împământare anodică;
6 - cablu
Principiul de funcționare al protecției catodice este similar cu electroliza. Sub influența unui câmp electric, electronii încep să se deplaseze de la conductorul de împământare al anodului la structura protejată. Pierzând electroni, atomii de metal ai electrodului de împământare anodului trec sub formă de ioni în soluția de electrolit din sol, adică electrodul de împământare anodului este distrus. La catod (conducta) se observă un exces de electroni liberi (reducerea metalului structurii protejate).
49. Protectia benzii de rulare
Atunci când se instalează conducte în zone greu accesibile, îndepărtate de sursele de energie, se folosește protecție sacrificială (Fig. 2.25).
1 - conductă;
2 - protector;
3 - conductor;
4 - coloana de control si masura
Orez. 2.25. Schema de protecție a benzii de rulare
Principiul de funcționare al protecției benzii de rulare este similar cu cuplul galvanic. Cei doi electrozi, conducta și protectorul (fabricate dintr-un metal mai electronegativ decât oțelul), sunt conectați printr-un conductor. În acest caz, apare o diferență de potențial, sub influența căreia are loc o mișcare direcționată a electronilor de la protectorul anodului la conducta catodică. Astfel, protectorul este distrus, nu conducta.
Materialul benzii de rulare trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
Asigurați cea mai mare diferență de potențial între metalul protector și oțel;
Curentul la dizolvarea unei unități de masă a benzii de rulare ar trebui să fie maxim;
Raportul dintre masa benzii de rulare utilizată pentru a crea potențialul de protecție și masa totală a benzii de rulare ar trebui să fie cel mai mare.
Cerințele sunt cel mai bine îndeplinite magneziu, zinc și aluminiu. Aceste metale oferă o eficiență de protecție aproape egală. Prin urmare, în practică, aliajele lor sunt utilizate cu utilizarea aditivilor îmbunătățitori ( mangan, creșterea curentului de ieșire și India– creşterea activităţii protectorului).
50. Protectie de scurgere electrica
Protecția electrică de drenaj este concepută pentru a proteja conducta de curenții vagabonzi. Sursa curenților vagabonzi sunt vehiculele electrice care funcționează conform circuitului „sârmă la pământ”. Curentul de la magistrala pozitivă a substației de tracțiune (sârmă de contact) se deplasează către motor și apoi prin roți către șine. Șinele sunt conectate la magistrala negativă a stației de tracțiune. Datorită rezistenței scăzute de tranziție „șine la pământ” și încălcării jumperilor dintre șine, o parte din curent curge în pământ.
Dacă în apropiere există o conductă cu izolația deteriorată, curentul trece prin conductă până când există condiții favorabile pentru întoarcerea la magistrala negativă a stației de tracțiune. Acolo unde iese curentul, conducta este distrusă. Distrugerea are loc într-un timp scurt, deoarece curentul parazit curge de pe o suprafață mică.
Protecția electrică a drenajului este îndepărtarea curenților vagabonzi din conductă către o sursă de curenți vagabonzi sau împământare specială (Fig. 2.26).
Orez. 2.26. Schema de protectie a scurgerii electrice
1 - conductă; 2 - cablu de scurgere; 3 - ampermetru; 4 - reostat; 5 - comutator; 6 - element de supapă; 7 - siguranța; 8 – releu de semnal; 9 – șină
Protecție electrochimică – mod eficient protecția produselor finite împotriva coroziunii electrochimice. În unele cazuri, este imposibil să reînnoiți stratul de vopsea sau materialul de ambalare de protecție, atunci este recomandabil să folosiți protecție electrochimică. Acoperirea unei conducte subterane sau a fundului vas maritim este foarte laborioasă și costisitoare de reînnoit, uneori este pur și simplu imposibil. Protecția electrochimică protejează în mod fiabil produsul de, prevenind distrugerea conductelor subterane, fundul navelor, diverse rezervoare etc.
Protecția electrochimică este utilizată în cazurile în care potențialul de coroziune liberă este în zona de dizolvare intensă a metalului de bază sau repasivare. Aceste. când are loc distrugerea intensă a structurilor metalice.
Esența protecției electrochimice
La gata produs metalic DC este conectat extern (sursă DC sau protector). Curentul electric de pe suprafața produsului protejat creează polarizarea catodică a electrozilor perechilor microgalvanice. Rezultatul este că zonele anodice de pe suprafața metalului devin catodice. Și datorită influenței unui mediu corosiv, nu metalul structurii este distrus, ci anodul.
În funcție de direcția (pozitivă sau negativă) potențialul metalului se deplasează, protecția electrochimică este împărțită în anodică și catodă.
Protecție catodică împotriva coroziunii
Protecția la coroziune electrochimică catodică este utilizată atunci când metalul protejat nu este predispus la pasivare. Acesta este unul dintre principalele tipuri de protecție a metalelor împotriva coroziunii. Esența protecției catodice este aplicarea unui curent extern asupra produsului de la polul negativ, care polarizează secțiunile catodice ale elementelor corozive, apropiind valoarea potențialului de cele anodice. Polul pozitiv al sursei de curent este conectat la anod. În acest caz, coroziunea structurii protejate este aproape redusă la zero. Anodul se deteriorează treptat și trebuie înlocuit periodic.
Există mai multe opțiuni pentru protecția catodică: polarizarea de la o sursă externă de curent electric; reducerea vitezei procesului catodic (de exemplu, dezaerarea electrolitului); contactul cu un metal al cărui potențial liber de coroziune într-un mediu dat este mai electronegativ (așa-numita protecție sacrificială).
Polarizarea de la o sursă externă de curent electric este folosită foarte des pentru a proteja structurile situate în sol, apă (fundurile navelor etc.). Pe lângă asta acest tip protecția împotriva coroziunii este utilizată pentru zinc, staniu, aluminiu și aliajele acestuia, titan, cupru și aliajele acestuia, plumb, precum și oțeluri cu conținut ridicat de crom, carbon, aliaje (atât slab, cât și înalt aliate).
Sursa de curent externă este stațiile de protecție catodică, care constau dintr-un redresor (convertor), o alimentare cu curent a structurii protejate, conductori de împământare anodici, un electrod de referință și un cablu anodic.
Protecția catodică este utilizată atât independent, cât și vedere suplimentară protectie anticoroziva.
Principalul criteriu după care se poate aprecia eficacitatea protecției catodice este potential protector. Potențialul de protecție este potențialul la care rata coroziunii metalului intră anumite conditii mediu ia cea mai mică valoare (pe cât posibil).
Există dezavantaje în utilizarea protecției catodice. Una dintre ele este pericolul apărare. Supraprotecția se observă cu o schimbare mare a potențialului obiectului protejat în direcția negativă. În același timp iese în evidență. Rezultatul este distrugerea acoperiri protectoare, fragilizarea metalului cu hidrogen, fisurarea coroziunii.
Protecția benzii de rulare (utilizarea protecției)
Un tip de protecție catodică este sacrificial. Când se folosește protecția sacrificială, un metal cu un potențial mai electronegativ este conectat la obiectul protejat. În acest caz, nu structura este distrusă, ci banda de rulare. În timp, protectorul se corodează și trebuie înlocuit cu unul nou.
Protecția benzii de rulare este eficientă în cazurile în care între banda de rulare și mediu rezistență de contact scăzută.
Fiecare protector are propria sa rază de acțiune de protecție, care este determinată de distanța maximă posibilă până la care protectorul poate fi îndepărtat fără a pierde efectul de protecție. Protecția de protecție este folosită cel mai adesea atunci când este imposibil sau dificil și costisitor să furnizați curent structurii.
Protectoarele sunt folosite pentru a proteja structurile din medii neutre (apa de mare sau râu, aer, sol etc.).
Următoarele metale sunt folosite pentru fabricarea protectorilor: magneziu, zinc, fier, aluminiu. Metale pure nu își îndeplinesc pe deplin funcțiile de protecție, astfel încât în timpul fabricării protectorilor sunt aliați suplimentar.
Protecțiile de fier sunt fabricate din oțel carbon sau fier pur.
Protectori de zinc
Protectorii de zinc contin aproximativ 0,001 - 0,005% plumb, cupru si fier, 0,1 - 0,5% aluminiu si 0,025 - 0,15% cadmiu. Proiectoarele din zinc sunt folosite pentru a proteja produsele împotriva coroziunii marine (în apă sărată). Dacă un protector de zinc este utilizat în apă proaspătă, ușor sărată sau soluri, acesta devine rapid acoperit cu un strat gros de oxizi și hidroxizi.
Protector cu magneziu
Aliajele pentru fabricarea protectoarelor cu magneziu sunt aliate cu 2–5% zinc și 5–7% aluminiu. Cantitatea de cupru, plumb, fier, siliciu, nichel din aliaj nu trebuie să depășească zecimi și sutimi de procent.
Protectorul cu magneziu se foloseste in apele si soluri usor sarate, proaspete. Protectorul este utilizat în medii în care protectoarele din zinc și aluminiu sunt ineficiente. Un aspect important este că protectorii cu magneziu trebuie folosiți într-un mediu cu un pH de 9,5 - 10,5. Acest lucru este explicat de mare viteză dizolvarea magneziului și formarea de compuși puțin solubili pe suprafața sa.
Protectorul cu magneziu este periculos deoarece... este cauza fragilizării prin hidrogen și a fisurării prin coroziune a structurilor.
Protectoare din aluminiu
Protectorii din aluminiu contin aditivi care previn formarea oxizilor de aluminiu. La astfel de protectori se adaugă până la 8% zinc, până la 5% magneziu și zecimi până la sutimi de siliciu, cadmiu, indiu și taliu. Protecțiile din aluminiu sunt utilizate în raftul de coastă și în apa de mare curgătoare.
Protectie anodica anticoroziva
Protecția electrochimică anodică este utilizată pentru structurile din titan, oțeluri inoxidabile slab aliate, oțeluri carbon, aliaje feroase înalt aliate și metale pasivante diferite. Protecția anodică este utilizată în medii corozive foarte conductoare de electricitate.
Cu protecția anodică, potențialul metalului protejat se schimbă la un nivel mai ridicat latura pozitiva până când sistemul atinge o stare de echilibru pasivă. Avantajele protecției electrochimice anodice nu sunt doar o încetinire foarte semnificativă a vitezei de coroziune, ci și faptul că produsele de coroziune nu intră în produsul fabricat și în mediu.
Protecția anodică poate fi implementată în mai multe moduri: prin deplasarea potențialului într-o direcție pozitivă folosind o sursă de curent electric extern sau prin introducerea de agenți oxidanți (sau elemente în aliaj) în mediul coroziv, care cresc eficiența procesului catodic pe suprafața metalică.
Protecția anodică folosind agenți oxidanți este similară ca mecanism de protecție cu polarizarea anodică.
Dacă se folosesc inhibitori de pasivizare cu proprietăți oxidante, suprafața protejată devine pasivă sub influența curentului generat. Acestea includ dicromații, nitrații etc. Dar poluează destul de puternic mediul tehnologic din jur.
Atunci când în aliaj sunt introduși aditivi (aliajul în principal cu un metal nobil), reacția de reducere a depolarizatorului care are loc la catod are loc cu o supratensiune mai mică decât la metalul protejat.
Dacă un curent electric trece prin structura protejată, potențialul se deplasează într-o direcție pozitivă.
Instalația pentru protecția anticorozivă electrochimică anodică constă dintr-o sursă de curent externă, un electrod de referință, un catod și obiectul protejat în sine.
Pentru a afla dacă este posibilă aplicarea protecției electrochimice anodice pentru un anumit obiect, se iau curbe de polarizare anodică, cu ajutorul cărora se poate determina potențialul de coroziune al structurii studiate într-un anumit mediu corosiv, regiunea de pasivitate stabilă și densitatea de curent în această regiune.
Pentru fabricarea catozilor se folosesc metale slab solubile, cum ar fi oțelurile inoxidabile înalt aliate, tantalul, nichelul, plumbul și platina.
Pentru ca protecția electrochimică anodică să fie eficientă într-un anumit mediu, este necesar să se utilizeze metale și aliaje ușor pasive, electrodul de referință și catodul trebuie să fie în soluție în orice moment, iar elementele de legătură trebuie să fie de înaltă calitate.
Pentru fiecare caz de protecție anodică, aranjamentul catodic este proiectat individual.
Pentru a protectie anodica a fost eficient pentru un anumit obiect, este necesar ca acesta să îndeplinească anumite cerințe:
Toate suduri trebuie executat cu înaltă calitate;
În mediul tehnologic, materialul din care este realizat obiectul protejat trebuie să treacă în stare pasivă;
Numărul de pungi de aer și fisuri ar trebui să fie minim;
Nu ar trebui să existe îmbinări cu nituri pe structură;
În dispozitivul protejat, electrodul de referință și catodul trebuie să fie întotdeauna în soluție.
Pentru implementarea protecției anodice în industria chimică, se folosesc adesea schimbătoare de căldură și instalații care au formă cilindrică.
Protecție electrochimică anodică oţeluri inoxidabile aplicabil pentru depozitarea industrială a acidului sulfuric, soluții pe bază de amoniac, îngrășăminte minerale, precum si tot felul de colectii, rezervoare, rezervoare de masura.
Protecția anodică poate fi, de asemenea, utilizată pentru a preveni distrugerea corozivă a băilor de nichelare fără electroși, a unităților de schimb de căldură în producția de fibre artificiale și a acidului sulfuric.
