Diagrami skematik i mbrojtjes katodike të tubacionit. Çfarë është mbrojtja katodike e tubacioneve dhe si funksionon ajo?
Faqe 1
Mbrojtja katodike e tubacionit të gazit duhet të funksionojë pandërprerë. Për çdo VCS vendoset një mënyrë e caktuar në varësi të kushteve të funksionimit të tij. Gjatë funksionimit stacioni katodik Mbahet një regjistër i parametrave të tij elektrikë dhe funksionimit të burimit aktual. Është gjithashtu e nevojshme të monitorohet vazhdimisht tokëzimi anodik, gjendja e së cilës përcaktohet nga vlera e rrymës RMS.
| Karakteristikat e gjendjes së veshjes mbrojtëse dhe përçueshmërisë së saj. |
Mbrojtja katodike e tubacionit të gazit duhet të funksionojë pandërprerë. Në pjesët e rrugës ku furnizimi me energji elektrike ndërpritet për disa orë në ditë, bateritë përdoren për të siguruar mbrojtje gjatë ndërprerjeve të energjisë. Kapaciteti i baterisë përcaktohet nga vlera e rrymës mbrojtëse RMS.
Mbrojtja katodike e tubacioneve të gazit nga efektet e rrymave të humbur ose korrozioni i tokës kryhet duke përdorur rrymë elektrike të drejtpërdrejtë burim i jashtëm. Poli negativ i burimit aktual është i lidhur me tubacionin e mbrojtur të gazit, dhe poli pozitiv është i lidhur me një tokë të veçantë - anodë.
Mbrojtja katodike e tubacioneve të gazit nga korrozioni kryhet për shkak të polarizimit të tyre katodik duke përdorur një burim të jashtëm aktual.
Ndikimi i mbrojtjes katodike të tubacioneve të gazit në qarqet hekurudhore.
Për mbrojtjen katodike të tubacionit të gazit përdoren instrumente standarde të instalimeve elektrike dhe instrumente speciale për matjen e korrozionit dhe ndihmës. Për të matur diferencën potenciale midis një strukture nëntokësore dhe tokës, e cila është një nga kriteret për vlerësimin e rrezikut të korrozionit dhe pranisë së mbrojtjes, përdoren voltmetra me një vlerë të madhe të rezistencës së brendshme prej 1 në shkallë, në mënyrë që përfshirja e tyre në qarku matës nuk cenon shpërndarjen e potencialit në këtë të fundit. Kjo kërkesë përcaktohet si nga rezistenca e lartë e brendshme e strukturës nëntokësore dhe sistemi i tokës, ashtu edhe nga vështirësia e krijimit të një rezistence të ulët të tokëzimit në pikën e kontaktit të elektrodës matëse me tokën, veçanërisht kur përdoren elektroda jo polarizuese. Për të marrë një qark matës me rezistencë të lartë hyrëse, përdoren potenciometra dhe voltmetra me rezistencë të lartë.
Për stacionet e mbrojtjes katodike të tubacioneve të gazit si burim i energjisë elektrike, rekomandohet përdorimi i qelizave të karburantit me temperaturë të lartë me një elektrodë qeramike. Qelizat e tilla të karburantit mund kohë të gjatë puna në gjurmën e gazsjellësit, furnizimi me energji elektrike për stacionet e mbrojtjes katodike, si dhe për shtëpitë e riparuesve të linjës, sistemet e alarmit dhe kontrollin automatik të valvulave. Kjo metodë e furnizimit me energji elektrike strukturat lineare dhe instalimet e tubacioneve të gazit që nuk kërkojnë shumë energji, thjeshtojnë shumë mirëmbajtjen.
Shumë shpesh, parametrat e mbrojtjes katodike të tubacioneve të gazit të marra nga llogaritja ndryshojnë ndjeshëm nga parametrat SPS të marra në praktikë nga matje. Kjo është për shkak të pamundësisë për të marrë parasysh të gjithë shumëllojshmërinë e faktorëve që ndikojnë kushtet natyrore mbi parametrat e mbrojtjes.
A. G. Semenov, të përgjithshme drejtor, JV "Elkon", G. Kishinau; L. P. Sysa, drejtues inxhinier Nga ECP, NPK "Vektor", G. Moska
Hyrje
Stacionet e mbrojtjes katodike (CPS) janë një element i domosdoshëm i sistemit elektrokimik (ose katodik) të mbrojtjes (ECP) të tubacioneve nëntokësore kundër korrozionit. Kur zgjedhin VCS, ato më së shpeshti dalin nga kosto më e vogël, lehtësinë e shërbimit dhe kualifikimet e saj personeli i shërbimit. Cilësia e pajisjeve të blera është zakonisht e vështirë për t'u vlerësuar. Autorët propozojnë të merren parasysh parametrat teknikë të SCZ të specifikuara në pasaporta, të cilat përcaktojnë se sa mirë do të kryhet detyra kryesore e mbrojtjes katodike.
Autorët nuk ndoqën qëllimin për t'u shprehur në një gjuhë strikte shkencore në përcaktimin e koncepteve. Në procesin e komunikimit me personelin e shërbimeve ECP, kuptuam se është e nevojshme t'i ndihmojmë këta njerëz të sistemojnë termat dhe, më e rëndësishmja, t'u japim atyre një ide se çfarë po ndodh si në rrjetin elektrik ashtu edhe në vetë VCP. .
DetyrëECP
Mbrojtja katodike kryhet kur rryma elektrike rrjedh nga SCZ përmes një qarku elektrik të mbyllur të formuar nga tre rezistenca të lidhura në seri:
· rezistenca e tokës midis tubacionit dhe anodës; I rezistenca ndaj përhapjes së anodës;
· Rezistenca e izolimit të tubacionit.
Rezistenca e tokës midis tubit dhe anodës mund të ndryshojë shumë në varësi të përbërjes dhe kushteve të jashtme.
Anoda është një pjesë e rëndësishme e sistemit ECP, dhe shërben si një element konsumues, shpërbërja e të cilit siguron vetë mundësinë e zbatimit të ECP. Rezistenca e tij rritet vazhdimisht gjatë funksionimit për shkak të shpërbërjes, zvogëlimit të sipërfaqes efektive të punës dhe formimit të oksideve.
Le të shqyrtojmë vetë tubacionin metalik, i cili është elementi i mbrojtur i ECP. Pjesa e jashtme e tubit metalik është e mbuluar me izolim, në të cilin gjatë funksionimit krijohen çarje për shkak të efekteve të dridhjeve mekanike, ndryshimeve të temperaturës sezonale dhe ditore etj. Lagështia depërton përmes çarjeve të formuara në izolimin hidro dhe termik të tubacionit dhe ndodh kontakti i metalit të tubit me tokën, duke formuar kështu një çift galvanik që lehtëson heqjen e metalit nga tubi. Sa më shumë çarje dhe madhësia e tyre, aq më shumë metal hiqet. Kështu, ndodh korrozioni galvanik në të cilin rrjedh një rrymë jonesh metalike, d.m.th. rrymë elektrike.
Meqenëse rrjedh rryma, lindi një ide e shkëlqyeshme për të marrë një burim të jashtëm të rrymës dhe për ta ndezur atë për të përmbushur pikërisht këtë rrymë, për shkak të së cilës metali hiqet dhe ndodh korrozioni. Por lind pyetja: çfarë përmasash duhet t'i jepet kësaj rryme të krijuar nga njeriu? Duket se është e tillë që plus dhe minus japin rrymë zero të heqjes së metalit. Si të matet kjo rrymë? Analiza tregoi se tensioni ndërmjet tubit metalik dhe tokës, d.m.th. në të dy anët e izolimit, duhet të jetë ndërmjet -0,5 dhe -3,5 V (ky tension quhet potencial mbrojtës).
DetyrëSKZ
Detyra e SCP nuk është vetëm të sigurojë rrymë në qarkun ECP, por edhe ta mirëmbajë atë në mënyrë që potenciali mbrojtës të mos shkojë përtej kufijve të pranuar.
Pra, nëse izolimi është i ri dhe nuk është dëmtuar, atëherë rezistenca e tij ndaj rrymës elektrike është e lartë dhe nevojitet një rrymë e vogël për të ruajtur potencialin e kërkuar. Me kalimin e vjetër të izolimit, rezistenca e tij zvogëlohet. Rrjedhimisht, rryma e kërkuar kompensuese nga SCZ rritet. Do të rritet edhe më shumë nëse shfaqen çarje në izolim. Stacioni duhet të jetë në gjendje të matë potencialin mbrojtës dhe të ndryshojë rrymën e tij të daljes në përputhje me rrethanat. Dhe asgjë më shumë, nga pikëpamja e detyrës së ECP, nuk kërkohet.
MënyratpunaSKZ
Mund të ketë katër mënyra funksionimi të ECP:
· pa stabilizim të vlerave të rrymës ose tensionit të daljes;
· I stabilizimi i tensionit në dalje;
· Stabilizimi i rrymës së daljes;
· I stabilizimi i potencialit mbrojtës.
Le të themi menjëherë se në gamën e pranuar të ndryshimeve në të gjithë faktorët ndikues, zbatimi i detyrës ECP sigurohet plotësisht vetëm kur përdoret mënyra e katërt. Kjo është ajo që pranohet si standard për mënyrën e funksionimit VCS.
Sensori potencial i siguron stacionit informacion rreth nivelit të mundshëm. Stacioni e ndryshon rrymën e tij në drejtimin e dëshiruar. Problemet fillojnë që nga momenti kur është e nevojshme të instaloni këtë sensor të mundshëm. Ju duhet ta instaloni atë në një vend të caktuar të llogaritur, duhet të gërmoni një llogore për kabllon lidhëse midis stacionit dhe sensorit. Kushdo që ka vendosur ndonjë komunikim në qytet e di se çfarë sherri është. Plus, sensori kërkon mirëmbajtje periodike.
Në kushtet kur lindin probleme me mënyrën e funksionimit me reagime sipas potencialit, ata mbërrijnë si më poshtë. Kur përdorni modalitetin e tretë, supozohet se gjendja e izolimit në afat të shkurtër ndryshon pak dhe rezistenca e tij mbetet praktikisht e qëndrueshme. Prandaj, mjafton të sigurohet rrjedha e rrymës së qëndrueshme përmes një rezistence të qëndrueshme izoluese dhe të marrim një potencial të qëndrueshëm mbrojtës. Në periudhën afatmesme dhe afatgjatë, rregullimet e nevojshme mund të bëhen nga një linier i trajnuar posaçërisht. Modaliteti i parë dhe i dytë nuk imponojnë kërkesa të larta për VCS. Këto stacione janë të thjeshta në dizajn dhe, si rezultat, të lirë, si për t'u prodhuar ashtu edhe për t'u përdorur. Me sa duket kjo rrethanë përcakton përdorimin e një SCZ të tillë në ECP të objekteve të vendosura në kushte të aktivitetit të ulët korroziv të mjedisit. Nëse kushtet e jashtme (gjendja e izolimit, temperatura, lagështia, rrymat e humbur) ndryshojnë në atë masë sa të formohet një modalitet i papranueshëm në objektin e mbrojtur, këto stacione nuk mund të kryejnë detyrën e tyre. Për të rregulluar mënyrën e tyre, prania e shpeshtë e personelit të mirëmbajtjes është e nevojshme, përndryshe detyra ECP është përfunduar pjesërisht.
KarakteristikatSKZ
Para së gjithash, VCS duhet të zgjidhet bazuar në kërkesat e përcaktuara në dokumentet rregullatore. Dhe, me siguri, gjëja më e rëndësishme në këtë rast do të jetë GOST R 51164-98. Shtojca “I” e këtij dokumenti thotë se efikasiteti i stacionit duhet të jetë së paku 70%. Niveli i ndërhyrjes industriale të krijuar nga RMS nuk duhet të kalojë vlerat e specifikuara nga GOST 16842, dhe niveli i harmonikëve të daljes duhet të përputhet me GOST 9.602.
Pasaporta SPS zakonisht tregon: Unë e vlerësova fuqinë dalëse;
Efikasiteti në fuqinë e vlerësuar të prodhimit.
Fuqia e vlerësuar e daljes është fuqia që një stacion mund të japë me ngarkesën nominale. Zakonisht kjo ngarkesë është 1 ohm. Efikasiteti përcaktohet si raporti i fuqisë nominale dalëse ndaj fuqisë aktive të konsumuar nga stacioni në modalitetin e vlerësuar. Dhe në këtë mënyrë, efikasiteti është më i larti për çdo stacion. Megjithatë, shumica e VCS-ve nuk funksionojnë në modalitetin nominal. Faktori i ngarkesës së fuqisë varion nga 0.3 në 1.0. Në këtë rast, efikasiteti real për shumicën e stacioneve të prodhuara sot do të bjerë ndjeshëm ndërsa fuqia dalëse zvogëlohet. Kjo është veçanërisht e dukshme për transformatorin SPS që përdor tiristorët si element rregullues. Për RMS pa transformator (me frekuencë të lartë), rënia e efikasitetit me një ulje të fuqisë dalëse është dukshëm më e vogël.
Një pamje e përgjithshme e ndryshimit të efikasitetit për VMS të dizajneve të ndryshme mund të shihet në figurë.
Nga Fig. mund të shihet se nëse përdorni një stacion, për shembull, me një efikasitet nominal prej 70%, atëherë përgatituni për faktin se keni harxhuar kot edhe 30% të energjisë elektrike të marrë nga rrjeti. Dhe kjo është në rastin më të mirë të fuqisë nominale të prodhimit.
Me një fuqi dalëse prej 0.7 të vlerës së vlerësuar, duhet të jeni të përgatitur për faktin se humbjet tuaja të energjisë elektrike do të jenë të barabarta me energjinë e dobishme të shpenzuar. Ku humbet kaq shumë energji?
· Humbjet omike (termike) në mbështjelljet e transformatorëve, mbytjeve dhe në elementët e qarkut aktiv;
· kostot e energjisë për funksionimin e qarkut të kontrollit të stacionit;
· Humbja e energjisë në formën e emetimit të radios; humbja e energjisë së pulsimit të rrymës dalëse të stacionit në ngarkesë.
Kjo energji rrezatohet në tokë nga anoda dhe nuk prodhon punë e dobishme. Prandaj, është kaq e nevojshme të përdoren stacione me një koeficient të ulët pulsimi, përndryshe harxhohet energji e shtrenjtë. Jo vetëm që humbjet e energjisë elektrike rriten në nivele të larta të pulsimit dhe emetimit të radios, por përveç kësaj, kjo energji e shpërndarë në mënyrë të padobishme krijon ndërhyrje në funksionimin normal. sasi e madhe pajisje elektronike të vendosura në zonën përreth. Pasaporta SKZ tregon gjithashtu fuqinë totale të kërkuar, le të përpiqemi ta kuptojmë këtë parametër. SKZ merr energji nga rrjeti elektrik dhe e bën këtë në çdo njësi të kohës me të njëjtin intensitet që e lejuam të bënte me çelësin e rregullimit në panelin e kontrollit të stacionit. Natyrisht, ju mund të merrni energji nga rrjeti me një fuqi që nuk e kalon fuqinë e këtij rrjeti. Dhe nëse voltazhi në rrjet ndryshon në mënyrë sinusoidale, atëherë aftësia jonë për të marrë energji nga rrjeti ndryshon sinusoidalisht 50 herë në sekondë. Për shembull, në momentin kur tensioni i rrjetit kalon në zero, nuk mund të merret energji prej tij. Megjithatë, kur sinusoidi i tensionit arrin maksimumin e tij, atëherë në atë moment aftësia jonë për të marrë energji nga rrjeti është maksimale. Në çdo kohë tjetër kjo mundësi është më e vogël. Kështu, rezulton se në çdo moment në kohë fuqia e rrjetit ndryshon nga fuqia e tij në momentin tjetër në kohë. Këto vlera të fuqisë quhen fuqi të menjëhershme në një kohë të caktuar dhe ky koncept është i vështirë për t'u përdorur. Prandaj, ne ramë dakord për konceptin e të ashtuquajturit fuqia operative, e cila përcaktohet nga një proces imagjinar në të cilin një rrjet me një ndryshim të tensionit sinusoidal zëvendësohet nga një rrjet me një tension konstant. Kur llogaritëm vlerën e këtij tensioni konstant për rrjetet tona elektrike, doli të ishte 220 V - u quajt tension efektiv. Dhe vlera maksimale e sinusoidit të tensionit u quajt tension i amplitudës, dhe është i barabartë me 320 V. Për analogji me tensionin, u prezantua koncepti i vlerës së rrymës efektive. Produkti i vlerës së tensionit efektiv dhe vlerës së rrymës efektive quhet konsumi total i energjisë dhe vlera e tij tregohet në pasaportën RMS.
Dhe fuqia e plotë në vetë VCS nuk përdoret plotësisht, sepse ai përmban elementë të ndryshëm reaktivë që nuk harxhojnë energji, por e përdorin atë sikur të krijojnë kushte që pjesa tjetër e energjisë të kalojë në ngarkesë dhe më pas ta kthejë këtë energji akorduese në rrjet. Kjo energji e kthyer quhet energji reaktive. Energjia që transferohet në ngarkesë është energji aktive. Parametri që tregon marrëdhënien midis energjisë aktive që duhet të transferohet në ngarkesë dhe energjisë totale të furnizuar në VMS quhet faktori i fuqisë dhe tregohet në pasaportën e stacionit. Dhe nëse i bashkërendojmë aftësitë tona me aftësitë e rrjetit të furnizimit, d.m.th. në mënyrë sinkrone me ndryshimin sinusoidal të tensionit të rrjetit, marrim fuqi prej tij, atëherë ky rast quhet ideal dhe faktori i fuqisë së VMS-së që vepron me rrjetin në këtë mënyrë do të jetë i barabartë me unitet.
Stacioni duhet të transferojë energjinë aktive në mënyrë sa më efikase të jetë e mundur për të krijuar një potencial mbrojtës. Efikasiteti me të cilin SKZ e bën këtë vlerësohet nga faktori i efikasitetit. Sa energji shpenzon varet nga mënyra e transmetimit të energjisë dhe mënyra e funksionimit. Pa hyrë në këtë fushë të gjerë për diskutim, do të themi vetëm se SSC-të e transformatorit dhe transformator-tiristorit kanë arritur kufirin e tyre të përmirësimit. Ata nuk kanë burime për të përmirësuar cilësinë e punës së tyre. E ardhmja i përket VMS me frekuencë të lartë, të cilat po bëhen më të besueshme dhe më të lehta për t'u mirëmbajtur çdo vit. Për sa i përket efikasitetit dhe cilësisë së punës së tyre, ata tashmë i kalojnë paraardhësit e tyre dhe kanë një rezervë të madhe për përmirësim.
Konsumatorivetitë
Karakteristikat e konsumatorit të një pajisjeje të tillë si SKZ përfshijnë si më poshtë:
1. Dimensionet, peshë Dhe forca. Ndoshta nuk ka nevojë të thuhet se sa më i vogël dhe më i lehtë të jetë stacioni, aq më të ulëta janë kostot për transportin dhe instalimin e tij, si gjatë instalimit ashtu edhe riparimit.
2. Mirëmbajtja. Aftësia për të zëvendësuar shpejt një stacion ose montim në vend është shumë e rëndësishme. Me riparimet e mëvonshme në laborator, d.m.th. parimi modular i ndërtimit të VCS.
3. Komoditet V shërbimi. Lehtësia e mirëmbajtjes, përveç lehtësisë së transportit dhe riparimit, përcaktohet, sipas mendimit tonë, nga sa vijon:
disponueshmëria e të gjithë treguesve të nevojshëm dhe instrumenteve matëse, disponueshmëria e telekomandë dhe monitorimi i mënyrës së funksionimit të VCS.
konkluzione
Bazuar në sa më sipër, mund të bëhen disa përfundime dhe rekomandime:
1. Stacionet e transformatorëve dhe tiristor-transformatorëve janë pashpresë të vjetruara në të gjitha aspektet dhe nuk plotësojnë kërkesat moderne, veçanërisht në fushën e kursimit të energjisë.
2. Një stacion modern duhet të ketë:
· efikasitet të lartë në të gjithë gamën e ngarkesës;
· faktori i fuqisë (cos I) jo më i ulët se 0,75 në të gjithë gamën e ngarkesës;
· faktori i valëzimit të tensionit të daljes jo më shumë se 2%;
· Rregullimi i rrymës dhe tensionit varion nga 0 në 100%;
· trup i lehtë, i qëndrueshëm dhe kompakt;
· parimi i ndërtimit modular, d.m.th. kanë mirëmbajtje të lartë;
· Efiçenca e energjisë.
Kërkesa të tjera për stacionet e mbrojtjes katodike, të tilla si mbrojtja nga mbingarkesat dhe qarqet e shkurtra; mirëmbajtja automatike e një rryme të caktuar ngarkese - dhe kërkesat e tjera janë përgjithësisht të pranuara dhe të detyrueshme për të gjitha VCS.
Si përfundim, ne u ofrojmë konsumatorëve një tabelë që krahason parametrat e stacioneve kryesore të mbrojtjes katodike të prodhuara dhe të përdorura aktualisht. Për lehtësi, tabela tregon stacione me të njëjtën fuqi, megjithëse shumë prodhues mund të ofrojnë një gamë të tërë stacionesh të prodhuara.
KONSTRUKSIONE METALORE"
Mbrojtja katodike e strukturave metalike nëntokësore
Parimi i funksionimit të mbrojtjes katodike
Kur metali bie në kontakt me tokat që lidhen me mjediset elektrolitike, ndodh një proces korrozioni, i shoqëruar me formimin e një rryme elektrike dhe krijohet një potencial i caktuar elektrodë. Madhësia e potencialit të elektrodës së tubacionit mund të përcaktohet nga ndryshimi i potencialit midis dy elektrodave: tubacionit dhe elementit të sulfatit të bakrit jo polarizues. Kështu, vlera e potencialit të tubacionit është diferenca midis potencialit të elektrodës së tij dhe potencialit të elektrodës së referencës në lidhje me tokën. Në sipërfaqen e tubacionit, proceset e elektrodës ndodhin në një drejtim të caktuar dhe ndryshimet në kohë janë të palëvizshme në natyrë.
Potenciali i palëvizshëm zakonisht quhet potencial natyror, duke nënkuptuar mungesën e rrymave të humbura dhe të tjera të induktuara në tubacion.
Ndërveprimi i një metali korrodues me një elektrolit ndahet në dy procese: anodik dhe katodik, të cilat ndodhin njëkohësisht në zona të ndryshme të ndërfaqes metal-elektrolit.
Kur mbrohet nga korrozioni, përdoret ndarja territoriale e proceseve anodike dhe katodike. Një burim i rrymës me një elektrodë shtesë të tokëzimit është i lidhur me tubacionin, me ndihmën e të cilit një rrymë e jashtme direkte aplikohet në tubacion. Në këtë rast, procesi anodik ndodh në një elektrodë shtesë të tokëzimit.
Polarizimi katodik i tubacioneve nëntokësore kryhet duke aplikuar një fushë elektrike nga një burim i jashtëm i rrymës direkte. Poli negativ i burimit të rrymës së vazhduar është i lidhur me strukturën që mbrohet, ndërsa tubacioni është katoda në raport me tokën, dhe anoda e tokëzimit e krijuar artificialisht është poli pozitiv.
Diagrami skematik Mbrojtja katodike është paraqitur në Fig. 14.1. Me mbrojtjen katodike, poli negativ i burimit aktual 2 lidhet me tubacionin 1, dhe poli pozitiv lidhet me tokëzimin anodë të krijuar artificialisht 3. Kur burimi aktual është i ndezur, burimi aktual nga poli i tij përmes Tokëzimi anodik hyn në tokë dhe përmes zonave të dëmtuara të izolimit 6 në tub. Pastaj, përmes pikës së kullimit 4 përgjatë telit lidhës 5, rryma kthehet përsëri në minus të burimit të energjisë. Në këtë rast, procesi i polarizimit katodik fillon në seksionet e ekspozuara të tubacionit.
Oriz. 14.1. Diagrami skematik i mbrojtjes katodike të tubacionit:
1 - tubacion; 2 - burim i jashtëm DC; 3 - tokëzimi anodik;
4 - pika e kullimit; 5 - kabllo kullimi; 6 - kontakti i terminalit të katodës;
7 - terminali i katodës; 8 - dëmtimi i izolimit të tubacionit
Meqenëse voltazhi i rrymës së jashtme të aplikuar midis elektrodës së tokëzimit dhe tubacionit tejkalon ndjeshëm ndryshimin e potencialit midis elektrodave të makroçifteve të korrozionit të tubacionit, potenciali i palëvizshëm i tokëzimit anodik nuk luan një rol përcaktues.
Me përfshirjen e mbrojtjes elektrokimike ( j 0a.shtoj) shpërndarja e rrymave të makroçifteve të korrozionit është ndërprerë, vlerat e diferencës së mundshme "tub - tokë" të seksioneve të katodës ( j 0k) me diferencën potenciale të seksioneve të anodës ( j 0a), sigurohen kushtet për polarizim.
Mbrojtja katodike rregullohet duke ruajtur potencialin e kërkuar mbrojtës. Nëse, duke aplikuar një rrymë të jashtme, tubacioni polarizohet në potencialin e ekuilibrit ( j 0k = j 0a) tretja e metalit (Fig. 14.2 a), pastaj ndalon rryma anodike dhe ndalon korrozioni. Një rritje e mëtejshme e rrymës mbrojtëse është jopraktike. Në vlera potenciale më pozitive, shfaqet dukuria e mbrojtjes jo të plotë (Fig. 14.2 b). Mund të ndodhë gjatë mbrojtjes katodike të një tubacioni të vendosur në një zonë me ndikim të fortë të rrymave të humbur ose kur përdoren mbrojtës që nuk kanë një potencial elektrodë mjaftueshëm negativ (mbrojtës zinku).
Kriteret për mbrojtjen e metalit nga korrozioni janë densiteti i rrymës mbrojtëse dhe potenciali mbrojtës.
Polarizimi i katodës jo i izoluar strukturë metalike deri në vlerën e potencialit mbrojtës kërkon rryma të konsiderueshme. Vlerat më të mundshme të densitetit të rrymës që kërkohen për polarizimin e çelikut në mjedise të ndryshme në potencialin minimal mbrojtës (-0,85 V) në lidhje me elektrodën referuese bakër-sulfat janë dhënë në tabelë. 14.1
Oriz. 14.2. Diagrami i korrozionit për rastin e polarizimit të plotë (a) dhe
polarizimi jo i plotë (b)
Zakonisht mbrojtje katodike përdoret në lidhje me veshjet izoluese të aplikuara në sipërfaqen e jashtme të tubacionit. Veshja e sipërfaqes zvogëlon rrymën e kërkuar me disa renditje të madhësisë. Kështu, për mbrojtjen katodike të çelikut me një shtresë të mirë në tokë, kërkohet vetëm 0.01 ... 0.2 mA/m 2.
Tabela 14.1
Dendësia e rrymës e nevojshme për mbrojtjen katodike
sipërfaqe çeliku të zhveshur në mjedise të ndryshme
Dendësia e rrymës mbrojtëse për tubacionet kryesore të izoluara nuk mund të bëhet një kriter i besueshëm mbrojtjeje për shkak të shpërndarjes së panjohur të izolimit të dëmtuar të tubacionit, i cili përcakton zonën aktuale të kontaktit të metalit me tokën. Edhe për një tub të paizoluar (gëzhojë në një kalim nëntokësor përmes hekurudhave dhe autostradave), dendësia e rrymës mbrojtëse përcaktohet nga dimensionet gjeometrike të strukturës dhe është fiktive, pasi proporcioni i sipërfaqes së fishekut mbetet i panjohur, i mbuluar me vazhdimisht të pranishëm. shtresa mbrojtëse pasive (shkallë, etj.) dhe që nuk marrin pjesë gjatë procesit të depolarizimit. Prandaj, densiteti i rrymës mbrojtëse si kriter mbrojtës përdoret për disa kërkime laboratorike kryhet në mostra metalike.
Me mbrojtjen katodike të tubacionit, poli pozitiv i burimit të rrymës së vazhduar (anodë) lidhet me një përcjellës të posaçëm të tokëzimit të anodës, dhe poli negativ (katoda) lidhet me strukturën e mbrojtur (Fig. 2.24).
Oriz. 2.24. Skema e mbrojtjes katodike të tubacionit
1- linja elektrike;
2 - pika e transformatorit;
3 - stacioni i mbrojtjes katodike;
4 - tubacion;
5 - tokëzimi anodik;
6 - kabllo
Parimi i funksionimit të mbrojtjes katodike është i ngjashëm me elektrolizën. Nën ndikimin e një fushe elektrike, elektronet fillojnë të lëvizin nga përcjellësi i tokëzimit të anodës në strukturën e mbrojtur. Duke humbur elektronet, atomet metalike të elektrodës së tokës së anodës kalojnë në formën e joneve në tretësirën e elektrolitit të tokës, domethënë, elektroda e tokës së anodës shkatërrohet. Një tepricë e elektroneve të lira vërehet në katodë (tubacion) (reduktimi i metalit të strukturës së mbrojtur).
49. Mbrojtja e shkelës
Kur vendosen tubacione në zona të vështira për t'u arritur, të largëta nga burimet e energjisë, përdoret mbrojtja sakrifikuese (Fig. 2.25).
1 - tubacion;
2 - mbrojtës;
3 - dirigjent;
4 - kolona e kontrollit dhe matjes
Oriz. 2.25. Skema e mbrojtjes së këmbës
Parimi i funksionimit të mbrojtjes së shkelës është i ngjashëm me çiftin galvanik. Dy elektrodat, kanali dhe mbrojtësi (i bërë nga një metal më elektronegativ se çeliku), lidhen me një përcjellës. Në këtë rast, lind një ndryshim potencial, nën ndikimin e të cilit ndodh një lëvizje e drejtuar e elektroneve nga mbrojtësi i anodës në tubacionin e katodës. Kështu, shkatërrohet mbrojtësi, jo tubacioni.
Materiali i hapjes duhet të plotësojë kërkesat e mëposhtme:
Siguroni ndryshimin më të madh potencial midis metalit mbrojtës dhe çelikut;
Rryma kur shpërndahet një njësi e masës së shkelës duhet të jetë maksimale;
Raporti i masës së shkallës së përdorur për të krijuar potencialin mbrojtës ndaj masës totale të shkallës duhet të jetë më i madhi.
Kërkesat plotësohen më së miri magnez, zink dhe alumin. Këto metale ofrojnë efektivitet pothuajse të barabartë të mbrojtjes. Prandaj, në praktikë, lidhjet e tyre përdoren me përdorimin e aditivëve përmirësues ( mangani, duke rritur prodhimin aktual dhe Indi– rritja e aktivitetit të mbrojtësit).
50. Mbrojtja e kullimit elektrik
Mbrojtja elektrike e kullimit është projektuar për të mbrojtur tubacionin nga rrymat e humbur. Burimi i rrymave endacake janë automjetet elektrike që funksionojnë sipas qarkut "teli në tokë". Rryma nga autobusi pozitiv i nënstacionit tërheqës (teli i kontaktit) lëviz në motor, dhe më pas përmes rrotave në shina. Binarët janë të lidhur me autobusin negativ të nënstacionit tërheqës. Për shkak të rezistencës së ulët të tranzicionit "shinat në tokë" dhe shkeljes së kërcyesve midis shinave, një pjesë e rrymës derdhet në tokë.
Nëse ka një tubacion me izolim të dëmtuar afër, rryma rrjedh nëpër tubacion derisa të krijohen kushte të favorshme për t'u kthyer në autobusin negativ të nënstacionit tërheqës. Aty ku del rryma, tubacioni shkatërrohet. Shkatërrimi ndodh në një kohë të shkurtër, pasi rryma e humbur rrjedh nga një sipërfaqe e vogël.
Mbrojtja elektrike e kullimit është largimi i rrymave të humbur nga tubacioni në një burim rrymash të humbur ose tokëzim të veçantë (Fig. 2.26).
Oriz. 2.26. Diagrami i mbrojtjes nga kullimi elektrik
1 - tubacion; 2 - kabllo kullimi; 3 - ampermetër; 4 - reostat; 5 - kaloni; 6 - elementi i valvulës; 7 - siguresë; 8 – stafetë sinjali; 9 - hekurudhor
Mbrojtje elektrokimike – mënyrë efektive mbrojtja e produkteve të gatshme nga korrozioni elektrokimik. Në disa raste është e pamundur rinovimi i veshjes së bojës ose materialit mbrojtës të mbështjelljes, atëherë këshillohet përdorimi i mbrojtjes elektrokimike. Mbulimi i një tubacioni ose fundi nëntokësor anije detareështë shumë punë intensive dhe e shtrenjtë për t'u rinovuar, ndonjëherë është thjesht e pamundur. Mbrojtja elektrokimike mbron në mënyrë të besueshme produktin, duke parandaluar shkatërrimin e tubacioneve nëntokësore, fundeve të anijeve, rezervuarëve të ndryshëm, etj.
Mbrojtja elektrokimike përdoret në rastet kur potenciali për korrozion të lirë është në zonën e shpërbërjes intensive të metalit bazë ose ripasivimit. ato. kur ka shkatërrim intensiv të strukturave metalike.
Thelbi i mbrojtjes elektrokimike
Për gatishmërinë produkt metalik DC është i lidhur nga jashtë (burimi DC ose mbrojtësi). Rryma elektrike në sipërfaqen e produktit të mbrojtur krijon polarizim katodik të elektrodave të çifteve mikrogalvanike. Rezultati i kësaj është që zonat anodike në sipërfaqen e metalit bëhen katodike. Dhe për shkak të ndikimit të një mjedisi gërryes, nuk është metali i strukturës që shkatërrohet, por anoda.
Varësisht se në cilin drejtim (pozitiv ose negativ) zhvendoset potenciali metalik, mbrojtja elektrokimike ndahet në anodike dhe katodike.
Mbrojtja katodike nga korrozioni
Mbrojtja katodike nga korrozioni elektrokimik përdoret kur metali që mbrohet nuk është i prirur për pasivizim. Ky është një nga llojet kryesore të mbrojtjes së metaleve nga korrozioni. Thelbi i mbrojtjes katodike është aplikimi i një rryme të jashtme në produktin nga poli negativ, i cili polarizon seksionet katodike të elementëve gërryes, duke e afruar vlerën e mundshme me ato anodike. Poli pozitiv i burimit aktual është i lidhur me anodën. Në këtë rast, korrozioni i strukturës së mbrojtur pothuajse reduktohet në zero. Anoda gradualisht përkeqësohet dhe duhet të zëvendësohet periodikisht.
Ekzistojnë disa opsione për mbrojtjen katodike: polarizimi nga një burim i jashtëm i rrymës elektrike; zvogëlimi i shkallës së procesit katodik (për shembull, deaerimi i elektrolitit); kontakti me një metal, potenciali i lirë i korrozionit të të cilit në një mjedis të caktuar është më elektronegativ (e ashtuquajtura mbrojtje sakrifikuese).
Polarizimi nga një burim i jashtëm i rrymës elektrike përdoret shumë shpesh për të mbrojtur strukturat e vendosura në tokë, ujë (fundet e anijeve, etj.). Përveç kësaj këtij lloji Mbrojtja nga korrozioni përdoret për zinkun, kallajin, aluminin dhe lidhjet e tij, titani, bakri dhe lidhjet e tij, plumbin, si dhe çeliqet me përmbajtje të lartë krom, karbon, aliazh (si të ulët ashtu edhe me aliazh të lartë).
Burimi i jashtëm i rrymës janë stacionet e mbrojtjes katodike, të cilat përbëhen nga një ndreqës (konvertues), një furnizim me rrymë në strukturën e mbrojtur, përçues të tokëzimit të anodës, një elektrodë referimi dhe një kabllo anode.
Mbrojtja katodike përdoret si në mënyrë të pavarur ashtu edhe pamje shtesë mbrojtje nga korrozioni.
Kriteri kryesor me të cilin mund të gjykohet efektiviteti i mbrojtjes katodike është potencial mbrojtës. Potenciali mbrojtës është potenciali në të cilin shkalla e korrozionit të metaleve në kushte të caktuara mjedisi merr vlerën më të ulët (për aq sa është e mundur).
Përdorimi i mbrojtjes katodike ka disavantazhe. Një prej tyre është rreziku rimbrojtje. Mbrojtja vërehet me një zhvendosje të madhe të potencialit të objektit të mbrojtur në drejtim negativ. Në të njëjtën kohë bie në sy. Rezultati është shkatërrimi veshjet mbrojtëse, brishtësia e metalit me hidrogjen, plasaritje nga korrozioni.
Mbrojtja e shkelës (përdorimi i mbrojtësit)
Një lloj mbrojtjeje katodike është sakrifikuese. Kur përdorni mbrojtje sakrifikuese, një metal me një potencial më elektronegativ lidhet me objektin e mbrojtur. Në këtë rast, nuk është struktura që shkatërrohet, por shkelja. Me kalimin e kohës, mbrojtësi gërryhet dhe duhet të zëvendësohet me një të ri.
Mbrojtja e shkelës është efektive në rastet kur midis shkelës dhe mjedisi rezistencë e ulët e kontaktit.
Çdo mbrojtës ka rrezen e vet të veprimit mbrojtës, e cila përcaktohet nga distanca maksimale e mundshme në të cilën mund të hiqet mbrojtësi pa humbur efektin mbrojtës. Mbrojtja mbrojtëse përdoret më shpesh kur është e pamundur ose e vështirë dhe e shtrenjtë të furnizohet me rrymë në strukturë.
Mbrojtësit përdoren për të mbrojtur strukturat në mjedise neutrale (uji i detit ose i lumit, ajri, toka, etj.).
Për prodhimin e mbrojtësve përdoren metalet e mëposhtme: magnez, zink, hekur, alumin. Metalet e pastra nuk kryejnë plotësisht funksionet e tyre mbrojtëse, kështu që gjatë prodhimit të mbrojtësve ato aliazhohen shtesë.
Mbrojtësit e hekurit janë bërë nga çeliku i karbonit ose hekuri i pastër.
Mbrojtës zinku
Mbrojtësit e zinkut përmbajnë rreth 0,001 - 0,005% plumb, bakër dhe hekur, 0,1 - 0,5% alumin dhe 0,025 - 0,15% kadmium. Projektorët e zinkut përdoren për të mbrojtur produktet nga korrozioni i detit (në ujë të kripur). Nëse një mbrojtës zinku përdoret në ujëra pak të kripur, të freskëta ose toka, ai shpejt mbulohet me një shtresë të trashë oksidesh dhe hidroksidesh.
Mbrojtës magnezi
Lidhjet për prodhimin e mbrojtësve të magnezit janë të lidhura me 2-5% zink dhe 5-7% alumin. Sasia e bakrit, plumbit, hekurit, silikonit, nikelit në aliazh nuk duhet të kalojë të dhjetat dhe të qindtat e përqindjes.
Mbrojtësi i magnezit përdoret në ujëra dhe toka pak të kripura, të freskëta. Mbrojtësi përdoret në mjedise ku mbrojtësit e zinkut dhe aluminit janë joefektiv. Një aspekt i rëndësishëm është se mbrojtësit e magnezit duhet të përdoren në një mjedis me pH 9.5 - 10.5. Kjo shpjegohet shpejtësi të lartë shpërbërja e magnezit dhe formimi i përbërjeve pak të tretshme në sipërfaqen e tij.
Mbrojtësi i magnezit është i rrezikshëm sepse... është shkaku i brishtësisë së hidrogjenit dhe plasaritjes nga korrozioni i strukturave.
Mbrojtës alumini
Mbrojtësit e aluminit përmbajnë aditivë që parandalojnë formimin e oksideve të aluminit. Mbrojtësve të tillë i shtohen deri në 8% zink, deri në 5% magnez dhe të dhjetat deri në të qindtat e silikonit, kadmiumit, indiumit dhe taliumit. Mbrojtësit e aluminit përdoren në raftin bregdetar dhe ujin e rrjedhshëm të detit.
Mbrojtje nga korrozioni anodik
Mbrojtja elektrokimike anodike përdoret për strukturat e bëra nga titani, çeliku inox me aliazh të ulët, çeliqet e karbonit, lidhjet me hekur me aliazh të lartë dhe metalet pasivizuese të ndryshme. Mbrojtja anodike përdoret në mjedise korrozive me përçueshmëri të lartë elektrike.
Me mbrojtjen anodike, potenciali i metalit të mbrojtur zhvendoset në një më të lartë anën pozitive derisa të arrihet një gjendje e qëndrueshme pasive e sistemit. Përparësitë e mbrojtjes elektrokimike anodike nuk janë vetëm një ngadalësim shumë domethënës i shkallës së korrozionit, por edhe fakti që produktet e korrozionit nuk hyjnë në produktin dhe mjedisin e prodhuar.
Mbrojtja anodike mund të zbatohet në disa mënyra: duke zhvendosur potencialin në një drejtim pozitiv duke përdorur një burim të jashtëm të rrymës elektrike ose duke futur agjentë oksidues (ose elementë në aliazh) në mjedisin gërryes, të cilët rrisin efikasitetin e procesit katodik në sipërfaqe metalike.
Mbrojtja anodike duke përdorur agjentë oksidues është e ngjashme në mekanizmin mbrojtës me polarizimin anodik.
Nëse përdoren frenuesit pasivizues me veti oksiduese, sipërfaqja e mbrojtur bëhet pasive nën ndikimin e rrymës së krijuar. Këto përfshijnë dikromatet, nitratet, etj. Por ato ndotin mjaft shumë mjedisin teknologjik përreth.
Kur aditivët futen në aliazh (kryesisht duke u lidhur me një metal fisnik), reaksioni i reduktimit të depolarizimit që ndodh në katodë ndodh me një mbitension më të ulët se në metalin e mbrojtur.
Nëse një rrymë elektrike kalon nëpër strukturën e mbrojtur, potenciali zhvendoset në një drejtim pozitiv.
Instalimi për mbrojtjen nga korrozioni elektrokimik anodik përbëhet nga një burim i jashtëm i rrymës, një elektrodë referimi, një katodë dhe vetë objekti i mbrojtur.
Për të zbuluar nëse është e mundur të zbatohet mbrojtja elektrokimike anodike për një objekt të caktuar, merren kthesat e polarizimit anodik, me ndihmën e të cilave mund të përcaktohet potenciali i korrozionit të strukturës në studim në një mjedis të caktuar gërryes, rajoni i pasiviteti i qëndrueshëm dhe dendësia e rrymës në këtë rajon.
Për prodhimin e katodeve, përdoren metale të dobëta të tretshme, të tilla si çeliqet inox me aliazh të lartë, tantal, nikeli, plumbi dhe platini.
Në mënyrë që mbrojtja elektrokimike anodike të jetë efektive në një mjedis të caktuar, është e nevojshme të përdoren metale dhe aliazhe lehtësisht të pasivueshme, elektroda dhe katoda referencë duhet të jenë gjithmonë në tretësirë, dhe elementët lidhës duhet të jenë të cilësisë së lartë.
Për çdo rast të mbrojtjes anodike, rregullimi i katodës është projektuar individualisht.
Në mënyrë që të mbrojtje anodike ishte efektive për një objekt të caktuar, është e nevojshme që ai të plotësojë disa kërkesa:
Të gjitha saldimet duhet të kryhet me cilësi të lartë;
Në një mjedis teknologjik, materiali nga i cili është bërë objekti i mbrojtur duhet të kalojë në një gjendje pasive;
Numri i xhepave të ajrit dhe çarjeve duhet të jetë minimal;
Nuk duhet të ketë nyje thumbash në strukturë;
Në pajisjen që mbrohet, elektroda e referencës dhe katoda duhet të jenë gjithmonë në tretësirë.
Për të zbatuar mbrojtjen anodike në industrinë kimike, shpesh përdoren shkëmbyesit e nxehtësisë dhe instalimet që kanë një formë cilindrike.
Mbrojtje elektrokimike anodike çelik inox i aplikueshëm për ruajtjen industriale të acidit sulfurik, solucioneve të bazuara në amoniak, plehra minerale, si dhe të gjitha llojet e koleksioneve, tankeve dhe matësve.
Mbrojtja anodike mund të përdoret gjithashtu për të parandaluar shkatërrimin gërryes të banjove të nikelit pa elektronikë, njësive të shkëmbimit të nxehtësisë në prodhimin e fibrave artificiale dhe acidit sulfurik.
