การป้องกันขั้วบวกแบบแคโทด ป้องกันการกัดกร่อนแบบแคโทด หลักการทำงาน แนวคิดพื้นฐาน

การป้องกันท่อส่งก๊าซจากการกัดกร่อนแบ่งออกเป็นแบบพาสซีฟและแอคทีฟ

การป้องกันแบบพาสซีฟการป้องกันประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการหุ้มฉนวนท่อส่งก๊าซ ในกรณีนี้จะใช้การเคลือบโดยใช้น้ำมันดิน - โพลีเมอร์, แร่น้ำมันดิน, โพลีเมอร์, เอทิลีนและมาสติกยางน้ำมันดิน สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนต้องมีความแข็งแรงเชิงกลเพียงพอ ความเหนียว การยึดเกาะที่ดีกับโลหะท่อ มีคุณสมบัติเป็นฉนวน และจะต้องไม่ถูกทำลายโดยอิทธิพลทางชีวภาพ และมีส่วนประกอบที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะท่อ

หนึ่งในวิธีการป้องกันแบบพาสซีฟที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือฉนวนด้วยเทปกาวโพลีเมอร์ที่มีความกว้าง 400, 450, 500 มม. หรือตามคำขอ ตาม GOST 20477-86 ขึ้นอยู่กับความหนาของเทปฐานอาจเป็นเกรด A หรือ B

การป้องกันที่ใช้งานอยู่วิธีการป้องกันเชิงรุก (แคโทดิก, การเสียสละ, การระบายน้ำด้วยไฟฟ้า) ส่วนใหญ่มาจากการสร้างระบบไฟฟ้าสำหรับท่อส่งก๊าซซึ่งการกัดกร่อนของท่อจะหยุดลง

ข้าว. 1. โครงการ การป้องกันแคโทด:

/ - ท่อระบายน้ำ; 2 — แหล่งจ่ายกระแสตรง 3 - สายเคเบิลเชื่อมต่อ; 4 — อิเล็กโทรดกราวด์ (แอโนด); 5 - ท่อส่งก๊าซ; ข —จุดระบายน้ำ

การป้องกันแคโทดด้วยการป้องกันแบบแคโทด (รูปที่ 1) จะใช้แหล่งพลังงานภายนอกเพื่อสร้างคู่กัลวานิก 2. ในกรณีนี้แคโทดคือท่อส่งก๊าซ 5 เชื่อมต่อที่จุดระบายน้ำ 6 ผ่านสายเคเบิลท่อระบายน้ำไปยังขั้วลบของแหล่งพลังงาน ขั้วบวกเป็นแท่งโลหะ 4, ฝังอยู่ในพื้นดินใต้เขตเยือกแข็ง

หนึ่ง สถานีแคโทดให้การป้องกันท่อส่งก๊าซยาวถึง 1,000 ม.

การป้องกัน (อิเล็กโทรด) ด้วยการป้องกันแบบบูชายัญ ส่วนหนึ่งของท่อส่งก๊าซจะถูกแปลงเป็นแคโทดซึ่งไม่ได้เกิดจากแหล่งพลังงาน แต่โดยการใช้ตัวป้องกัน หลังเชื่อมต่อด้วยตัวนำกับท่อส่งก๊าซและสร้างคู่กัลวานิกด้วยซึ่งท่อส่งก๊าซเป็นแคโทดและตัวป้องกันเป็นขั้วบวก โลหะที่มีศักยภาพเป็นลบมากกว่าเหล็กจะถูกใช้เป็นตัวป้องกัน

หลักการทำงานของการป้องกันดอกยางแสดงไว้ในรูปที่ 1 2. กระแสจากตัวป้องกัน 3 ผ่านพื้นดินเข้าสู่ท่อส่งก๊าซ 6, จากนั้นต่อด้วยสายเชื่อมต่อแบบหุ้มฉนวนเข้ากับตัวป้องกัน ตัวป้องกันจะพังทลายลงเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลออกมา เพื่อปกป้องท่อส่งก๊าซ

พื้นที่ครอบคลุมของการติดตั้งตัวป้องกันคือประมาณ 70 ม. วัตถุประสงค์หลักของการติดตั้งตัวป้องกันคือการเสริมการระบายน้ำหรือการป้องกันแคโทดบนท่อส่งก๊าซระยะไกลเพื่อกำจัดศักยภาพเชิงบวกอย่างสมบูรณ์

ข้าว. 2. โครงการป้องกันดอกยาง (อิเล็กโทรด):

/ - จุดควบคุม; 2 - สายเคเบิลเชื่อมต่อ; 3 — ตัวป้องกัน (อิเล็กโทรด);

4 — ฟิลเลอร์ (เกลือ + ดินเหนียว + น้ำ) 5 — เส้นทางการเคลื่อนที่ของกระแสป้องกันในพื้นดิน 6 — ท่อส่งก๊าซ

การป้องกันการระบายน้ำด้วยไฟฟ้าด้วยการป้องกันการระบายน้ำด้วยไฟฟ้า กระแสจะถูกเปลี่ยนจากโซนแอโนดของท่อส่งก๊าซไปยังแหล่งกำเนิด (รางหรือบัสเชิงลบของสถานีย่อยแรงดึง) เขตป้องกันประมาณ 5 กม.

มีการใช้การระบายน้ำสามประเภท: ตรง (แบบง่าย), โพลาไรซ์และแบบเสริมแรง

การระบายน้ำโดยตรงมีลักษณะเป็นการนำไฟฟ้าแบบทวิภาคี (รูปที่ 3) สายเคเบิลท่อระบายน้ำเชื่อมต่อกับบัสลบเท่านั้น ข้อเสียเปรียบหลักคือการเกิดขึ้นของศักยภาพเชิงบวกในท่อส่งก๊าซเมื่อข้อต่อชนของรางแตกดังนั้นแม้จะเรียบง่าย แต่การติดตั้งเหล่านี้ไม่ได้ใช้ในท่อส่งก๊าซในเมือง

การระบายน้ำแบบโพลาไรซ์มีค่าการนำไฟฟ้าทางเดียวจากท่อส่งก๊าซไปยังแหล่งกำเนิด เมื่อเกิดศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกบนราง สายไฟระบายน้ำจะถูกปิดโดยอัตโนมัติ เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับรางได้

ข้าว. 3. โครงการระบายน้ำโดยตรง (ง่าย):

/ - ท่อส่งก๊าซป้องกัน 2 — การปรับลิโน่; 3 - แอมมิเตอร์; 4 — ฟิวส์; 5 — บัสบาร์ลบ (สายดูด)

การระบายน้ำขั้นสูงจะใช้เมื่อท่อส่งก๊าซยังคงมีศักย์ไฟฟ้าบวกหรือสลับตามพื้นดิน และศักย์ไฟฟ้าของรางที่จุดระบายน้ำในปัจจุบันสูงกว่าศักย์ไฟฟ้าของท่อส่งก๊าซ ในการระบายน้ำที่ได้รับการปรับปรุง แหล่งกำเนิด EMF จะรวมอยู่ในวงจรเพิ่มเติม ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มกระแสการระบายน้ำได้ การต่อลงดินในกรณีนี้คือราง

ฉนวน การเชื่อมต่อหน้าแปลนและส่วนแทรกใช้นอกเหนือจากอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าเคมีและอนุญาตให้ท่อส่งก๊าซแบ่งออกเป็นส่วนต่าง ๆ ช่วยลดค่าการนำไฟฟ้าและความแรงของกระแสที่ไหลผ่านท่อส่งก๊าซ การเชื่อมต่อฉนวนไฟฟ้า (EIS) เป็นปะเก็นระหว่างยางหรือหน้าแปลนยางแข็ง เม็ดมีดที่ทำจากท่อโพลีเอทิลีนใช้เพื่อแยกโครงสร้างใต้ดินต่างๆออกจากกัน การติดตั้ง EIS ช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยขจัดการสูญเสียกระแสไฟไปยังการสื่อสารที่อยู่ติดกัน EIS ได้รับการติดตั้งที่ทางเข้าไปยังผู้บริโภค ทางเดินใต้ดินและเหนือน้ำของท่อส่งก๊าซที่ผ่านสิ่งกีดขวาง เช่นเดียวกับที่ทางเข้าของท่อส่งก๊าซไปยังสถานีจ่ายก๊าซ การแตกหักแบบไฮดรอลิกและกรู

จัมเปอร์ไฟฟ้า.จัมเปอร์ไฟฟ้าจะถูกติดตั้งบนโครงสร้างโลหะที่อยู่ติดกัน ในกรณีที่โครงสร้างหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก (โซนแอโนด) และอีกอันมีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบ (โซนแคโทด) ในขณะที่มีการติดตั้งศักย์ไฟฟ้าลบบนทั้งสองโครงสร้าง จัมเปอร์ใช้ในการวางท่อส่งก๊าซที่มีแรงกดดันต่าง ๆ ไปตามถนนสายเดียว

ฉันพัฒนาสถานีป้องกัน cathodic มามากกว่า 15 ปี ข้อกำหนดสำหรับสถานีมีความชัดเจน มีพารามิเตอร์บางอย่างที่ต้องมั่นใจ และความรู้เกี่ยวกับทฤษฎีการป้องกันการกัดกร่อนก็ไม่จำเป็นเลย ที่สำคัญกว่านั้นคือความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์ การเขียนโปรแกรม และหลักการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

หลังจากสร้างไซต์นี้ขึ้นมา ฉันไม่สงสัยเลยว่าสักวันหนึ่งส่วนการป้องกัน cathodic จะปรากฏขึ้นที่นั่น ในนั้น ฉันจะเขียนเกี่ยวกับสิ่งที่ฉันรู้ดี เกี่ยวกับสถานีป้องกันแคโทด แต่อย่างใดฉันไม่สามารถยกมือเขียนเกี่ยวกับสถานีโดยไม่ต้องพูดถึงทฤษฎีการป้องกันไฟฟ้าเคมีอย่างน้อยก็สั้น ๆ ฉันจะพยายามพูดถึงแนวคิดที่ซับซ้อนนี้ให้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับผู้ที่ไม่ใช่มืออาชีพ

โดยพื้นฐานแล้วนี่คือแหล่งพลังงานสำรองซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบพิเศษ เหล่านั้น. สถานีเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ (ปกติ ~ 220 V) และสร้างกระแสไฟฟ้าด้วยพารามิเตอร์ที่ระบุ

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างแผนภาพของระบบป้องกันไฟฟ้าเคมีสำหรับท่อส่งก๊าซใต้ดินโดยใช้สถานีป้องกันแคโทดิก IST-1000

มีการติดตั้งสถานีป้องกันแคโทดบนพื้นผิวโลกใกล้กับท่อส่งก๊าซ เพราะ สถานีเปิดให้บริการที่ กลางแจ้งจะต้องเป็น IP34 หรือสูงกว่า ตัวอย่างนี้ใช้สถานีสมัยใหม่ที่มีตัวควบคุมการวัดและส่งข้อมูลทางไกลแบบ GSM และฟังก์ชันการรักษาเสถียรภาพที่เป็นไปได้

โดยหลักการแล้วมันต่างกันมาก พวกเขาสามารถเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าหรืออินเวอร์เตอร์ สิ่งเหล่านี้สามารถเป็นแหล่งกระแสและแรงดันไฟฟ้า มีโหมดการรักษาเสถียรภาพที่แตกต่างกัน และฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกัน

สถานีในอดีตเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีตัวควบคุมไทริสเตอร์ สถานีสมัยใหม่เป็นตัวแปลงอินเวอร์เตอร์ที่มีการควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์และระบบโทรคมนาคมของ GSM

กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของอุปกรณ์ป้องกันแคโทดิกโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 1 – 3 กิโลวัตต์ แต่สามารถสูงถึง 10 กิโลวัตต์ บทความแยกต่างหากเกี่ยวกับสถานีป้องกัน cathodic และพารามิเตอร์ต่างๆ

โหลดของอุปกรณ์ป้องกันแคโทดคือวงจรไฟฟ้า: การต่อสายดินขั้วบวก - ดิน - ฉนวนของวัตถุที่เป็นโลหะ ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์พลังงานเอาต์พุตของสถานีประการแรกจึงถูกกำหนดโดย:

• สถานะของการต่อสายดินขั้วบวก (ความต้านทานต่อขั้วบวก - ดิน);
• ดิน (ความต้านทานต่อดิน);
• สถานะของฉนวนของวัตถุต่อการกัดกร่อน (ความต้านทานของฉนวนของวัตถุ)

พารามิเตอร์ของสถานีทั้งหมดถูกกำหนดเมื่อสร้างโครงการป้องกันแคโทด:

• คำนวณพารามิเตอร์ไปป์ไลน์
• กำหนดค่าของศักยภาพในการป้องกันถูกกำหนด
• คำนวณความแรงของกระแสป้องกัน
• กำหนดความยาวของเขตป้องกัน
0 หมวดหมู่: . คุณสามารถบุ๊กมาร์กไว้ได้

โครงสร้างโลหะ"

รากฐานทางทฤษฎี

การป้องกัน Cathodic ของโครงสร้างโลหะใต้ดิน

หลักการทำงานของการป้องกันแคโทด

เมื่อโลหะสัมผัสกับดินที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมทางอิเล็กโทรไลต์ จะเกิดกระบวนการกัดกร่อนขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของกระแสไฟฟ้า และทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าจำนวนหนึ่งขึ้น ขนาดของศักย์อิเล็กโทรดของไปป์ไลน์สามารถกำหนดได้จากความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดสองตัว: ไปป์ไลน์และองค์ประกอบคอปเปอร์ซัลเฟตที่ไม่มีโพลาไรซ์ ดังนั้นค่าของศักย์ของท่อคือความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดและศักย์ของอิเล็กโทรดอ้างอิงเมื่อเทียบกับพื้นดิน บนพื้นผิวของท่อ กระบวนการอิเล็กโทรดเกิดขึ้นในทิศทางที่แน่นอน และการเปลี่ยนแปลงของเวลาจะนิ่งอยู่กับที่

ศักย์คงที่มักเรียกว่าศักย์ตามธรรมชาติ ซึ่งหมายถึงไม่มีกระแสหลงทางและกระแสเหนี่ยวนำอื่น ๆ บนท่อ

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะที่กัดกร่อนกับอิเล็กโทรไลต์แบ่งออกเป็นสองกระบวนการ: ขั้วบวกและขั้วลบ ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกันที่บริเวณต่างๆ ของส่วนต่อประสานระหว่างโลหะกับอิเล็กโทรไลต์

เมื่อป้องกันการกัดกร่อน จะใช้การแยกอาณาเขตของกระบวนการขั้วบวกและขั้วลบ แหล่งกำเนิดกระแสที่มีอิเล็กโทรดกราวด์เพิ่มเติมเชื่อมต่อกับไปป์ไลน์โดยใช้กระแสตรงภายนอกถูกนำไปใช้กับไปป์ไลน์ ในกรณีนี้ กระบวนการขั้วบวกจะเกิดขึ้นกับอิเล็กโทรดกราวด์เพิ่มเติม

โพลาไรเซชันแบบแคโทดของท่อใต้ดินจะดำเนินการโดยการใช้สนามไฟฟ้าจาก แหล่งภายนอกดี.ซี. ขั้วลบของแหล่งกำเนิดกระแสตรงเชื่อมต่อกับโครงสร้างที่ได้รับการป้องกัน ในขณะที่ไปป์ไลน์เป็นแคโทดที่สัมพันธ์กับกราวด์ และขั้วบวกกราวด์ที่สร้างขึ้นโดยเทียมนั้นเป็นขั้วบวก

แผนผังการป้องกันแคโทดจะแสดงในรูป 14.1. ด้วยการป้องกันแบบแคโทด ขั้วลบของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน 2 จะเชื่อมต่อกับไปป์ไลน์ 1 และขั้วบวกจะเชื่อมต่อกับขั้วบวกกราวด์ที่สร้างขึ้นโดยเทียม 3 เมื่อเปิดแหล่งกำเนิดปัจจุบัน แหล่งกำเนิดกระแสจากขั้วจะผ่าน การต่อสายดินขั้วบวกเข้าสู่พื้นและผ่านบริเวณที่เสียหายของฉนวน 6 ไปยังท่อ จากนั้นผ่านจุดระบายน้ำ 4 ไปตามสายเชื่อมต่อ 5 กระแสจะกลับไปที่จุดลบของแหล่งพลังงานอีกครั้ง ในกรณีนี้ กระบวนการโพลาไรซ์แบบแคโทดเริ่มต้นในส่วนที่สัมผัสของไปป์ไลน์

ข้าว. 14.1. แผนผังของการป้องกันแคโทดิกไปป์ไลน์:

1 - ไปป์ไลน์; 2 - แหล่งกำเนิด DC ภายนอก 3 - การต่อสายดินขั้วบวก;

4 - จุดระบายน้ำ; 5 - ท่อระบายน้ำ; 6 - หน้าสัมผัสขั้วแคโทด;

7 - ขั้วแคโทด; 8 - ความเสียหายต่อฉนวนท่อ

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของกระแสภายนอกที่ใช้ระหว่างอิเล็กโทรดกราวด์และท่อเกินกว่าความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดของมาโครคู่การกัดกร่อนของไปป์ไลน์อย่างมีนัยสำคัญ ศักยภาพคงที่ของการต่อกราวด์ขั้วบวกจึงไม่มีบทบาทในการกำหนด

ด้วยการรวมการป้องกันไฟฟ้าเคมี ( เจ 0a.เพิ่ม) การกระจายของกระแสของแมโครแพร์การกัดกร่อนถูกรบกวนค่าของความต่างศักย์ "ท่อ - กราวด์" ของส่วนแคโทด ( เจ 0k) ด้วยความต่างศักย์ของส่วนขั้วบวก ( เจ 0เอ) มีการระบุเงื่อนไขสำหรับโพลาไรเซชันไว้

การป้องกันแคโทดถูกควบคุมโดยการรักษาศักยภาพในการป้องกันที่จำเป็น ถ้าโดยการใช้กระแสภายนอกไปป์ไลน์จะถูกโพลาไรซ์ไปสู่ศักย์สมดุล ( เจ 0k = เจ 0a) การละลายของโลหะ (รูปที่ 14.2 ก) จากนั้นกระแสขั้วบวกจะหยุดและการกัดกร่อนจะหยุดลง กระแสป้องกันที่เพิ่มขึ้นอีกนั้นไม่สามารถทำได้ ที่ค่าศักย์ที่เป็นบวกมากขึ้น จะเกิดปรากฏการณ์การป้องกันที่ไม่สมบูรณ์ (รูปที่ 14.2 b) มันสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการป้องกันแคโทดของท่อที่อยู่ในพื้นที่ที่มีอิทธิพลอย่างมากจากกระแสหลงทางหรือเมื่อใช้ตัวป้องกันที่ไม่มีศักยภาพของอิเล็กโทรดลบเพียงพอ (ตัวป้องกันสังกะสี)

เกณฑ์ในการปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนคือความหนาแน่นกระแสไฟในการป้องกันและศักยภาพในการป้องกัน

โพลาไรเซชันแบบแคโทดของโครงสร้างโลหะเปลือยจนถึงศักยภาพในการป้องกันต้องใช้กระแสที่มีนัยสำคัญ ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของความหนาแน่นกระแสที่จำเป็นสำหรับโพลาไรเซชันของเหล็กในสภาพแวดล้อมต่างๆ ไปจนถึงศักยภาพในการป้องกันขั้นต่ำ (-0.85 V) ที่สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดอ้างอิงคอปเปอร์ซัลเฟตแสดงไว้ในตาราง 1 14.1

ข้าว. 14.2. แผนภาพการกัดกร่อนสำหรับกรณีของโพลาไรเซชันแบบเต็ม (a) และ

โพลาไรซ์ที่ไม่สมบูรณ์ (b)

โดยทั่วไปแล้ว การป้องกันแคโทดจะใช้ร่วมกับการเคลือบฉนวนที่พื้นผิวด้านนอกของท่อ การเคลือบผิวจะช่วยลดกระแสที่ต้องการลงหลายขนาด ดังนั้น สำหรับการป้องกันแคโทดของเหล็กที่มีการเคลือบที่ดีในดิน ต้องใช้เพียง 0.01 ... 0.2 mA/m2 เท่านั้น

ตารางที่ 14.1

ความหนาแน่นกระแสที่จำเป็นสำหรับการป้องกันแคโทด

พื้นผิวเหล็กเปลือยในสภาพแวดล้อมต่างๆ

ความหนาแน่นกระแสป้องกันสำหรับท่อหลักที่มีฉนวนไม่สามารถเป็นเกณฑ์การป้องกันที่เชื่อถือได้เนื่องจากไม่ทราบการกระจายของฉนวนท่อที่เสียหายซึ่งกำหนดพื้นที่สัมผัสที่แท้จริงของโลหะกับพื้น แม้สำหรับท่อที่ไม่มีฉนวน (คาร์ทริดจ์ที่ทางเดินใต้ดินผ่านทางรถไฟและทางหลวง) ความหนาแน่นของกระแสป้องกันจะถูกกำหนดโดยมิติทางเรขาคณิตของโครงสร้างและเป็นเรื่องสมมติเนื่องจากยังไม่ทราบสัดส่วนของพื้นผิวของคาร์ทริดจ์ซึ่งปกคลุมไปด้วยปัจจุบันอยู่ตลอดเวลา ชั้นป้องกันแบบพาสซีฟ (มาตราส่วน ฯลฯ ) และไม่เข้าร่วมในระหว่างกระบวนการดีโพลาไรเซชัน ดังนั้นจึงใช้ความหนาแน่นกระแสป้องกันเป็นเกณฑ์การป้องกันสำหรับบางคน การวิจัยในห้องปฏิบัติการดำเนินการกับตัวอย่างโลหะ

ชื่อพารามิเตอร์	ความหมาย
หัวข้อบทความ:	การป้องกันแคโทด
รูบริก (หมวดหมู่เฉพาะเรื่อง)	อุตสาหกรรม

การป้องกันแคโทด ta เป็นชนิดของการป้องกันไฟฟ้าเคมีที่พบบ่อยที่สุด มันถูกใช้ในกรณีที่โลหะไม่เสี่ยงต่อการเกิดทู่นั่นคือมันมีพื้นที่ขยายของการละลายที่ใช้งานอยู่, พื้นที่พาสซีฟแคบ, ค่ากระแสทู่สูง (i p) และศักยภาพในการทู่ (pp)

โพลาไรเซชันแบบแคโทดสามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันเข้ากับขั้วลบของแหล่งกำเนิดกระแสภายนอก -

แผนภาพการป้องกันแคโทดแสดงในรูปที่ 1 4. ขั้วลบของแหล่งกระแสภายนอก 4 เชื่อมต่อกับโครงสร้างโลหะที่ได้รับการป้องกัน 1 และขั้วบวกเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดเสริม 2 ซึ่งทำงานเป็นขั้วบวก ในระหว่างกระบวนการป้องกัน แอโนดจะถูกทำลายและอาจได้รับการบูรณะเป็นระยะ

เหล็กหล่อ เหล็ก ถ่านหิน กราไฟท์ และเศษโลหะ (ท่อเก่า ราง ฯลฯ) ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุแอโนด แหล่งที่มาของกระแสภายนอกสำหรับการป้องกันแคโทดคือสถานีป้องกันแคโทดซึ่งมีองค์ประกอบที่จำเป็น ได้แก่ ตัวแปลง (วงจรเรียงกระแส) ​​ที่สร้างกระแสไฟฟ้า การจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโครงสร้างที่ได้รับการป้องกัน อิเล็กโทรดอ้างอิง ตัวนำกราวด์แอโนด สายเคเบิลแอโนด

การป้องกันแคโทดของอุปกรณ์โรงงาน (ตู้เย็น, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ตัวเก็บประจุ ฯลฯ ) ที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงนั้นดำเนินการโดยการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายกระแสภายนอกเข้ากับขั้วลบและจุ่มขั้วบวกในสภาพแวดล้อมนี้

การป้องกันแคโทดด้วยกระแสภายนอกไม่สามารถทำได้ในสภาวะการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นไอ ในตัวทำละลายอินทรีย์ เนื่องจากในกรณีนี้ สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไม่มีค่าการนำไฟฟ้าเพียงพอ

การป้องกันดอกยาง- การป้องกันแบบบูชายัญเป็นการป้องกันแบบแคโทดิกประเภทหนึ่ง รูปแบบการป้องกันท่อแสดงในรูป 5. โลหะที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าตัวป้องกัน 3 ติดอยู่กับโครงสร้างที่ได้รับการป้องกัน 2 ซึ่งละลายในสิ่งแวดล้อมช่วยปกป้องโครงสร้างหลักจากการถูกทำลาย

เมื่อตัวป้องกันละลายหมดหรือสูญเสียการสัมผัสกับโครงสร้างที่ได้รับการป้องกัน การเปลี่ยนตัวป้องกันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

รูปที่ 5 โครงการป้องกันการสังเวยทางท่อ

ตัวป้องกันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพหากความต้านทานการเปลี่ยนแปลงระหว่างมันกับ สิ่งแวดล้อมไม่มาก ในระหว่างการทำงาน สารป้องกัน เช่น สังกะสี อาจถูกเคลือบด้วยชั้นของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะแยกมันออกจากสิ่งแวดล้อมและเพิ่มความต้านทานการสัมผัสอย่างรวดเร็ว เพื่อต่อสู้กับสิ่งนี้ ตัวป้องกันจะถูกวางลงในฟิลเลอร์ 4 ซึ่งเป็นส่วนผสมของเกลือซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมบางอย่างโดยรอบซึ่งเอื้อต่อการสลายตัวของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อน และเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของตัวป้องกันในพื้นดิน

เมื่อเปรียบเทียบกับการป้องกันแคโทดด้วยกระแสภายนอก ขอแนะนำให้ใช้การป้องกันแบบเสียสละในกรณีที่การรับพลังงานจากภายนอกเป็นเรื่องยากหรือหากการสร้างสายไฟพิเศษไม่สามารถทำกำไรได้ในเชิงเศรษฐกิจ

ปัจจุบัน การป้องกันดอกยางถูกนำมาใช้เพื่อต่อสู้กับการกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะในน้ำทะเลและแม่น้ำ ดิน และสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางอื่นๆ การใช้การปกป้องดอกยางในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดนั้นถูกจำกัดด้วยอัตราการละลายของดอกยางในระดับสูง

โลหะสามารถใช้เป็นตัวป้องกันได้: Al, Fe, Mg, Zn ในเวลาเดียวกัน ไม่แนะนำให้ใช้โลหะบริสุทธิ์เป็นตัวป้องกันเสมอไป เพื่อให้ตัวป้องกันมีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ต้องการ จึงมีการใช้องค์ประกอบผสมในองค์ประกอบ

การป้องกัน Cathodic - แนวคิดและประเภท การจำแนกประเภทและคุณลักษณะของหมวดหมู่การป้องกัน Cathodic 2017, 2018

การกัดกร่อนเป็นปฏิกิริยาทางเคมีและไฟฟ้าเคมีของโลหะกับสิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดความเสียหาย มันไหลไปด้วย ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งสามารถลดลงได้ กับ จุดปฏิบัติสิ่งที่น่าสนใจคือการป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะแบบคาโทดิกที่สัมผัสกับพื้นดิน น้ำ และตัวกลางที่ขนส่ง พื้นผิวด้านนอกของท่อได้รับความเสียหายเป็นพิเศษจากอิทธิพลของดินและกระแสน้ำที่หลงทาง

ภายในการกัดกร่อนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อม หากเป็นก๊าซจะต้องทำความสะอาดความชื้นและสารที่มีฤทธิ์รุนแรงอย่างทั่วถึง: ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ออกซิเจน ฯลฯ

หลักการทำงาน

วัตถุประสงค์ของกระบวนการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าคือสิ่งแวดล้อม โลหะ และส่วนเชื่อมต่อระหว่างสิ่งเหล่านั้น ตัวกลางซึ่งมักจะเป็นดินหรือน้ำที่ชื้น มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ที่รอยต่อระหว่างเธอกับ โครงสร้างโลหะปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเกิดขึ้น หากกระแสไฟฟ้าเป็นบวก (อิเล็กโทรดแอโนด) ไอออนของเหล็กจะเคลื่อนที่เข้าไปในสารละลายโดยรอบ ซึ่งทำให้สูญเสียมวลโลหะ ปฏิกิริยาทำให้เกิดการกัดกร่อน เมื่อใช้กระแสลบ (อิเล็กโทรดแคโทด) จะไม่มีการสูญเสียเหล่านี้เนื่องจากอิเล็กตรอนผ่านเข้าไปในสารละลาย วิธีการนี้ใช้ในการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อเคลือบโลหะที่ไม่ใช่เหล็กกับเหล็ก

การป้องกันการกัดกร่อนแบบแคโทดเกิดขึ้นเมื่อศักย์ไฟฟ้าเชิงลบถูกนำไปใช้กับวัตถุที่เป็นเหล็ก

ในการทำเช่นนี้อิเล็กโทรดแอโนดจะถูกวางไว้ที่พื้นและเชื่อมต่อกับศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกจากแหล่งพลังงาน สัญญาณลบจะถูกนำไปใช้กับวัตถุที่ได้รับการป้องกัน การป้องกันแคโทด-ขั้วบวกนำไปสู่การทำลายเฉพาะอิเล็กโทรดแอโนดจากการกัดกร่อน ดังนั้นจึงควรมีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ

ผลกระทบด้านลบของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

การกัดกร่อนของโครงสร้างอาจเกิดขึ้นได้จากการกระทำของกระแสรั่วไหลที่มาจากระบบอื่น มีประโยชน์สำหรับวัตถุเป้าหมาย แต่สร้างความเสียหายอย่างมากต่อโครงสร้างใกล้เคียง กระแสน้ำที่หลงไหลสามารถแพร่กระจายจากรางรถไฟไฟฟ้าได้ พวกเขาผ่านไปยังสถานีย่อยและจบลงที่ท่อ เมื่อปล่อยทิ้งไว้จะเกิดบริเวณขั้วบวกทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง เพื่อการป้องกันจะใช้การระบายน้ำด้วยไฟฟ้า - การระบายน้ำแบบพิเศษจากท่อไปยังแหล่งกำเนิด นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่นี่ ในการทำเช่นนี้คุณต้องทราบขนาดของกระแสน้ำที่หลงทางซึ่งวัดด้วยเครื่องมือพิเศษ

จากผลการตรวจวัดทางไฟฟ้าจะเลือกวิธีการป้องกันท่อส่งก๊าซ วิธีรักษาแบบสากลก็คือ วิธีที่ไม่โต้ตอบจากการสัมผัสกับพื้นโดยใช้การเคลือบฉนวน การป้องกันท่อส่งก๊าซ Cathodic เป็นวิธีการที่ใช้งานอยู่

การป้องกันท่อ

โครงสร้างในพื้นดินได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อนหากคุณเชื่อมต่อขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเข้ากับโครงสร้างเหล่านั้น และขั้วบวกกับขั้วไฟฟ้าแอโนดที่ฝังอยู่ใกล้ๆ กับพื้นดิน กระแสจะไหลเข้าสู่โครงสร้างป้องกันการกัดกร่อน ด้วยวิธีนี้จะมีการป้องกันแคโทดของท่อถังหรือท่อที่อยู่ในพื้นดิน

อิเล็กโทรดแอโนดจะเสื่อมสภาพและควรเปลี่ยนเป็นระยะ สำหรับถังที่เต็มไปด้วยน้ำ อิเล็กโทรดจะถูกวางไว้ข้างใน ในกรณีนี้ ของเหลวจะเป็นอิเล็กโทรไลต์ซึ่งกระแสจะไหลจากขั้วบวกไปยังพื้นผิวของภาชนะ อิเล็กโทรดได้รับการควบคุมอย่างดีและเปลี่ยนได้ง่าย การทำเช่นนี้บนพื้นโลกทำได้ยากกว่า

แหล่งจ่ายไฟ

ใกล้กับท่อส่งน้ำมันและก๊าซในเครือข่ายความร้อนและน้ำประปาที่ต้องมีการป้องกันแคโทดมีการติดตั้งสถานีซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับวัตถุ หากวางกลางแจ้ง ระดับการป้องกันจะต้องมีระดับ IP34 เป็นอย่างน้อย เหมาะสำหรับห้องแห้ง

สถานีป้องกัน Cathodic สำหรับท่อส่งก๊าซและโครงสร้างขนาดใหญ่อื่น ๆ มีกำลัง 1 ถึง 10 kW

พารามิเตอร์พลังงานขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้เป็นหลัก:

• ความต้านทานระหว่างดินกับขั้วบวก
• การนำไฟฟ้าของดิน
• ความยาวของเขตป้องกัน
• ผลของฉนวนของสารเคลือบ

ตามเนื้อผ้า ตัวแปลงป้องกันแคโทดเป็นหน่วยหม้อแปลง ขณะนี้กำลังถูกแทนที่ด้วยอินเวอร์เตอร์ซึ่งมีขนาดที่เล็กกว่า ความเสถียรของกระแสไฟดีขึ้น และประสิทธิภาพที่มากขึ้น ในพื้นที่สำคัญ มีการติดตั้งตัวควบคุมที่มีหน้าที่ควบคุมกระแสและแรงดัน ปรับศักย์ไฟฟ้าในการป้องกันให้เท่ากัน ฯลฯ

อุปกรณ์ดังกล่าวนำเสนอในตลาดในรุ่นต่างๆ สำหรับความต้องการเฉพาะการสนับสนุน เงื่อนไขที่ดีที่สุดการดำเนินการ.

พารามิเตอร์แหล่งที่มาปัจจุบัน

สำหรับการป้องกันการกัดกร่อนของเหล็ก ศักยภาพในการป้องกันคือ 0.44 V ในทางปฏิบัติ ควรสูงกว่านี้เนื่องจากอิทธิพลของการรวมตัวและสภาพของพื้นผิวโลหะ ค่าสูงสุดคือ 1 V หากมีการเคลือบบนโลหะ กระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดคือ 0.05 mA/m 2 หากฉนวนแตก จะเพิ่มเป็น 10 mA/m2

การป้องกันแคโทดมีประสิทธิภาพเมื่อใช้ร่วมกับวิธีการอื่น เนื่องจากใช้ไฟฟ้าน้อยกว่า หากมีการเคลือบสีบนพื้นผิวของโครงสร้าง เฉพาะบริเวณที่เสียหายเท่านั้นที่ได้รับการปกป้องด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า

คุณสมบัติของการป้องกัน cathodic

1. แหล่งพลังงานคือสถานีหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคลื่อนที่
2. ตำแหน่งของอิเล็กโทรดกราวด์แอโนดขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของท่อ วิธีการจัดวางสามารถกระจายหรือรวมกลุ่มได้ และยังอยู่ที่ระดับความลึกต่างๆ กันอีกด้วย
3. เลือกใช้วัสดุแอโนดที่มีความสามารถในการละลายต่ำเพื่อให้มีอายุการใช้งาน 15 ปี
4. คำนวณศักยภาพของสนามป้องกันสำหรับแต่ละไปป์ไลน์ ไม่ได้รับการควบคุมหากไม่มีการเคลือบป้องกันบนโครงสร้าง

ข้อกำหนดมาตรฐานของ Gazprom สำหรับการป้องกัน cathodic

• ใช้ได้ตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ป้องกัน
• ป้องกันไฟกระชากในชั้นบรรยากาศ
• การจัดวางสถานีในกล่องบล็อกหรือแบบแยกเดี่ยวและป้องกันการทุบทำลาย
• เลือกสายดินขั้วบวกในพื้นที่ที่มีความต้านทานไฟฟ้าของดินน้อยที่สุด
• ลักษณะของตัวแปลงจะถูกเลือกโดยคำนึงถึงอายุของการเคลือบป้องกันของท่อ

การป้องกันดอกยาง

วิธีการนี้เป็นการป้องกันแคโทดประเภทหนึ่งโดยเชื่อมต่ออิเล็กโทรดจากโลหะที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากกว่าผ่านตัวกลางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ความแตกต่างคือการไม่มีแหล่งพลังงาน ตัวป้องกันทนต่อการกัดกร่อนโดยการละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

หลังจากผ่านไป 2-3 ปี ควรเปลี่ยนขั้วบวกเมื่อเสื่อมสภาพ

ผลกระทบของขั้วบวกจะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานการสัมผัสกับตัวกลางลดลง เมื่อเวลาผ่านไปอาจมีชั้นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนปกคลุมอยู่ สิ่งนี้นำไปสู่การพังทลายของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า หากใส่ขั้วบวกลงในส่วนผสมของเกลือที่ละลายผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น

อิทธิพลของดอกยางมีจำกัด ช่วงของการกระทำถูกกำหนดโดยความต้านทานไฟฟ้าของตัวกลางและความต่างศักย์ระหว่าง

การป้องกันจะใช้ในกรณีที่ไม่มีแหล่งพลังงานหรือเมื่อการใช้งานไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจ นอกจากนี้ยังมีข้อเสียเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเนื่องจาก ความเร็วสูงการละลายของขั้วบวก มีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันในน้ำ ในดิน หรือในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง แอโนดจาก โลหะบริสุทธิ์ปกติแล้วพวกเขาไม่ได้ทำ การละลายของสังกะสีเกิดขึ้นไม่สม่ำเสมอ แมกนีเซียมกัดกร่อนเร็วเกินไป และเกิดฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแกร่งบนอะลูมิเนียม

วัสดุป้องกัน

เพื่อให้ตัวป้องกันมีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่จำเป็น จึงทำจากโลหะผสมที่มีสารเติมแต่งอัลลอยด์ดังต่อไปนี้

• Zn + 0.025-0.15% Cd+ 0.1-0.5% Al - การปกป้องอุปกรณ์ที่อยู่ในน้ำทะเล
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (เศษส่วนของเปอร์เซ็นต์) - การทำงานของโครงสร้างในน้ำทะเลที่ไหล
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - ปกป้องโครงสร้างขนาดเล็กในดินหรือน้ำที่มีความเข้มข้นของเกลือต่ำ

การใช้อุปกรณ์ป้องกันบางประเภทอย่างไม่เหมาะสมทำให้เกิดผลเสีย แอโนดแมกนีเซียมอาจทำให้อุปกรณ์แตกเนื่องจากการแตกตัวของไฮโดรเจน

การป้องกัน cathodic แบบบูชายัญร่วมด้วย เคลือบป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มประสิทธิภาพ

การกระจายตัวของกระแสป้องกันได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น และต้องใช้แอโนดน้อยลงอย่างมาก แมกนีเซียมแอโนดหนึ่งตัวช่วยปกป้องท่อที่เคลือบด้วยน้ำมันดินเป็นระยะทาง 8 กม. และไปป์ไลน์ที่ไม่เคลือบผิวเพียง 30 ม.

ปกป้องตัวถังรถยนต์จากการกัดกร่อน

หากสารเคลือบเสียหาย ความหนาของตัวรถจะลดลงเหลือ 1 มม. ในระยะเวลา 5 ปี กล่าวคือ สนิมทะลุได้ การคืนสภาพชั้นป้องกันเป็นสิ่งสำคัญ แต่นอกจากนั้น ยังมีวิธีหยุดกระบวนการกัดกร่อนได้อย่างสมบูรณ์โดยใช้การป้องกันแบบคาโทดิก หากคุณเปลี่ยนตัวเครื่องให้เป็นแคโทด การกัดกร่อนของโลหะจะหยุดลง แอโนดอาจเป็นพื้นผิวนำไฟฟ้าใด ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง: แผ่นโลหะ, กราวด์กราวด์, ตัวโรงรถ, พื้นผิวถนนเปียก นอกจากนี้ประสิทธิภาพของการป้องกันจะเพิ่มขึ้นตามพื้นที่ของแอโนดที่เพิ่มขึ้น หากขั้วบวกเป็นพื้นผิวถนน จะใช้ "หาง" ที่ทำจากยางที่เป็นโลหะเพื่อสัมผัสกับขั้วบวก วางตรงข้ามล้อเพื่อให้กระเด็นตกลงมาได้ดีขึ้น "หาง" แยกออกจากลำตัว

ขั้วบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วบวกผ่านตัวต้านทาน 1 kOhm และมี LED เชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย เมื่อวงจรถูกปิดผ่านขั้วบวก เมื่อขั้วลบเชื่อมต่อกับตัวเครื่อง ในโหมดปกติ LED จะเรืองแสงแทบจะมองไม่เห็น หากสว่างขึ้นแสดงว่าเกิดการลัดวงจรในวงจร จะต้องค้นหาสาเหตุและกำจัด

เพื่อป้องกัน จะต้องติดตั้งฟิวส์แบบอนุกรมในวงจร

เมื่อรถอยู่ในโรงรถ รถจะเชื่อมต่อกับขั้วบวกกราวด์ ในระหว่างการเคลื่อนไหว การเชื่อมต่อเกิดขึ้นผ่าน "หาง"

บทสรุป

การป้องกัน Cathodic เป็นวิธีหนึ่งในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานของท่อใต้ดินและโครงสร้างอื่นๆ ในกรณีนี้เราควรคำนึงถึงผลกระทบด้านลบต่อท่อข้างเคียงจากอิทธิพลของกระแสน้ำที่หลงทาง