الحماية الكهروكيميائية لخطوط الأنابيب من التآكل. الحماية الكاثودية لخط أنابيب الغاز

أنها تسمح لك بإطالة عمر الهيكل المعدني، وكذلك الحفاظ على خصائصه التقنية والفيزيائية أثناء التشغيل. على الرغم من تنوع الأساليب لضمان العمل المضاد للتآكل، فمن الممكن حماية الأشياء بشكل كامل من أضرار الصدأ فقط في حالات نادرة.

فعالية هذه الحماية لا تعتمد فقط على جودة تكنولوجيا المداس، ولكن أيضا على شروط تطبيقها. على وجه الخصوص، للحفاظ على الهيكل المعدني لخطوط الأنابيب، بهم أفضل الخصائصيوضح الحماية من التآكل الكهروكيميائي بناءً على أداء الكاثود. إن منع تكوين الصدأ على مثل هذه الاتصالات، بالطبع، ليس المجال الوحيد لتطبيق هذه التكنولوجيا، ولكن بناءً على مجمل خصائصها، يمكن اعتبار هذا المجال هو الأكثر صلة بالحماية الكهروكيميائية.

معلومات عامة حول الحماية الكهروكيميائية

تعتمد حماية المعادن من الصدأ من خلال العمل الكهروكيميائي على اعتماد حجم المادة على معدل عملية التآكل. يجب تشغيل الهياكل المعدنية في النطاق المحتمل حيث يكون انحلالها الأنودي أقل من الحد المسموح به. هذا الأخير، بالمناسبة، يتم تحديده من خلال الوثائق الفنية لتشغيل الهيكل.

من الناحية العملية، تتضمن الحماية من التآكل الكهروكيميائي توصيل مصدر تيار مباشر بالمنتج النهائي. يشكل المجال الكهربائي الموجود على السطح وفي هيكل الجسم المحمي استقطاب الأقطاب الكهربائية، والذي يتم من خلاله التحكم في عملية تلف التآكل. في جوهرها، تصبح المناطق الأنودية على الهيكل المعدني كاثودية، مما يسمح بإزاحة العمليات السلبية، مما يضمن الحفاظ على بنية الكائن المستهدف.

مبدأ تشغيل الحماية الكاثودية

هناك حماية كاثودية وأنودية من النوع الكهروكيميائي. وقد اكتسب المفهوم الأول، الذي يستخدم لحماية خطوط الأنابيب، الأكثر شعبية. وفقا للمبدأ العام عند التنفيذ هذه الطريقةيتم توفير تيار ذو قطب سالب للكائن من مصدر خارجي. على وجه الخصوص، يمكن حماية الأنابيب الفولاذية أو النحاسية بهذه الطريقة، ونتيجة لذلك سيحدث استقطاب أقسام الكاثود مع انتقال إمكاناتها إلى الحالة الأنودية. ونتيجة لذلك، سيتم تقليل نشاط التآكل للهيكل المحمي إلى الصفر تقريبًا.

في هذه الحالة، قد يكون هناك أيضا الحماية الكاثودية متغيرات مختلفةتنفيذ. يتم ممارسة تقنية الاستقطاب من مصدر خارجي الموصوفة أعلاه على نطاق واسع، ولكن طريقة نزع الهواء من المنحل بالكهرباء عن طريق تقليل معدل العمليات الكاثودية وكذلك إنشاء حاجز وقائي تعمل أيضًا بشكل فعال.

وقد لوحظ أكثر من مرة أن مبدأ الحماية الكاثودية يتم تنفيذه من خلال مصدر تيار خارجي. في الواقع وظيفتها الأساسية هي عملها، وتتم هذه المهام عن طريق محطات خاصة، وهي عادة جزء من البنية التحتية العامة. صيانةخطوط الأنابيب.

محطات مقاومة التآكل

تتمثل الوظيفة الرئيسية لمحطة الكاثود في توفير تيار مستقر للجسم المعدني المستهدف وفقًا لطريقة استقطاب الكاثود. يتم استخدام هذه المعدات في البنية التحتية لخطوط أنابيب الغاز والنفط تحت الأرض، وفي أنابيب إمدادات المياه، وشبكات التدفئة، وما إلى ذلك.

هناك العديد من أنواع هذه المصادر، ويحتوي جهاز الحماية الكاثودية الأكثر شيوعًا على:

• معدات المحول الحالي
• أسلاك للاتصال بالكائن المحمي؛
• موصل التأريض الأنود.

وفي نفس الوقت يتم تقسيم المحطات إلى عاكس ومحول. هناك تصنيفات أخرى، لكنها تركز على تقسيم المنشآت إما حسب مجالات التطبيق، أو حسب الخصائص التقنية ومعلمات بيانات الإدخال. يتم توضيح المبادئ الأساسية للتشغيل بشكل واضح من خلال نوعي محطات الكاثود المشار إليهما.

تركيبات الحماية الكاثودية للمحولات

تجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا النوع من المحطات عفا عليه الزمن. يتم استبداله بنظائرها العاكسة، والتي لها إيجابيات وسلبيات. بطريقة أو بأخرى، يتم استخدام نماذج المحولات حتى في نقاط جديدة لتوفير الحماية الكهروكيميائية.

يتم استخدام محول منخفض التردد 50 هرتز كأساس لمثل هذه الأشياء، ويتم استخدام أبسط الأجهزة لنظام التحكم بالثايرستور، بما في ذلك منظمات طاقة الطور النبضي. يتضمن النهج الأكثر مسؤولية لحل مشكلات التحكم استخدام وحدات تحكم ذات وظائف واسعة.

تتيح لك الحماية الكاثودية الحديثة ضد تآكل خطوط الأنابيب باستخدام هذه المعدات ضبط معلمات تيار الخرج ومؤشرات الجهد وكذلك معادلة إمكانات الحماية. أما بالنسبة لعيوب معدات المحولات، فهي تتلخص في درجة عالية من تموج التيار عند الخرج مع عامل طاقة منخفض. لا يمكن تفسير هذا الخلل بالشكل الجيبي للتيار.

يمكن حل مشكلة النبض إلى حد ما عن طريق إدخال خنق منخفض التردد في النظام، ولكن أبعاده تتوافق مع أبعاد المحول نفسه، الأمر الذي لا يجعل مثل هذه الإضافة ممكنة دائمًا.

محطة الحماية الكاثودية العاكسة

تعتمد التركيبات من النوع العاكس على محولات نبضية عالية التردد. ومن أهم مميزات استخدام المحطات من هذا النوع هي كفاءتها العالية التي تصل إلى 95%. وللمقارنة، يصل هذا الرقم بالنسبة لتركيبات المحولات إلى 80% في المتوسط.

في بعض الأحيان تظهر مزايا أخرى في المقدمة. على سبيل المثال، تعمل الأبعاد الصغيرة لمحطات العاكس على توسيع إمكانيات استخدامها في المناطق الصعبة. هناك أيضًا مزايا مالية تؤكدها ممارسة استخدام هذه المعدات. وبالتالي، فإن الحماية الكاثودية للعاكس ضد تآكل خطوط الأنابيب تدفع تكاليفها بسرعة وتتطلب الحد الأدنى من الاستثمار في الصيانة الفنية. ومع ذلك، فإن هذه الصفات ملحوظة بوضوح فقط عند مقارنتها بتركيبات المحولات، ولكن اليوم تظهر وسائل جديدة أكثر كفاءة لتوفير التيار لخطوط الأنابيب.

تصميمات محطات الكاثود

يتم تقديم هذه المعدات في السوق بأشكال وأشكال وأبعاد مختلفة. وبطبيعة الحال، فإن ممارسة التصميم الفردي لهذه الأنظمة منتشرة على نطاق واسع، مما يسمح ليس فقط بالحصول على التصميم الأمثل لتلبية الاحتياجات المحددة، ولكن أيضًا لضمان المعلمات التشغيلية اللازمة.

إن الحساب الدقيق لخصائص المحطة يجعل من الممكن تحسين تكاليف تركيبها ونقلها وتخزينها. على سبيل المثال، بالنسبة للأشياء الصغيرة، تعتبر الحماية الكاثودية ضد تآكل خطوط الأنابيب على أساس عاكس يزن 10-15 كجم وقوة 1.2 كيلو واط مناسبة تمامًا. يمكن صيانة المعدات ذات هذه الخصائص بواسطة سيارة ركاب، ومع ذلك، بالنسبة للمشاريع واسعة النطاق، يمكن استخدام محطات أكثر ضخامة وأثقل تتطلب توصيل الشاحنات والرافعة وفرق التثبيت.

وظيفة الحماية

عند تطوير محطات الكاثود، يتم إيلاء اهتمام خاص لحماية المعدات نفسها. ولهذا الغرض، يتم دمج الأنظمة لحماية المحطات من قصر الدوائر الكهربائية وانقطاع الأحمال. في الحالة الأولى، يتم استخدام صمامات خاصة للتعامل مع أوضاع التشغيل الطارئة للمنشآت.

أما بالنسبة للارتفاعات والانقطاعات في الجهد، فمن غير المرجح أن تتعرض محطة الحماية الكاثودية لأضرار جسيمة بسببها، ولكن قد يكون هناك خطر حدوث صدمة كهربائية. على سبيل المثال، إذا تم تشغيل الجهاز في الوضع العادي بجهد منخفض، فبعد فترة انقطاع، يمكن أن تصل القفزة في القراءات إلى 120 فولت.

أنواع أخرى من الحماية الكهروكيميائية

بالإضافة إلى الحماية الكاثودية، يتم أيضًا ممارسة تقنيات الصرف الكهربائي، بالإضافة إلى طرق الحماية لمنع التآكل. يعتبر الاتجاه الواعد هو الحماية الخاصة ضد التآكل. في في هذه الحالةوترتبط العناصر النشطة أيضًا بالجسم المستهدف، مما يضمن تحويل السطح بالكاثودات عبر التيار. على سبيل المثال، يمكن حماية الأنابيب الفولاذية كجزء من خط أنابيب الغاز بواسطة أسطوانات الزنك أو الألومنيوم.

خاتمة

لا يمكن اعتبار طرق الحماية الكهروكيميائية جديدة ومبتكرة بشكل خاص. لقد تم إتقان فعالية استخدام مثل هذه التقنيات في مكافحة عمليات الصدأ لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن الاستخدام الواسع النطاق لهذه الطريقة يعوقه عيب واحد خطير. والحقيقة هي أن الحماية الكاثودية ضد تآكل خطوط الأنابيب تنتج حتما ما يسمى أنها لا تشكل خطرا على الهيكل المستهدف، ولكن يمكن أن يكون لها التأثير السلبيإلى الأشياء القريبة. على وجه الخصوص، يساهم التيار الشارد في تطوير نفس التآكل على السطح المعدني للأنابيب المجاورة.

الحماية الكهروكيميائيةضد التآكل يتكون من الحماية الكاثودية والصرف الصحي. الحماية الكاثوديةيتم تنفيذ خطوط الأنابيب بطريقتين رئيسيتين: استخدام الأنودات الحامية للمعادن (طريقة الحماية الجلفانية) واستخدام مصادر التيار المباشر الخارجية، حيث يتم توصيل الناقص منها بالأنبوب، والموجب متصل بتأريض الأنود (الطريقة الكهربائية). ).

أرز. 1. مبدأ تشغيل الحماية الكاثودية

حماية مداس كلفاني ضد التآكل

الطريقة الأكثر وضوحًا لتنفيذ الحماية الكهروكيميائية للهيكل المعدني الذي له اتصال مباشر مع وسط التحليل الكهربائي هي طريقة الحماية الجلفانية، والتي تعتمد على حقيقة أن المعادن المختلفة في المنحل بالكهرباء لها إمكانات إلكترود مختلفة. وبالتالي، إذا قمت بتكوين زوج كلفاني من معدنين ووضعهما في محلول كهربائي، فإن المعدن ذو الإمكانات الأكثر سلبية سيصبح حاميًا للأنود وسيتم تدميره، مما يحمي المعدن ذو الإمكانات السلبية الأقل. تعمل الحماة بشكل أساسي كمصادر محمولة للكهرباء.

ويستخدم المغنيسيوم والألومنيوم والزنك كمواد رئيسية لتصنيع الواقيات. من خلال مقارنة خصائص المغنيسيوم والألومنيوم والزنك، يتضح أن المغنيسيوم لديه أكبر قوة دافعة كهربائية من بين العناصر قيد النظر. وفي نفس الوقت من أهم الخصائص العملية للواقيات هو معامل الكفاءة الذي يوضح نسبة كتلة المداس المستخدمة للحصول على فائدة طاقة كهربائيةفي السلسلة. كفاءة ونادرا ما تتجاوز نسبة الواقيات المصنوعة من المغنيسيوم وسبائك المغنيسيوم 50%، على عكس الواقيات المعتمدة على الزنك والألمنيوم ذات الكفاءة. 90% أو أكثر.

أرز. 2. أمثلة على حماة المغنيسيوم

عادة، يتم استخدام تركيبات الحماية للحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب التي لا تحتوي على اتصالات كهربائية مع الاتصالات الممتدة المجاورة، والأقسام الفردية لخطوط الأنابيب، وكذلك الخزانات، والأغلفة الواقية الفولاذية (الخراطيش)، والخزانات والحاويات تحت الأرض، والدعامات والأكوام الفولاذية، و كائنات مركزة أخرى.

في الوقت نفسه، تكون تركيبات المداس حساسة للغاية للأخطاء في موضعها وتكوينها. يؤدي الاختيار غير الصحيح أو وضع وحدات المداس إلى انخفاض حاد في فعاليتها.

الحماية من التآكل الكاثودي

الطريقة الأكثر شيوعًا للحماية الكهروكيميائية ضد تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض هي الحماية الكاثودية، والتي تتم عن طريق الاستقطاب الكاثودي للسطح المعدني المحمي. ومن الناحية العملية، يتم تحقيق ذلك من خلال ربط خط الأنابيب المحمي بالقطب السالب لمصدر تيار مباشر خارجي، يسمى محطة الحماية الكاثودية. يتم توصيل القطب الموجب للمصدر بواسطة كابل بقطب كهربائي إضافي خارجي مصنوع من المعدن أو الجرافيت أو المطاط الموصل. يتم وضع هذا القطب الخارجي في نفس البيئة المسببة للتآكل مثل الكائن المراد حمايته، في حالة خطوط الأنابيب الميدانية تحت الأرض، في التربة. وبالتالي يتم تشكيل دائرة كهربائية مغلقة: قطب خارجي إضافي - إلكتروليت التربة - خط الأنابيب - كابل الكاثود - مصدر التيار المستمر - كابل الأنود. وكجزء من هذه الدائرة الكهربائية، فإن خط الأنابيب هو الكاثود، ويصبح القطب الخارجي الإضافي المتصل بالقطب الموجب لمصدر التيار المباشر هو الأنود. ويسمى هذا القطب التأريض الأنود. القطب المشحون سالبًا للمصدر الحالي المتصل بخط الأنابيب، في ظل وجود تأريض أنودي خارجي، يستقطب خط الأنابيب كاثوديًا، في حين أن إمكانات قسمي الأنود والكاثود متساوية عمليًا.

وبالتالي، يتكون نظام الحماية الكاثودية من هيكل محمي، ومصدر تيار مباشر (محطة الحماية الكاثودية)، وتأريض الأنود، وربط خطوط الأنود والكاثود، والوسط الموصل للكهرباء المحيط (التربة)، بالإضافة إلى عناصر نظام المراقبة - التحكم. ونقاط القياس.

حماية الصرف الصحي من التآكل

تتم حماية الصرف لخطوط الأنابيب من التآكل بواسطة التيارات الضالة عن طريق الصرف الموجه لهذه التيارات إلى المصدر أو إلى الأرض. يمكن أن يكون تركيب حماية الصرف من عدة أنواع: الصرف الأرضي والمباشر والمستقطب والمعزز.

أرز. 3. محطة حماية الصرف الصحي

يتم الصرف الأرضي عن طريق تأريض خطوط الأنابيب مع أقطاب كهربائية إضافية في أماكن مناطق الأنود الخاصة بها، ويتم الصرف المباشر عن طريق إنشاء وصلة كهربائية بين خط الأنابيب والقطب السالب لمصدر التيارات الشاردة، على سبيل المثال، شبكة السكك الحديدية السكك الحديدية المكهربة. الصرف المستقطب، على عكس الصرف المباشر، لديه موصلية في اتجاه واحد فقط، لذلك عندما تظهر إمكانات إيجابية على القضبان، يتم إيقاف الصرف تلقائيًا. في الصرف المعزز، يتم تضمين محول تيار أيضًا في الدائرة، مما يسمح بزيادة تيار الصرف.

تعد خطوط الأنابيب الوسيلة الأكثر شيوعًا لنقل ناقلات الطاقة. عيبهم الواضح هو قابليتهم للصدأ. ولهذا الغرض، يتم تنفيذ الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب الرئيسية من التآكل. ما هو مبدأ عملها؟

أسباب التآكل

يتم توزيع شبكات خطوط الأنابيب لأنظمة دعم الحياة في جميع أنحاء روسيا. وبمساعدتهم، يتم نقل الغاز والمياه والمنتجات البترولية والنفط بكفاءة. ومنذ وقت ليس ببعيد، تم مد خط أنابيب لنقل الأمونيا. تصنع معظم أنواع خطوط الأنابيب من المعدن، وعدوها الأساسي هو التآكل، ويوجد منه أنواع عديدة.

تعتمد أسباب تكوين الصدأ على الأسطح المعدنية على الخصائص بيئة، التآكل الخارجي والداخلي لخطوط الأنابيب. يعتمد خطر تآكل الأسطح الداخلية على:

1. التفاعل مع الماء.
2. وجود قلويات أو أملاح أو أحماض في الماء.

قد تنشأ مثل هذه الظروف على أنظمة إمدادات المياه الرئيسية، وإمدادات المياه الساخنة (DHW)، وأنظمة البخار والتدفئة. هناك عامل لا يقل أهمية وهو طريقة مد خط الأنابيب: فوق الأرض أو تحت الأرض. الأول أسهل في الحفاظ على أسباب تكوين الصدأ والقضاء عليها مقارنة بالثاني.

مع طريقة التثبيت من أنبوب إلى أنبوب، يكون خطر التآكل منخفضًا. عند تركيب خط أنابيب مباشرة في الهواء الطلق، قد يتشكل الصدأ بسبب التفاعل مع الغلاف الجوي، مما يؤدي أيضًا إلى تغيير في التصميم.

خطوط الأنابيب الموجودة تحت الأرض، بما في ذلك البخار و الماء الساخنالأكثر عرضة للتآكل. السؤال الذي يطرح نفسه هو مدى قابلية الأنابيب الموجودة في قاع مصادر المياه للتآكل، ولكن لا يوجد سوى جزء صغير من خطوط الأنابيب في هذه الأماكن.

حسب الغرض منها تنقسم خطوط الأنابيب المعرضة لخطر التآكل إلى:

• الخطوط الرئيسية؛
• صيد السمك؛
• لأنظمة التدفئة ودعم الحياة.
• لمياه الصرف الصحي من المؤسسات الصناعية.

القابلية للتآكل في شبكات خطوط الأنابيب الرئيسية

تمت دراسة تآكل خطوط الأنابيب من هذا النوع بشكل جيد وحمايتها من التعرض عوامل خارجيةمحددة بالمتطلبات القياسية. تناقش الوثائق التنظيمية طرق الحماية وليس أسباب تكوين الصدأ.

ومن المهم بنفس القدر أن نأخذ في الاعتبار أنه في هذه الحالة يتم أخذ التآكل الخارجي فقط في الاعتبار، والذي يكون الجزء الخارجي من خط الأنابيب عرضة له، حيث تمر الغازات الخاملة داخل خط الأنابيب. في هذه الحالة، فإن اتصال المعدن بالجو ليس خطيرًا جدًا.

للحماية من التآكل وفقًا لـ GOST، يتم أخذ عدة أقسام من خط الأنابيب بعين الاعتبار: زيادة و خطر كبير، وكذلك المسببة للتآكل.

التعرض للعوامل السلبية من الجو للمناطق عالية الخطورة أو أنواع التآكل:

1. تنشأ التيارات الضالة من مصادر التيار المباشر.
2. التعرض للكائنات الحية الدقيقة.
3. الإجهاد الناتج يثير تكسير المعدن.
4. تخزين النفايات.
5. التربة المالحة.
6. درجة حرارة المادة المنقولة أعلى من 300 درجة مئوية.
7. تآكل ثاني أكسيد الكربون لأنابيب النفط.

يجب أن يعرف المثبت لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل تصميم خط الأنابيب ومتطلبات SNiP.

التآكل الكهروكيميائي من التربة

بسبب الاختلاف في الفولتية المتكونة في الأقسام الفردية لخطوط الأنابيب، يحدث تدفق الإلكترون. تحدث عملية تكوين الصدأ وفقًا للمبدأ الكهروكيميائي. بناءً على هذا التأثير، يتشقق جزء من المعدن الموجود في المناطق الأنودية ويتدفق إلى قاعدة التربة. بعد التفاعل مع المنحل بالكهرباء، أشكال التآكل.

أحد المعايير المهمة لضمان الحماية من المظاهر السلبية هو طول الخط. على الطريق هناك التربة مع تكوين مختلفوالخصائص. كل هذا يساهم في ظهور فرق الجهد بين أجزاء خطوط الأنابيب الموضوعة. تتمتع الأنابيب الكهربائية بموصلية جيدة ، وبالتالي يحدث تكوين أزواج كلفانية بدرجة كبيرة إلى حد ما.

تحدث زيادة في معدل تآكل خطوط الأنابيب بسبب كثافة تدفق الإلكترون العالية. ولا يقل عمق الخطوط أهمية، لأنه يحتفظ بنسبة كبيرة من الرطوبة ولا يسمح لدرجة الحرارة بالانخفاض عن علامة "0". تبقى أيضًا قشور الطحن على سطح الأنابيب بعد المعالجة، مما يؤثر على ظهور الصدأ.

بإجراء عمل بحثيوقد ثبت وجود علاقة مباشرة بين عمق ومساحة الصدأ المتكون على المعدن. يعتمد هذا على حقيقة أن المعدن ذو المساحة السطحية الأكبر هو الأكثر عرضة للتأثيرات الخارجية المظاهر السلبية. تشمل الحالات الخاصة حدوث كميات أقل بكثير من الدمار على الهياكل الفولاذية تحت تأثير العملية الكهروكيميائية.

يتم تحديد عدوانية التربة للمعادن، أولاً وقبل كل شيء، من خلال مكوناتها الهيكلية والرطوبة والمقاومة والتشبع القلوي ونفاذية الهواء وعوامل أخرى. يجب أن يكون المثبت لحماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل على دراية بمشروع إنشاء خطوط الأنابيب.

التآكل تحت تأثير التيارات الشاردة

يمكن أن ينشأ الصدأ من تدفق متناوب ومستمر للإلكترونات:

• تشكيل الصدأ تحت تأثير التيار المستمر. التيارات الشاردة هي تيارات موجودة في التربة وفي العناصر الهيكلية الموجودة تحت الأرض. أصلهم من صنع الإنسان. وهي تنشأ نتيجة تشغيل الأجهزة التقنية ذات التيار المباشر التي تنتشر من المباني أو الهياكل. يمكن أن تكون محولات لحام وأنظمة حماية الكاثود وأجهزة أخرى. يميل التيار إلى اتباع المسار الأقل مقاومة، ونتيجة لذلك، مع وجود خطوط الأنابيب الموجودة في الأرض، سيكون من الأسهل بكثير مرور التيار عبر المعدن. الأنود هو جزء من خط الأنابيب الذي يخرج منه التيار الشارد إلى سطح التربة. الجزء من خط الأنابيب الذي يدخل فيه التيار يعمل ككاثود. على الأسطح الأنودية الموصوفة، توجد تيارات زيادة الكثافةلذلك تتشكل في هذه الأماكن بقع تآكل كبيرة. معدل التآكل ليس محدودًا ويمكن أن يصل إلى 20 ملم سنويًا.
• تشكيل الصدأ تحت تأثير التيار المتردد. عند وضعها بالقرب من خطوط الكهرباء ذات جهد الشبكة أعلى من 110 كيلو فولت، وكذلك في الترتيب المتوازي لخطوط الأنابيب، يحدث التآكل تحت تأثير التيارات المتناوبة، بما في ذلك التآكل تحت عزل خطوط الأنابيب.

تكسير التآكل الإجهاد

إذا تعرض سطح معدني للخارج في نفس الوقت العوامل السلبيةوالجهد العالي من خطوط الكهرباء، مما يخلق قوى الشد، ومن ثم يحدث تكوين الصدأ. ووفقا للبحث الذي تم إجراؤه، فقد اكتسبت نظرية تآكل الهيدروجين الجديدة مكانتها.

وتتكون شقوق صغيرة عندما يتم تشبع الأنبوب بالهيدروجين، مما يؤدي بعد ذلك إلى زيادة الضغط من الداخل إلى مستويات أعلى من المعادل المطلوب لرابطة الذرات والبلورات.

تحت تأثير انتشار البروتون، تحدث هدرجة الطبقة السطحية تحت تأثير التحلل المائي عند مستويات مرتفعةالحماية الكاثودية والتعرض المتزامن للمركبات غير العضوية.

بعد فتح الشق، تتسارع عملية صدأ المعدن، والتي يتم توفيرها بواسطة المنحل بالكهرباء الأرضي. ونتيجة لذلك، تحت تأثير التأثيرات الميكانيكيةالمعدن يخضع لتدمير بطيء.

التآكل بسبب الكائنات الحية الدقيقة

التآكل الميكروبيولوجي هو عملية تكوين الصدأ على خط الأنابيب تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن تكون هذه الطحالب والفطريات والبكتيريا، بما في ذلك الأوليات. لقد ثبت أن تكاثر البكتيريا يؤثر بشكل كبير على هذه العملية. للحفاظ على النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة، من الضروري تهيئة الظروف، وهي النيتروجين والرطوبة والماء والأملاح. والشروط أيضاً هي:

1. مؤشرات درجة الحرارة والرطوبة.
2. ضغط.
3. توافر الإضاءة.
4. الأكسجين.

الكائنات الحية التي تنتج الظروف الحمضية يمكن أن تسبب التآكل أيضًا. تحت تأثيرها تظهر تجاويف على السطح وهي سوداء اللون و رائحة كريهةكبريتيد الهيدروجين. توجد البكتيريا المحتوية على الكبريتات في جميع أنواع التربة تقريبًا، ولكن معدل التآكل يزداد مع زيادة أعدادها.

ما هي الحماية الكهروكيميائية

الحماية الكهروكيميائية لخطوط الأنابيب من التآكل هي مجموعة من التدابير التي تهدف إلى منع تطور التآكل تحت تأثير المجال الكهربائي. يتم استخدام مقومات متخصصة لتحويل التيار المباشر.

تتم الحماية ضد التآكل عن طريق إنشاء مجال كهرومغناطيسي، ونتيجة لذلك يتم الحصول على إمكانات سلبية أو تعمل المنطقة ككاثود. وهذا يعني أن قسمًا من خطوط الأنابيب الفولاذية، المحمي من تكوين الصدأ، يكتسب شحنة سالبة، ويصبح التأريض إيجابيًا.

تكون الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب ضد التآكل مصحوبة بحماية إلكتروليتية مع موصلية كافية للوسيط. يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق التربة عند وضع الطرق السريعة المعدنية تحت الأرض. يتم الاتصال بالأقطاب الكهربائية من خلال العناصر الموصلة.

مؤشر تحديد مؤشرات التآكل هو الفولتميتر عالي الجهد أو مقياس التآكل. باستخدام هذا الجهاز يتم مراقبة المؤشر الموجود بين الإلكتروليت والتربة، خصيصًا لهذه الحالة.

كيف يتم تصنيف الحماية الكهروكيميائية؟

يتم التحكم في التآكل وحماية خطوط الأنابيب الرئيسية والخزانات منه بطريقتين:

• يتم توصيل المصدر الحالي بالسطح المعدني. تكتسب هذه المنطقة شحنة سالبة، أي أنها تعمل ككاثود. الأنودات هي أقطاب كهربائية خاملة لا علاقة لها بالتصميم. تعتبر هذه الطريقة الأكثر شيوعًا ولا يحدث تآكل كهروكيميائي. تهدف هذه التقنية إلى منع الأنواع التالية من التآكل: التنقر بسبب وجود التيارات الشاردة، والنوع البلوري من الفولاذ المقاوم للصدأ، وكذلك تكسير العناصر النحاسية.
• الطريقة الجلفانية. تتم حماية خطوط الأنابيب الرئيسية أو حماية المداس باستخدام ألواح معدنية ذات درجة عاليةالشحنات السالبة المصنوعة من الألومنيوم والزنك والمغنيسيوم أو سبائكها. الأنودات عبارة عن عنصرين، ما يسمى بالمثبطات، بينما يساعد التدمير البطيء للحامي في الحفاظ على تيار الكاثود في المنتج. نادرًا ما يتم استخدام الحماية الوقائية. يتم تنفيذ ECP على الطلاء العازل لخطوط الأنابيب.

حول ميزات الحماية الكهروكيميائية

السبب الرئيسي لتدمير خطوط الأنابيب هو نتيجة تآكل الأسطح المعدنية. بعد تكوين الصدأ تتشكل الشقوق والتمزقات والتجاويف التي يزيد حجمها تدريجياً وتساهم في تمزق خط الأنابيب. تحدث هذه الظاهرة في كثير من الأحيان بالقرب من الطرق السريعة الموضوعة تحت الأرض أو الملامسة للمياه الجوفية.

مبدأ الحماية الكاثودية هو خلق فرق الجهد وعمل الطريقتين الموصوفتين أعلاه. وبعد إجراء عمليات القياس مباشرة في موقع خط الأنابيب تبين أن الجهد المطلوب للمساعدة في إبطاء عملية التدمير يجب أن يكون 0.85 فولت، وبالنسبة للعناصر الموجودة تحت الأرض تكون هذه القيمة 0.55 فولت.

لإبطاء معدل التآكل، يجب تقليل جهد الكاثود بمقدار 0.3 فولت. في هذه الحالة، لن يتجاوز معدل التآكل 10 ميكرون/سنة، مما سيؤدي إلى إطالة عمر خدمة الأجهزة التقنية بشكل كبير.

إحدى المشاكل المهمة هي وجود تيارات طائشة في التربة. تنشأ مثل هذه التيارات من تأريض المباني والهياكل ومسارات السكك الحديدية وغيرها من الأجهزة. علاوة على ذلك، من المستحيل إجراء تقييم دقيق للمكان الذي قد تظهر فيه.

لإنشاء تأثير مدمر، يكفي شحن خطوط الأنابيب الفولاذية ذات الإمكانات الإيجابية فيما يتعلق بالبيئة الإلكتروليتية، بما في ذلك خطوط الأنابيب الموضوعة في الأرض.

من أجل تزويد الدائرة بالتيار، من الضروري توفير جهد خارجي، تكون معلماته كافية لاختراق مقاومة أساس التربة.

وكقاعدة عامة، تكون هذه المصادر عبارة عن خطوط كهرباء ذات معدلات طاقة تتراوح من 6 إلى 10 كيلووات. إذا لم يكن من الممكن توفير التيار الكهربائي، فيمكن استخدام مولدات الديزل أو الغاز. يجب أن يكون فني تركيب حماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل على دراية بحلول التصميم قبل أداء العمل.

الحماية الكاثودية

لتقليل نسبة الصدأ على سطح الأنابيب يتم استخدام محطات حماية القطب الكهربائي:

1. الأنود، مصنوع على شكل موصلات التأريض.
2. محولات تدفقات الإلكترون الثابتة.
3. معدات لمراقبة العمليات ورصد هذه العملية.
4. توصيلات الكابلات والأسلاك.

تعتبر محطات الحماية الكاثودية فعالة للغاية، فعند توصيلها مباشرة بخط كهرباء أو مولد، فإنها توفر تأثيرًا مثبطًا للتيارات. وهذا يضمن حماية عدة أقسام من خط الأنابيب في وقت واحد. يمكن تعديل المعلمات يدويًا أو تلقائيًا. في الحالة الأولى، يتم استخدام اللفات المحولات، وفي الثانية - الثايرستور.

الأكثر شيوعا في روسيا هو تركيب التكنولوجيا الفائقة - Minevra -3000. قوتها كافية لحماية 30.000 متر من الطرق السريعة.

مزايا الجهاز الفني:

• خصائص الطاقة العالية
• تحديث وضع التشغيل بعد التحميل الزائد في ربع دقيقة؛
• وباستخدام التنظيم الرقمي، تتم مراقبة معلمات التشغيل؛
• ضيق الاتصالات الحرجة للغاية.
• توصيل الجهاز بجهاز التحكم عن بعد في العملية.

يتم استخدام ASKG-TM أيضًا، على الرغم من انخفاض قوتها، إلا أن معداتها المزودة بمجمع القياس عن بعد أو جهاز التحكم عن بعد تسمح لها بأن تكون أقل شعبية.

يجب أن يكون الرسم التخطيطي للعزل الرئيسي لإمدادات المياه أو خط أنابيب الغاز متاحًا في موقع العمل.

فيديو: الحماية الكاثودية ضد التآكل - ما هي وكيف يتم تنفيذها؟

الحماية من التآكل عن طريق تركيب الصرف

يجب أن يكون فني تركيب الحماية من التآكل لخطوط الأنابيب تحت الأرض على دراية بنظام الصرف. يتم تنفيذ هذه الحماية ضد تكوين الصدأ لخطوط الأنابيب من التيارات الضالة بواسطة جهاز تصريف ضروري لتحويل هذه التيارات إلى جزء آخر من الأرض. هناك العديد من خيارات الصرف.

أنواع التنفيذ:

1. يتم تنفيذها تحت الأرض.
2. مستقيم.
3. مع الأقطاب.
4. عززت.

عند إجراء الصرف الأرضي، يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية في مناطق الأنود. لضمان وجود خط صرف مستقيم، يتم عمل وصلة كهربائية تربط خط الأنابيب بالقطب السلبي للمصادر الحالية، على سبيل المثال، التأريض من مبنى سكني.

يتمتع الصرف المستقطب بموصلية أحادية الاتجاه، أي أنه عندما تظهر شحنة موجبة على الحلقة الأرضية، فإنه ينطفئ تلقائيًا. يعمل الصرف المعزز من محول تيار، متصل بالإضافة إلى ذلك بالدائرة الكهربائية، وهذا يحسن إزالة التيارات الشاردة من الخط الرئيسي.

تتم الزيادة في تآكل خطوط الأنابيب عن طريق الحساب، وفقًا لـ RD.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الحماية المثبطة، أي أنه يتم استخدام تركيبة خاصة على الأنابيب للحماية من البيئات العدوانية. يحدث التآكل المتوقف عندما تكون معدات الغلايات في وضع الخمول لفترة طويلة، ولمنع حدوث ذلك، من الضروري صيانة المعدات.

يجب أن يتمتع القائم بتركيب حماية خطوط الأنابيب تحت الأرض من التآكل بالمعرفة والمهارات، وأن يتم تدريبه على القواعد ويخضع بشكل دوري لفحص طبي ويجتاز الاختبارات بحضور مفتش من Rostechnadzor.

بغض النظر عن مدى شعبية البلاستيك، فإن معظم الطرق السريعة الموضوعة في الأرض (المدفونة) يتم تركيبها من عينات الفولاذ أو الحديد الزهر. العيب الكبير لخطوط الأنابيب هذه، على الرغم من كل مزاياها التي لا يمكن إنكارها، هو قابلية المواد للتآكل. بغض النظر عن النوع (إلكتروني/كيميائي، ناجم عن تيارات شاردة أو عامل آخر)، فإنه يقلل بشكل كبير من عمر خدمة خط المرافق أو الجزء الفردي الخاص به.

اعتمادًا على الظروف المحلية والجدوى الاقتصادية، يتم تنفيذ العديد من طرق حماية خطوط الأنابيب عمليًا. كلهم مقسمون إلى مجموعتين - نشط وسلبي. الحماية الكاثودية تشير إلى الأول. هذه المادة مخصصة لميزاتها وتقنية الترتيب ومبدأ التشغيل.

مخطط الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب

مُجَمَّع

• الصناعية/مصدر الجهد.
• المحول الحالي (التيار المتناوب/تيار مستمر).
• موصل التأريض الأنود (مفرد أو مجتمع).
• عناصر توصيل الدائرة (الموصلات المعدنية).

بالإضافة إلى ذلك

• الفولتميتر.
• قطب التحكم (كبريتات النحاس).

مبدأ التشغيل

اتصال

يتم لعب دور الكاثود في هذا المخطط بواسطة خط الأنابيب نفسه. إنه يتصل بالمقوم "-". وفقا لذلك، الأنود هو إلى "+".

حالة التشغيل

وجود وسط إلكتروليتي (في هذه الحالة التربة) وأنود مصنوع من مادة موصلة. لا يجب أن تكون معدنية.

إجراءات تشغيل الحماية

عندما يتم تطبيق الجهد على الدائرة، ينشأ مجال كهربائي، مما يخلق الاستقطاب الكاثودي في قسم خط الأنابيب. دون الخوض في تعقيدات العمليات الجارية، يكفي أن نقول أنه نتيجة لذلك، لم يتم تدمير خط الأنابيب، ولكن الأنود، لأنه تم تشكيله على وجه التحديد في منطقة الجهد "+". بعد فترة زمنية معينة، يكون استبدال القطب الأرضي أسهل وأرخص بكثير من استبدال أنبوب واحد أو عدة أنابيب على الطريق.

مميزات أنظمة الحماية الكاثودية

• يمكن استخدام كل من الخطوط الثابتة والمولدات المتنقلة كمصدر للطاقة.
• لا يتم تنظيم الحد الأقصى من إمكانات مجال الحماية لخطوط الأنابيب التي لا تحتوي على طلاء خاص. وفي حالات أخرى (على سبيل المثال، إذا كانت عناصر المسار تحتوي على عزل بوليمر) يتم حسابها بشكل فردي لكل دائرة.
• اعتمادًا على تفاصيل خط الأنابيب، قد تختلف أقطاب التأريض الأنودية في طريقة وضعها (موزعة ومركزة) والموضع بالنسبة لمستوى الأرض (ممتد وعميق).
• يتم اختيار مادة الأنود لتربة معينة على أساس التشغيل دون استبدال لمدة 15 عامًا على الأقل. يمكن زيادة هذه الفترة بشكل مصطنع إذا تم وضع القطب الكهربائي الأرضي في أي بيئة. على سبيل المثال، في فحم الكوك المسحوق.

منظمة العفو الدولية. خيفيتس، رئيس خدمة الحماية الكهروكيميائية،
OJSC "شبكة التدفئة في سانت بطرسبرغ"، سانت بطرسبرغ

مقدمة

تعد حماية خطوط أنابيب شبكة التدفئة من التآكل مهمة مهمة للغاية، ويحدد حلها إلى حد كبير موثوقية نظام الإمداد الحراري المركزي بأكمله. في سانت بطرسبرغ يسودون شبكة التدفئةالتمديدات تحت الأرض، والتي يتم تشغيلها في ظروف تآكل، ناجمة عن كل من شبكة كثيفة من الاتصالات تحت الأرض لمسافات طويلة والنقل المكهرب المتطور، وتشبع التربة والتربة بالرطوبة و الكواشف الكيميائية. هناك طريقتان رئيسيتان لحماية المعادن من التآكل: السلبية - من خلال تطبيق الطلاءات العازلة على سطحها والطريقة النشطة - باستخدام وسائل الحماية الكهروكيميائية.

القليل من النظرية

تتعرض الهياكل المعدنية التي تعمل في بيئات مختلفة (الجو، الماء، التربة) للتأثيرات المدمرة لهذه البيئة. يسمى تدمير المعدن بسبب تفاعله مع البيئة الخارجية بالتآكل. جوهر عملية التآكل هو إزالة الذرات من الشبكة المعدنية، والتي يمكن أن تحدث بطريقتين، ولهذا السبب يميزون بين التآكل الكيميائي والكهروكيميائي.

يعتبر التآكل كيميائيًا إذا كانت ذرات المعدن، بعد كسر الرابطة المعدنية، مرتبطة مباشرة بواسطة رابطة كيميائية مع تلك الذرات أو مجموعات الذرات التي تشكل جزءًا من العوامل المؤكسدة التي تزيل إلكترونات التكافؤ من المعدن. وتتم العملية دون مشاركة الإلكترونات الحرة ولا يصاحبها ظهور التيار الكهربائي. ومن الأمثلة على ذلك تكوين الحجم عندما تتفاعل المواد التي أساسها الحديد مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية.

يعتبر التآكل كهروكيميائيًا إذا خرج أيون معدني موجب الشحنة من الشبكة المعدنية، أي. لا يتلامس الكاتيون مع العامل المؤكسد، ولكن مع المكونات الأخرى للبيئة المسببة للتآكل، ويتم نقل الإلكترونات إلى العامل المؤكسد، الذي يتم إطلاقه أثناء تكوين الكاتيون. في التآكل الكهروكيميائي، لا تتم إزالة الذرات من الشبكة المعدنية كنتيجة لعملية واحدة، كما هو الحال في التآكل الكيميائي، ولكن لعمليتين كهروكيميائيتين مستقلتين ولكن مترابطتين: الأنوديك (انتقال الكاتيونات المعدنية "المحتجزة" إلى محلول) و الكاثودي (ربط الإلكترونات المحررة بواسطة عامل مؤكسد). العوامل المؤكسدة هي أيونات الهيدروجين، والتي توجد أينما يوجد الماء، وجزيئات الأكسجين. يصاحب التآكل الكهروكيميائي ظهور تيار كهربائي.

خطوط أنابيب شبكات التدفئة هي كائنات ممتدة وأقسامها المختلفة ليست في ظروف متساوية من وجهة نظر تطور عمليات التآكل. تمتص التربة والتربة هطول الأمطار وتذيب الماء بطرق مختلفة ولها نفاذية هواء مختلفة. تختلف المقاومة الكهربائية للتربة أيضًا. إن قيمتها (الأقل والأكثر خطورة) هي التي تميز عدوانية البيئة المسببة للتآكل. ونتيجة لذلك، تتشكل مناطق على طول سطح خطوط الأنابيب حيث يتم تنفيذ التفاعلات الأنودية أو الكاثودية في الغالب. الموصلية الكهربائية للمعدن عالية جدًا، حيث يتم إعادة توزيع الإلكترونات على الفور تقريبًا من الأماكن التي يحدث فيها التفاعل الأنودي إلى الأماكن التي يحدث فيها التفاعل الكاثودي (الشكل 1). في الواقع، ينشأ شيء مثل الخلايا أو البطاريات الكلفانية، حيث تلعب التربة دور المنحل بالكهرباء، وتكون الدائرة الخارجية عبارة عن هيكل معدني تحت الأرض. المناطق الأنودية هي القطب الموجب ("+")، والمناطق الكاثودية هي القطب السالب ("-"). عندما يتدفق تيار كهربائي في مناطق الأنود، تهرب الذرات بشكل مستمر من الشبكة المعدنية إلى البيئة الخارجية، أي إلى البيئة الخارجية. ذوبان المعادن.

هناك خطر خاص على خطوط أنابيب شبكات التدفئة وهو التيارات الشاردة التي تنشأ بسبب تسرب جزء من التيار من دوائر النقل الكهربائية إلى التربة أو محاليل مائيةحيث تسقط على الهياكل المعدنية. عندما يخرج التيار من هذه الهياكل، يحدث انحلال أنودي للمعدن مرة أخرى في التربة أو الماء. غالبًا ما يتم ملاحظة مثل هذه المناطق في مناطق النقل الكهربائي الأرضي. يسمى التآكل الناتج عن التيارات الشاردة أحيانًا بالتآكل الكهربائي. يمكن لهذه التيارات أن تصل إلى قيم عدة أمبيرات. لإعطاء فكرة: يؤدي تيار شدته 1 A، وفقًا لقانون فاراداي الأول، إلى إذابة الحديد بكمية 9.1 كجم على مدار عام. إذا تركز التيار في مساحة 1 م2 فإن ذلك يتوافق مع انخفاض في سمك جدار الأنبوب بمقدار 1.17 ملم في السنة أي. وفي 6 سنوات سينخفض ​​بمقدار 7 ملم.

يعتمد مبدأ تشغيل الحماية الكهروكيميائية (ECP) للسطح الخارجي للمعدن ضد التآكل على حقيقة أنه من خلال تحويل إمكانات المعدن عن طريق تمرير تيار كهربائي خارجي، من الممكن تغيير معدل تآكله. العلاقة بين معدل التآكل المحتمل وغير خطية وغامضة.

يسمى ECP القائم على تطبيق التيار الكاثودي بالحماية الكاثودية. في ظروف الإنتاج، يتم تنفيذه في نسختين.

1. في الخيار الأول، يتم ضمان التحول المحتمل الضروري عن طريق توصيل الهيكل المحمي بمصدر جهد خارجي ككاثود، ويتم استخدام الأقطاب الكهربائية المساعدة كأنود (الشكل 2).

المصدر عبارة عن مقوم قابل للتعديل، والذي يحول جهد التردد الصناعي إلى جهد مباشر، ويتم دمج أقطاب التأريض الأنودية في دائرة، ويتم تحديد تكوين وموقع الأقطاب الكهربائية عن طريق الحساب. أثناء التشغيل، تنخفض كتلة أقطاب دائرة التأريض الأنودية بشكل رتيب.

يتطلب الاستقطاب الكاثودي للهيكل المعدني غير المعزول إلى الحد الأدنى من إمكانات الحماية تيارات كبيرة، لذلك تُستخدم الحماية الكاثودية عادةً بالتزامن مع الطلاءات العازلة المطبقة على السطح الخارجي للهيكل المحمي. يقلل طلاء السطح من التيار المطلوب بعدة أوامر من حيث الحجم. مع الحماية الكاثودية، من الضروري أيضًا التحكم في قيمة الإمكانات القصوى، لأن يمكن أن تؤدي قيمتها العالية جدًا إلى تقشير الطبقة العازلة من جدار خط الأنابيب. تثبت الوثائق التنظيمية (التعليمات القياسية لحماية خطوط أنابيب شبكة التدفئة من التآكل الخارجي RD 153-34.0-20.518-2003) أن الحد الأدنى لإمكانية الحماية لشبكات التدفئة هو 1.1 فولت، والحد الأقصى 2.5 فولت في الاتجاه السلبي فيما يتعلق بـ القطب المرجعي لكبريتات النحاس غير المستقطب. ويجب التأكد من هذه القيم في جميع أنحاء المنطقة المحمية، ويتحقق ذلك كلما تم عزل المعدن بشكل أفضل عن الأرض بشكل أكثر دقة.

2. الخيار الثاني للحماية الكاثودية هو الحماية الكلفانية (أو المضحية) (الشكل 3). ويستند مبدأ عملها على حقيقة أن المعادن المختلفة تتميز بقيم مختلفة لإمكانات القطب القياسية. يتم تحقيق الاستقطاب الكاثودي للهيكل المحمي بسبب ملامسته لمعدن أكثر سالبية كهربية. يعمل الأخير كأنود، ويضمن انحلاله الكهروكيميائي تدفق التيار الكاثودي عبر المعدن المحمي. الأنود نفسه، المصنوع من المغنيسيوم والزنك والألومنيوم وسبائكها، يتدهور تدريجياً. تتمثل ميزة حماية المداس في أنها لا تتطلب مصدر جهد خارجي، ولكن لا يمكن استخدام هذا النوع من الحماية إلا في المقاطع القصيرة نسبيًا من خطوط الأنابيب (حتى 60 مترًا)، وكذلك في أغلفة الفولاذ.

3. لحماية خطوط أنابيب شبكات التدفئة من التآكل الخارجي تحت تأثير التيارات الضالة، يتم استخدام الصرف الكهربائي (الصرف) - اتصال بموصل معدني للمنطقة التي تتدفق منها هذه التيارات بسكة الترام أو مسارات السكك الحديدية. على مسافة كبيرة من السكة، عندما يكون من الصعب تنفيذ هذا الصرف، يتم استخدام أنود إضافي من الحديد الزهر، مدفون في الأرض ومتصل بالمنطقة المحمية.

في الأماكن التي يتحد فيها التأثير الإلكتروليتي للتيارات الشاردة مع تيارات الأزواج الكلفانية، يمكن أن تحدث زيادة حادة في معدل عمليات التآكل. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام منشآت الصرف المحسنة (الشكل 4)، والتي لا تسمح فقط بإزالة التيارات الضالة من خطوط الأنابيب، ولكن أيضًا لتزويدها بالقدر اللازم من إمكانات الحماية. الصرف المعزز عبارة عن محطة كاثود تقليدية، متصلة بالقطب السالب بالهيكل المحمي، والقطب الموجب ليس بالتأريض الأنودي، ولكن بقضبان النقل المكهرب.

4. يمكن أن يكون لتركيبات ECP لأصحاب المرافق المجاورة تحت الأرض، مثل خطوط أنابيب الغاز، تأثير تآكل قوي على خطوط أنابيب شبكة التدفئة (الشكل 5 أ). إذا كانت خطوط الأنابيب في منطقة عمل تيار الكاثود الخاص بمنشأة "أجنبية"، فإن التدمير في الأماكن التي يخرج فيها هذا التيار من الأنابيب الفولاذية إلى الأرض سيكون هو نفسه الذي تسببه التيارات الضالة. للحماية، من الضروري توصيل خطوط أنابيب شبكات التدفئة بالقطب السالب لمصدر الجهد (الشكل 5 ب).

من الممكن تحويل إمكانات المعدن لحمايته من التآكل ليس نحو السالب فحسب، بل أيضًا القيم الإيجابية. في هذه الحالة، تنتقل بعض المعادن إلى حالة سلبية، وينخفض ​​تيار انحلال المعدن عشرات المرات. يُسمى هذا النوع من الحماية أنوديك، وميزته هي أن هناك حاجة لتيارات منخفضة للحفاظ على الحالة السلبية للمعدن. ومع ذلك، إذا كان المنحل بالكهرباء يحتوي على أيونات الكلور والكبريت، فقد يزيد تآكل المعدن بشكل حاد وقد تفشل المعدات المستقطبة الأنودية نفسها. لا يتم استخدام الحماية الأنودية لشبكات التدفئة.

يتم تشغيل وتطوير ECP في JSC Heating Network في سانت بطرسبرغ كنظام، أي. مجموعة من المكونات المترابطة: ثابتة الوسائل التقنيةوالتحكم الآلي وقاعدة بيانات المعلومات.

وفقًا للجداول الزمنية، يقوم متخصصو خدمة ECP بإجراء قياسات التآكل بشكل روتيني وفقًا للمنهجية المعمول بها في جميع أقسام الشبكات الرئيسية وشبكات التوزيع في أماكن الوصول إلى خطوط الأنابيب تحت الأرض (الغرف الحرارية). بعد معالجة نتائج القياس، يتم تحديد المناطق الأنودية والكاثودية على خطوط الأنابيب ومناطق الحماية والأقسام تأثير خطيرالتيارات الضالة. بالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء قياسات التآكل أثناء الحفريات المخطط لها وعند إزالة العيوب في شبكات التدفئة، حيث يتم استكمالها بنتيجة التحليل الكيميائي للتربة. يتم تنظيم نتائج القياس وحفظها في الأرشيف؛ فهي معلومات قيمة سواء للتنظيم الصحيح لتشغيل المعدات الميكانيكية الحرارية أو لتخطيط البناء أموال إضافيةإهز.

يتم إجراء عمليات فحص أكثر تفصيلاً وشاملة للتآكل في مناطق التدفئة الرئيسية بواسطة مقاول متخصص. يتم إجراء عمليات التفتيش هذه في المناطق الخطرة للتآكل، عادة بعد إعادة بناء (نقل) شبكات التدفئة، لأن إن استخدام الأنواع الحديثة من العزل والهياكل والتقنيات يضمن عزلًا كلفانيًا أفضل للمعادن عن الخرسانة وعن الأرض أكثر من ذي قبل. وهذا يعني، من بين أمور أخرى، تغيير محتمل في حدود مناطق الأنود والكاثود، ومناطق تأثير التيارات الضالة. يتم تقديم نتائج المسوحات في شكل تقارير تحتوي على معلومات حول التغيرات في قيم إمكانات القطب في مناطق مختلفة من سطح خطوط الأنابيب في ظل أوضاع تشغيل مختلفة (الشكل 6) ليس فقط الخاصة بها، ولكن أيضًا تلك من معدات ECP التابعة لجهات خارجية. باستخدام طرق النمذجة الرياضية (الشكل 7)، يتم حساب نوع وكمية وموقع معدات ECP الإضافية اللازمة لمزيد من التصميم.

حاليا، JSC Teploset سان بطرسبرج» تمتلك 432 منشأة ECP منها: تركيبات الحماية الكاثودية - 204 قطعة. (بما في ذلك منشآت الحماية الكاثودية التي تنتمي إلى فئة الحماية المشتركة ضد التآكل الخارجي لخطوط أنابيب شبكات التدفئة وخطوط أنابيب الغاز الموضوعة بالقرب - 20 قطعة) ؛ منشآت الصرف المحسنة - 8 قطع؛ تركيبات حماية المداس - 220 قطعة. تتم صيانة منشآت حماية المفاصل الكاثودية بواسطة شركة Antikor OJSC.

وفقًا لمتطلبات الوثائق التنظيمية (الحماية من التآكل. تصميم الحماية الكهروكيميائية للهياكل تحت الأرض. STO Gazprom 2-3.5-047-2006)، يجب ألا يكون لتركيبات ECP تأثير سلبي على الاتصالات المجاورة. تقوم شركة OJSC Antikor، التي تعمل في مجال الحماية الكهروكيميائية لخطوط أنابيب الغاز في سانت بطرسبرغ، أثناء إعادة الإعمار والبناء الجديد لمنشآتها، بإخطار شبكة التدفئة OJSC في سانت بطرسبرغ على الفور بالجدوى الفنية لربط أقسام شبكات التدفئة بـ ECP خطوط أنابيب الغاز إذا تم توفير ذلك من قبل المشروع.

أثناء تشغيل جميع تركيبات ECP، باستثناء الصرف الصحي، يتم فقدان كتلة أقطابها الكهربائية المؤرضة بشكل مستمر، لأنه وهذا يشكل الجوهر المادي للحماية الكهروكيميائية. تأتي حتما لحظة "موت" دائرة تأريض الأنود أو الحامي. من الممكن والضروري ضمان فترة تشغيل محددة بين الإصلاحات الرئيسية لتركيبات ECP باستخدام الحسابات الصحيحة

العدد المطلوب وموقع العناصر واختيار المواد عالية الجودة والالتزام الصارم بتكنولوجيا التثبيت. قد تكون هناك حالات فشل القطب بسبب تلف النقطة المحلية. منذ عام 2010، أثناء إعادة الإعمار والبناء الجديد، نستخدم موصلات تأريض أنود الفيروسيليد ElZhK-1500 مع حماية وحدة الاتصال بدلاً من EGT-1450 السابق. على مدار المسلسل السنوات الأخيرةفي تركيبات ECP، يتم استخدام المحولات الأوتوماتيكية فقط من نوع UKZTA وPKZ-AR (الشكل 8)، مما يجعل من الممكن الحفاظ بشكل مستمر على القيم المحددة لتيار الأنود أو إمكانات الحماية على خط الأنابيب.

اكتسبت ممارسة تجهيز منشآت ECP بمسجلات القياس عن بعد أهمية خاصة (الشكل 9). تقوم هذه الأجهزة، المصنعة على شكل وحدات مدمجة، بنقل المعلومات بشكل مستمر عن بعد حول قيم الكميات الكهربائية المتغيرة بمرور الوقت إلى جهاز كمبيوتر مخصص (الشكل 10). يتم إنشاء الأرشيفات لتحليل تشغيل عمليات تثبيت ECP. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي نظام القياس عن بعد على وظيفة إنذار للوصول غير المصرح به للأشخاص غير المصرح لهم إلى المنشآت.

ومن الجدير بالذكر أنه قبل البدء بأعمال البناء والتركيب يقوم المقاول بإخطار العميل بموعد بدء العمل، منظمة التصميم، وهي منظمة تقوم بالإشراف الفني على البناء، وهي منظمة سيتم نقل منشآت الحماية قيد الإنشاء إلى خدمتها.

تعمل شركتنا في مجال الحماية الكهروكيميائية لشبكات التدفئة من التآكل الخارجي منذ عام 1960، أي. أكثر من 50 عاما. على مر السنين، كان متخصصو ECP جزءًا من أقسام الإنتاج المختلفة، وبعد تشكيل شبكة التدفئة OJSC في سانت بطرسبرغ في عام 2010، تم إنشاء خدمة ECP منفصلة. وتتكون اليوم من 13 شخصًا يقومون بحل المشكلات الفنية والتنظيمية.

تشمل المهام الفنية ما يلي: التحويلات اليومية لفريقين من الكهربائيين على طول طرق معينة لتركيبات ECP مع الصيانة. في الوقت نفسه، تتم مراقبة ما إذا كانت منظمات الطرف الثالث تجري التصميم الصحيحأعمال الحفر في منطقة منشآتنا.

تشمل صيانة تركيبات ECP ما يلي:

■ فحص جميع عناصر التثبيت من أجل تحديد العيوب الخارجية، والتحقق من ضيق الاتصالات، وصلاحية التثبيت، وعدم وجود أضرار ميكانيكية للعناصر الفردية، وعدم وجود حروق وعلامات ارتفاع درجة الحرارة، وعدم وجود حفريات على مسار كابلات الصرف الصحي وأسس الأنود.

■ التحقق من صلاحية الصمامات (إن وجدت)؛

■ تنظيف غلاف المصرف ومحول الكاثود ووحدة حماية المفاصل من الخارج والداخل؛

■ قياس التيار والجهد عند مخرج المحول أو بين الأنودات الكلفانية (الواقيات) والأنابيب؛

■ قياس إمكانات خط الأنابيب عند نقطة اتصال التثبيت؛

■ إدخال إدخال في سجل التثبيت حول نتائج العمل المنجز؛

■ قياس الإمكانات عند نقاط قياس ثابتة بشكل دائم.

يتم إجراء الإصلاحات الحالية ومراقبة أداء معدات ECP بشكل دوري. يقوم المتخصصون في خدمة ECP بالإشراف الفني على إنتاج الإصلاحات الرئيسية وإعادة الإعمار والبناء الرأسمالي لمنشآت ECP المقاولون. يتم مراقبة مدى امتثال أعمال البناء والتركيب المنجزة بالمشروع.

الإصلاحات الحالية تشمل:

■ قياس مقاومة العزل لكابلات الطاقة.

■ إصلاح خطوط الكهرباء.

■ إصلاح وحدة المقوم.

■ إصلاح كابل الصرف الصحي.

تشتمل مراقبة كفاءة تركيب ECP على قياس إمكانات الحماية عند نقاط القياس في جميع أنحاء منطقة الحماية الخاصة بتركيب ECP معين. يتم مراقبة فعالية ECP لخطوط أنابيب شبكة التدفئة مرتين على الأقل في السنة، وكذلك عند تغيير معلمات التشغيل لتركيبات ECP وعندما تتغير ظروف التآكل المرتبطة بما يلي:

■ وضع هياكل جديدة تحت الأرض.

■ فيما يتعلق بأعمال الإصلاح على شبكات التدفئة.

■ تركيب ECP على المرافق المجاورة تحت الأرض.

يقوم المتخصصون في خدمة ECP بالإشراف الفني على أعمال الإصلاح وإعادة الإعمار والبناء الرأسمالي لمنشآت ECP من قبل المقاولين. يتم مراقبة مدى امتثال أعمال البناء والتركيب المنجزة بالمشروع.

تشمل المهام التنظيمية، أولاً وقبل كل شيء، الحصول على إذن لتزويد محطات ECP بالطاقة من شبكات JSC Lenenergo. هذه خوارزمية متعددة الخطوات مصحوبة بالتصميم كمية كبيرةتوثيق. بالإضافة إلى إمدادات الطاقة، تعمل خدمة ECP في إعداد البرامج المستهدفة للإنشاءات والإصلاحات الجديدة، والتحقق من المشاريع والموافقة عليها، وإعداد المواصفات الفنية.

تم استخدام تركيبات ECP ضد التآكل الخارجي للهياكل المعدنية منذ 100 عام. يظل المبدأ الفيزيائي والكيميائي لتشغيلها دون تغيير، ولكن لزيادة عمر الخدمة وتقليل تكاليف رأس المال والتشغيل، من الضروري البحث عن حلول تقنية جديدة وإيجادها. يبدو استخدام الأقطاب الكهربائية الممتدة للتأريض الأنودي واعدًا. يتم وضع الأقطاب الكهربائية المرنة أفقيًا في خندق على طول خطوط أنابيب شبكة التدفئة على عمق

1.5 م ومقسمة إلى عدة أقسام لزيادة قابلية الصيانة. تكلفة هذه التركيبات أقل من تكلفة استخدام حلقات التأريض الأنودية التقليدية. وفي عام 2011، تم بالفعل بناء منشأتين مزودتين بأقطاب كهربائية أفقية.

وسيستمر تجهيز تركيبات ECP بوحدات القياس عن بعد، وفي المستقبل، سيتم نقل المعلومات حول تشغيل جميع التركيبات وحفظها عن بعد.

في عام 2011 تم الانتهاء من مشروع القياس الآلي للكهرباء لعدد 59 منشأة ECP، ومن المقرر تنفيذه في عام 2012

لقد بدأ العمل بالفعل على إدخال قاعدة بيانات منشآت ECP في نظام المعلومات والتحليل الموحد لشبكة التدفئة OJSC في سانت بطرسبرغ. في المستقبل، سيسمح ذلك بتحديد الأولويات بسرعة وبدقة أكبر عند وضع برنامج لإعادة بناء أقسام شبكات التدفئة، وتنظيم أعمال الحفر بشكل صحيح عند إزالة العيوب.

الغرض الرئيسي من ECP لشبكات التدفئة هو ضمان تشغيل خطوط الأنابيب دون ضرر طوال الفترة التنظيمية بأكملها (25 عامًا). ولتحقيق هذا الهدف، من الضروري التعامل مع ECP كنظام، دون إهمال أي من مكوناته المحددة في هذه المقالة. بعض الاعتبارات العامة قد تكون مفيدة.

1. في المناطق المعرضة لخطر التآكل، من الضروري تشغيل ECP في أقرب وقت ممكن بعد بناء أو إعادة بناء جزء من شبكة التدفئة، أي. حماية المعدن من الصفر.

2. في جزء من خطوط الأنابيب المعزولة كهربائيًا بشكل سيء عن الأرض (تدمير العزل الحراري، ملامسة المعدن للهياكل الخرسانية، وما إلى ذلك)، سيكون تركيب ECP قليل الفعالية، لأن لن يتم توزيع التيار الوقائي الناتج عنه على مئات الأمتار على طول الأنابيب، ولكنه سوف يتدفق إلى الأرض عند نقطة "الدائرة القصيرة".

3. إذا تم الكشف عن انخفاض الكفاءة التثبيت الحالي ECP (فرق بسيط في قيمة إمكانات المعدن عند تشغيل وإيقاف التثبيت)، من الضروري إعادة بنائه عن طريق تغيير موقع دائرة التأريض الأنودية (AGC) فيما يتعلق بخطوط الأنابيب المحمية.

4. عند إعادة البناء والبناء الجديد لمنشآت ECP، يُنصح باستخدام أفضل العلامات التجارية للأقطاب الكهربائية لـ KAZ، لأن فشل الدائرة يعني فشل التثبيت بأكمله، واستعادة KAZ، سيتعين تنفيذ أعمال الحفر باهظة الثمن.

5. إن تنسيق الأنشطة المتعلقة بـ ECP مع المالكين الآخرين للاتصالات تحت الأرض سيجعل من الممكن اتخاذ تدابير لحماية خطوط أنابيب شبكة التدفئة من تأثير ضارمنشآت ECP "الأجنبية"، وأيضًا في بعض الحالات تنظم الحماية المشتركة.

تثبت تجربة تشغيل شبكات التدفئة التابعة لشبكة JSC Heating Network في سانت بطرسبرغ بشكل مقنع أن ECP كانت ولا تزال عنصرًا مهمًا في مجموعة من التدابير لزيادة موثوقية إمدادات الحرارة في سانت بطرسبرغ.