Električna šema stanice za katodnu zaštitu. Katodna zaštita

Cevovodi su daleko najčešće sredstvo za transport energenata. Njihov očigledan nedostatak je njihova osjetljivost na hrđu. U tu svrhu se izvodi katodna zaštita magistralnih cjevovoda od korozije. Koji je njegov princip rada?

Uzroci korozije

Mreže cjevovoda za sisteme za održavanje života raspoređene su širom Rusije. Uz njihovu pomoć efikasno se transportuju gas, voda, naftni derivati ​​i nafta. Nedavno je postavljen cevovod za transport amonijaka. Većina vrsta cjevovoda je izrađena od metala, a njihov glavni neprijatelj je korozija, kojih ima mnogo vrsta.

Razlozi za stvaranje rđe na metalnim površinama temelje se na svojstvima okruženje, vanjska i unutrašnja korozija cjevovoda. Rizik od korozije za unutrašnje površine zasniva se na:

1. Interakcija sa vodom.
2. Prisustvo alkalija, soli ili kiselina u vodi.

Takve okolnosti mogu nastati na glavnim sistemima vodosnabdijevanja, opskrbe toplom vodom (PTV), parom i sustavima grijanja. Jednako važan faktor je i način polaganja cjevovoda: nadzemni ili podzemni. Prvi je lakši za održavanje i otklanjanje uzroka nastanka rđe u odnosu na drugi.

S metodom ugradnje cijev na cijev, rizik od korozije je nizak. Prilikom direktnog postavljanja cjevovoda na otvorenom, može se stvoriti hrđa zbog interakcije s atmosferom, što također dovodi do promjene dizajna.

Cjevovodi koji se nalaze pod zemljom, uključujući paru i vruća voda najosjetljiviji na koroziju. Postavlja se pitanje podložnosti koroziji cijevi koje se nalaze na dnu izvora vode, ali samo mali dio cjevovoda se nalazi na tim mjestima.

Prema svojoj namjeni, cjevovodi s rizikom od korozije dijele se na:

• glavne linije;
• ribolov;
• za grijanje i sisteme za održavanje života;
• za otpadne vode iz industrijskih preduzeća.

Osjetljivost mreže magistralnih cjevovoda na koroziju

Korozija cevovoda ovog tipa je najbolje proučena i njihova zaštita od izlaganja vanjski faktori definisano standardnim zahtjevima. Regulatorni dokumenti govore o načinima zaštite, a ne o razlozima nastanka rđe.

Jednako je važno uzeti u obzir da se u ovom slučaju razmatra samo vanjska korozija kojoj je podložan vanjski dio cjevovoda, jer inertni plinovi prolaze unutar cjevovoda. U ovom slučaju kontakt metala sa atmosferom nije toliko opasan.

Za zaštitu od korozije prema GOST-u razmatra se nekoliko dijelova cjevovoda: povećani i visoka opasnost, kao i korozivni.

Utjecaj negativnih faktora iz atmosfere na područja povećana opasnost ili vrste korozije:

1. Lutajuće struje nastaju iz izvora jednosmerne struje.
2. Izloženost mikroorganizmima.
3. Stvoreni napon izaziva pucanje metala.
4. Skladištenje otpada.
5. Slana tla.
6. Temperatura transportirane tvari je iznad 300 °C.
7. Korozija ugljičnog dioksida naftovoda.

Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora poznavati dizajn cjevovoda i zahtjeve SNiP-a.

Elektrohemijska korozija iz tla

Zbog razlike napona formiranih u pojedinim dijelovima cjevovoda dolazi do strujanja elektrona. Proces stvaranja rđe odvija se po elektrohemijskom principu. Na osnovu ovog efekta, dio metala u anodnim zonama puca i teče u podlogu tla. Nakon interakcije s elektrolitom nastaje korozija.

Jedan od značajnih kriterija za osiguranje zaštite od negativnih manifestacija je dužina linije. Na putu se nalaze tla sa drugačiji sastav i karakteristike. Sve to doprinosi nastanku razlike napona između dijelova položenih cjevovoda. Mreža ima dobru vodljivost, tako da dolazi do formiranja galvanskih parova u prilično velikoj mjeri.

Povećanje brzine korozije cjevovoda provocira visoka gustoća elektronskog fluksa. Dubina linija nije ništa manje važna, jer zadržava značajan postotak vlage i temperatura ne smije pasti ispod oznake "0". Mlinski kamenac također ostaje na površini cijevi nakon obrade, a to utiče na pojavu rđe.

Dirigovanjem istraživački rad Uspostavljena je direktna veza između dubine i površine hrđe nastale na metalu. To se temelji na činjenici da je metal s većom površinom najosjetljiviji na vanjske utjecaje negativne manifestacije. Posebni slučajevi uključuju pojavu znatno manjih količina razaranja na čeličnim konstrukcijama pod uticajem elektrohemijskog procesa.

Agresivnost tla prema metalu je, prije svega, određena njihovom vlastitom strukturnom komponentom, vlažnošću, otpornošću, alkalnom zasićenošću, propusnošću zraka i drugim faktorima. Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora biti upoznat sa projektom izgradnje cjevovoda.

Korozija pod uticajem lutajućih struja

Rđa može nastati izmjeničnim i konstantnim protokom elektrona:

• Formiranje hrđe pod utjecajem stalne struje. Zalutale struje su struje koje se nalaze u tlu i u strukturnim elementima koji se nalaze pod zemljom. Njihovo porijeklo je antropogeno. Nastaju kao rezultat rada tehničkih uređaja jednosmjerne struje, šireći se iz zgrada ili objekata. To mogu biti invertori za zavarivanje, sistemi katodne zaštite i drugi uređaji. Struja ima tendenciju da prati put najmanjeg otpora, kao rezultat toga, sa postojećim cevovodima u zemlji, struji će biti mnogo lakše da prođe kroz metal. Anoda je dio cjevovoda iz kojeg zalutala struja izlazi na površinu tla. Dio cjevovoda u koji struja ulazi djeluje kao katoda. Na opisanim anodnim površinama struje imaju povećana gustina, dakle, na tim mjestima nastaju značajne mrlje korozije. Brzina korozije nije ograničena i može biti do 20 mm godišnje.
• Formiranje rđe pod utjecajem naizmjenične struje. Kada se nalaze u blizini dalekovoda sa mrežnim naponima iznad 110 kV, kao i pri paralelnom rasporedu cjevovoda, korozija nastaje pod utjecajem naizmjeničnih struja, uključujući i koroziju ispod izolacije cjevovoda.

Stres korozija pucanja

Ako je metalna površina istovremeno izložena vanjskim utjecajima negativni faktori i visokog napona iz dalekovoda, stvarajući vlačne sile, zatim dolazi do stvaranja rđe. Prema provedenim istraživanjima, nova teorija vodonične korozije dobila je svoje mjesto.

Male pukotine nastaju kada je cijev zasićena vodonikom, što onda osigurava povećanje tlaka iznutra do nivoa viših od potrebnog ekvivalenta veze atoma i kristala.

Pod uticajem difuzije protona dolazi do hidrogenacije površinskog sloja pod uticajem hidrolize na povišeni nivoi katodne zaštite i istovremenog izlaganja neorganskim jedinjenjima.

Nakon što se pukotina otvori, proces hrđe metala se ubrzava, što osigurava mljeveni elektrolit. Kao rezultat toga, pod uticajem mehaničkim uticajima metal se polako razara.

Korozija uzrokovana mikroorganizmima

Mikrobiološka korozija je proces stvaranja rđe na cjevovodu pod utjecajem živih mikroorganizama. To mogu biti alge, gljive, bakterije, uključujući protozoe. Utvrđeno je da na ovaj proces najznačajniji utječe proliferacija bakterija. Za održavanje vitalne aktivnosti mikroorganizama potrebno je stvoriti uslove, odnosno dušik, vlažnost, vodu i soli. Takođe uslovi su:

1. Indikatori temperature i vlažnosti.
2. Pritisak.
3. Dostupnost rasvjete.
4. Kiseonik.

Organizmi koji proizvode kisele uslove također mogu uzrokovati koroziju. Pod njihovim uticajem na površini se pojavljuju šupljine koje su crne boje i smrad hidrogen sulfid. Bakterije koje sadrže sulfate prisutne su u gotovo svim tlima, ali stopa korozije raste kako se njihov broj povećava.

Šta je elektrohemijska zaštita

Elektrohemijska zaštita cjevovoda od korozije je skup mjera usmjerenih na sprječavanje razvoja korozije pod utjecajem električnog polja. Za pretvaranje istosmjerne struje koriste se specijalizirani ispravljači.

Zaštita od korozije provodi se stvaranjem elektromagnetnog polja, uslijed čega se stječe negativan potencijal ili područje djeluje kao katoda. To jest, dio čeličnih cjevovoda, zaštićen od stvaranja hrđe, dobiva negativan naboj, a uzemljenje postaje pozitivno.

Katodna zaštita zaštitu cevovoda od korozije prati elektrolitička zaštita sa dovoljnom provodljivošću medijuma. Ovu funkciju vrši tlo pri polaganju metalnih podzemnih autoputeva. Kontaktiranje elektroda se vrši preko provodnih elemenata.

Indikator za određivanje indikatora korozije je visokonaponski voltmetar ili mjerač korozije. Pomoću ovog uređaja prati se indikator između elektrolita i tla, posebno za ovaj slučaj.

Kako se klasifikuje elektrohemijska zaštita?

Korozija i zaštita magistralnih cjevovoda i rezervoara od nje kontroliraju se na dva načina:

• Izvor struje je spojen na metalnu površinu. Ovo područje poprima negativan naboj, odnosno djeluje kao katoda. Anode su inertne elektrode koje nemaju nikakve veze s dizajnom. Ova metoda se smatra najčešćom, a elektrohemijska korozija se ne javlja. Ova tehnika ima za cilj sprečavanje sledećih vrsta korozije: piting, usled prisustva lutajućih struja, kristalni tip nerđajućeg čelika, kao i pucanje mesinganih elemenata.
• Galvanska metoda. Zaštita magistralnih cjevovoda ili zaštita gazišta vrši se metalnim pločama sa visoke stope negativni naboji napravljeni od aluminijuma, cinka, magnezijuma ili njihovih legura. Anode su dva elementa, takozvani inhibitori, dok sporo uništavanje protektora pomaže u održavanju katodne struje u proizvodu. Zaštitna zaštita se koristi izuzetno rijetko. ECP se izvodi na izolacionom premazu cevovoda.

O karakteristikama elektrohemijske zaštite

Glavni uzrok uništenja cjevovoda je posljedica korozije metalnih površina. Nakon stvaranja hrđe, nastaju pukotine, rupture i šupljine koje se postupno povećavaju i doprinose pucanju cjevovoda. Ova pojava se češće javlja u blizini autoputeva položenih pod zemljom ili u kontaktu sa podzemnim vodama.

Princip katodne zaštite je stvaranje razlike napona i djelovanje dvije gore opisane metode. Nakon izvođenja mjernih operacija direktno na lokaciji cjevovoda, utvrđeno je da bi potreban potencijal za usporavanje procesa destrukcije trebao biti 0,85V, a za podzemne elemente ta vrijednost je 0,55V.

Da bi se usporila brzina korozije, napon katode treba smanjiti za 0,3V. U ovoj situaciji, brzina korozije neće prelaziti 10 mikrona godišnje, što će značajno produžiti vijek trajanja tehničkih uređaja.

Jedan od značajnih problema je prisustvo lutajućih struja u tlu. Takve struje nastaju uzemljenjem zgrada, objekata, šinskih kolosijeka i drugih uređaja. Štaviše, nemoguće je napraviti tačnu procjenu gdje se mogu pojaviti.

Da bi se stvorio destruktivni učinak, dovoljno je napuniti čelične cjevovode pozitivnim potencijalom u odnosu na elektrolitičko okruženje, to uključuje cjevovode položene u zemlju.

Da bi strujni krug osigurao struju, potrebno je napajati vanjski napon, čiji će parametri biti dovoljni da probiju otpor temelja tla.

U pravilu, takvi izvori su dalekovodi snage od 6 do 10 kW. Ako se električna struja ne može isporučiti, onda se mogu koristiti dizel ili plinski generatori. Instalater zaštite podzemnih cjevovoda od korozije mora biti upoznat sa projektnim rješenjima prije izvođenja radova.

Katodna zaštita

Da bi se smanjio postotak rđe na površini cijevi, koriste se stanice za zaštitu elektroda:

1. Anoda, napravljena u obliku uzemljivača.
2. Pretvarači konstantnih tokova elektrona.
3. Oprema za kontrolu procesa i praćenje ovog procesa.
4. Kablovske i žičane veze.

Katodne zaštitne stanice su prilično efikasne; kada su direktno priključene na dalekovod ili generator, pružaju inhibitorni efekat struja. Time se osigurava zaštita nekoliko sekcija cjevovoda istovremeno. Parametri se mogu podešavati ručno ili automatski. U prvom slučaju koriste se namotaji transformatora, au drugom se koriste tiristori.

Najčešća u Rusiji je visokotehnološka instalacija - Minevra -3000. Njegova snaga je dovoljna da zaštiti 30.000 m autoputeva.

Prednosti tehničkog uređaja:

• karakteristike visoke snage;
• ažuriranje načina rada nakon preopterećenja za četvrt minute;
• pomoću digitalne regulacije se prate radni parametri;
• nepropusnost visoko kritičnih spojeva;
• povezivanje uređaja na daljinsku kontrolu procesa.

Koriste se i ASKG-TM, iako je njihova snaga mala, njihova oprema s telemetrijskim kompleksom ili daljinskim upravljačem omogućava im da budu ništa manje popularni.

Na gradilištu mora biti dostupan dijagram izolacijske mreže vodovoda ili plinovoda.

Video: katodna zaštita od korozije - šta je to i kako se izvodi?

Zaštita od korozije postavljanjem drenaže

Instalater zaštite od korozije za podzemne cjevovode mora biti upoznat sa sistemom odvodnje. Takvu zaštitu od stvaranja rđe cjevovoda od lutajućih struja provodi drenažni uređaj potreban za preusmjeravanje ovih struja na drugi dio zemlje. Postoji nekoliko opcija odvodnje.

Vrste izvođenja:

1. Izvršeno pod zemljom.
2. Pravo.
3. Sa polaritetima.
4. Pojačani.

Prilikom izvođenja zemljane drenaže, elektrode se ugrađuju u anodne zone. Da bi se osigurala ravna odvodna linija, izrađuje se električni kratkospojnik koji povezuje cjevovod s negativnim polom izvora struje, na primjer, uzemljenje iz stambene zgrade.

Polarizirana drenaža ima jednosmjernu provodljivost, odnosno kada se pojavi pozitivan naboj na petlji uzemljenja, automatski se isključuje. Poboljšana drenaža radi od strujnog pretvarača koji je dodatno priključen na električni dijagram, a to poboljšava uklanjanje lutajućih struja iz glavnog voda.

Povećanje korozije cevovoda se vrši proračunom, prema RD.

Osim toga, koristi se zaštita od inhibitora, odnosno na cijevi se koristi posebna kompozicija za zaštitu od agresivnog okruženja. Zaustavljanje korozije nastaje kada kotlovska oprema miruje duže vrijeme; kako bi se to spriječilo, potrebno je Održavanje oprema.

Instalater za zaštitu podzemnih cjevovoda od korozije mora imati znanje i vještine, biti obučen u Pravilima i periodično prolaziti medicinski pregled i polagati ispite u prisustvu inspektora Rostechnadzora.

Zaštita metala od korozije primjenom vanjske jednosmjerne električne struje, koja radikalno mijenja elektrodni potencijal materijala i mijenja brzinu njegove korozije, naziva se elektrohemijska zaštita. Pouzdano štiti površine od korozije, sprečavajući uništavanje podzemnih rezervoara, cevovoda, brodskih dna, rezervoara za gas, hidrauličnih konstrukcija, gasovoda itd. Ova metoda se koristi u slučajevima kada je potencijal korozije u zoni intenzivnog raspadanja ili tokom pasivizacije. , odnosno kada dođe do aktivnog uništavanja metalnih konstrukcija.

Princip rada elektrohemijske zaštite

Na metalnu konstrukciju izvana je spojen stalni izvor. električna struja. Na površini proizvoda električna struja stvara katodnu polarizaciju elektroda, zbog čega dolazi do izmjene i anodna područja se pretvaraju u katodna. Kao rezultat toga, pod utjecajem korozivnog okruženja, uništava se anoda, a ne izvorni materijal. Ova vrsta zaštite se dijeli na katodnu i anodnu, ovisno o tome u kom smjeru (negativnom ili pozitivnom) se pomiče potencijal metala.

Katodna zaštita od korozije

Primjer: (+0,8)Au/Fe(-0,44)

Za povećanje stabilnosti metalnih delova u kontaktu sa bilo kojom agresivnom okolinom ili tokom rada sa izloženošću morska voda ili tla, primjenjuje se katodna zaštita od korozije. U ovom slučaju katodna polarizacija uskladištenog metala postiže se formiranjem mikrogalvanskog para sa drugim metalom (aluminijum, cink, magnezij), smanjenjem brzine katodnog procesa (odzračivanje elektrolita) ili primjenom električne struje iz vanjskog izvora. .

Ova tehnika se obično koristi za očuvanje crnih metala, jer je većina objekata koji se nalaze u tlu i vodi napravljena od njih - na primjer, stupovi, konstrukcije šipova, cjevovodi. Široka primjena Ova metoda je pronađena i u mašinstvu, u prevenciji procesa korozije novih i vozila u upotrebi, pri obradi karoserije automobila, šupljina bočnih nosača, komponenti šasije itd. Treba napomenuti da ista metoda efikasno štiti podvozje automobila koje je najčešće izloženo agresivnom okruženju.

Katodna zaštita, uz mnoge prednosti, ipak ima i nedostatke. Jedan od njih je višak zaštite; ovaj fenomen se opaža kada se potencijal uskladištenog proizvoda snažno pomjeri u negativnom smjeru. Rezultat je krhkost metala, korozijsko pucanje materijala i uništavanje svih zaštitnih premaza. Njegov tip je zaštita gazećeg sloja. Kada se koristi, na uskladišteni proizvod se pričvršćuje metal sa negativnim potencijalom (protektor), koji se naknadno uništava, čuvajući predmet.

Anodna zaštita

Primjer: (-0,77)Cd/Fe(-0,44)

Anodna zaštita od korozije metala koristi se za proizvode od visokolegiranih legura željeza, čelika otpornog na ugljik i kiseline, koji se nalaze u korozivnim sredinama sa dobrom električnom provodljivošću. Ovom metodom metalni potencijal se pomjera na pozitivnu stranu dok ne dostigne stabilno (pasivno) stanje.

Anodna elektrohemijska instalacija uključuje: izvor struje, katodu, referentnu elektrodu i pohranjeni objekt.

Da bi zaštita bila što efikasnija za bilo koju konkretnu stavku, moraju se poštovati određena pravila:

minimizirati broj pukotina, pukotina i zračnih džepova;

kvalitet zavarenih spojeva i spojeva metalnih konstrukcija mora biti maksimalan;

katoda i referentna elektroda moraju biti postavljene u otopinu i tu trajno ostati

Podzemni cjevovodi podložni su destruktivnim efektima korozije. Korozija cjevovoda utječe na metalne cijevi kada se pojave uslovi u kojima atomi metala mogu postati jonski.

Da bi neutralni atom postao ion, potrebno je odreći se elektrona, a to je moguće ako postoji anoda koja će to prihvatiti. Ova situacija je moguća kada dođe do razlike potencijala između pojedinih dijelova cijevi: jedan dio je anoda, drugi je katoda.

Razlozi elektrolitičkih reakcija

Postoji nekoliko razloga za stvaranje razlike potencijala (veličine njegove vrijednosti) u pojedinim dijelovima cijevi:

• različiti sastavi tla prema fizičkim i hemijskim svojstvima;
• heterogenost metala;
• vlažnost tla;
• značenje Radna temperatura, transportirana supstanca;
• indikator kiselosti elektrolita tla;
• prolazak električnog transportnog voda koji stvara zalutale struje.

Bitan! Područja koja zahtijevaju zaštitu određuju se u fazi projektovanja objekta. Sve potrebne konstrukcije grade se paralelno s polaganjem cijevi.

Kao rezultat, mogu nastati dvije vrste oštećenja od korozije:

• površinski, što ne dovodi do uništenja cjevovoda;
• lokalno, što rezultira stvaranjem školjki, pukotina i pucanja.

Vrste zaštite od korozije

Za zaštitu cijevi od uništenja koristi se zaštita cjevovoda od korozije.

Postoje dvije glavne metode zaštite:

• pasivna, u kojoj se oko cijevi stvara zaštitna školjka koja ih potpuno odvaja od tla. Obično je ovo premaz napravljen od bitumena, epoksidne smole ili polimerne trake;
• aktivno, što vam omogućava da kontrolirate elektrokemijske procese koji se javljaju na mjestima kontakta između cijevi i uzemljenog elektrolita.

Aktivna metoda je podijeljena u tri vrste zaštite:

• katoda;
• gazi;
• drenaža

Drenaža štiti cjevovode od korozije uzrokovane lutajućim strujama. Takve struje se preusmjeravaju u smjeru izvora koji ih stvara ili direktno u sloj tla. Odvodnja može biti zemljana (uzemljenje anodnih zona cjevovoda), direktna (isključivanje sa negativnog pola izvora lutajuće struje). Polarizirana i pojačana drenaža se rjeđe koristi.

Metode organizacije katodne zaštite

Katodna zaštita cjevovoda od korozije nastaje ako se za organiziranje katodne polarizacije cjevovoda koristi vanjsko električno polje, a oštećenje se prenosi na vanjsku anodu koja će biti uništena.

Katoda se deli na dve vrste:

• galvanski uz korištenje zaštitnih anoda, za čiju proizvodnju se koriste legure magnezija, aluminija i cinka;
• električni, koji koristi vanjski izvor istosmjerne struje sa dijagramom povezivanja: minus na cijev, plus na uzemljenu anodu.

Osnova galvanske metode katodne zaštite: korištenje svojstva metala da imaju različite potencijale kada se koriste u obliku elektrode. Ako elektrolit sadrži dva metala sa drugačije značenje potencijal, onda će onaj s najmanjom vrijednošću biti uništen.

Materijal gazećeg sloja je odabran tako da su ispunjeni određeni zahtjevi:

• negativan potencijal sa velikom vrijednošću u odnosu na potencijal cjevovoda;
• značajna efikasnost;
• visoka specifična strujna izlazna snaga;
• niska anodna polarizacija, tako da se ne stvaraju oksidni filmovi.

Bilješka! Najveća efikasnost je za anode od legure cinka i aluminijuma, a najmanja za magnezijum.

Da bi se povećala efikasnost i efektivnost zaštite, protektori su uronjeni u aktivator, koji smanjuje sopstvenu koroziju protektora i količinu otpora struji koja se širi iz protektora, i smanjuje anodnu polarizaciju.

Zaštitna zaštitna instalacija sastoji se od protektora, aktivatora, provodnika koji povezuje zaštitnik i cevovod i tačke za praćenje i merenje električnih parametara.

Efikasnost zaštita gazećeg sloja Korozija cjevovoda ovisi o vrijednosti otpornosti tla. Dobro radi ako ovaj indikator ne prelazi 50 Ohm*m; s višom vrijednošću zaštita će biti djelomična. Za povećanje efikasnosti koriste se štitnici trake.

Ograničenje za korištenje žrtvene zaštite je električni kontakt cjevovoda i susjednih proširenih komunikacija.

Stanice katodne zaštite

Složeniji za organizaciju, ali najefikasniji je električni. Da bi se to organiziralo, izgrađen je vanjski izvor jednosmjerne struje - stanica katodne zaštite. U električnoj stanici naizmjenična struja se pretvara u jednosmjernu.

Elementi katodne zaštite:

• anodno uzemljenje;
• DC priključni vod;
• zaštitno uzemljenje;
• DC izvor;
• katodni terminal.

Električna metoda je analogna procesu elektrolize.

Pod utjecajem vanjskog polja izvora struje, valentni elektroni se udaljavaju od uzemljenja anode prema izvoru struje i cijevi. Uzemljena anoda se postepeno uništava. A u blizini cjevovoda iz izvora jednosmjerne struje, dolazni višak slobodnih elektrona dovodi do depolarizacije (kao katoda tokom elektrolize).

Kako bi se spriječilo korozivno uništavanje nekoliko cijevi, gradi se nekoliko stanica i postavlja odgovarajući broj anoda.

Osiguravanje zaštite cijevi od korozivnih učinaka provodi se različitim tehnologijama. Jedan od mnogih efikasne tehnike razmatra se elektrohemijski tretman, uključujući katodnu zaštitu. U većini slučajeva, ova opcija se koristi u kombinaciji, zajedno s obradom metalnih konstrukcija izolacijskim spojevima.

Glavne vrste katodne zaštite

Katodna zaštita cevovoda od korozije razvijena je još u devetnaestom veku. Ova tehnologija je prva koristili su se u brodogradnji i - trup plutajućeg broda obložen je anodnim štitnicima, koji su minimizirali procese korozije legure bakra. Malo kasnije, ova tehnologija se počela aktivno koristiti u drugim područjima. Osim toga, katodna tehnika na trenutno smatra se najefikasnijom antikorozivnom tehnologijom.

Postoje dvije vrste katodne zaštite za metalne legure:

Prva opcija se danas smatra najčešćom, jer je brža i jednostavnija. Uz pomoć ove tehnologije možete izaći na kraj različite vrste korozija:

• intercrystal;
• pucanje mesinga zbog prevelikog naprezanja;
• korozija uzrokovana utjecajem lutajućih električnih struja;
• piting korozija itd.

Treba napomenuti da prva tehnika omogućava obradu metalnih konstrukcija velikih dimenzija, a galvansko-hemijska električna zaštita namijenjena je samo za male proizvode.

Galvanska tehnologija je vrlo popularna u Sjedinjenim Američkim Državama, ali se kod nas gotovo nikad ne koristi, jer tehnologija izgradnje cjevovoda u Ruskoj Federaciji ne podrazumijeva posebnu izolacijsku obradu, neophodnu za galvansku zaštitu.

Bez takvog premaza korozija čelika se povećava pod utjecajem podzemnih voda, što je izuzetno važno za jesen i proljeće. IN zimski period Nakon što se voda zamrzne, proces korozije se značajno usporava.

Opis tehnologije

Katodna zaštita od korozije provodi se jednosmjernom električnom strujom koja se primjenjuje na radni predmet i čini potencijal obratka negativnim. U tu svrhu se često koriste ispravljači.

Predmet koji je spojen na izvor električne struje smatra se „minusom“, odnosno katodom, a spojena masa je anoda, odnosno „plus“. Glavni uslov je postojanje dobrog električno provodljivog okruženja. Za podzemne cijevi ovo je tlo.

Prilikom implementacije ove tehnologije mora se održavati razlika u potencijalu električne struje između tla (električno provodnog medija) i objekta koji se obrađuje. Vrijednost ovog indikatora može se odrediti pomoću voltmetra visokog otpora.

Karakteristike efikasnog rada

Korozija je često krivac za smanjenje pritiska u cjevovodu. Zbog oštećenja metalne konstrukcije na konstrukciji nastaju pukotine, šupljine i rupture. Ovaj problem je izuzetno relevantan za podzemne cjevovode, jer su oni u stalnom kontaktu sa podzemnim vodama.

U ovoj situaciji, katodna tehnika omogućava da se minimizira proces rastvaranja i oksidacije metalne legure promjenom početnog potencijala korozije.

Rezultati praktičnih ispitivanja sugeriraju da potencijal polarizacije metalnih legura korištenjem katodnih tehnika usporava koroziju.

U cilju postizanja efikasnu zaštitu, morate koristiti jednosmjernu električnu struju da smanjite katodni potencijal materijala koji je korišten za stvaranje cjevovoda. U ovoj situaciji, stopa korozije metala neće prelaziti deset mikrometara godišnje.

Osim toga, katodna zaštita je najbolje rješenje za zaštitu podzemnih cjevovoda od utjecaja lutajućih električnih struja. Lutajuće struje su električni naboj koji prodire u tlo tokom rada gromobrana, kretanja električnih vozova itd.

Za zaštitu od korozije mogu se koristiti dalekovodi ili prijenosni generatori koji rade na dizel gorivo ili plin.

Specijalna oprema

Za potrebe zaštite koriste se specijalne stanice. Ova oprema uključuje nekoliko jedinica:

• izvor električne struje;
• anoda (uzemljenje);
• tačka merenja, kontrole i upravljanja;
• spojne žice i kablovi.

Stanica anodna zaštita omogućava vam da pružite zaštitu nekoliko cjevovoda koji se nalaze jedan pored drugog odjednom. Podešavanje dovedene električne struje može biti automatsko ili ručno.

Kod nas je posebno popularna instalacija Minerva-3000. Indikatori snage ovog SCP-a su dovoljni da zaštite približno 40 kilometara podzemnog cjevovoda od korozije.

Prednosti instalacije uključuju:

Daljinsko upravljanje opremom se vrši pomoću GPRS modula koji su ugrađeni u dizajn.

M. Ivanov, dr. n.

Uzroci korozije metala, posebno željeza i nelegiranog čelika velika šteta uređaji i cjevovodi koji rade u kontaktu s vodom i zrakom. To dovodi do smanjenja vijeka trajanja opreme i dodatno stvara uvjete za onečišćenje vode proizvodima korozije.

Možete se pretplatiti na članke na

Kao što je poznato, korozija je elektrohemijski proces u kojem dolazi do oksidacije metala, odnosno oslobađanja elektrona od strane njegovih atoma. Ovaj proces se odvija u mikroskopskom dijelu površine zvanom anodna regija. To dovodi do kršenja integriteta metala, u koji ulaze atomi hemijske reakcije, posebno aktivan u prisustvu atmosferskog kiseonika i vlage.

Pošto su metali dobri provodnici električne energije, oslobođeni elektroni slobodno teku u drugu mikroskopsku oblast, gde se u prisustvu vode i kiseonika dešavaju redukcione reakcije. Ovo područje se naziva katoda.

Curenje elektrohemijska korozija može se suprotstaviti primjenom napona iz vanjskog izvora istosmjerne struje kako bi se elektrodni potencijal metala pomjerio na vrijednosti pri kojima se proces korozije ne javlja.

Na osnovu toga izgrađeni su sistemi katodne zaštite za podzemne cevovode, rezervoare i druge metalne konstrukcije. Ako se na zaštićeni metal primjenjuje električni potencijal, na cijeloj površini metalne konstrukcije uspostavljaju se takve vrijednosti potencijala pri kojima se mogu dogoditi samo katodni procesi redukcije: na primjer, kationi metala će prihvatiti elektrone i transformirati se u ione nižeg sloja. oksidacijskom stanju ili neutralnim atomima.

Tehnički, metoda katodne zaštite metala se izvodi na sljedeći način ( pirinač. 1). Na metalnu konstrukciju koju treba zaštititi dovodi se žica, na primjer čelični cjevovod, koji je spojen na negativni pol katodne stanice, zbog čega cjevovod postaje katoda. Na određenoj udaljenosti od metalne konstrukcije, u zemlji se nalazi elektroda, koja je žicom spojena na pozitivni pol i postaje anoda. Razlika potencijala između katode i anode je stvorena na način da se potpuno eliminiše pojava oksidativnih procesa na zaštićenoj strukturi. U tom slučaju slabe struje će teći kroz vlažno tlo između katode i anode u debljini tla. Učinkovita zaštita zahtijeva postavljanje nekoliko anodnih elektroda duž cijele dužine cjevovoda. Ako je moguće smanjiti potencijalnu razliku između zaštićene konstrukcije i tla na 0,85-1,2 V, tada se stopa korozije cjevovoda smanjuje na značajno niske vrijednosti.

Dakle, sistem katodne zaštite uključuje izvor jednosmerne električne struje, kontrolnu tačku i anodno uzemljenje. Obično se katodna zaštitna stanica sastoji od AC transformatora i diodnog ispravljača. U pravilu se napaja iz mreže od 220 V; Postoje i stanice koje se napajaju visokonaponskim (6-10 kV) vodovima.

Za efikasan rad katodne stanice, razlika potencijala između katode i anode koju stvara mora biti najmanje 0,75 V. U nekim slučajevima za uspješnu zaštitu je dovoljno oko 0,3 V. Istovremeno, kao tehnički parametri Katodne zaštitne stanice koriste nazivne vrijednosti izlazne struje i izlaznog napona. Tako je obično nazivni izlazni napon stanica od 20 do 48 V. Kada velika udaljenost između anode i štićenog objekta, potrebna vrijednost izlaznog napona stanice dostiže 200 V.

Kao anode koriste se pomoćne inertne elektrode. Anodne elektrode za uzemljenje, na primjer, model AZM-3X proizvođača JSC Katod (selo Razvilka, Moskovska regija), su odljevci izrađeni od legure otporne na koroziju, opremljene posebnom žicom s bakrenim jezgrom u ojačanoj izolaciji, kao i zatvorenu spojnicu za spajanje na glavni kabel stanice katodne zaštite. Najracionalnije je koristiti elektrode za uzemljenje u okruženjima visoke i umjerene korozivne aktivnosti s otpornošću tla do 100 Ohm.m. Za optimalnu distribuciju jačine polja i gustine struje po celom telu opreme, oko anoda se postavljaju posebni ekrani u obliku zasipanja uglja ili koksa.

Za procjenu efikasnosti stanice za katodnu zaštitu potreban je sistem koji se sastoji od mjerne elektrode i referentne elektrode i glavni je dio kontrolne i mjerne tačke. Na osnovu očitavanja ovih elektroda regulira se razlika potencijala katodne zaštite.

Mjerne elektrode su izrađene od visokolegiranog čelika, silikonskog lijevanog željeza, platiniziranog mesinga ili bronze i bakra. Referentne elektrode su srebrni hlorid ili bakar sulfat. Prema svom dizajnu, referentne elektrode mogu biti potopljene ili daljinske. Sastav rastvora koji se koristi u njima mora biti blizak sastavu medija, od štetnih efekata koje opremu treba zaštititi.

Mogu se uočiti bimetalne referentne elektrode dugog djelovanja tipa EDB, koji je razvio VNIIGAZ (Moskva). Dizajnirane su za mjerenje razlike potencijala između podzemnog metalnog objekta (uključujući cjevovod) i tla za automatsku kontrolu katodne zaštitne stanice pod velikim opterećenjem i na značajnim dubinama, odnosno tamo gdje druge elektrode ne mogu osigurati stalno održavanje date potencijal.

Opremu za katodnu zaštitu isporučuju uglavnom domaći proizvođači. Tako, pomenuto CJSC “Kathod” nudi stanicu “Minerva-3000” ( pirinač. 2), dizajniran za zaštitu glavnih vodovodnih mreža. Nazivna izlazna snaga mu je 3,0 kW, izlazni napon 96 V, struja zaštite 30 A. Preciznost održavanja zaštitnog potencijala i vrijednosti struje je 1 odnosno 2%. Vrijednost talasanja nije veća od 1%.

Drugi ruski proizvođač, Energomera OJSC (Stavropol), isporučuje module marki MKZ-M12, PNKZ-PPCh-M10 i PN-OPE-M11, koji pružaju efikasnu katodnu zaštitu podzemnih metalnih konstrukcija u područjima visoke opasnosti od korozije. Modul MKZ-M12 ima nazivnu struju od 15 ili 20 A; nazivni izlazni napon je 24 V. Za modele MKZ-M12-15-24-U2, izlazni napon je 30 V. Preciznost održavanja zaštitnog potencijala dostiže ±0,5%, specificirana struja je ±1%. Tehnički resurs je 100 hiljada sati, a vijek trajanja najmanje 20 godina.

LLC "Electronic Technologies" (Tver) nudi stanice katodne zaštite "Tvertsa" ( pirinač. 3), opremljen ugrađenim mikroprocesorom i telemehaničkim sistemom daljinskog upravljanja. Kontrolno-mjerne tačke su opremljene nepolarizirajućim dugodjelujućim uporednim elektrodama sa elektrohemijskim senzorima potencijala, koji omogućavaju mjerenje polarizacijskih potencijala na cjevovodu. Ove stanice uključuju i podesivi izvor katodne struje i blok senzora za električne parametre kola, koji je preko kontrolera povezan sa uređajem za daljinski pristup. Transformator ove stanice izrađen je na bazi feritnih jezgara tipa Epcos. Koristi se i upravljački sistem pretvarača napona na bazi mikrokola UCC 2808A.

Kompanija Kurs-OP (Moskva) proizvodi stanice za katodnu zaštitu Elkon, čiji izlazni napon varira u rasponu od 30 do 96 V, a izlazna struja u rasponu od 20 do 60 A. Mreškanje izlaznog napona - ne više od 2 % . Ove stanice su dizajnirane za zaštitu jednožilnih cjevovoda od korozije tla, a uz korištenje spojne zaštitne jedinice, višežičnih cjevovoda u područjima bez lutajućih struja u umjerenim klimatskim uslovima (od -45 do +40°C). Stanice sadrže monofazni energetski transformator, pretvarač sa stepenastom regulacijom izlaznog napona, visokonaponsku opremu, dvopolni ručni rastavljač i supresore prenapona.

Mogu se primijetiti i instalacije katodne zaštite serije NGK-IPKZ proizvođača NPF Neftegazkompleks EKhZ LLC (Saratov), ​​čija je maksimalna izlazna struja 20 ili 100 A, a nazivni izlazni napon je 48 V.

Jedan od dobavljača stanica za katodnu zaštitu iz zemalja ZND je Hoffmann Electric Technologies (Kharkov, Ukrajina), koji nudi opremu za elektrohemijska zaštita od korozije tla magistralnih cjevovoda.