Protecție catodică: aplicații și standarde

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Coroziunea este o reacție chimică și electrochimică a unui metal cu mediul înconjurător, provocând deteriorarea acestuia. Curge cu viteze diferite, care pot fi reduse. Din punct de vedere practic, este de interes protecția catodică anticorozivă a structurilor metalice în contact cu solul, apa și mediile transportate. Suprafețele exterioare ale conductelor sunt afectate în special de influența solului și a curenților vagabonzi.

Coroziunea interioară depinde de proprietățile mediului. Dacă este un gaz, acesta trebuie curățat temeinic de umiditate și substanțe agresive: hidrogen sulfurat, oxigen etc.

Principiul de lucru

Obiectele procesului de coroziune electrochimică sunt mediul, metalul și interfața dintre ele. Mediul, care este de obicei sol umed sau apă, are o conductivitate electrică bună. O reacție electrochimică are loc la interfața dintre aceasta și structura metalică. Dacă curentul este pozitiv (electrodul anod), ionii de fier trec în soluția din jur, rezultând o pierdere de masă a metalului. Reacția provoacă coroziune. Cu un curent negativ (electrod catod), aceste pierderi sunt absente, deoarece înelectronii sunt transferați în soluție. Metoda este utilizată în galvanoplasarea pentru acoperirea oțelului cu metale neferoase.

Protecția catodică împotriva coroziunii este obținută atunci când un potențial negativ este aplicat unui obiect de fier.

Pentru a face acest lucru, un electrod anod este plasat în pământ și un potențial pozitiv este conectat la acesta de la o sursă de alimentare. Minusul se aplică obiectului protejat. Protecția catodic-anodică duce la distrugerea activă prin coroziune numai a electrodului anod. Prin urmare, ar trebui schimbat periodic.

Efect negativ al coroziunii electrochimice

Coroziunea structurilor poate apărea din acțiunea curenților vagabonzi din alte sisteme. Sunt utile pentru obiectele țintă, dar provoacă daune semnificative structurilor din apropiere. Curenții vagabonzi se pot răspândi de pe șinele vehiculelor electrificate. Trec spre substație și intră în conducte. La părăsirea acestora, se formează secțiuni de anod, provocând coroziune intensă. Pentru protecție, se folosește drenajul electric - o îndepărtare specială a curenților de la conductă la sursa lor. Protecția catodică a conductelor împotriva coroziunii este, de asemenea, posibilă aici. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți valoarea curenților vagabonzi, care este măsurată de dispozitive speciale.

Conform rezultatelor măsurătorilor electrice, este selectată o metodă de protecție a conductei de gaz. Un remediu universal este o metodă pasivă de izolare a țevilor de contactul cu solul folosind acoperiri izolante. Protecția catodică a conductei de gaz se referă la metoda activă.

Protecția conductelor

Desenele din pământ sunt protejate împotriva coroziunii dacă conectați minusul unei surse de curent continuu la ele, iar plusul la electrozii anodici îngropați în apropiere în pământ. Curentul va ajunge la structură, protejând-o de coroziune. In acest fel se realizeaza protectia catodica a conductelor, rezervoarelor sau conductelor situate in pamant.

Electrodul anodului se va degrada și ar trebui înlocuit periodic. Pentru un rezervor umplut cu apă, electrozii sunt plasați în interior. În acest caz, lichidul va fi electrolitul prin care curentul va curge de la anozi la suprafața recipientului. Electrozii sunt bine controlați și ușor de schimbat. În pământ, acest lucru este mai dificil de făcut.

Sursă de alimentare

În apropierea conductelor de petrol și gaze, în rețelele de încălzire și alimentare cu apă care necesită protecție catodică, se instalează stații de la care se alimentează obiectele cu tensiune. Daca sunt amplasate in aer liber, gradul lor de protectie trebuie sa fie de cel putin IP34. Oricare este potrivit pentru camere uscate.

Stații de protecție catodică a conductelor de gaz și a altor structuri mari au o capacitate de la 1 la 10 kW.

Parametrii lor energetici depind în primul rând de următorii factori:

• rezistența dintre sol și anod;
• conductivitate a solului;
• lungime zonei de protecție;
• acțiunea izolatoare a acoperirii.

În mod tradițional, un convertor de protecție catodă este o instalație de transformator. Acum este inlocuit cu unul invertor, care are dimensiuni mai mici, stabilitate de curent mai buna si eficienta mai mare. În zonele importante se instalează controlere care au funcții de reglare a curentului și tensiunii, egalizarea potențialelor de protecție etc.

Echipamentul este prezentat pe piață în diverse versiuni. Pentru nevoi specifice, designul individual este utilizat pentru a asigura cele mai bune condiții de funcționare.

Parametrii sursei de alimentare

Pentru protecția împotriva coroziunii pentru fier, potențialul de protecție este de 0,44 V. În practică, ar trebui să fie mai mare din cauza influenței incluziunilor și a stării suprafeței metalice. Valoarea maximă este de 1 V. În prezența acoperirilor pe metal, curentul dintre electrozi este de 0,05 mA/m². Dacă izolația eșuează, aceasta crește la 10mA/m^2.

Protecția catodică este eficientă în combinație cu alte metode, deoarece se consumă mai puțină energie electrică. Dacă pe suprafața structurii există un strat de vopsea, doar locurile unde este spart sunt protejate prin metoda electrochimică.

Caracteristici ale protecției catodice

1. Alimentat de stații sau generatoare mobile.
2. Locația împământării anodului depinde de specificul conductelor. Metoda de plasare poate fi distribuită sau concentrată, precum și localizată la diferite adâncimi.
3. Materialul anodului este selectat cu solubilitate scăzută pentru a rezista timp de 15 ani.
4. Potențial de protecțiese calculează câmpurile pentru fiecare conductă. Nu este reglementat dacă nu există acoperiri de protecție pe structuri.

Cerințe standard Gazprom pentru protecție catodică

• De acțiune pe toată durata de viață a echipamentului de protecție.
• Protecție la supratensiune.
• Amplasarea stației în cutii de bloc sau într-un design autonom anti-vandal.
• Împământarea anodului este selectată în zonele cu rezistență electrică minimă a solului.
• Caracteristicile traductorului sunt selectate ținând cont de îmbătrânirea stratului de protecție al conductei.

Protecția benzii de rulare

Metoda este un tip de protecție catodică cu conectarea electrozilor dintr-un metal mai electronegativ printr-un mediu conductiv electric. Diferența constă în absența unei surse de energie. Banda de rulare absoarbe coroziunea prin dizolvarea într-un mediu conductiv electric.

Peste câțiva ani anodul ar trebui înlocuit pe măsură ce se uzează.

Efectul anodului crește odată cu scăderea rezistenței sale de contact cu mediul. În timp, poate deveni acoperit cu un strat coroziv. Acest lucru duce la o defecțiune a contactului electric. Prin plasarea anodului într-un amestec de sare care dizolvă produsele de coroziune, eficiența este îmbunătățită.

Influența protectorului este limitată. Domeniul este determinat de rezistența electrică a mediului și de diferența de potențial dintre anod și catod.

Protecția de protecție este utilizată în absența surselor de energie sau atunci când sunt utilizatenepractic din punct de vedere economic. De asemenea, este dezavantajos în aplicații acide datorită vitezei mari de dizolvare a anozilor. Protectoarele sunt instalate in apa, in sol sau intr-un mediu neutru. Anozii nu sunt de obicei fabricați din metale pure. Zincul se dizolvă neuniform, magneziul se corodează prea repede și se formează o peliculă puternică de oxid pe aluminiu.

Materiale pentru benzi de rulare

Pentru ca protectorii să aibă proprietățile de performanță necesare, acestea sunt fabricate din aliaje cu următorii aditivi de aliere.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - protecția echipamentului în apa de mare.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fracții de procent) - funcționarea structurilor în apă curgătoare de mare.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - protecția structurilor mici din sol sau apă cu concentrație scăzută de sare.

Utilizarea incorectă a unor tipuri de protector duce la consecințe negative. Anozii de magneziu pot provoca fisurarea echipamentului din cauza dezvoltării fragilizării hidrogenului.

Protecția catodică sacrificială combinată cu acoperiri anticorozive îi crește eficacitatea.

Distribuția curentului de protecție este îmbunătățită și sunt necesari mult mai puțini anozi. Un singur anod de magneziu protejează o conductă acoperită cu bitum timp de 8 km, iar o conductă neacoperită doar 30 m.

Protejarea caroseriilor împotriva coroziunii

Dacă stratul este spart, grosimea caroseriei mașinii poate scădea cu până la 1 mm în 5 ani, adică.rugina prin. Refacerea stratului protector este importantă, dar pe lângă aceasta, există o modalitate de a opri complet procesul de coroziune folosind protecție catodic-protectivă. Dacă transformați corpul într-un catod, coroziunea metalului se oprește. Anozii pot fi orice suprafețe conductoare situate în apropiere: plăci metalice, buclă de pământ, caroserie de garaj, suprafață de drum udă. În acest caz, eficiența protecției crește odată cu creșterea ariei anozilor. Dacă anodul este o suprafață de drum, se folosește o „coadă” de cauciuc metalizat pentru a-l contacta. Este plasat vizavi de roți pentru ca stropii să fie mai bine. „Coada” este izolată de corp.

Bateria plus este conectată la anod printr-un rezistor de 1 kΩ și un LED conectat în serie cu acesta. Când circuitul este închis prin anod, când minusul este conectat la corp, în modul normal LED-ul abia se aprinde vizibil. Dacă arde puternic, atunci a avut loc un scurtcircuit în circuit. Cauza trebuie găsită și eliminată.

Pentru protecție, o siguranță trebuie instalată în serie în circuit.

Când mașina se află în garaj, este conectată la un anod de împământare. În timpul conducerii, conexiunea se face prin „coadă”.

Concluzie

Protecția catodică este o modalitate de a îmbunătăți fiabilitatea operațională a conductelor subterane și a altor structuri. În același timp, ar trebui să se țină seama de impactul negativ al acesteia asupra conductelor învecinate din cauza curenților vagabonzi.