Protecția anticorozivă catodică a conductelor: echipamente, principiu de funcționare

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

Mijloacele de protecție împotriva coroziunii permit prelungirea duratei de viață a unei structuri metalice, precum și păstrarea proprietăților sale tehnice și fizice în timpul funcționării. În ciuda varietății de metode de asigurare a acțiunii anticorozive, este posibilă protejarea completă a obiectelor de deteriorarea ruginii numai în cazuri rare.

Eficacitatea unei astfel de protecție depinde nu numai de calitatea tehnologiei benzii de rulare, ci și de condițiile de aplicare a acesteia. În special, pentru a păstra structura metalică a conductelor, protecția electrochimică împotriva coroziunii bazată pe funcționarea catozilor își demonstrează cele mai bune proprietăți. Prevenirea formării ruginii pe astfel de comunicații, desigur, nu este singurul domeniu de aplicare al acestei tehnologii, dar în ceea ce privește combinația de caracteristici, această direcție poate fi considerată cea mai relevantă pentru protecția electrochimică.

Informații generale despre protecția electrochimică

Protecția metalelor împotriva ruginii prin acțiune electrochimică se bazează pe dependența potențialului electrod al materialului de viteza procesului de coroziune. Structurile metalice trebuie utilizate în acest sensinterval potențial în care dizolvarea lor anodică va fi sub limita acceptabilă. Acesta din urmă, de altfel, este determinat de documentația tehnică de funcționare a instalației.

În practică, protecția electrochimică la coroziune presupune conectarea unei surse cu curent continuu la produsul finit. Câmpul electric de pe suprafața și din structura obiectului protejat formează polarizarea electrozilor, care controlează și procesul de deteriorare prin coroziune. În esență, zonele anodice de pe structura metalică devin catodice, ceea ce permite deplasarea proceselor negative, asigurând păstrarea structurii obiectului țintă.

Principiul de funcționare a protecției catodice

Există protecție catodică și anodă de tip electrochimic. Cu toate acestea, primul concept, care este folosit pentru a proteja conductele, a primit cea mai mare popularitate. Conform principiului general, la implementarea acestei metode, un curent cu pol negativ este furnizat obiectului dintr-o sursă externă. În special, o țeavă de oțel sau de cupru poate fi protejată în acest mod, în urma căreia se va produce polarizarea secțiunilor catodice odată cu trecerea potențialelor lor la starea anodică. Ca urmare, activitatea coroziva a structurii protejate va fi redusă la aproape zero.

În același timp, protecția catodică poate avea versiuni diferite. Tehnica descrisă mai sus de polarizare dintr-o sursă externă este practicată pe scară largă, dar metoda de dezaerare a electroliților cu scăderea ratei proceselor catodice, precum și crearea unei bariere de protecție, funcționează de asemenea eficient.

S-a remarcat de mai multe ori că principiul protecției catodice este implementat de o sursă de curent externă. De fapt, funcția principală a protecției anticorozive constă în activitatea sa. Aceste sarcini sunt îndeplinite de stații speciale, care, de regulă, fac parte din infrastructura generală de întreținere a conductelor.

Stații de protecție catodică împotriva coroziunii

Funcția principală a stației catodice este de a furniza curent stabil obiectului metalic țintă conform metodei de polarizare a catodului. Astfel de echipamente sunt utilizate în infrastructura conductelor subterane de gaz și petrol, în conductele de alimentare cu apă, rețelele de încălzire etc.

Există multe varietăți de astfel de surse, în timp ce cel mai comun dispozitiv de protecție catodică prevede prezența:

• echipament convertor curent;
• fire pentru conectarea la obiectul protejat;
• electrod de împământare anod.

În același timp, există o împărțire a stațiilor în invertor și transformator. Există și alte clasificări, dar acestea sunt axate pe segmentarea instalațiilor fie după aplicație, fie după caracteristicile tehnice și parametrii datelor de intrare. Principiile de bază de funcționare sunt ilustrate cel mai clar de cele două tipuri de stații catodice indicate.

Instalații de transformatoare pentru protecție catodică

Trebuie remarcat imediat că acest tip de stație este învechit. Acesta este înlocuit cu analogi de invertor, care au atât plusuri, cât și minusuri. Oricum,Modelele de transformatoare sunt folosite chiar și în punctele noi de protecție electrochimică.

Baza unor astfel de obiecte este un transformator de joasă frecvență de 50 Hz și un convertor tiristor. Pentru sistemul de control cu tiristoare sunt utilizate cele mai simple dispozitive, inclusiv controlere de putere fază-impuls. O abordare mai responsabilă pentru rezolvarea problemelor de control implică utilizarea controlerelor cu funcționalitate largă.

Protecția modernă împotriva coroziunii catodice a conductelor cu astfel de echipamente vă permite să ajustați parametrii curentului de ieșire, indicatorii de tensiune, precum și să egalați potențialele de protecție. În ceea ce privește dezavantajele echipamentelor transformatoare, acestea se reduc la un grad ridicat de ondulare a curentului la ieșire la un factor de putere scăzut. Acest defect nu se explică prin forma sinusoidală a curentului.

Pentru a rezolva problema cu ondulație, într-o anumită măsură, este posibil să se introducă în sistem o bobine de frecvență joasă, dar dimensiunile acesteia corespund dimensiunilor transformatorului în sine, ceea ce nu face întotdeauna o astfel de posibilă adăugare.

Stație invertor de protecție catodică

Instalațiile de tip invertor se bazează pe convertoare cu impulsuri de în altă frecvență. Unul dintre principalele avantaje ale utilizării stațiilor de acest tip este eficiența ridicată, ajungând la 95%. Spre comparație, pentru instalațiile de transformatoare, această cifră ajunge la o medie de 80%.

Uneori, alte virtuți vin în prim-plan. De exemplu, dimensiunile mici ale stațiilor cu invertor se extindoportunități de utilizare a acestora în zone dificile. Există și avantaje financiare, care sunt confirmate de practica utilizării unor astfel de echipamente. Astfel, protecția la coroziune catodică cu invertor a conductelor se plătește rapid și necesită investiții minime în întreținerea tehnică. Cu toate acestea, aceste calități sunt vizibile în mod clar doar în comparație cu instalațiile de transformatoare, dar astăzi există noi mijloace mai eficiente de furnizare a curentului pentru conducte.

Design de stații catodice

Asemenea echipamente sunt disponibile pe piață în diferite cazuri, forme și dimensiuni. Desigur, este răspândită și practica proiectării individuale a unor astfel de sisteme, ceea ce face posibilă nu numai obținerea unui proiect optim pentru nevoi specifice, ci și asigurarea parametrilor operaționali necesari.

Calculul strict al caracteristicilor stației vă permite să optimizați și mai mult costul instalării, transportului și depozitării acesteia. De exemplu, protecția catodică împotriva coroziunii conductelor bazată pe un invertor cu o masă de 10-15 kg și o putere de 1,2 kW este destul de potrivită pentru obiecte mici. Echipamentele cu astfel de caracteristici pot fi deservite de o mașină, însă, pentru proiecte de anvergură, pot fi utilizate stații mai masive și mai grele, necesitând conectarea camioanelor, a unei macarale și a echipelor de instalare.

Funcționalitate de protecție

O atenție deosebită în dezvoltarea stațiilor catodice este acordată protecției echipamentului în sine. Pentru a face acest lucru, ne integrămsisteme care permit protejarea staţiilor de scurtcircuite şi întreruperi de sarcină. În primul caz, siguranțele speciale sunt utilizate pentru a gestiona funcționarea de urgență a instalațiilor.

În ceea ce privește supratensiunile și întreruperile de curent, este puțin probabil ca o stație de protecție catodică să fie serios afectată de acestea, dar poate exista pericolul de electrocutare. De exemplu, dacă în modul normal echipamentul funcționează cu o tensiune mică, atunci după o pauză, s altul în indicatoare poate aduce până la 120 V.

Alte tipuri de protecție electrochimică

Pe langa protectia catodica, se practica si tehnologiile de drenaj electric, precum si metodele benzii de rulare pentru prevenirea coroziunii. Direcția cea mai promițătoare este considerată a fi o protecție specială împotriva formării coroziunii. În acest caz, la obiectul țintă sunt conectate și elemente active, care asigură transformarea suprafeței cu catozi prin intermediul curentului. De exemplu, o țeavă de oțel ca parte a unei conducte de gaz poate fi protejată cu cilindri de zinc sau aluminiu.

Concluzie

Metodele de protecție electrochimică nu pot fi clasificate ca noi și, în plus, inovatoare. Eficacitatea utilizării unor astfel de tehnici în lupta împotriva proceselor de rugină a fost stăpânită de mult timp. Cu toate acestea, un dezavantaj serios împiedică distribuirea largă a acestei metode. Faptul este că protecția împotriva coroziunii catodice a conductelor generează în mod inevitabil așa-numiții curenți vagabonzi. Ele nu sunt periculoase pentru structura țintă, dar pot avea un efect negativ asupraobiectele din apropiere. În special, curentul parazit contribuie la dezvoltarea aceleiași coroziuni pe suprafața metalică a țevilor adiacente.