Katodna zaštita: primjene i standardi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Korozija je hemijska i elektrohemijska reakcija metala sa njegovom okolinom, koja uzrokuje njegovu štetu. Teče različitim brzinama, koje se mogu smanjiti. Sa praktične tačke gledišta, interesantna je antikorozivna katodna zaštita metalnih konstrukcija u kontaktu sa zemljom, vodom i transportovanim medijima. Vanjske površine cijevi su posebno oštećene utjecajem tla i lutajućih struja.

Unutarnja korozija zavisi od svojstava medija. Ako se radi o gasu, mora se temeljno očistiti od vlage i agresivnih materija: sumporovodika, kiseonika, itd.

Princip rada

Objekti procesa elektrohemijske korozije su okolina, metal i međuprostor između njih. Medij, koji je obično vlažno tlo ili voda, ima dobru električnu provodljivost. Na granici između njega i metalne strukture odvija se elektrohemijska reakcija. Ako je struja pozitivna (anodna elektroda), ioni željeza prelaze u okolnu otopinu, što rezultira gubitkom mase metala. Reakcija uzrokuje koroziju. Kod negativne struje (katodna elektroda) ovi gubici izostaju, jer uelektroni se prenose u rastvor. Metoda se koristi u galvanizaciji za premazivanje čelika obojenim metalima.

Katodna zaštita od korozije se postiže kada se negativni potencijal primeni na željezni predmet.

Da biste to učinili, anodna elektroda se postavlja u zemlju i na nju se povezuje pozitivni potencijal iz izvora napajanja. Minus se primjenjuje na zaštićeni objekt. Katodno-anodna zaštita dovodi do aktivnog uništavanja korozije samo anodne elektrode. Stoga ga treba povremeno mijenjati.

Negativan efekat elektrohemijske korozije

Korozija konstrukcija može nastati zbog djelovanja lutajućih struja iz drugih sistema. Oni su korisni za ciljane objekte, ali uzrokuju značajnu štetu obližnjim strukturama. Zalutale struje mogu se širiti sa šina elektrificiranih vozila. Prolaze prema trafostanici i ulaze u cjevovode. Pri izlasku iz njih formiraju se anodni dijelovi koji uzrokuju intenzivnu koroziju. Za zaštitu se koristi električna drenaža - posebno uklanjanje struja od cjevovoda do njihovog izvora. Ovdje je moguća i katodna zaštita cjevovoda od korozije. Da biste to učinili, morate znati vrijednost lutajućih struja, koja se mjeri posebnim uređajima.

Prema rezultatima električnih mjerenja, odabire se način zaštite gasovoda. Univerzalni lijek je pasivna metoda izolacije cijevi od kontakta sa tlom pomoću izolacijskih premaza. Katodna zaštita gasovoda se odnosi na aktivnu metodu.

Zaštita cjevovoda

Konstrukcije u zemlji su zaštićene od korozije ako na njih povežete minus DC izvora, a plus na anodne elektrode ukopane u zemlju u blizini. Struja će otići do strukture, štiteći je od korozije. Na ovaj način se vrši katodna zaštita cjevovoda, rezervoara ili cjevovoda koji se nalaze u zemlji.

Anodna elektroda će se degradirati i treba je povremeno mijenjati. Za rezervoar napunjen vodom, elektrode se postavljaju unutra. U ovom slučaju, tekućina će biti elektrolit kroz koji će struja teći od anoda do površine posude. Elektrode su dobro kontrolisane i lako se menjaju. U zemlji, ovo je teže uraditi.

Napajanje

U blizini naftovoda i gasovoda, u toplovodnim i vodovodnim mrežama koje zahtevaju katodnu zaštitu, postavljaju se stanice iz kojih se napajaju objekti. Ako se postavljaju na otvorenom, njihov stepen zaštite mora biti najmanje IP34. Bilo koja je pogodna za suhe prostorije.

Stanice za katodnu zaštitu gasovoda i drugih velikih objekata imaju kapacitet od 1 do 10 kW.

Njihovi energetski parametri prvenstveno zavise od sljedećih faktora:

• otpor između tla i anode;
• provodljivost tla;
• dužina zaštitne zone;
• izolacijsko djelovanje premaza.

Tradicionalno, pretvarač katodne zaštite je transformatorska instalacija. Sada ga zamjenjuje inverterski, koji ima manje dimenzije, bolju strujnu stabilnost i veću efikasnost. U važnim prostorima ugrađuju se kontroleri koji imaju funkcije regulacije struje i napona, izjednačavanja zaštitnih potencijala itd.

Oprema je predstavljena na tržištu u različitim verzijama. Za specifične potrebe koristi se individualni dizajn kako bi se osigurali najbolji uslovi rada.

Parametri izvora napajanja

Za zaštitu gvožđa od korozije, zaštitni potencijal je 0,44 V. U praksi bi trebalo da bude veći zbog uticaja inkluzija i stanja metalne površine. Maksimalna vrijednost je 1 V. U prisustvu premaza na metalu, struja između elektroda je 0,05 mA/m². Ako izolacija pokvari, raste na 10mA/m^2.

Katodna zaštita je efikasna u kombinaciji sa drugim metodama, jer se troši manje električne energije. Ako na površini konstrukcije postoji premaz boje, elektrohemijskom metodom se štite samo mjesta na kojima je polomljen.

Karakteristike katodne zaštite

1. Pokreću stanice ili mobilni generatori.
2. Lokacija anodnog uzemljenja ovisi o specifičnostima cjevovoda. Metoda postavljanja može biti raspoređena ili koncentrisana, kao i locirana na različitim dubinama.
3. Anodni materijal je odabran sa niskom rastvorljivošću da traje 15 godina.
4. Zaštitni potencijalizračunava se polja za svaki cjevovod. Nije regulisano ako na konstrukcijama nema zaštitnih premaza.

Zahtjevi standarda Gazproma za katodnu zaštitu

• Djelovanja tokom cijelog vijeka trajanja zaštitne opreme.
• Zaštita od prenapona.
• Postavljanje stanice u blok boksove ili u samostalnom antivandal dizajnu.
• Anodno uzemljenje je odabrano u područjima sa minimalnim električnim otporom tla.
• Karakteristike pretvarača se biraju uzimajući u obzir starenje zaštitnog premaza cjevovoda.

Zaštita gazećeg sloja

Metoda je vrsta katodne zaštite sa spajanjem elektroda iz elektronegativnijeg metala kroz elektroprovodljiv medij. Razlika je u odsustvu izvora energije. Gazeći sloj apsorbuje koroziju rastvarajući se u električno provodljivom okruženju.

Za nekoliko godina anodu bi trebalo zamijeniti jer se istroši.

Efekat anode se povećava sa smanjenjem njenog kontaktnog otpora sa medijumom. Vremenom se može prekriti korozivnim slojem. To dovodi do kvara u električnom kontaktu. Postavljanjem anode u mješavinu soli koja otapa produkte korozije, efikasnost je poboljšana.

Uticaj zaštitnika je ograničen. Raspon je određen električnim otporom medija i potencijalnom razlikom između anode i katode.

Zaštitna zaštita se koristi u nedostatku izvora energije ili kada se koristeekonomski nepraktično. Nedostatak je i u kiselim aplikacijama zbog visoke stope rastvaranja anoda. Zaštitnici se ugrađuju u vodu, u tlo ili u neutralnom okruženju. Anode se obično ne prave od čistih metala. Cink se neravnomjerno otapa, magnezijum prebrzo korodira, a na aluminijumu se stvara jak oksidni film.

materijali za gazište

Da bi štitnici imali potrebna svojstva performansi, izrađeni su od legura sa sljedećim legirajućim aditivima.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - zaštita opreme u morskoj vodi.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (delovi procenta) - rad konstrukcija u tekućoj morskoj vodi.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - zaštita malih objekata u tlu ili vodi sa niskom koncentracijom soli.

Nepravilna upotreba nekih vrsta štitnika dovodi do negativnih posljedica. Magnezijumske anode mogu uzrokovati pucanje opreme zbog razvoja vodonične krtosti.

Kombinovana žrtvovana katodna zaštita sa antikorozivnim premazima povećava njenu efikasnost.

Poboljšana je distribucija zaštitne struje i potrebno je znatno manje anoda. Jedna magnezijumska anoda štiti cevovod presvučen bitumenom u dužini od 8 km, a neprevučen cevovod samo 30 m.

Zaštita karoserije automobila od korozije

Ako je premaz pokvaren, debljina karoserije automobila može se smanjiti i do 1 mm za 5 godina, tj.hrđa kroz. Obnova zaštitnog sloja je važna, ali pored toga postoji način da se proces korozije potpuno zaustavi korištenjem katodno-zaštitne zaštite. Ako tijelo pretvorite u katodu, korozija metala prestaje. Anode mogu biti bilo koje provodne površine koje se nalaze u blizini: metalne ploče, petlja uzemljenja, karoserija garaže, mokra površina puta. U ovom slučaju, efikasnost zaštite raste s povećanjem površine anoda. Ako je anoda površina puta, za kontakt se koristi "rep" od metalizirane gume. Postavlja se nasuprot točkovima kako bi prskanje bilo bolje. "Rep" je izolovan od tela.

Baterija plus je povezana sa anodom preko otpornika od 1 kΩ i LED diode koja je povezana u seriju sa njom. Kada je krug zatvoren kroz anodu, kada je minus spojen na tijelo, u normalnom načinu rada LED jedva primjetno svijetli. Ako gori jako, onda je došlo do kratkog spoja u krugu. Uzrok se mora pronaći i eliminirati.

Radi zaštite, osigurač mora biti instaliran serijski u kolu.

Kada je auto u garaži, spojen je na anodu za uzemljenje. Tokom vožnje, veza se vrši preko "repa".

Zaključak

Katodna zaštita je način da se poboljša operativna pouzdanost podzemnih cjevovoda i drugih struktura. Istovremeno, treba uzeti u obzir njegov negativan uticaj na susjedne cjevovode od uticaja lutajućih struja.