Katodna zaštita cjevovoda od korozije: oprema, princip rada

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

Sredstva zaštite od korozije omogućavaju produženje veka trajanja metalne konstrukcije, kao i očuvanje njenih tehničkih i fizičkih svojstava tokom rada. Unatoč raznovrsnosti metoda za pružanje antikorozivnog djelovanja, samo u rijetkim slučajevima moguće je potpuno zaštititi objekte od oštećenja rđe.

Efikasnost takve zaštite zavisi ne samo od kvaliteta tehnologije gazećeg sloja, već i od uslova njene primene. Konkretno, za očuvanje metalne strukture cjevovoda, elektrohemijska zaštita od korozije zasnovana na radu katoda pokazuje svoja najbolja svojstva. Sprečavanje stvaranja rđe na takvim komunikacijama, naravno, nije jedini domet ove tehnologije, ali u smislu kombinacije karakteristika, ovaj pravac se može smatrati najrelevantnijim za elektrohemijsku zaštitu.

Opće informacije o elektrohemijskoj zaštiti

Zaštita metala od rđe putem elektrohemijskog delovanja zasniva se na zavisnosti elektrodnog potencijala materijala o brzini procesa korozije. Pri tome se moraju koristiti metalne konstrukcijeraspon potencijala u kojem će njihovo anodno otapanje biti ispod prihvatljive granice. Ovo poslednje je, inače, utvrđeno tehničkom dokumentacijom za rad objekta.

U praksi, elektrohemijska zaštita od korozije uključuje povezivanje izvora jednosmerne struje na gotov proizvod. Električno polje na površini iu strukturi štićenog objekta formira polarizaciju elektroda, čime se kontroliše i proces oštećenja od korozije. U suštini, anodne zone na metalnoj strukturi postaju katodne, što omogućava da se negativni procesi pomjere, osiguravajući očuvanje strukture ciljnog objekta.

Princip rada katodne zaštite

Postoji katodna i anodna zaštita elektrohemijskog tipa. Ipak, prvi koncept, koji se koristi za zaštitu cjevovoda, dobio je najveću popularnost. Prema opštem principu, prilikom implementacije ove metode, struja sa negativnim polom se dovodi do objekta iz vanjskog izvora. Konkretno, čelična ili bakrena cijev se može zaštititi na ovaj način, zbog čega će doći do polarizacije katodnih dijelova s prijelazom njihovih potencijala u anodno stanje. Kao rezultat toga, korozivna aktivnost zaštićene konstrukcije će biti svedena na skoro nulu.

Istovremeno, katodna zaštita može imati različite verzije. Gore opisana tehnika polarizacije iz vanjskog izvora široko se praktikuje, ali metoda odzračivanja elektrolita sa smanjenjem brzine katodnih procesa, kao i stvaranje zaštitne barijere, također djeluje efikasno.

Napomenuto je više puta da je princip katodne zaštite implementiran eksternim izvorom struje. Zapravo, glavna funkcija zaštite od korozije leži u njenom radu. Ove poslove obavljaju specijalne stanice, koje su po pravilu dio opće infrastrukture za održavanje cjevovoda.

Stanice za katodnu zaštitu od korozije

Glavna funkcija katodne stanice je da obezbedi stabilnu struju ciljnom metalnom objektu u skladu sa metodom katodne polarizacije. Takva oprema se koristi u infrastrukturi podzemnih gasovoda i naftovoda, u vodovodnim, toplovodnim mrežama, itd.

Postoji mnogo varijanti takvih izvora, dok najčešći uređaj za katodnu zaštitu predviđa prisustvo:

• trenutna konvertorska oprema;
• žice za povezivanje sa zaštićenim objektom;
• anoda uzemljiva elektroda.

Istovremeno postoji podjela stanica na inverterske i transformatorske. Postoje i druge klasifikacije, ali one su fokusirane na segmentaciju instalacija prema primjeni ili prema tehničkim karakteristikama i parametrima ulaznih podataka. Osnovni principi rada najjasnije ilustruju navedena dva tipa katodnih stanica.

Transformatorske instalacije za katodnu zaštitu

Odmah treba napomenuti da je ova vrsta stanica zastarjela. Zamjenjuju ga inverterski analozi, koji imaju i pluse i minuse. u svakom slučaju,modeli transformatora se koriste čak i na novim tačkama elektrohemijske zaštite.

Osnova ovakvih objekata je 50 Hz niskofrekventni transformator i tiristorski pretvarač. Za tiristorski upravljački sistem koriste se najjednostavniji uređaji, uključujući fazno-pulsne regulatore snage. Odgovorniji pristup rješavanju problema upravljanja podrazumijeva korištenje kontrolera sa širokom funkcionalnošću.

Savremena katodna zaštita cevovoda od korozije sa takvom opremom omogućava podešavanje parametara izlazne struje, indikatora napona, kao i izjednačavanje zaštitnih potencijala. Što se tiče nedostataka transformatorske opreme, oni se svode na visok stepen talasanja struje na izlazu pri niskom faktoru snage. Ovaj nedostatak se ne objašnjava sinusoidnim oblikom struje.

Da bi se riješio problem s valovima, u određenoj mjeri, moguće je u sistem uvesti niskofrekventnu prigušnicu, ali njene dimenzije odgovaraju dimenzijama samog transformatora, što ne čini uvijek takav moguć dodatak.

Inverterska stanica katodne zaštite

Instalacije tipa invertera su bazirane na impulsnim visokofrekventnim pretvaračima. Jedna od glavnih prednosti korišćenja stanica ovog tipa je visoka efikasnost, koja dostiže 95%. Poređenja radi, za transformatorske instalacije ova brojka dostiže u prosjeku 80%.

Ponekad druge vrline dođu do izražaja. Na primjer, male dimenzije inverterskih stanica se širemogućnosti za njihovu upotrebu u teškim područjima. Postoje i finansijske prednosti, koje potvrđuje praksa korištenja takve opreme. Dakle, inverterska katodna zaštita cevovoda od korozije se brzo isplati i zahteva minimalna ulaganja u tehničko održavanje. Međutim, ovi kvaliteti su jasno vidljivi samo kada se uporede sa transformatorskim instalacijama, ali danas postoje efikasnija nova sredstva za obezbeđivanje struje za cevovode.

Dizajni katodnih stanica

Ovakva oprema je dostupna na tržištu u različitim kutijama, oblicima i dimenzijama. Naravno, rasprostranjena je i praksa individualnog projektovanja ovakvih sistema, što omogućava ne samo dobijanje optimalnog dizajna za specifične potrebe, već i obezbeđivanje potrebnih operativnih parametara.

Strogo izračunavanje karakteristika stanice omogućava vam da dodatno optimizujete troškove njene instalacije, transporta i skladištenja. Na primjer, katodna zaštita od korozije cjevovoda na bazi pretvarača mase 10-15 kg i snage 1,2 kW sasvim je prikladna za male objekte. Oprema sa ovakvim karakteristikama može se servisirati automobilom, međutim, za velike projekte mogu se koristiti masivnije i teške stanice koje zahtijevaju povezivanje kamiona, dizalice i instalaterskih timova.

Zaštitna funkcionalnost

Posebna pažnja u razvoju katodnih stanica posvećena je zaštiti same opreme. Da bismo to uradili, integrišemo sesistemi koji omogućavaju zaštitu stanica od kratkih spojeva i prekida opterećenja. U prvom slučaju se koriste posebni osigurači za rukovanje instalacijama u slučaju nužde.

Što se tiče napona i prekida, malo je vjerovatno da će katodna zaštitna stanica biti ozbiljno pogođena njima, ali može postojati opasnost od strujnog udara. Na primjer, ako u normalnom načinu rada oprema radi sa malim naponom, onda nakon pauze, skok indikatora može dovesti do 120 V.

Druge vrste elektrohemijske zaštite

Pored katodne zaštite, praktikuju se i tehnologije električne drenaže, kao i metode gazećeg sloja za sprečavanje korozije. Najperspektivnijim smjerom smatra se posebna zaštita od stvaranja korozije. U ovom slučaju se na ciljni objekt povezuju i aktivni elementi koji uz pomoć struje osiguravaju transformaciju površine sa katodama. Na primjer, čelična cijev kao dio plinovoda može biti zaštićena cink ili aluminijskim cilindrima.

Zaključak

Metode elektrohemijske zaštite ne mogu se klasifikovati kao nove i, štaviše, inovativne. Efikasnost upotrebe takvih tehnika u borbi protiv procesa hrđe savladana je dugo vremena. Međutim, jedan ozbiljan nedostatak sprečava široku distribuciju ove metode. Činjenica je da katodna zaštita cjevovoda od korozije neizbježno stvara takozvane lutajuće struje. Nisu opasni za ciljnu strukturu, ali mogu negativno uticati naobližnjih objekata. Posebno, lutajuća struja doprinosi razvoju iste korozije na metalnoj površini susjednih cijevi.