Katodna zaštita: primjene i standardi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Korozija je kemijska i elektrokemijska reakcija metala s okolinom, koja uzrokuje njegovu štetu. Teče različitim brzinama, koje se mogu smanjiti. S praktične točke gledišta, zanimljiva je antikorozivna katodna zaštita metalnih konstrukcija u kontaktu sa tlom, vodom i transportiranim medijima. Vanjske površine cijevi posebno su oštećene utjecajem tla i lutajućih struja.

Unutarnja korozija ovisi o svojstvima medija. Ako je plin, mora se temeljito očistiti od vlage i agresivnih tvari: sumporovodika, kisika itd.

Princip rada

Objekti procesa elektrokemijske korozije su okoliš, metal i međusklop između njih. Medij, koji je obično vlažno tlo ili voda, ima dobru električnu vodljivost. Na granici između njega i metalne strukture odvija se elektrokemijska reakcija. Ako je struja pozitivna (anodna elektroda), ioni željeza prelaze u okolnu otopinu, što rezultira gubitkom mase metala. Reakcija uzrokuje koroziju. S negativnom strujom (katodna elektroda) ovi gubici su odsutni, budući da uelektroni se prenose u otopinu. Metoda se koristi u galvanizaciji za premazivanje čelika obojenim metalima.

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

Da biste to učinili, anodna elektroda se postavlja u zemlju i na nju se spaja 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 učinak elektrokemijske korozije

Korozija konstrukcija može nastati djelovanjem lutajućih struja iz drugih sustava. Korisni su za ciljane objekte, ali uzrokuju značajnu štetu obližnjim strukturama. Zalutale struje mogu se širiti iz tračnica elektrificiranih vozila. Prolaze prema trafostanici i ulaze u cjevovode. Pri izlasku iz njih nastaju 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 plinovoda. Univerzalni lijek je pasivna metoda izolacije cijevi od kontakta s tlom pomoću izolacijskih premaza. Katodna zaštita plinovoda odnosi se na aktivnu metodu.

Zaštita cjevovoda

Konstrukcije u zemlji su zaštićene od korozije ako na njih spojite minus DC izvora, a plus na anodne elektrode zakopane u blizini u zemlju. Struja će ići u strukturu, štiteći je od korozije. Na ovaj način se provodi katodna zaštita cjevovoda, spremnika ili cjevovoda koji se nalaze u zemlji.

Anodna elektroda će se degradirati i treba je povremeno mijenjati. Za spremnik napunjen vodom, elektrode se postavljaju unutra. U tom slučaju tekućina će biti elektrolit kroz koji će struja teći od anoda do površine posude. Elektrode su dobro kontrolirane i lako se mijenjaju. U zemlji je to teže učiniti.

Napajanje

U blizini naftovoda i plinovoda, u mrežama za grijanje i vodoopskrbu koje zahtijevaju katodnu zaštitu, postavljaju se stanice iz kojih se objekti napajaju naponom. Ako se postavljaju na otvorenom, njihov stupanj zaštite mora biti najmanje IP34. Bilo koji je pogodan za suhe prostorije.

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

Njihovi energetski parametri prvenstveno ovise o sljedećim čimbenicima:

• otpor između tla i anode;
• vodljivost 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 učinkovitost. U važnim područjima ugrađuju se regulatori 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 uvjeti rada.

Parametri izvora napajanja

Za zaštitu od korozije željeza, zaštitni potencijal je 0,44 V. U praksi bi trebao biti veći zbog utjecaja inkluzija i stanja metalne površine. Maksimalna vrijednost je 1 V. U prisutnosti premaza na metalu, struja između elektroda je 0,05 mA/m². Ako izolacija pokvari, raste na 10mA/m^2.

Katodna zaštita učinkovita je u kombinaciji s drugim metodama, jer se troši manje električne energije. Ako na površini konstrukcije postoji premaz boje, elektrokemijskom metodom zaštićena su samo mjesta na kojima je polomljen.

Značajke katodne zaštite

1. Pokreću stanice ili mobilni generatori.
2. Lokacija anodnog uzemljenja ovisi o specifičnostima cjevovoda. Metoda postavljanja može biti raspoređena ili koncentrirana, kao i locirana na različitim dubinama.
3. Anodni materijal odabran je s niskom topljivošću kako bi trajao 15 godina.
4. Zaštitni potencijalizračunava se polja za svaki cjevovod. Nije regulirano ako na konstrukcijama nema zaštitnih premaza.

Zahtjevi standarda Gazproma za katodnu zaštitu

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

Zaštita gaznoga sloja

Metoda je vrsta katodne zaštite sa spajanjem elektroda iz elektronegativnijeg metala kroz električno vodljivi medij. Razlika je u nedostatku izvora energije. Gazeći sloj apsorbira koroziju otapanjem u električno vodljivom okruženju.

Za nekoliko godina anodu bi trebalo zamijeniti jer se istroši.

Učinak anode se povećava sa smanjenjem njezinog kontaktnog otpora s medijem. S vremenom se može prekriti korozivnim slojem. To dovodi do kvara u električnom kontaktu. Postavljanjem anode u smjesu soli koja otapa produkte korozije, učinkovitost se poboljšava.

Utjecaj zaštitnika je ograničen. Raspon je određen električnim otporom medija i razlikom potencijala između anode i katode.

Zaštitna zaštita se koristi u nedostatku izvora energije ili kada se koristeekonomski nepraktično. Također je nepovoljan u kiselim primjenama zbog visoke brzine otapanja anoda. Štitnici se postavljaju u vodu, u tlo ili u neutralnom okruženju. Anode se obično ne izrađuju od čistih metala. Cink se neravnomjerno otapa, magnezij prebrzo korodira, a na aluminiju se stvara jak oksidni film.

materijali za gazište

Da bi štitnici imali potrebna svojstva izvedbe, 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 (djelići postotka) - rad konstrukcija u tekućoj morskoj vodi.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - zaštita malih objekata u tlu ili vodi s niskom koncentracijom soli.

Nepravilna uporaba nekih vrsta štitnika dovodi do negativnih posljedica. Magnezijeve anode mogu uzrokovati pucanje opreme zbog razvoja vodikove krhkosti.

Kombinirana žrtvena katodna zaštita s antikorozivnim premazima povećava njezinu učinkovitost.

Poboljšana je distribucija zaštitne struje i potrebno je znatno manje anoda. Jedna magnezijeva anoda štiti cjevovod presvučen bitumenom u dužini od 8 km, a neprevučen cjevovod 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 osim nje, postoji način da se katodno-zaštitnom zaštitom potpuno zaustavi proces korozije. Ako tijelo pretvorite u katodu, korozija metala prestaje. Anode mogu biti bilo koje vodljive površine koje se nalaze u blizini: metalne ploče, petlja uzemljenja, karoserija garaže, mokra površina ceste. U ovom slučaju, učinkovitost zaštite raste s povećanjem površine anoda. Ako je anoda površina ceste, za kontakt se koristi "rep" od metalizirane gume. Postavlja se nasuprot kotača kako bi prskanje bilo bolje. "Rep" je izoliran od tijela.

Baterija plus je spojena na anodu kroz otpornik od 1 kΩ i LED spojenu u seriju s njim. 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 u strujnom krugu došlo do kratkog spoja. Uzrok se mora pronaći i eliminirati.

Radi zaštite, osigurač mora biti instaliran serijski u krug.

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

Zaključak

Katodna zaštita način je poboljšanja operativne pouzdanosti podzemnih cjevovoda i drugih struktura. Pritom treba uzeti u obzir njegov negativan utjecaj na susjedne cjevovode od utjecaja lutajućih struja.