Katodna zaštita cjevovoda od korozije: oprema, princip rada

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

Sredstva zaštite od korozije omogućuju produljenje vijeka trajanja metalne konstrukcije, kao i očuvanje njezinih tehničkih i fizičkih svojstava tijekom rada. Unatoč raznim metodama za pružanje antikorozivnog djelovanja, moguće je potpuno zaštititi objekte od oštećenja hrđe samo u rijetkim slučajevima.

Učinkovitost takve zaštite ne ovisi samo o kvaliteti tehnologije gaznoga sloja, već io uvjetima njezine primjene. Konkretno, radi očuvanja metalne strukture cjevovoda, elektrokemijska zaštita od korozije temeljena na radu katoda pokazuje svoja najbolja svojstva. Sprečavanje stvaranja hrđe na takvim komunikacijama, naravno, nije jedini opseg ove tehnologije, ali u smislu kombinacije karakteristika, ovaj smjer se može smatrati najrelevantnijim za elektrokemijsku zaštitu.

Opći podaci o elektrokemijskoj zaštiti

Zaštita metala od hrđe elektrokemijskim djelovanjem temelji se na ovisnosti 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. Potonje je, inače, određeno tehničkom dokumentacijom za rad objekta.

U praksi, elektrokemijska zaštita od korozije uključuje spajanje izvora istosmjerne struje na gotov proizvod. Električno polje na površini i u strukturi štićenog objekta tvori polarizaciju elektroda, što također kontrolira proces oštećenja od korozije. U biti, anodne zone na metalnoj strukturi postaju katodne, što omogućuje pomicanje negativnih procesa, osiguravajući očuvanje strukture ciljanog objekta.

Princip rada katodne zaštite

Postoji katodna i anodna zaštita elektrokemijskog tipa. Ipak, prvi koncept, koji se koristi za zaštitu cjevovoda, dobio je najveću popularnost. Prema općem principu, pri implementaciji ove metode, struja s negativnim polom dovodi se do objekta iz vanjskog izvora. Konkretno, na taj se način može zaštititi čelična ili bakrena cijev, zbog čega će doći do polarizacije katodnih dijelova s prijelazom njihovih potencijala u anodno stanje. Kao rezultat toga, korozivna aktivnost zaštićene strukture bit će svedena na gotovo nulu.

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

Napomenuto je više puta da se princip katodne zaštite provodi vanjskim izvorom struje. Zapravo, glavna funkcija antikorozivne zaštite leži u njenom radu. Ove poslove obavljaju posebne postaje koje su u pravilu dio opće infrastrukture za održavanje cjevovoda.

Stanice za katodnu zaštitu od korozije

Glavna funkcija katodne stanice je osigurati stabilnu struju ciljnom metalnom objektu prema metodi katodne polarizacije. Takva oprema se koristi u infrastrukturi podzemnih plinovoda i naftovoda, u vodoopskrbnim cijevima, mrežama grijanja itd.

Postoji mnogo varijanti takvih izvora, dok najčešći uređaj za katodnu zaštitu osigurava prisutnost:

• oprema za pretvarač struje;
• žice za spajanje na zaštićeni objekt;
• anoda uzemljiva elektroda.

Istovremeno postoji podjela stanica na inverterske i transformatorske. Postoje i druge klasifikacije, ali one su usmjerene na segmentaciju instalacija prema primjeni ili prema tehničkim karakteristikama i parametrima ulaznih podataka. Osnovna načela rada najjasnije ilustriraju naznačene dvije vrste katodnih stanica.

Transformatorske instalacije za katodnu zaštitu

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

Osnova takvih objekata su niskofrekventni transformator od 50 Hz i tiristorski pretvarač. Za tiristorski upravljački sustav koriste se najjednostavniji uređaji, uključujući fazno-pulsne regulatore snage. Odgovorniji pristup rješavanju problema upravljanja uključuje korištenje kontrolera sa širokom funkcionalnošću.

Moderna katodna zaštita cjevovoda od korozije s takvom opremom omogućuje podešavanje parametara izlazne struje, indikatora napona, kao i izjednačavanje zaštitnih potencijala. Što se tiče nedostataka transformatorske opreme, oni se svode na visok stupanj valovitosti struje na izlazu pri niskom faktoru snage. Ovaj nedostatak nije objašnjen sinusoidnim oblikom struje.

Za rješavanje problema s mreškanjem, u određenoj mjeri, moguće je u sustav uvesti niskofrekventnu prigušnicu, ali njene dimenzije odgovaraju dimenzijama samog transformatora, što ne čini uvijek takav moguć dodatak.

Inverterska stanica za katodnu zaštitu

Instalacije tipa invertera temelje se na impulsnim visokofrekventnim pretvaračima. Jedna od glavnih prednosti korištenja stanica ovog tipa je visoka učinkovitost, koja doseže 95%. Za usporedbu, za transformatorske instalacije ova brojka doseže 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 financijske prednosti, što potvrđuje praksa korištenja takve opreme. Tako se inverterska katodna zaštita cjevovoda brzo isplati i zahtijeva minimalna ulaganja u tehničko održavanje. Međutim, ove su kvalitete jasno vidljive samo u usporedbi s transformatorskim instalacijama, ali danas postoje učinkovitija nova sredstva za osiguranje struje za cjevovode.

Izvedbe katodnih stanica

Ovakva oprema dostupna je na tržištu u različitim kutijama, oblicima i dimenzijama. Naravno, raširena je i praksa individualnog projektiranja ovakvih sustava, što omogućuje ne samo dobivanje optimalnog dizajna za specifične potrebe, već i osiguravanje potrebnih operativnih parametara.

Strogi izračun karakteristika stanice omogućuje vam daljnju optimizaciju troškova njezine 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 s takvim karakteristikama može se servisirati automobilom, međutim, za velike projekte mogu se koristiti masivnije i teške stanice koje zahtijevaju povezivanje kamiona, dizalice i montažerskih timova.

Zaštitna funkcija

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

Što se tiče napona i prekida, malo je vjerojatno 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 s malim naponom, tada nakon pauze, skok indikatora može dovesti do 120 V.

Druge vrste elektrokemijske zaštite

Uz katodnu zaštitu prakticiraju se i tehnologije električne drenaže, kao i metode gaznog sloja za sprječavanje korozije. Najperspektivnijim smjerom smatra se posebna zaštita od nastanka korozije. U tom su slučaju na ciljni objekt spojeni i aktivni elementi koji uz pomoć struje osiguravaju transformaciju površine s katodama. Na primjer, čelična cijev kao dio plinovoda može biti zaštićena cilindarskim ili aluminijskim cilindrima.

Zaključak

Metode elektrokemijske zaštite ne mogu se svrstati u nove i, štoviše, inovativne. Učinkovitost korištenja takvih tehnika u borbi protiv procesa hrđe svladava se dugo vremena. Međutim, jedan ozbiljan nedostatak sprječava 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 utjecati naobližnjih objekata. Posebno, lutajuća struja doprinosi razvoju iste korozije na metalnoj površini susjednih cijevi.