Katodiskt skydd: applikationer och standarder

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Korrosion är en kemisk och elektrokemisk reaktion mellan en metall och dess omgivning som orsakar skada på den. Det flyter med olika hastigheter, vilket kan minskas. Ur praktisk synvinkel är rostskyddande katodskydd av metallkonstruktioner i kontakt med mark, vatten och transporterade medier av intresse. De yttre ytorna på rör är särskilt skadade av påverkan av jord och ströströmmar.

Invändig korrosion beror på mediets egenskaper. Om det är en gas måste den rengöras noggrant från fukt och aggressiva ämnen: svavelväte, syre, etc.

Arbetsprincip

Föremålen för processen för elektrokemisk korrosion är miljön, metallen och gränsytan mellan dem. Mediet, som vanligtvis är fuktig jord eller vatten, har god elektrisk ledningsförmåga. En elektrokemisk reaktion äger rum i gränsytan mellan den och metallstrukturen. Om strömmen är positiv (anodelektrod) passerar järnjonerna in i den omgivande lösningen, vilket resulterar i en massförlust av metallen. Reaktionen orsakar korrosion. Med en negativ ström (katodelektrod) saknas dessa förluster, eftersom ielektroner överförs till lösningen. Metoden används vid galvanisering för beläggning av stål med icke-järnmetaller.

Katodiskt korrosionsskydd uppnås när en negativ potential appliceras på ett järnföremål.

För att göra detta placeras en anodelektrod i marken och en positiv potential kopplas till den från en strömkälla. Minus läggs på det skyddade objektet. Katodiskt-anodisk skydd leder till aktiv korrosionsförstöring av endast anodelektroden. Därför bör den ändras med jämna mellanrum.

Negativ effekt av elektrokemisk korrosion

Korrosion av strukturer kan uppstå från verkan av ströströmmar från andra system. De är användbara för målobjekt, men orsakar betydande skada på närliggande strukturer. Herrelösa strömmar kan spridas från rälsen på elektrifierade fordon. De passerar mot transformatorstationen och går in i rörledningarna. När man lämnar dem bildas anodsektioner, vilket orsakar intensiv korrosion. För skydd används elektrisk dränering - ett speciellt avlägsnande av strömmar från rörledningen till deras källa. Katodiskt skydd av rörledningar mot korrosion är också möjligt här. För att göra detta måste du känna till värdet på ströströmmar, som mäts av speciella enheter.

I enlighet med resultaten av elektriska mätningar väljs en metod för att skydda gasledningen. Ett universellt botemedel är en passiv metod för att isolera rör från kontakt med marken med hjälp av isolerande beläggningar. Katodiskt skydd av gasledningen hänvisar till den aktiva metoden.

Skydd av rörledningar

Designer i marken är skyddade från korrosion om du ansluter minus av en DC-källa till dem och plus till anodelektroderna som är begravda i marken i närheten. Strömmen kommer att gå till strukturen och skydda den från korrosion. På så sätt utförs katodiskt skydd av rörledningar, tankar eller rörledningar som ligger i marken.

Anodelektroden kommer att försämras och bör bytas ut med jämna mellanrum. För en tank fylld med vatten placeras elektroderna inuti. I detta fall kommer vätskan att vara elektrolyten genom vilken strömmen kommer att flyta från anoderna till behållarens yta. Elektroderna är välkontrollerade och lätta att byta. I marken är detta svårare att göra.

Strömförsörjning

Nära olje- och gasledningar, i värme- och vattenförsörjningsnät som kräver katodiskt skydd, installeras stationer från vilka spänning tillförs föremål. Om de placeras utomhus måste deras skyddsgrad vara minst IP34. Alla är lämpliga för torra rum.

Stationer för katodiskt skydd av gasledningar och andra stora strukturer har en kapacitet på 1 till 10 kW.

Deras energiparametrar beror främst på följande faktorer:

• motstånd mellan jord och anod;
• jordledningsförmåga;
• skyddszonens längd;
• isolerande effekt av beläggningen.

Traditionellt är en katodskyddsomvandlare en transformatorinstallation. Nu ersätts den av en inverter, som har mindre dimensioner, bättre strömstabilitet och större effektivitet. I viktiga områden installeras regulatorer som har funktionerna att reglera ström och spänning, utjämna skyddspotentialer etc.

Utrustning finns på marknaden i olika versioner. För specifika behov används individuell design för att säkerställa de bästa driftsförhållandena.

Strömkälla parametrar

För korrosionsskydd för järn är skyddspotentialen 0,44 V. I praktiken bör den vara större på grund av inverkan av inneslutningar och metallytans tillstånd. Maxvärdet är 1 V. I närvaro av beläggningar på metallen är strömmen mellan elektroderna 0,05 mA/m². Om isoleringen misslyckas stiger den till 10mA/m^2.

Katodisk skydd är effektivt i kombination med andra metoder, eftersom mindre el förbrukas. Om det finns en färgbeläggning på strukturens yta, skyddas endast de ställen där den är trasig med den elektrokemiska metoden.

Funktioner för katodiskt skydd

1. Drift av stationer eller mobila generatorer.
2. Placeringen av anodjordning beror på rörledningarnas detaljer. Placeringsmetoden kan vara fördelad eller koncentrerad, samt placeras på olika djup.
3. Anodmaterialet är v alt med låg löslighet för att hålla i 15 år.
4. Skyddspotentialfält för varje pipeline beräknas. Det är inte reglerat om det inte finns några skyddande beläggningar på strukturerna.

Gazprom standardkrav för katodiskt skydd

• Aktivitet under skyddsutrustningens hela livslängd.
• Överspänningsskydd.
• Placering av stationen i blockboxar eller i en fristående anti-vandal design.
• Anodjordning väljs i områden med minim alt elektriskt motstånd i jorden.
• Omvandlarens egenskaper väljs med hänsyn till åldrandet av rörledningens skyddande beläggning.

Träskydd

Metoden är en typ av katodiskt skydd med anslutning av elektroder från en mer elektronegativ metall genom ett elektriskt ledande medium. Skillnaden ligger i frånvaron av en energikälla. Slitbanan absorberar korrosion genom att lösas upp i en elektriskt ledande miljö.

Om några år bör anoden bytas ut eftersom den slits ut.

Effekten av anoden ökar med en minskning av dess kontaktmotstånd med mediet. Med tiden kan den täckas med ett frätande lager. Detta leder till avbrott i elektrisk kontakt. Genom att placera anoden i en s altblandning som löser upp korrosionsprodukter förbättras effektiviteten.

Beskyddarens inflytande är begränsat. Området bestäms av mediets elektriska resistans och potentialskillnaden mellan anoden och katoden.

Skyddsskydd används i avsaknad av energikällor eller när de användsekonomiskt opraktisk. Det är också ofördelaktigt i sura tillämpningar på grund av den höga upplösningshastigheten för anoderna. Skydd installeras i vatten, i mark eller i en neutral miljö. Anoder är vanligtvis inte gjorda av rena metaller. Zink löser sig ojämnt, magnesium korroderar för snabbt och en stark oxidfilm bildas på aluminium.

Trämaterial

För att skydden ska ha de nödvändiga prestandaegenskaperna är de gjorda av legeringar med följande legeringstillsatser.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - skydd av utrustning i havsvatten.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (bråkdelar av en procent) - drift av strukturer i rinnande havsvatten.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - skydd av små strukturer i jord eller vatten med låg s altkoncentration.

Felaktig användning av vissa typer av skydd leder till negativa konsekvenser. Magnesiumanoder kan orsaka att utrustningen spricker på grund av utvecklingen av väteförsprödning.

Kombinerat katodiskt offerskydd med rostskyddsbeläggningar ökar dess effektivitet.

Skyddsströmfördelningen är förbättrad och betydligt färre anoder krävs. En enkel magnesiumanod skyddar en bitumenbelagd rörledning i 8 km och en obelagd rörledning på endast 30 m.

Skyddar bilkarosser från korrosion

Om beläggningen är trasig kan tjockleken på bilkarossen minska upp till 1 mm på 5 år, d.v.s.rosta igenom. Återställandet av skyddsskiktet är viktigt, men utöver det finns det ett sätt att helt stoppa korrosionsprocessen med hjälp av katodskyddande skydd. Om du förvandlar kroppen till en katod upphör metallens korrosion. Anoder kan vara alla ledande ytor som finns i närheten: metallplattor, jordslinga, garagekropp, våt vägyta. I det här fallet ökar skyddseffektiviteten med en ökning av anodernas yta. Om anoden är en vägyta används en "svans" av metalliserat gummi för att komma i kontakt med den. Den är placerad mitt emot hjulen så att stänk blir bättre. "Svans" är isolerad från kroppen.

Batteriet plus är anslutet till anoden genom ett 1 kΩ motstånd och en lysdiod kopplad i serie med den. När kretsen är sluten genom anoden, när minus är ansluten till kroppen, i norm alt läge lyser LED-lampan knappt märkbart. Om det brinner starkt har det uppstått en kortslutning i kretsen. Orsaken måste hittas och elimineras.

För skydd måste en säkring installeras i serie i kretsen.

När bilen står i garaget är den ansluten till en jordanod. Under körning görs anslutningen genom "svansen".

Slutsats

Katodiskt skydd är ett sätt att förbättra driftsäkerheten hos underjordiska rörledningar och andra strukturer. Samtidigt bör dess negativa inverkan på närliggande rörledningar från påverkan av ströströmmar beaktas.