Katodiskt korrosionsskydd av rörledningar: utrustning, funktionsprincip

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

Medlen för skydd mot korrosion gör det möjligt att förlänga livslängden för en metallkonstruktion, samt att bevara dess tekniska och fysiska egenskaper under drift. Trots de många olika metoderna för att tillhandahålla korrosionsskydd är det endast i sällsynta fall möjligt att helt skydda föremål från rostskador.

Effektiviteten av ett sådant skydd beror inte bara på kvaliteten på slitbanetekniken, utan också på villkoren för dess användning. I synnerhet, för att bevara metallstrukturen i rörledningar, demonstrerar elektrokemiskt korrosionsskydd baserat på driften av katoder dess bästa egenskaper. Förebyggande av rostbildning på sådana kommunikationer är naturligtvis inte den enda omfattningen av denna teknik, men när det gäller kombinationen av egenskaper kan denna riktning anses vara den mest relevanta för elektrokemiskt skydd.

Allmän information om elektrokemiskt skydd

Skydd av metaller från rost genom elektrokemisk verkan är baserat på materialets elektrodpotentials beroende av korrosionsprocessens hastighet. Metallstrukturer måste användas i detpotentialområde där deras anodiska upplösning kommer att vara under den acceptabla gränsen. Det senare bestäms för övrigt av den tekniska dokumentationen för driften av anläggningen.

I praktiken innebär elektrokemiskt korrosionsskydd att en källa med likström kopplas till den färdiga produkten. Det elektriska fältet på ytan och i strukturen av det skyddade föremålet bildar polariseringen av elektroderna, som också styr processen med korrosionsskada. I huvudsak blir anodzonerna på metallstrukturen katodiska, vilket gör att negativa processer kan förskjutas, vilket säkerställer att målobjektets struktur bevaras.

Principen för funktion av katodiskt skydd

Det finns katod- och anodskydd av elektrokemisk typ. Ändå har det första konceptet, som används för att skydda rörledningar, fått störst popularitet. Enligt den allmänna principen, när man implementerar denna metod, tillförs en ström med en negativ pol till föremålet från en extern källa. I synnerhet kan ett stål- eller kopparrör skyddas på detta sätt, som ett resultat av vilket polariseringen av katodsektionerna kommer att ske med övergången av deras potentialer till anodtillståndet. Som ett resultat kommer den skyddade strukturens korrosiva aktivitet att reduceras till nästan noll.

Samtidigt kan katodskydd ha olika versioner. Den ovan beskrivna tekniken för polarisering från en extern källa är allmänt praktiserad, men elektrolytavluftningsmetoden med en minskning av hastigheten för katodiska processer, såväl som skapandet av en skyddande barriär, fungerar också effektivt.

Det har noterats mer än en gång att principen om katodiskt skydd implementeras av en extern strömkälla. Egentligen ligger huvudfunktionen hos korrosionsskydd i dess arbete. Dessa uppgifter utförs av speciella stationer, som i regel är en del av den allmänna infrastrukturen för underhåll av rörledningar.

Katodiska korrosionsskyddsstationer

Katodstationens huvudfunktion är att ge stabil ström till målmetallföremålet enligt katodpolarisationsmetoden. Sådan utrustning används i infrastrukturen för underjordiska gas- och oljeledningar, i vattenledningar, värmenät etc.

Det finns många varianter av sådana källor, medan den vanligaste katodskyddsanordningen tillhandahåller närvaron av:

• strömomvandlarutrustning;
• kablar för anslutning till det skyddade objektet;
• anodjordelektrod.

Samtidigt finns det en uppdelning av stationer i växelriktare och transformatorer. Det finns andra klassificeringar, men de är fokuserade på segmenteringen av installationer antingen efter applikation eller efter tekniska egenskaper och indataparametrar. De grundläggande principerna för driften illustreras tydligast av de angivna två typerna av katodstationer.

Transformatorinstallationer för katodiskt skydd

Det bör omedelbart noteras att den här typen av stationer är föråldrade. Den ersätts av inverteranaloger, som har både plus och minus. I alla fall,transformatormodeller används även vid nya elektrokemiska skyddspunkter.

Basen för sådana objekt är en 50 Hz lågfrekvenstransformator och en tyristoromvandlare. För tyristorstyrsystemet används de enklaste enheterna, inklusive faspulseffektkontroller. Ett mer ansvarsfullt tillvägagångssätt för att lösa kontrollproblem innebär användning av styrenheter med bred funktionalitet.

Modernt katodiskt korrosionsskydd av rörledningar med sådan utrustning låter dig justera parametrarna för utströmmen, spänningsindikatorer samt utjämna skyddspotentialer. När det gäller nackdelarna med transformatorutrustning, kommer de ner till en hög grad av strömrippel vid utgången vid en låg effektfaktor. Denna brist förklaras inte av strömmens sinusformade form.

För att lösa problemet med rippel är det till viss del möjligt att införa en lågfrekvent choke i systemet, men dess dimensioner motsvarar dimensionerna på själva transformatorn, vilket inte alltid gör en sådan tillägg möjligt.

Katodiskt skyddsväxelriktarstation

Installationer av växelriktartyp är baserade på pulsade högfrekvensomvandlare. En av de största fördelarna med att använda stationer av denna typ är hög effektivitet, som når 95%. Som jämförelse, för transformatorinstallationer, når denna siffra ett genomsnitt på 80%.

Ibland kommer andra dygder i förgrunden. Till exempel expanderar de små dimensionerna på inverterstationermöjligheter att använda dem i svåra områden. Det finns också ekonomiska fördelar, som bekräftas av praxis att använda sådan utrustning. Således lönar sig snabbt inverterkatodiskt korrosionsskydd av rörledningar och kräver minimala investeringar i tekniskt underhåll. Dessa egenskaper är dock tydligt synliga endast i jämförelse med transformatorinstallationer, men idag finns det mer effektiva nya sätt att tillhandahålla ström till rörledningar.

Designer av katodstationer

Sådan utrustning finns på marknaden i olika fall, former och dimensioner. Naturligtvis är praxis med individuell design av sådana system också utbredd, vilket gör det möjligt att inte bara få en optimal design för specifika behov, utan också att tillhandahålla de nödvändiga driftsparametrarna.

Strikt beräkning av stationens egenskaper gör att du kan optimera kostnaden för installation, transport och lagring ytterligare. Till exempel är katodiskt skydd mot korrosion av rörledningar baserat på en växelriktare med en massa på 10-15 kg och en effekt på 1,2 kW ganska lämplig för små föremål. Utrustning med sådana egenskaper kan servas av en bil, men för storskaliga projekt kan mer massiva och tunga stationer användas, vilket kräver anslutning av lastbilar, en kran och installationsteam.

Skyddsfunktion

Särskild uppmärksamhet vid utvecklingen av katodstationer ägnas åt skyddet av själva utrustningen. För att göra detta integrerar visystem som tillåter att skydda stationer från kortslutningar och belastningsavbrott. I det första fallet används speciella säkringar för att hantera nöddrift av installationerna.

När det gäller överspänningar och avbrott är det osannolikt att en katodskyddsstation påverkas allvarligt av dem, men det kan finnas risk för elektriska stötar. Till exempel, om utrustningen i norm alt läge drivs med en liten spänning, kan hoppa in-indikatorer efter en paus ge upp till 120 V.

Andra typer av elektrokemiskt skydd

Förutom katodiskt skydd tillämpas även elektriska dräneringstekniker, liksom slitbanemetoder för att förhindra korrosion. Den mest lovande riktningen anses vara ett speciellt skydd mot bildandet av korrosion. I detta fall är aktiva element också anslutna till målobjektet, som säkerställer omvandlingen av ytan med katoder med hjälp av ström. Till exempel kan ett stålrör som en del av en gasledning skyddas av zink- eller aluminiumcylindrar.

Slutsats

Metoder för elektrokemiskt skydd kan inte klassificeras som nya och dessutom innovativa. Effektiviteten av användningen av sådana tekniker i kampen mot rostprocesser har bemästrats under lång tid. En allvarlig nackdel förhindrar emellertid den breda spridningen av denna metod. Faktum är att katodiskt korrosionsskydd av rörledningar oundvikligen genererar så kallade ströströmmar. De är inte farliga för målstrukturen, men kan ha en negativ effekt pånärliggande föremål. I synnerhet bidrar ströströmmen till utvecklingen av samma korrosion på metallytan på intilliggande rör.