Катодна защита от корозия на тръбопроводи: оборудване, принцип на действие

Те позволяват удължаване на експлоатационния живот на металната конструкция, както и запазване на нейните технически и физически свойства по време на работа. Въпреки разнообразието от методи за осигуряване на антикорозионно действие, е възможно напълно да се защитят обектите от увреждане от ръжда само в редки случаи.

Ефективността на такава защита зависи не само от качеството на технологията на протектора, но и от условията на нейното използване. По-специално, за да се запази металната структура на тръбопроводите, електрохимичната защита от корозия, базирана на работата на катодите, демонстрира своите най-добри свойства. Предотвратяването на образуването на ръжда по такива комуникации, разбира се, не е единствената област на приложение на тази технология, но по отношение на съвкупността от нейните характеристики тази посока може да се счита за най-подходяща за електрохимична защита.

Обща информация за електрохимична защита

Защитата на металите от ръжда чрез електрохимично действие се основава на зависимостта на размера на материала от скоростта на корозионния процес. Металните конструкции трябва да се експлоатират в диапазона на потенциала, при който анодното им разтваряне ще бъде под допустимата граница. Последното, между другото, се определя от техническата документация за експлоатацията на конструкцията.

На практика електрохимичната защита от корозия включва свързване на източник на постоянен ток към крайния продукт. Електрическото поле на повърхността и в структурата на защитения обект формира поляризацията на електродите, поради което се контролира и процесът на корозионно увреждане. По същество анодните зони върху металната конструкция стават катодни, което позволява изместването на негативните процеси, осигурявайки запазването на структурата на целевия обект.

Как работи катодната защита

Има катодна и анодна защита от електрохимичен тип. Най-популярна е първата концепция, която се използва за защита на тръбопроводи. Съгласно общия принцип, при прилагане на този метод към обекта се подава ток с отрицателен полюс от външен източник. По-специално, по този начин може да се защити стоманена или медна тръба, в резултат на което ще настъпи поляризация на катодните участъци с преминаването на техните потенциали в анодно състояние. В резултат на това корозионната активност на защитената конструкция ще бъде намалена почти до нула.

Освен това катодната защита може да има различни версии. Гореописаната техника на поляризация от външен източник е широко практикувана, но методът за обезвъздушаване на електролита също е ефективен, с намаляване на скоростта на катодните процеси, както и създаване на защитна бариера.

Вече неведнъж беше отбелязано, че принципът на катодна защита се осъществява чрез външен източник на ток. Всъщност основната му функция е в работата й. Тези задачи се изпълняват от специални станции, които по правило са част от общата инфраструктура за поддръжка на тръбопровода.

Антикорозионни станции

Основната функция на катодната станция е да осигури стабилен ток на целевия метален обект в съответствие с метода на катодна поляризация. Такова оборудване се използва в инфраструктурата на подземни газо- и нефтопроводи, във водопроводи, отоплителни мрежи и др.

Има много разновидности на такива източници, докато най-често срещаното устройство за катодна защита предвижда наличието на:

• Преобразувателно оборудване на ток;
• проводници за свързване към защитения обект;
• аноден заземителен превключвател.

В същото време има разделение на станциите на инверторни и трансформаторни. Има и други класификации, но те са насочени към сегментирането на инсталациите или по области на приложение, или по технически характеристики и параметри на входните данни. Основните принципи на работа са най-ясно илюстрирани от посочените два типа катодни станции.

Трансформаторни инсталации с катодна защита

Веднага трябва да се отбележи, че този тип станции са остарели. Той е заменен от инверторни аналози, които имат както плюсове, така и минуси. По един или друг начин трансформаторните модели се използват дори в нови точки за осигуряване на електрохимична защита.

Като основа на такива обекти се използва нискочестотен трансформатор при 50 Hz и се използват най-простите устройства за тиристорната система за управление, сред които са фазово-импулсните регулатори на мощността. По-отговорният подход към решаването на проблеми с управлението включва използването на контролери с широка функционалност.

Съвременната катодна защита срещу корозия на тръбопроводи с такова оборудване ви позволява да регулирате параметрите на изходния ток, индикаторите на напрежението, както и да изравнявате защитните потенциали. Що се отнася до недостатъците на трансформаторното оборудване, те се свеждат до висока степен на пулсиране на тока на изхода с нисък фактор на мощността. Този недостатък се обяснява с несинусоидална форма на тока.

До известна степен въвеждането на нискочестотен дросел в системата позволява решаването на проблема с пулсациите, но размерите му съответстват на размерите на самия трансформатор, което не винаги прави възможно подобно допълнение.

Инверторна станция за катодна защита

Инсталациите от инверторен тип са базирани на импулсни високочестотни преобразуватели. Едно от основните предимства на използването на станции от този тип е високата ефективност, достигаща 95%. За сравнение, за трансформаторни инсталации тази цифра достига средно 80%.

Понякога други предимства излизат на преден план. Например малкият размер на инверторните станции разширява възможностите за тяхното използване в трудни зони. Има и финансови предимства, които се потвърждават от практиката на използване на такова оборудване. Така инверторната катодна защита срещу корозия на тръбопровода бързо се изплаща и изисква минимални инвестиции в техническа поддръжка. Тези качества обаче са ясно видими само в сравнение с трансформаторните инсталации, но днес се появяват по-ефективни нови средства за подаване на ток за тръбопроводи.

Проекти на катодни станции

Такова оборудване се предлага на пазара в различни кутии, форми и размери. Разбира се, практиката на индивидуално проектиране на такива системи също е широко разпространена, което дава възможност не само да се получи оптимален дизайн за специфични нужди, но и да се осигурят необходимите експлоатационни параметри.

Строгото изчисление на характеристиките на станцията ви позволява допълнително да оптимизирате разходите за нейното инсталиране, транспортиране и съхранение. Например, за малки обекти катодната защита срещу корозия на тръбопроводи на инверторна основа с маса 10-15 kg и мощност 1,2 kW е доста подходяща. Оборудването с такива характеристики може да се обслужва и от лек автомобил, но за мащабни проекти могат да се използват и по-масивни и тежки станции, изискващи свързване на камиони, кран и екипи от монтажници.

Защитна функционалност

Особено внимание се отделя на защитата на самото оборудване при разработването на катодни станции. За това са интегрирани системи за защита на станциите от късо съединение и прекъсване на натоварването. В първия случай се използват специални предпазители за работа с аварийни режими на работа на инсталациите.

Що се отнася до скокове и прекъсвания на напрежението, станцията за катодна защита е малко вероятно да бъде сериозно повредена от тях, но може да има опасност от токов удар. Например, ако в нормален режим оборудването работи с ниско напрежение, тогава след прекъсване, скок в индикаторите може да доведе до 120 V.

Други видове електрохимична защита

Освен катодна защита се практикуват и електрически дренажни технологии, както и защитни методи за предотвратяване на корозия. Най-обещаващата посока се счита за специална защита срещу корозия. В този случай активните елементи също са свързани към целевия обект, осигурявайки преобразуването на повърхността с катоди чрез ток. Например, стоманена тръба като част от газопровод може да бъде защитена с цинкови или алуминиеви цилиндри.

Заключение

Методите за електрохимична защита не могат да бъдат класифицирани като нови и освен това иновативни. Ефективността на използването на такива техники в борбата с процесите на ръжда е овладяна от дълго време. Има обаче един основен недостатък, който пречи на широкото приемане на този метод. Факт е, че катодната защита срещу корозия на тръбопровода неизбежно развива т.нар. Те не са опасни за целевата структура, но могат да имат отрицателен ефект върху близките обекти. По-специално, блуждаещият ток допринася за развитието на същата корозия върху металната повърхност на съседните тръби.