Katodická korozní ochrana potrubí: zařízení, princip činnosti

Umožňují prodloužit životnost kovové konstrukce a také zachovat její technické a fyzikální vlastnosti během provozu. Navzdory rozmanitosti metod pro zajištění antikorozního účinku je možné zcela chránit předměty před poškozením rzí pouze ve vzácných případech.

Účinnost takové ochrany závisí nejen na kvalitě technologie běhounu, ale také na podmínkách její aplikace. Zejména pro zachování kovové struktury potrubí prokazuje své nejlepší vlastnosti elektrochemická antikorozní ochrana založená na provozu katod. Prevence tvorby rzi na takových komunikacích samozřejmě není jedinou oblastí použití této technologie, ale z hlediska kombinace charakteristik lze tento směr považovat za nejdůležitější pro elektrochemickou ochranu.

Obecné informace o elektrochemické ochraně

Ochrana kovů před rzí elektrochemickým působením je založena na závislosti velikosti materiálu na rychlosti korozního procesu. Kovové konstrukce musí být provozovány v rozsahu potenciálů, kdy jejich anodické rozpouštění bude pod přípustnou mez. Ten je mimochodem určen technickou dokumentací pro provoz zařízení.

V praxi elektrochemická ochrana proti korozi spočívá v připojení zdroje se stejnosměrným proudem k hotovému výrobku. Elektrické pole na povrchu a ve struktuře chráněného předmětu tvoří polarizaci elektrod, která řídí proces korozního poškození. V podstatě se anodové zóny na kovové konstrukci stávají katodickými, což umožňuje vytěsnění negativních procesů a zajišťuje zachování struktury cílového objektu.

Jak funguje katodická ochrana

Existuje katodická a anodová ochrana elektrochemického typu. Největší oblibu si však získal první koncept, který se používá k ochraně potrubí. Podle obecného principu je při realizaci této metody do objektu přiváděn proud se záporným pólem z vnějšího zdroje. Zejména lze takto chránit ocelovou nebo měděnou trubku, v důsledku čehož dojde k polarizaci katodových úseků s přechodem jejich potenciálů do anodového stavu. V důsledku toho se korozní aktivita chráněné konstrukce sníží téměř na nulu.

Katodická ochrana přitom může mít různé verze. Hojně je praktikována výše popsaná technika polarizace z vnějšího zdroje, ale efektivně funguje i metoda odvzdušnění elektrolytu s poklesem rychlosti katodických procesů a také vytvořením ochranné bariéry.

Již více než jednou bylo uvedeno, že princip katodické ochrany je realizován pomocí externího zdroje proudu. Ve skutečnosti hlavní funkce spočívá v jeho práci.Tyto úkoly plní speciální stanice, které jsou zpravidla součástí obecné infrastruktury údržby potrubí.

Stanice proti korozi

Hlavní funkcí katodové stanice je poskytovat stabilní proud do cílového kovového předmětu v souladu s metodou katodové polarizace. Takové zařízení se používá v infrastruktuře podzemních plynovodů a ropovodů, ve vodovodních potrubích, topných sítích atd.

Existuje mnoho druhů takových zdrojů, zatímco nejběžnější zařízení katodové ochrany zajišťuje přítomnost:

• zařízení pro měnič proudu;
• vodiče pro připojení k chráněnému objektu;
• anodové uzemnění.

Zároveň dochází k rozdělení stanic na střídačové a transformátorové. Existují další klasifikace, ale ty jsou zaměřeny na segmentaci instalací buď podle aplikace nebo podle technických charakteristik a parametrů vstupních dat. Základní principy činnosti nejzřetelněji ilustrují určené dva typy katodových stanic.

Transformátory pro katodovou ochranu

Ihned je třeba poznamenat, že tento typ stanice je zastaralý. Je nahrazován invertorovými analogy, které mají plusy i mínusy. Tak či onak, modely transformátorů se používají i na nových místech pro zajištění elektrochemické ochrany.

Jako základ pro takové objekty je použit nízkofrekvenční transformátor 50 Hz a pro tyristorový řídicí systém jsou použita nejjednodušší zařízení včetně fázově pulzních regulátorů výkonu. Odpovědnější přístup k řešení problémů s řízením zahrnuje použití ovladačů s širokou funkčností.

Moderní katodická antikorozní ochrana potrubí s takovým zařízením umožňuje upravit parametry výstupního proudu, indikátory napětí a také vyrovnat ochranné potenciály. Pokud jde o nevýhody transformátorových zařízení, ty se snižují na vysoký stupeň zvlnění proudu na výstupu při nízkém účiníku. Tato vada se nevysvětluje sinusovým tvarem proudu.

Zavedení nízkofrekvenční tlumivky do systému do jisté míry umožňuje vyřešit problém se zvlněním, její rozměry však odpovídají rozměrům samotného transformátoru, což ne vždy takové doplnění umožňuje.

Invertorová stanice s katodovou ochranou

Instalace invertorového typu jsou založeny na pulzních vysokofrekvenčních měničích. Jednou z hlavních výhod použití stanic tohoto typu je vysoká účinnost, dosahující 95 %. Pro srovnání, u transformátorových instalací toto číslo dosahuje v průměru 80 %.

Někdy vystupují do popředí jiné výhody. Například malé rozměry invertorových stanic rozšiřují možnosti jejich použití v obtížných oblastech. Existují také finanční výhody, které jsou potvrzeny praxí používání takového zařízení. Invertorová katodická antikorozní ochrana potrubí se tak rychle vyplácí a vyžaduje minimální investice do technické údržby. Tyto vlastnosti jsou však jasně viditelné pouze ve srovnání s transformátorovými instalacemi, ale i dnes existují účinnější nové způsoby poskytování proudu pro potrubí.

Konstrukce katodových stanic

Taková zařízení jsou na trhu prezentována v různých pouzdrech, tvarech a rozměrech. Rozšířená je samozřejmě i praxe individuálního návrhu takových systémů, což umožňuje nejen získat optimální návrh pro konkrétní potřeby, ale také zajistit potřebné provozní parametry.

Důkladný výpočet charakteristik stanice umožňuje další optimalizaci nákladů na její instalaci, přepravu a skladování. Například katodická ochrana proti korozi potrubí na bázi invertoru o hmotnosti 10-15 kg a výkonu 1,2 kW je docela vhodná pro malé předměty. Zařízení s takovými vlastnostmi lze obsluhovat automobilem, avšak pro rozsáhlé projekty lze použít masivnější a těžší stanice vyžadující připojení nákladních automobilů, jeřábu a montážních týmů.

Ochranná funkce

Zvláštní pozornost při vývoji katodových stanic je věnována ochraně samotného zařízení. K tomu jsou integrovány systémy, které umožňují ochranu stanic před zkraty a přerušeními zátěže. V prvním případě se pro nouzový provoz zařízení používají speciální pojistky.

Pokud jde o přepětí a přerušení, stanice katodové ochrany pravděpodobně nebude vážně ovlivněna, ale může hrozit riziko úrazu elektrickým proudem. Například, pokud je zařízení v normálním režimu provozováno s malým napětím, pak po přestávce může být skok v indikátorech zvýšen na 120 V.

Jiné typy elektrochemické ochrany

Kromě katodické ochrany se praktikují také technologie elektrického odvodnění a také běhounové metody zabraňující korozi. Za nejslibnější směr je považována speciální ochrana proti tvorbě koroze. V tomto případě jsou k cílovému objektu připojeny i aktivní prvky, které zajišťují transformaci povrchu s katodami pomocí proudu. Například ocelová trubka jako součást plynovodu může být chráněna zinkovými nebo hliníkovými lahvemi.

Závěr

Metody elektrochemické ochrany nelze přisuzovat novým a navíc inovativním. Účinnost použití takových technik v boji proti procesům koroze je již dlouhou dobu zvládnuta. Jedna vážná nevýhoda však brání širokému rozšíření této metody. Faktem je, že katodická korozní ochrana potrubí nevyhnutelně produkuje tzv. Nejsou nebezpečné pro cílovou konstrukci, ale mohou mít negativní dopad na blízké objekty. Bludný proud přispívá zejména ke vzniku stejné koroze na kovovém povrchu sousedních trubek.