Voda z vodovodu 

Technologie katodické ochrany potrubí proti korozi

Protikorozní ochranu potrubí lze provádět různými technologiemi, z nichž nejúčinnější je elektrochemická metoda, jejíž součástí je katodická ochrana. Často se používá antikorozní katodická ochrana v kombinaci spolu s ošetřením ocelové konstrukce izolačními hmotami.

V tomto článku je uvažována elektrochemická ochrana potrubí a podrobně je studován její katodický poddruh. Dozvíte se, co je podstatou této metody, kdy ji lze použít a jaké zařízení se používá pro katodickou ochranu kovů.

Obsah článku

Odrůdy katodové ochrany

Katodická antikorozní ochrana ocelových konstrukcí byla vynalezena ve 20. letech 19. století. Poprvé byla metoda aplikována při stavbě lodí – měděný trup lodi byl opláštěn ochrannými anodovými chrániči, což výrazně snížilo rychlost koroze mědi. Technika byla přijata a začala se aktivně rozvíjet, čímž se stala jednou z nejúčinnějších metod antikorozní ochrany současnosti.

Katodická ochrana kovů je podle technologie provedení klasifikována do dvou typů:

  • metoda č. 1 - k chráněné konstrukci je připojen externí zdroj proudu, v jehož přítomnosti samotný kovový produkt funguje jako katoda, zatímco inertní elektrody třetích stran fungují jako anody.
  • metoda #2 - " technologie galvanizace“: konstrukce, která má být chráněna, je v kontaktu s nášlapnou deskou vyrobenou z kovu s vyšším elektronegativním potenciálem (mezi takové kovy patří zinek, hliník, hořčík a jejich slitiny). Anodovou funkci u této metody plní oba kovy, přičemž elektrochemické rozpouštění kovu nášlapné desky zajišťuje požadované minimum katodového proudu protékajícího chráněnou konstrukcí. Postupem času je nášlapná deska zcela zničena.

Metoda #1 je nejběžnější. Jedná se o snadno implementovatelnou antikorozní technologii, která si účinně poradí s mnoha typy kovové koroze:

  • mezikrystalická koroze nerezové oceli;
  • důlková koroze;
  • praskání mosazi ze zvýšeného namáhání;
  • korozi v důsledku bludných proudů.

Na rozdíl od prvního způsobu, který je vhodný pro ochranu velkých konstrukcí (používá se pro podzemní a povrchová potrubí), je galvanická elektrochemická ochrana určena pro použití s ​​malými výrobky.

Galvanická metoda je široce používána v USA, v Rusku se prakticky nepoužívá, protože technologie výstavby potrubí v naší zemi nezajišťuje úpravu dálnic speciálním izolačním povlakem, což je předpokladem pro galvanické elektrochemické ochrana.

Je třeba poznamenat, že koroze oceli pod vlivem podzemní vody výrazně narůstá bez, což je typické zejména pro jarní a podzimní období. V zimě po zamrznutí vody se koroze z vlhkosti výrazně zpomalí.

Podstata technologie

Katodická korozní ochrana se provádí aplikací stejnosměrného proudu, který je do chráněné konstrukce přiváděn z vnějšího zdroje (nejčastěji se používají usměrňovače přeměňující střídavý proud na stejnosměrný) a činí jeho potenciál záporným.

Samotný objekt, připojený ke stejnosměrnému proudu, je „mínus“ - katoda, zatímco anodové uzemnění, které je k němu připojeno, je „plus“. Klíčovou podmínkou účinnosti katodické ochrany je přítomnost dobře vodivého elektrolytického prostředí, kterým je půda při ochraně podzemních potrubí, přičemž elektronického kontaktu je dosaženo použitím vysoce vodivých kovových materiálů.

V procesu realizace technologie mezi elektrolytickým médiem (půdou) a objektem je neustále udržován požadovaný rozdíl proudového potenciálu, jehož hodnota se zjišťuje pomocí vysokoodporového voltmetru.

Vlastnosti katodické ochrany potrubí

Koroze je hlavní příčinou odtlakování všech typů potrubí. Vlivem poškození kovu rzí se na něm tvoří mezery, dutiny a praskliny, které vedou k destrukci ocelové konstrukce. Tento problém je zvláště kritický pro podzemní potrubí, která jsou neustále v neustálém kontaktu s podzemní vodou.

Katodická ochrana plynovodů proti korozi se provádí jedním z výše uvedených způsobů (pomocí externího usměrňovače nebo galvanickou metodou). Technologie v tomto případě umožňuje snížit rychlost oxidace a rozpouštění kovu, ze kterého je potrubí vyrobeno, čehož je dosaženo posunutím jeho přirozeného korozního potenciálu na negativní stranu.

Praktickými testy bylo zjištěno, že potenciál katodické polarizace kovů, při které jsou zpomaleny všechny korozní procesy, se rovná -0,85 V, zatímco pro podzemní potrubí v přirozeném režimu je to -0,55 V.

Aby byla antikorozní ochrana účinná, je nutné stejnosměrným proudem snížit katodový potenciál kovu, ze kterého je potrubí vyrobeno, o -0,3 V. Rychlost koroze oceli v tomto případě nepřesahuje 10 mikrometrů. během roku.

Katodická ochrana je nejúčinnější metodou ochrany podzemního potrubí před bludnými proudy. Pojem bludné proudy označuje elektrický náboj, který se dostává do země v důsledku činnosti uzemňovacích bodů elektrického vedení, hromosvodu nebo pohybu vlaků po železničních tratích. Není možné zjistit přesný čas a místo výskytu bludných proudů.

Korozní účinek bludných proudů na kov nastává, pokud má kovová struktura vůči elektrolytu kladný potenciál (u podzemních potrubí působí jako elektrolyt zemina). Katodická ochrana naopak činí kovový potenciál podzemních potrubí negativním, což eliminuje riziko jejich oxidace vlivem bludných proudů.

Preferována je technologie použití externího zdroje proudu pro katodickou ochranu podzemních potrubí. Jeho předností je neomezený energetický zdroj schopný překonat odpor půdy.

Jako proudový zdroj pro protikorozní ochranu je použito venkovní elektrické vedení o výkonu 6 a 10 kW, pokud se však na území nenachází vedení, lze použít mobilní elektrocentrály na plyn a naftu.

Podrobný přehled technologie katodické antikorozní ochrany (video)

Zařízení pro katodovou ochranu

Pro antikorozní ochranu podzemních potrubí se používá speciální zařízení - stanice katodové ochrany(SKZ), skládající se z těchto jednotek:

  • uzemnění (anoda);
  • zdroj stejnosměrného proudu;
  • kontrolní, monitorovací a měřicí bod;
  • propojovací kabely a vodiče.

Jeden CPS připojený k elektrické síti nebo k autonomnímu generátoru může provádět katodickou ochranu několika sousedních podzemních potrubí najednou. Nastavení proudu lze provádět ručně (výměnou vinutí na transformátoru) nebo automaticky (pokud je systém vybaven tyristory).

Mezi stanicemi katodové ochrany používanými v domácím průmyslu je technologicky nejpokročilejší instalace Minerva-3000 (navržená inženýry z Francie na objednávku Gazpromu). Kapacita tohoto SPZ je dostatečná pro efektivní ochranu 30 km podzemního potrubí.

Mezi výhody instalace patří:

  • zvýšený výkon;
  • funkce obnovy přetížení (aktualizace proběhne za 15 sekund);
  • dostupnost digitálních řídicích systémů pro monitorování provozních režimů;
  • úplná těsnost kritických uzlů;
  • možnost připojení zařízení pro dálkové ovládání.

Instalace ASKG-TM jsou také velmi žádané v domácí výstavbě, ve srovnání s Minerva-3000 mají snížený výkon (1-5 kW), nicméně ve skladové konfiguraci je systém vybaven telemetrickým komplexem, který automaticky řídí provoz SKZ a má možnost dálkového ovládání .

Stanice katodové ochrany Minerva-3000 a ASKG-TM vyžadují napájení 220 V. Dálkové ovládání zařízení se provádí pomocí vestavěných GPRS modulů. SKZ mají spíše větší rozměry - 50 * 40 * 90 cm a hmotnost - 50 kg. Minimální životnost zařízení je 20 let.