Putkilinjojen katodinen korroosiosuojaus: laitteet, toimintaperiaate

Niiden avulla voidaan pidentää metallirakenteen käyttöikää sekä säilyttää sen tekniset ja fysikaaliset ominaisuudet käytön aikana. Huolimatta erilaisista korroosionestomenetelmistä, esineet voidaan suojata kokonaan ruostevaurioilta vain harvoissa tapauksissa.

Tällaisen suojan tehokkuus ei riipu pelkästään kulutuspinnan tekniikan laadusta, vaan myös sen käyttöolosuhteista. Erityisesti putkilinjojen metallirakenteen säilyttämiseksi katodien toimintaan perustuva sähkökemiallinen korroosiosuoja osoittaa parhaita ominaisuuksiaan. Ruosteen muodostumisen estäminen sellaisissa yhteyksissä ei tietenkään ole tämän tekniikan ainoa sovellusalue, mutta ominaisuuksien yhdistelmän kannalta tätä suuntaa voidaan pitää tärkeimpänä sähkökemiallisen suojauksen kannalta.

Yleistä sähkökemiallisesta suojauksesta

Metallien ruostesuojaus sähkökemiallisella vaikutuksella perustuu materiaalin koon riippuvuuteen korroosioprosessin nopeudesta. Metallirakenteita tulee käyttää sellaisella potentiaalialueella, jossa niiden anodinen liukeneminen on alle sallitun rajan. Jälkimmäinen muuten määräytyy rakenteen toiminnan teknisissä asiakirjoissa.

Käytännössä sähkökemiallinen korroosiosuojaus käsittää tasavirtalähteen kytkemisen valmiiseen tuotteeseen. Suojatun kohteen pinnalla ja rakenteessa oleva sähkökenttä muodostaa elektrodien polarisaation, joka ohjaa korroosiovaurioiden prosessia. Pohjimmiltaan metallirakenteen anodivyöhykkeistä tulee katodisia, mikä mahdollistaa negatiivisten prosessien siirtymisen varmistaen kohdeobjektin rakenteen säilymisen.

Kuinka katodisuojaus toimii

Siinä on sähkökemiallinen katodinen ja anodisuojaus. Ensimmäinen konsepti, jota käytetään putkistojen suojaamiseen, on kuitenkin saavuttanut suurimman suosion. Yleisperiaatteen mukaan tätä menetelmää toteutettaessa objektiin syötetään virta, jolla on negatiivinen napa ulkoisesta lähteestä. Erityisesti teräs- tai kupariputki voidaan suojata tällä tavalla, minkä seurauksena katodiosien polarisaatio tapahtuu niiden potentiaalien siirtyessä anoditilaan. Tämän seurauksena suojatun rakenteen korroosioaktiivisuus vähenee lähes nollaan.

Samaan aikaan katodisuojauksella voi olla erilaisia ​​versioita. Yllä kuvattua ulkoisesta lähteestä tulevaa polarisaatiotekniikkaa käytetään laajalti, mutta myös elektrolyytin ilmanpoistomenetelmä katodisten prosessien nopeuden hidastumisella sekä suojaesteen luomisella toimii tehokkaasti.

Useammin kuin kerran on todettu, että katodisuojauksen periaate toteutetaan ulkoisen virtalähteen avulla. Itse asiassa päätehtävä on sen työssä, jota suorittavat erikoisasemat, jotka pääsääntöisesti ovat osa yleistä putkistojen kunnossapitoinfrastruktuuria.

Asemat korroosiota vastaan

Katodiaseman päätehtävä on tuottaa stabiilia virtaa kohdemetalliesineelle katodisen polarisaatiomenetelmän mukaisesti. Tällaisia ​​laitteita käytetään maanalaisten kaasu- ja öljyputkien infrastruktuurissa, vesiputkissa, lämmitysverkoissa jne.

Tällaisia ​​lähteitä on monia erilaisia, kun taas yleisin katodinen suojalaite tarjoaa:

• nykyinen muunnin laitteet;
• johdot liittämistä varten suojattuun kohteeseen;
• anodin maadoitus.

Samaan aikaan asemat on jaettu invertteri- ja muuntaja-asemiin. Muitakin luokituksia on, mutta ne keskittyvät laitosten segmentointiin joko sovelluksen tai teknisten ominaisuuksien ja syöttötietojen parametrien mukaan. Toiminnan perusperiaatteet havainnollistetaan selkeimmin nimetyillä kahdella katodiasematyypillä.

Muuntajakasvit katodisuojaukseen

On heti huomattava, että tämäntyyppinen asema on vanhentunut. Se korvataan invertterianalogeilla, joilla on sekä plussat että miinukset. Tavalla tai toisella muuntajamalleja käytetään uusissakin kohdissa sähkökemiallisen suojan tarjoamiseen.

Tällaisten kohteiden perustana käytetään 50 Hz:n matalataajuista muuntajaa, ja tyristoriohjausjärjestelmään käytetään yksinkertaisimpia laitteita, mukaan lukien vaihepulssitehosäätimet. Vastuullisempi lähestymistapa ohjausongelmien ratkaisemiseen edellyttää laajan toiminnallisuuden säätimien käyttöä.

Tällaisilla laitteilla varustettujen putkien nykyaikainen katodinen korroosiosuoja antaa sinun säätää lähtövirran parametreja, jänniteindikaattoreita sekä tasata suojapotentiaalit. Mitä tulee muuntajalaitteiden haitoihin, ne johtuvat korkeasta virran aaltoilusta lähdössä pienellä tehokertoimella. Tätä vikaa ei selitä virran sinimuotoinen muoto.

Pientaajuisen kuristimen liittäminen järjestelmään mahdollistaa jossain määrin ongelman ratkaisemisen aaltoilulla, mutta sen mitat vastaavat itse muuntajan mittoja, mikä ei aina mahdollista tällaista lisäystä.

Katodisuojausinvertteriasema

Invertterityyppiset asennukset perustuvat pulssisuurtaajuusmuuntimiin. Yksi tämän tyyppisten asemien käytön tärkeimmistä eduista on korkea hyötysuhde, joka on 95%. Vertailun vuoksi muuntajaasennuksissa tämä luku on keskimäärin 80 %.

Joskus muut edut tulevat esille. Esimerkiksi invertteriasemien pienet mitat laajentavat niiden käyttömahdollisuuksia vaikeilla alueilla. On myös taloudellisia etuja, jotka vahvistavat tällaisten laitteiden käyttökäytäntö. Siten putkistojen invertterikatodinen korroosiosuojaus maksaa itsensä nopeasti takaisin ja vaatii minimaalisia investointeja tekniseen ylläpitoon. Nämä ominaisuudet näkyvät kuitenkin selvästi vain muuntajaasennuksiin verrattuna, mutta nykyään on olemassa tehokkaampia uusia tapoja tuottaa virtaa putkistoon.

Katodiasemien rakenteet

Tällaisia ​​laitteita esitetään markkinoilla eri koteloissa, muodoissa ja mitoissa. Tietenkin tällaisten järjestelmien yksilöllisen suunnittelun käytäntö on myös laajalle levinnyt, mikä mahdollistaa paitsi optimaalisen suunnittelun saavuttamisen erityistarpeisiin, myös tarvittavien toimintaparametrien tarjoamisen.

Aseman ominaisuuksien tiukka laskelma mahdollistaa sen asennus-, kuljetus- ja varastointikustannusten edelleen optimoinnin. Esimerkiksi putkistojen katodinen suojaus korroosiolta, joka perustuu invertteriin, jonka massa on 10-15 kg ja teho 1,2 kW, on varsin sopiva pienille esineille. Tällaisilla ominaisuuksilla varustettuja laitteita voidaan huoltaa autolla, mutta suuriin projekteihin voidaan käyttää massiivisempia ja raskaampia asemia, jotka edellyttävät kuorma-autojen, nosturin ja asennustiimien kytkemistä.

Suojaustoiminto

Katodiasemien kehittämisessä kiinnitetään erityistä huomiota itse laitteiston suojaamiseen. Tätä varten on integroitu järjestelmiä, jotka mahdollistavat asemien suojaamisen oikosuluilta ja kuormituskatkouksilta. Ensimmäisessä tapauksessa käytetään erityisiä sulakkeita laitteistojen hätäkäyttöön.

Mitä tulee virtapiikkeihin ja katkoksiin, ne eivät todennäköisesti vaikuta vakavasti katodisuojausasemaan, mutta sähköiskun vaara voi olla olemassa. Esimerkiksi, jos normaalitilassa laitetta käytetään pienellä jännitteellä, niin tauon jälkeen indikaattorien hyppy voidaan nostaa 120 V:iin.

Muut sähkökemialliset suojatyypit

Katodisen suojauksen lisäksi harjoitellaan myös sähkönpoistotekniikoita sekä kulutuspintamenetelmiä korroosion estämiseksi. Lupaavimpana suunnana pidetään erityistä suojaa korroosion muodostumista vastaan. Tällöin kohdeobjektiin on kytketty myös aktiiviset elementit, jotka varmistavat pinnan muuntamisen katodeilla virran avulla. Esimerkiksi kaasuputken osana oleva teräsputki voidaan suojata sinkki- tai alumiinisylintereillä.

Johtopäätös

Sähkökemiallisia suojausmenetelmiä ei voida pitää uusina ja lisäksi innovatiivisina. Tällaisten tekniikoiden käytön tehokkuus ruostumisprosessien torjunnassa on hallittu pitkään. Yksi vakava haittapuoli kuitenkin estää tämän menetelmän laajan leviämisen. Tosiasia on, että putkistojen katodinen korroosiosuojaus tuottaa väistämättä ns. Ne eivät ole vaarallisia kohderakenteelle, mutta voivat vaikuttaa negatiivisesti lähellä oleviin esineisiin. Erityisesti hajavirta edistää saman korroosion kehittymistä viereisten putkien metallipinnalle.