Teknologia putkistojen katodisuojaukseen korroosiota vastaan

Putkilinjojen korroosiosuojaus voidaan suorittaa erilaisilla teknologioilla, joista tehokkain on sähkökemiallinen menetelmä, joka sisältää katodisuojauksen. Usein korroosionestokatodista suojausta käytetään yhdessä teräsrakenteen käsittelyn kanssa eristeaineilla.

Tässä artikkelissa tarkastellaan putkistojen sähkökemiallista suojausta ja sen katodisia alalajeja tutkitaan erityisesti yksityiskohtaisesti. Opit mikä tämän menetelmän ydin on, milloin sitä voidaan käyttää ja mitä laitteita käytetään metallien katodisuojaukseen.

Artikkelin sisältö

Katodisen suojan lajikkeet

Teräsrakenteiden katodinen korroosiosuojaus keksittiin 1820-luvulla. Ensimmäistä kertaa menetelmää sovellettiin laivanrakennuksessa - aluksen kuparirunko oli päällystetty suojaavilla anodisuojilla, mikä vähensi merkittävästi kuparin korroosion nopeutta. Tekniikka otettiin käyttöön ja sitä alettiin kehittää aktiivisesti, mikä teki siitä yhden tehokkaimmista korroosionestomenetelmistä nykyään.

Metallien katodinen suojaus jaetaan suoritustekniikan mukaan kahteen tyyppiin:

• menetelmä nro 1 - suojattuun rakenteeseen kytketään ulkoinen virtalähde, jonka läsnä ollessa itse metallituote toimii katodina, kun taas kolmannen osapuolen inertit elektrodit toimivat anodeina.
• menetelmä #2 - " galvanointitekniikka": suojattava rakenne on kosketuksissa kulutuspinnan kanssa, joka on valmistettu metallista, jolla on korkeampi elektronegatiivinen potentiaali (sellaisia ​​metalleja ovat sinkki, alumiini, magnesium ja niiden seokset). Tässä menetelmässä anoditoimintoa suorittavat molemmat metallit, kun taas kulutuspinnan metallin sähkökemiallinen liukeneminen varmistaa, että suojattavan rakenteen läpi kulkee vaadittu minimikatodivirta. Ajan myötä kulutuspinta tuhoutuu kokonaan.

Menetelmä #1 on yleisin. Tämä on helposti käyttöönotettava korroosionestotekniikka, joka selviytyy tehokkaasti monenlaisista metallikorroosiosta:

• ruostumattoman teräksen kiteiden välinen korroosio;
• pistekorroosio;
• messingin halkeilu lisääntyneestä jännityksestä;
• hajavirtojen aiheuttamaa korroosiota.

Toisin kuin ensimmäinen menetelmä, joka soveltuu suurten rakenteiden suojaamiseen (käytetään maanalaisissa ja pintaputkissa), galvaaninen sähkökemiallinen suojaus on suunniteltu käytettäväksi pienten tuotteiden kanssa.

Galvaanista menetelmää käytetään laajalti Yhdysvalloissa, sitä ei käytännössä käytetä Venäjällä, koska maamme putkilinjojen rakentamistekniikka ei sisällä valtateiden käsittelyä erityisellä eristävällä pinnoitteella, mikä on galvaanisen sähkökemiallisen prosessin edellytys. suojaa.

On huomattava, että teräksen korroosio pohjaveden vaikutuksesta lisääntyy merkittävästi ilman, mikä on erityisen tyypillistä kevät- ja syysjaksoille. Talvella veden jäätymisen jälkeen kosteuden aiheuttama korroosio hidastuu merkittävästi.

Tekniikan ydin

Katodinen korroosiosuojaus suoritetaan käyttämällä tasavirtaa, joka syötetään suojattuun rakenteeseen ulkoisesta lähteestä (useimmiten käytetään tasasuuntaajia, jotka muuntavat vaihtovirran tasavirraksi) ja tekee sen potentiaalin negatiiviseksi.

Itse esine, joka on kytketty tasavirtaan, on "miinus" - katodi, kun taas siihen kytketty anodimaa on "plus". Katodisen suojauksen tehokkuuden avainedellytys on hyvin johtavan elektrolyyttisen ympäristön läsnäolo, joka on maaperä suojattaessa maanalaisia ​​putkistoja, kun taas elektroninen kosketus saavutetaan käyttämällä erittäin johtavia metallimateriaaleja.

Elektrolyyttisen väliaineen (maaperän) ja kohteen välistä tekniikkaa toteutettaessa ylläpidetään jatkuvasti vaadittua virran potentiaalieroa, jonka arvo määritetään korkearesistanssisen volttimittarin avulla.

Putkilinjojen katodisuojauksen ominaisuudet

Korroosio on tärkein syy kaikentyyppisten putkistojen paineen alenemiseen. Ruosteen aiheuttaman metallivaurion vuoksi siihen muodostuu rakoja, onteloita ja halkeamia, jotka johtavat teräsrakenteen tuhoutumiseen. Tämä ongelma on erityisen kriittinen maanalaisille putkilinjoille, jotka ovat jatkuvasti kosketuksessa pohjaveden kanssa.

Kaasuputkien katodinen suojaus korroosiota vastaan ​​suoritetaan jollakin yllä olevista menetelmistä (käyttämällä ulkoista tasasuuntaajaa tai galvaanista menetelmää). Teknologia tässä tapauksessa mahdollistaa sen metallin hapettumis- ja liukenemisnopeuden vähentämisen, josta putkilinja on valmistettu, mikä saavutetaan siirtämällä sen luonnollista korroosiopotentiaalia negatiiviselle puolelle.

Käytännön kokeilla havaittiin, että metallien katodisen polarisaation potentiaali, jossa kaikki korroosioprosessit hidastuvat, on yhtä suuri kuin -0,85 V, kun taas maanalaisissa putkissa luonnollisessa tilassa se on -0,55 V.

Jotta korroosiosuojaus olisi tehokasta, sen metallin katodipotentiaalia, josta putkilinja on tehty, on vähennettävä tasavirralla -0,3 V. Tässä tapauksessa teräksen korroosionopeus ei ylitä 10 mikrometriä vuoden aikana.

Katodinen suojaus on tehokkain tapa suojata maanalaisia ​​putkistoja hajavirroilta. Hajavirtojen käsite viittaa sähkövaraukseen, joka tulee maahan voimalinjojen maadoituspisteiden, ukkosenjohtimen toiminnan tai junien liikkeen seurauksena rautateillä. On mahdotonta selvittää tarkkaa aikaa ja paikkaa hajavirtojen esiintymiselle.

Hajavirtojen syövyttävä vaikutus metalliin ilmenee, jos metallirakenteella on positiivinen potentiaali suhteessa elektrolyyttiin (maanalaisissa putkissa maaperä toimii elektrolyyttinä). Katodinen suojaus puolestaan ​​tekee maanalaisten putkistojen metallipotentiaalin negatiiviseksi, mikä eliminoi niiden hapettumisriskin hajavirtojen vaikutuksesta.

Teknologia, jossa käytetään ulkoista virtalähdettä maanalaisten putkistojen katodisuojaukseen, on parempi. Sen etuna on rajoittamaton energiaresurssi, joka pystyy voittamaan maaperän vastustuskyvyn.

Korroosiosuojauksen virtalähteenä käytetään ilmajohtoja, joiden teho on 6 ja 10 kW, mutta jos alueella ei ole voimalinjoja, voidaan käyttää kaasulla ja dieselpolttoaineella toimivia liikkuvia generaattoreita.

Yksityiskohtainen katsaus katodisesta korroosiosuojaustekniikasta (video)

Katodisuojauslaitteet

Maanalaisten putkistojen korroosiosuojaukseen käytetään erikoislaitteita - katodisuojausasemat(SKZ), joka koostuu seuraavista solmuista:

• maadoitus (anodi);
• tasavirtalähde;
• valvonta-, seuranta- ja mittauspiste;
• liitäntäkaapeleita ja -johtoja.

Yksi CPS, joka on kytketty sähköverkkoon tai autonomiseen generaattoriin, voi suorittaa katodisuojauksen useille vierekkäisille maanalaisille putkille kerralla. Virransäätö voidaan suorittaa manuaalisesti (vaihtamalla muuntajan käämiä) tai automaattisesti (jos järjestelmä on varustettu tyristoreilla).

Kotimaisessa teollisuudessa käytettävistä katodisuojausasemista teknologisesti edistynein asennus on Minerva-3000 (suunnittelijat Ranskasta Gazpromin tilauksesta). Tämän erityisalueen kapasiteetti riittää suojaamaan tehokkaasti 30 kilometriä maanalaista putkilinjaa.

Asennuksen etuja ovat:

• lisääntynyt teho;
• ylikuormituksen palautustoiminto (päivitys tapahtuu 15 sekunnissa);
• digitaalisten ohjausjärjestelmien saatavuus toimintatilojen valvontaa varten;
• kriittisten solmujen täydellinen tiiviys;
• mahdollisuus liittää laitteita kauko-ohjaukseen.

ASKG-TM-asennuksilla on laaja kysyntä myös kotirakentamisessa, Minerva-3000:een verrattuna niiden teho on pienempi (1-5 kW), mutta varastokokoonpanossa järjestelmä on varustettu telemetriakompleksilla, joka ohjaa automaattisesti SKZ:n toiminta ja sillä on kyky kauko-ohjata .

Katodisuojausasemat Minerva-3000 ja ASKG-TM vaativat 220 V virransyötön Laitteen kauko-ohjaus tapahtuu sisäänrakennetuilla GPRS-moduuleilla. SKZ:llä on melko suuremmat mitat - 50 * 40 * 90 cm ja paino - 50 kg. Laitteiden vähimmäiskäyttöikä on 20 vuotta.