जंग के खिलाफ पाइपलाइनों के कैथोडिक संरक्षण की तकनीक
विभिन्न प्रकार की तकनीकों का उपयोग करके पाइपलाइनों का संक्षारण संरक्षण किया जा सकता है, जिनमें से सबसे प्रभावी विद्युत रासायनिक विधि है, जिसमें कैथोडिक सुरक्षा शामिल है। अक्सर, एंटी-जंग कैथोडिक संरक्षण का उपयोग संयोजन में किया जाता है, साथ में इंसुलेटिंग यौगिकों के साथ एक स्टील संरचना के उपचार के साथ।
इस लेख में, पाइपलाइनों के विद्युत रासायनिक संरक्षण पर विचार किया गया है और इसकी कैथोडिक उप-प्रजातियों का विशेष रूप से विस्तार से अध्ययन किया गया है। आप सीखेंगे कि इस पद्धति का सार क्या है, इसका उपयोग कब किया जा सकता है और धातुओं के कैथोडिक संरक्षण के लिए कौन से उपकरण का उपयोग किया जाता है।
लेख सामग्री
कैथोडिक संरक्षण की किस्में
1820 के दशक में इस्पात संरचनाओं के कैथोडिक जंग संरक्षण का आविष्कार किया गया था। पहली बार, जहाज निर्माण में विधि लागू की गई थी - जहाज के तांबे के पतवार को सुरक्षात्मक एनोड रक्षक के साथ रखा गया था, जिससे तांबे के क्षरण की दर में काफी कमी आई थी। तकनीक को अपनाया गया और सक्रिय रूप से विकसित किया जाने लगा, जिसने इसे आज जंग-रोधी सुरक्षा के सबसे प्रभावी तरीकों में से एक बना दिया।
निष्पादन तकनीक के अनुसार धातुओं के कैथोडिक संरक्षण को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
- विधि संख्या 1 - एक बाहरी वर्तमान स्रोत संरक्षित संरचना से जुड़ा है, जिसकी उपस्थिति में धातु उत्पाद स्वयं कैथोड के रूप में कार्य करता है, जबकि तृतीय-पक्ष निष्क्रिय इलेक्ट्रोड एनोड के रूप में कार्य करता है।
- विधि #2 - " इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीक": संरक्षित की जाने वाली संरचना उच्च विद्युतीय क्षमता वाली धातु से बनी एक ट्रेड प्लेट के संपर्क में है (ऐसी धातुओं में जस्ता, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम और उनके मिश्र धातु शामिल हैं)। इस पद्धति में एनोड फ़ंक्शन दोनों धातुओं द्वारा किया जाता है, जबकि चलने वाली प्लेट की धातु का विद्युत रासायनिक विघटन संरचना के माध्यम से संरक्षित होने के लिए आवश्यक न्यूनतम कैथोड प्रवाह सुनिश्चित करता है। समय के साथ, चलने वाली प्लेट पूरी तरह से नष्ट हो जाती है।
विधि # 1 सबसे आम है। यह एक आसानी से लागू होने वाली एंटी-जंग तकनीक है जो कई प्रकार के धातु क्षरण से प्रभावी ढंग से मुकाबला करती है:
- स्टेनलेस स्टील का इंटरक्रिस्टलाइन जंग;
- खड़ा जंग;
- बढ़े हुए तनाव से पीतल का टूटना;
- आवारा धाराओं के कारण क्षरण।
पहली विधि के विपरीत, जो बड़ी संरचनाओं (भूमिगत और सतह पाइपलाइनों के लिए प्रयुक्त) की सुरक्षा के लिए उपयुक्त है, गैल्वेनिक विद्युत रासायनिक संरक्षण छोटे उत्पादों के उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में गैल्वेनिक विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, यह व्यावहारिक रूप से रूस में उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि हमारे देश में पाइपलाइनों के निर्माण की तकनीक एक विशेष इन्सुलेट कोटिंग के साथ राजमार्गों के उपचार के लिए प्रदान नहीं करती है, जो गैल्वेनिक इलेक्ट्रोकेमिकल के लिए एक शर्त है। सुरक्षा।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि भूजल के प्रभाव में स्टील का क्षरण बिना महत्वपूर्ण रूप से बढ़ जाता है, जो विशेष रूप से वसंत और शरद ऋतु की अवधि के लिए विशिष्ट है। सर्दियों में, पानी जमने के बाद, नमी से जंग काफी धीमी हो जाती है।
प्रौद्योगिकी का सार
कैथोडिक जंग संरक्षण प्रत्यक्ष धारा को लागू करके किया जाता है, जिसे बाहरी स्रोत से संरक्षित संरचना में आपूर्ति की जाती है (अक्सर रेक्टिफायर का उपयोग किया जाता है जो प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है) और इसकी संभावित नकारात्मक बनाता है।
प्रत्यक्ष धारा से जुड़ी वस्तु स्वयं एक "माइनस" है - एक कैथोड, जबकि इससे जुड़ा एनोड ग्राउंड एक "प्लस" है। कैथोडिक संरक्षण की प्रभावशीलता के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त एक अच्छी तरह से प्रवाहकीय इलेक्ट्रोलाइटिक वातावरण की उपस्थिति है, जो भूमिगत पाइपलाइनों की रक्षा करते समय मिट्टी है, जबकि अत्यधिक प्रवाहकीय धातु सामग्री के उपयोग के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक संपर्क प्राप्त किया जाता है।
इलेक्ट्रोलाइटिक माध्यम (मिट्टी) और वस्तु के बीच प्रौद्योगिकी को लागू करने की प्रक्रिया में, आवश्यक वर्तमान संभावित अंतर को लगातार बनाए रखा जाता है, जिसका मूल्य उच्च-प्रतिरोध वाल्टमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।
पाइपलाइनों के कैथोडिक संरक्षण की विशेषताएं
सभी प्रकार की पाइपलाइनों के अवसादन का मुख्य कारण संक्षारण है। जंग लगने से धातु के क्षतिग्रस्त होने के कारण उस पर दरारें, दरारें और दरारें बन जाती हैं, जिससे स्टील की संरचना नष्ट हो जाती है। भूमिगत पाइपलाइनों के लिए यह समस्या विशेष रूप से गंभीर है, जो लगातार भूजल के संपर्क में हैं।
जंग के खिलाफ गैस पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा उपरोक्त विधियों में से एक (बाहरी सुधारक या गैल्वेनिक विधि का उपयोग करके) द्वारा की जाती है। इस मामले में तकनीक उस धातु के ऑक्सीकरण और विघटन की दर को कम करना संभव बनाती है जिससे पाइपलाइन बनाई जाती है, जो इसकी प्राकृतिक जंग क्षमता को नकारात्मक पक्ष में स्थानांतरित करके प्राप्त की जाती है।
व्यावहारिक परीक्षणों के माध्यम से, यह पाया गया कि धातुओं के कैथोडिक ध्रुवीकरण की क्षमता, जिस पर सभी जंग प्रक्रियाओं को धीमा कर दिया जाता है, के बराबर है -0.85 वी, जबकि प्राकृतिक मोड में भूमिगत पाइपलाइनों के लिए यह -0.55 V है।
जंग-रोधी सुरक्षा के प्रभावी होने के लिए, धातु की कैथोड क्षमता को कम करना आवश्यक है जिससे पाइपलाइन -0.3 V द्वारा प्रत्यक्ष धारा द्वारा बनाई जाती है। इस मामले में, स्टील की जंग दर 10 माइक्रोमीटर से अधिक नहीं होती है वर्ष के दौरान।
भूमिगत पाइपलाइनों को आवारा धाराओं से बचाने के लिए कैथोडिक संरक्षण सबसे प्रभावी तरीका है। आवारा धाराओं की अवधारणा एक विद्युत आवेश को संदर्भित करती है जो बिजली लाइनों, बिजली की छड़ों या रेलवे लाइनों के साथ ट्रेनों की आवाजाही के लिए ग्राउंडिंग बिंदुओं के संचालन के परिणामस्वरूप जमीन में प्रवेश करती है। आवारा धाराओं के प्रकट होने का सही समय और स्थान का पता लगाना असंभव है।
धातु पर आवारा धाराओं का संक्षारक प्रभाव तब होता है जब धातु संरचना में इलेक्ट्रोलाइट के सापेक्ष सकारात्मक क्षमता होती है (भूमिगत पाइपलाइनों के लिए, मिट्टी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करती है)। दूसरी ओर, कैथोडिक संरक्षण, भूमिगत पाइपलाइनों की धातु क्षमता को नकारात्मक बनाता है, जो आवारा धाराओं के प्रभाव में उनके ऑक्सीकरण के जोखिम को समाप्त करता है।
भूमिगत पाइपलाइनों के कैथोडिक संरक्षण के लिए बाहरी करंट स्रोत का उपयोग करने की तकनीक बेहतर है। इसके फायदे असीमित ऊर्जा संसाधन हैं जो मिट्टी की प्रतिरोधकता पर काबू पाने में सक्षम हैं।
जंग-रोधी सुरक्षा के लिए वर्तमान स्रोत के रूप में, 6 और 10 kW की क्षमता वाली ओवरहेड बिजली लाइनों का उपयोग किया जाता है, लेकिन अगर क्षेत्र में कोई बिजली लाइनें नहीं हैं, तो गैस और डीजल ईंधन पर चलने वाले मोबाइल जनरेटर का उपयोग किया जा सकता है।
कैथोडिक जंग संरक्षण प्रौद्योगिकी का विस्तृत अवलोकन (वीडियो)
कैथोडिक सुरक्षा के लिए उपकरण
भूमिगत पाइपलाइनों के जंग-रोधी संरक्षण के लिए विशेष उपकरण का उपयोग किया जाता है - कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन(एसकेजेड), निम्नलिखित नोड्स से मिलकर:
- ग्राउंडिंग (एनोड);
- प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत;
- नियंत्रण, निगरानी और माप बिंदु;
- केबल और तारों को जोड़ना।
पावर ग्रिड या एक स्वायत्त जनरेटर से जुड़ा एक सीपीएस, एक साथ कई आसन्न भूमिगत पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा कर सकता है। वर्तमान समायोजन मैन्युअल रूप से (ट्रांसफार्मर पर वाइंडिंग को बदलकर) या स्वचालित रूप से किया जा सकता है (यदि सिस्टम थाइरिस्टर से सुसज्जित है)।
घरेलू उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कैथोडिक सुरक्षा स्टेशनों में, सबसे तकनीकी रूप से उन्नत स्थापना मिनर्वा-3000 (गज़प्रोम के आदेश पर फ्रांस के इंजीनियरों द्वारा डिजाइन) है। इस एसपीजेड की क्षमता 30 किमी भूमिगत पाइपलाइन की प्रभावी ढंग से रक्षा करने के लिए पर्याप्त है।
स्थापना लाभों में शामिल हैं:
- बढ़ी हुई शक्ति;
- अधिभार वसूली समारोह (अद्यतन 15 सेकंड में होता है);
- ऑपरेटिंग मोड की निगरानी के लिए डिजिटल नियंत्रण प्रणाली की उपलब्धता;
- महत्वपूर्ण नोड्स की पूरी जकड़न;
- रिमोट कंट्रोल के लिए उपकरणों को जोड़ने की क्षमता।
एएसकेजी-टीएम इंस्टॉलेशन घरेलू निर्माण में भी व्यापक रूप से मांग में हैं, मिनर्वा-3000 की तुलना में उनके पास कम शक्ति (1-5 किलोवाट) है, हालांकि, स्टॉक कॉन्फ़िगरेशन में, सिस्टम एक टेलीमेट्री कॉम्प्लेक्स से लैस है जो स्वचालित रूप से नियंत्रित करता है SKZ का संचालन और दूर से नियंत्रित करने की क्षमता रखता है।
कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन मिनर्वा-3000 और एएसकेजी-टीएम 220 वी बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता है। उपकरणों का रिमोट कंट्रोल बिल्ट-इन जीपीआरएस मॉड्यूल के माध्यम से किया जाता है। एसकेजेड के बड़े आयाम हैं - 50 * 40 * 90 सेमी और वजन - 50 किलो। उपकरणों की न्यूनतम सेवा जीवन 20 वर्ष है।