Voda iz pipe 

Tehnologija katodne zaštite cjevovoda od korozije

Zaštita cjevovoda od korozije može se izvesti različitim tehnologijama, od kojih je najučinkovitija elektrokemijska metoda, koja uključuje katodnu zaštitu. Često se antikorozivna katodna zaštita koristi u kombinaciji, zajedno s obradom čelične konstrukcije izolacijskim spojevima.

U ovom članku razmatra se elektrokemijska zaštita cjevovoda i posebno se detaljno proučava njezina katodna podvrsta. Saznat ćete koja je bit ove metode, kada se može koristiti i koja oprema se koristi za katodnu zaštitu metala.

Sadržaj članka

Vrste katodne zaštite

Katodna zaštita čeličnih konstrukcija od korozije izumljena je 1820-ih godina. Prvi put metoda je primijenjena u brodogradnji - bakreni trup broda obložen je zaštitnim anodnim štitnicima, što je značajno smanjilo stopu korozije bakra. Tehnika je usvojena i počela se aktivno razvijati, što ju je učinilo jednom od najučinkovitijih metoda antikorozivne zaštite danas.

Katodna zaštita metala, prema tehnologiji izvedbe, klasificira se u dvije vrste:

  • metoda br. 1 - vanjski izvor struje spojen je na zaštićenu strukturu, u prisutnosti koje sam metalni proizvod djeluje kao katoda, dok inertne elektrode treće strane djeluju kao anode.
  • metoda #2 - " tehnologija galvanizacije“: struktura koju treba zaštititi je u kontaktu s pločom gaznoga sloja izrađenom od metala s većim elektronegativnim potencijalom (takvi metali uključuju cink, aluminij, magnezij i njihove legure). Anodnu funkciju u ovoj metodi obavljaju oba metala, dok elektrokemijsko otapanje metala gazne ploče osigurava potreban minimum katodne struje kroz strukturu koju treba zaštititi. S vremenom je gazna ploča potpuno uništena.

Metoda #1 je najčešća. Ovo je jednostavna antikorozivna tehnologija koja se učinkovito nosi s mnogim vrstama korozije metala:

  • interkristalna korozija nehrđajućeg čelika;
  • pitting korozija;
  • pucanje mjedi od povećanog naprezanja;
  • korozija zbog lutajućih struja.

Za razliku od prve metode, koja je prikladna za zaštitu velikih građevina (koriste se za podzemne i površinske cjevovode), galvanska elektrokemijska zaštita je dizajnirana za korištenje s malim proizvodima.

Galvanska metoda se široko koristi u SAD-u, praktički se ne koristi u Rusiji, budući da tehnologija izgradnje cjevovoda u našoj zemlji ne predviđa obradu autocesta posebnim izolacijskim premazom, što je preduvjet za galvansku elektrokemiju zaštita.

Treba napomenuti da se korozija čelika pod utjecajem podzemnih voda značajno povećava bez, što je posebno tipično za proljetno i jesensko razdoblje. Zimi, nakon smrzavanja vode, korozija od vlage značajno se usporava.

Bit tehnologije

Katodna zaštita od korozije provodi se primjenom istosmjerne struje, koja se na štićenu konstrukciju dovodi iz vanjskog izvora (najčešće se koriste ispravljači koji pretvaraju izmjeničnu struju u istosmjernu) i čini njen potencijal negativnim.

Sam objekt, spojen na istosmjernu struju, je "minus" - katoda, dok je anodno uzemljenje spojeno na njega "plus". Ključni uvjet za učinkovitost katodne zaštite je prisutnost dobro vodljivog elektrolitičkog okruženja, što je tlo pri zaštiti podzemnih cjevovoda, dok se elektronički kontakt ostvaruje korištenjem visoko vodljivih metalnih materijala.

U procesu implementacije tehnologije između elektrolitičkog medija (tla) i objekta, konstantno se održava potrebna strujna razlika potencijala, čija se vrijednost utvrđuje pomoću visokootpornog voltmetra.

Značajke katodne zaštite cjevovoda

Korozija je glavni uzrok smanjenja tlaka svih vrsta cjevovoda. Zbog oštećenja metala hrđom, na njemu se stvaraju praznine, šupljine i pukotine, što dovodi do uništenja čelične konstrukcije. Ovaj problem je posebno kritičan za podzemne cjevovode, koji su u stalnom kontaktu s podzemnom vodom.

Katodna zaštita plinovoda od korozije izvodi se jednom od navedenih metoda (pomoću vanjskog ispravljača ili galvanske metode). Tehnologija u ovom slučaju omogućuje smanjenje brzine oksidacije i otapanja metala od kojeg je cjevovod izrađen, što se postiže pomicanjem njegovog prirodnog korozivnog potencijala na negativnu stranu.

Praktičnim ispitivanjima utvrđeno je da je potencijal katodne polarizacije metala, pri kojoj se usporavaju svi korozijski procesi, jednak -0,85 V, dok za podzemne cjevovode u prirodnom režimu iznosi -0,55 V.

Da bi antikorozivna zaštita bila učinkovita, potrebno je smanjiti katodni potencijal metala od kojeg je cjevovod izrađen istosmjernom strujom za -0,3 V. U tom slučaju brzina korozije čelika ne prelazi 10 mikrometara tijekom godine.

Katodna zaštita je najučinkovitija metoda zaštite podzemnih cjevovoda od lutajućih struja. Pojam lutajućih struja odnosi se na električni naboj koji ulazi u tlo kao rezultat rada točaka uzemljenja električnih vodova, gromobrana ili kretanja vlakova duž željezničkih pruga. Nemoguće je saznati točno vrijeme i mjesto pojave zalutalih struja.

Korozivni učinak lutajućih struja na metal nastaje ako metalna struktura ima pozitivan potencijal u odnosu na elektrolit (za podzemne cjevovode tlo djeluje kao elektrolit). Katodna zaštita, s druge strane, čini metalni potencijal podzemnih cjevovoda negativnim, čime se eliminira opasnost od njihove oksidacije pod utjecajem lutajućih struja.

Poželjna je tehnologija korištenja vanjskog izvora struje za katodnu zaštitu podzemnih cjevovoda. Njegove prednosti su neograničen energetski resurs sposoban prevladati otpornost tla.

Kao izvor struje za zaštitu od korozije koriste se nadzemni vodovi snage 6 i 10 kW, ali ako na teritoriju nema dalekovoda, mogu se koristiti mobilni generatori koji rade na plin i dizelsko gorivo.

Detaljan pregled tehnologije katodne zaštite od korozije (video)

Oprema za katodnu zaštitu

Za antikorozivnu zaštitu podzemnih cjevovoda koristi se posebna oprema - katodne zaštitne stanice(SKZ), koji se sastoji od sljedećih čvorova:

  • uzemljenje (anoda);
  • izvor istosmjerne struje;
  • kontrolna, nadzorna i mjerna točka;
  • spojni kabeli i žice.

Jedan CPS, spojen na električnu mrežu ili na autonomni generator, može istovremeno izvršiti katodnu zaštitu nekoliko susjednih podzemnih cjevovoda. Podešavanje struje može se izvesti ručno (promjenom namota na transformatoru) ili automatski (ako je sustav opremljen tiristorima).

Među stanicama katodne zaštite koje se koriste u domaćoj industriji, tehnološki najnaprednija instalacija je Minerva-3000 (dizajnirana od strane inženjera iz Francuske po narudžbi Gazproma). Kapacitet ovog SPZ-a dovoljan je za učinkovitu zaštitu 30 km podzemnog cjevovoda.

Prednosti instalacije uključuju:

  • povećana snaga;
  • funkcija oporavka od preopterećenja (ažuriranje se događa za 15 sekundi);
  • dostupnost digitalnih upravljačkih sustava za praćenje načina rada;
  • potpuna nepropusnost kritičnih čvorova;
  • mogućnost povezivanja opreme za daljinsko upravljanje.

Instalacije ASKG-TM također su vrlo tražene u domaćoj gradnji, u usporedbi s Minervom-3000 imaju smanjenu snagu (1-5 kW), međutim, u konfiguraciji zaliha, sustav je opremljen telemetrijskim kompleksom koji automatski kontrolira rad SKZ-a i ima mogućnost daljinskog upravljanja .

Postaje katodne zaštite Minerva-3000 i ASKG-TM zahtijevaju napajanje od 220 V. Daljinsko upravljanje opremom vrši se pomoću ugrađenih GPRS modula. SKZ imaju prilično veće dimenzije - 50 * 40 * 90 cm i težinu - 50 kg. Minimalni vijek trajanja uređaja je 20 godina.