Katodowa ochrona antykorozyjna rurociągów: wyposażenie, zasada działania

Pozwalają wydłużyć żywotność konstrukcji metalowej, a także zachować jej właściwości techniczne i fizyczne podczas eksploatacji. Pomimo różnorodności metod zapewnienia działania antykorozyjnego, tylko w rzadkich przypadkach możliwe jest całkowite zabezpieczenie obiektów przed uszkodzeniem przez rdzewienie.

Skuteczność takiej ochrony zależy nie tylko od jakości technologii bieżnika, ale również od warunków jego stosowania. W szczególności w celu zachowania metalowej konstrukcji rurociągów najlepsze właściwości wykazuje elektrochemiczna ochrona antykorozyjna oparta na działaniu katod. Zapobieganie powstawaniu rdzy w takiej komunikacji nie jest oczywiście jedynym obszarem zastosowania tej technologii, ale pod względem kombinacji cech kierunek ten można uznać za najbardziej odpowiedni dla ochrony elektrochemicznej.

Ogólne informacje o ochronie elektrochemicznej

Ochrona metali przed rdzą przez działanie elektrochemiczne opiera się na zależności wielkości materiału od szybkości procesu korozji. Konstrukcje metalowe muszą być eksploatowane w zakresie potencjałów, w których ich anodowe rozpuszczenie będzie poniżej dopuszczalnej granicy. Nawiasem mówiąc, to ostatnie określa dokumentacja techniczna dotycząca eksploatacji konstrukcji.

W praktyce elektrochemiczna ochrona przed korozją polega na podłączeniu źródła prądu stałego do gotowego produktu. Pole elektryczne na powierzchni iw strukturze chronionego obiektu tworzy polaryzację elektrod, która steruje procesem uszkodzeń korozyjnych. Zasadniczo strefy anodowe na konstrukcji metalowej stają się katodowe, co pozwala na przesunięcie procesów ujemnych, zapewniając bezpieczeństwo struktury obiektu docelowego.

Jak działa ochrona katodowa

Istnieje ochrona katodowa i anodowa typu elektrochemicznego. Największą popularność zyskała jednak pierwsza koncepcja, która służy do ochrony rurociągów. Zgodnie z ogólną zasadą przy wdrażaniu tej metody prąd z biegunem ujemnym jest dostarczany do obiektu ze źródła zewnętrznego. W szczególności można w ten sposób zabezpieczyć rurę stalową lub miedzianą, w wyniku czego nastąpi polaryzacja odcinków katodowych wraz z przejściem ich potencjałów w stan anodowy. Dzięki temu aktywność korozyjna chronionej konstrukcji zostanie zredukowana prawie do zera.

Jednocześnie ochrona katodowa może mieć różne wersje. Opisana powyżej technika polaryzacji ze źródła zewnętrznego jest szeroko praktykowana, ale skuteczna jest również metoda odpowietrzania elektrolitu ze zmniejszeniem szybkości procesów katodowych i tworzeniem bariery ochronnej.

Niejednokrotnie zauważono, że zasada ochrony katodowej realizowana jest za pomocą zewnętrznego źródła prądu. Właściwie główną funkcją jest jego praca, a zadania te wykonują specjalne stacje, które z reguły są częścią ogólnej infrastruktury utrzymania rurociągów.

Stacje antykorozyjne

Główną funkcją stacji katodowej jest dostarczanie stabilnego prądu do metalowego obiektu docelowego zgodnie z metodą polaryzacji katodowej. Taki sprzęt znajduje zastosowanie w infrastrukturze podziemnych rurociągów gazowych i naftowych, w rurach wodociągowych, sieciach ciepłowniczych itp.

Istnieje wiele odmian takich źródeł, a najczęściej stosowane urządzenie ochrony katodowej przewiduje obecność:

• sprzęt do konwertowania prądu;
• przewody do podłączenia do chronionego obiektu;
• uziemienie anody.

Jednocześnie istnieje podział stacji na falownikowe i transformatorowe. Istnieją inne klasyfikacje, ale koncentrują się one na segmentacji instalacji ze względu na zastosowanie lub parametry techniczne i parametry danych wejściowych. Podstawowe zasady działania najdobitniej ilustrują wyznaczone dwa typy stacji katodowych.

Instalacje transformatorowe do ochrony katodowej

Należy od razu zauważyć, że tego typu stacja jest przestarzała. Zastępują go analogi falowników, które mają zarówno plusy, jak i minusy. Tak czy inaczej modele transformatorów są używane nawet w nowych punktach w celu zapewnienia ochrony elektrochemicznej.

Jako podstawę dla takich obiektów stosuje się transformator niskoczęstotliwościowy o częstotliwości 50 Hz oraz najprostsze urządzenia do tyrystorowego układu sterowania, w tym regulatory mocy impulsów fazowych. Bardziej odpowiedzialne podejście do rozwiązywania problemów sterowania wiąże się z wykorzystaniem sterowników o szerokiej funkcjonalności.

Nowoczesna katodowa ochrona antykorozyjna rurociągów z takim wyposażeniem pozwala na regulację parametrów prądu wyjściowego, wskaźników napięcia, a także wyrównanie potencjałów ochronnych. Jeśli chodzi o wady urządzeń transformatorowych, sprowadzają się one do wysokiego stopnia tętnienia prądu na wyjściu przy niskim współczynniku mocy. Ta wada nie jest wyjaśniona sinusoidalną postacią prądu.

W pewnym stopniu wprowadzenie do układu dławika niskoczęstotliwościowego pozwala rozwiązać problem z tętnieniem, ale jego wymiary odpowiadają wymiarom samego transformatora, co nie zawsze umożliwia taki dodatek.

Stacja falownika ochrony katodowej

Instalacje typu falownikowego oparte są na impulsowych przetwornikach wysokiej częstotliwości. Jedną z głównych zalet korzystania ze stacji tego typu jest wysoka sprawność sięgająca 95%. Dla porównania, dla instalacji transformatorowych liczba ta sięga średnio 80%.

Czasami na pierwszy plan wysuwają się inne zalety. Na przykład małe wymiary stacji inwerterowych poszerzają możliwości ich zastosowania w trudnych obszarach. Są też korzyści finansowe, które potwierdza praktyka korzystania z takiego sprzętu. Dzięki temu inwerterowa katodowa ochrona przed korozją rurociągów szybko się zwraca i wymaga minimalnych nakładów na konserwację techniczną. Jednak te cechy są wyraźnie widoczne dopiero w porównaniu z instalacjami transformatorowymi, ale już dziś istnieją bardziej efektywne nowe sposoby dostarczania prądu do rurociągów.

Konstrukcje stacji katodowych

Taki sprzęt jest prezentowany na rynku w różnych obudowach, kształtach i wymiarach. Oczywiście powszechna jest również praktyka indywidualnego projektowania takich systemów, co pozwala nie tylko uzyskać optymalny projekt pod konkretne potrzeby, ale także zapewnić niezbędne parametry eksploatacyjne.

Rygorystyczne obliczenia charakterystyk stacji pozwalają na dalszą optymalizację kosztów jej instalacji, transportu i magazynowania. Na przykład ochrona katodowa przed korozją rurociągów oparta na falowniku o masie 10-15 kg i mocy 1,2 kW jest całkiem odpowiednia dla małych obiektów. Urządzenia o takiej charakterystyce można obsłużyć samochodem, jednak przy dużych projektach można zastosować bardziej masywne i ciężkie stacje, wymagające podłączenia samochodów ciężarowych, dźwigu i ekip montażowych.

Funkcjonalność ochronna

Szczególną uwagę w rozwoju stacji katodowych przywiązuje się do ochrony samego sprzętu. W tym celu zintegrowane są systemy, które pozwalają chronić stacje przed zwarciami i przerwami w obciążeniu. W pierwszym przypadku do obsługi awaryjnej pracy instalacji wykorzystywane są specjalne bezpieczniki.

Jeśli chodzi o przepięcia i przerwy w zasilaniu, jest mało prawdopodobne, aby stacja ochrony katodowej została poważnie naruszona, ale może wystąpić ryzyko porażenia prądem. Na przykład, jeśli w trybie normalnym sprzęt pracuje z małym napięciem, to po przerwie skok wskaźników może zostać doprowadzony do 120 V.

Inne rodzaje ochrony elektrochemicznej

Oprócz ochrony katodowej praktykowane są również technologie odwadniania elektrycznego, a także metody zapobiegania korozji bieżnika. Za najbardziej obiecujący kierunek uważa się specjalną ochronę przed powstawaniem korozji. W tym przypadku z obiektem docelowym połączone są również elementy aktywne, które zapewniają przekształcenie powierzchni z katodami za pomocą prądu. Np. stalową rurę będącą częścią gazociągu można zabezpieczyć butlami cynkowymi lub aluminiowymi.

Wniosek

Metod ochrony elektrochemicznej nie można przypisać nowym, a ponadto innowacyjnym. Skuteczność zastosowania takich technik w walce z procesami rdzewienia jest opanowana od dawna. Jednak jedna poważna wada uniemożliwia szerokie rozpowszechnienie tej metody. Faktem jest, że katodowe zabezpieczenie antykorozyjne rurociągów nieuchronnie powoduje powstawanie tzw. Nie są one niebezpieczne dla docelowej konstrukcji, ale mogą mieć negatywny wpływ na pobliskie obiekty. W szczególności prąd błądzący przyczynia się do rozwoju tej samej korozji na metalowej powierzchni sąsiednich rur.