Katodisk beskyttelse: applikasjoner og standarder

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Korrosjon er en kjemisk og elektrokjemisk reaksjon mellom et metall og dets miljø, som forårsaker skade på det. Den flyter med forskjellige hastigheter, som kan reduseres. Fra et praktisk synspunkt er antikorrosiv katodisk beskyttelse av metallkonstruksjoner i kontakt med bakken, vann og transporterte medier av interesse. De ytre overflatene av rør er spesielt skadet av påvirkning av jord og streifstrømmer.

Innvendig korrosjon avhenger av mediets egenskaper. Hvis det er en gass, må den rengjøres grundig for fuktighet og aggressive stoffer: hydrogensulfid, oksygen osv.

Arbeidsprinsipp

Objektene i prosessen med elektrokjemisk korrosjon er miljøet, metallet og grensesnittet mellom dem. Mediet, som vanligvis er fuktig jord eller vann, har god elektrisk ledningsevne. En elektrokjemisk reaksjon finner sted i grensesnittet mellom den og metallstrukturen. Hvis strømmen er positiv (anodeelektrode), går jernionene inn i den omkringliggende løsningen, noe som resulterer i et massetap av metallet. Reaksjonen forårsaker korrosjon. Med en negativ strøm (katodeelektrode) er disse tapene fraværende, siden ielektroner overføres til løsningen. Metoden brukes ved galvanisering for belegging av stål med ikke-jernholdige metaller.

Katodisk korrosjonsbeskyttelse oppnås når et negativt potensial påføres en jerngjenstand.

For å gjøre dette, plasseres en anodeelektrode i bakken og et positivt potensial kobles til den fra en strømkilde. Minus påføres det beskyttede objektet. Katodisk-anodisk beskyttelse fører til aktiv korrosjonsødeleggelse av kun anodeelektroden. Derfor bør den endres med jevne mellomrom.

Negativ effekt av elektrokjemisk korrosjon

Korrosjon av strukturer kan oppstå fra påvirkning av streifstrømmer fra andre systemer. De er nyttige for målobjekter, men forårsaker betydelig skade på nærliggende strukturer. Stramstrømmer kan spre seg fra skinnene til elektrifiserte kjøretøy. De passerer mot transformatorstasjonen og går inn i rørledningene. Når du forlater dem, dannes anodeseksjoner, noe som forårsaker intens korrosjon. For beskyttelse brukes elektrisk drenering - en spesiell fjerning av strømmer fra rørledningen til deres kilde. Katodisk beskyttelse av rørledninger mot korrosjon er også mulig her. For å gjøre dette må du kjenne verdien av strøstrømmer, som måles av spesielle enheter.

I henhold til resultatene av elektriske målinger velges en metode for å beskytte gassrørledningen. Et universalmiddel er en passiv metode for å isolere rør fra kontakt med bakken ved hjelp av isolerende belegg. Katodisk beskyttelse av gassrørledningen refererer til den aktive metoden.

Beskyttelse av rørledninger

Design i bakken er beskyttet mot korrosjon hvis du kobler minus av en DC-kilde til dem, og pluss til anodeelektrodene som er begravd i bakken i nærheten. Strømmen vil gå til strukturen og beskytte den mot korrosjon. På denne måten utføres katodisk beskyttelse av rørledninger, tanker eller rørledninger som ligger i bakken.

Anodeelektroden degraderes og bør skiftes ut med jevne mellomrom. For en tank fylt med vann er elektrodene plassert inne. I dette tilfellet vil væsken være elektrolytten som strømmen vil strømme gjennom fra anodene til overflaten av beholderen. Elektrodene er godt kontrollerte og enkle å skifte. I bakken er dette vanskeligere å gjøre.

Strømforsyning

I nærheten av olje- og gassledninger, i varme- og vannforsyningsnett som krever katodisk beskyttelse, installeres stasjoner hvorfra spenning tilføres objekter. Hvis de plasseres utendørs, må beskyttelsesgraden deres være minst IP34. Alle er egnet for tørre rom.

Stasjoner for katodisk beskyttelse av gassrørledninger og andre store konstruksjoner har en kapasitet på 1 til 10 kW.

Energiparameterne deres avhenger først og fremst av følgende faktorer:

• motstand mellom jord og anode;
• jordledningsevne;
• beskyttelsessonelengde;
• isolerende virkning av belegget.

Tradisjonelt er en katodisk beskyttelsesomformer en transformatorinstallasjon. Nå erstattes den av en inverter, som har mindre dimensjoner, bedre strømstabilitet og større effektivitet. I viktige områder er det installert regulatorer som har funksjoner å regulere strøm og spenning, utjevning av beskyttelsespotensialer osv.

Utstyr presenteres på markedet i ulike versjoner. For spesifikke behov brukes individuell design for å sikre de beste driftsforholdene.

Strømkildeparametere

For korrosjonsbeskyttelse for jern er beskyttelsespotensialet 0,44 V. I praksis bør det være større på grunn av påvirkning av inneslutninger og metalloverflatens tilstand. Maksimalverdien er 1 V. I nærvær av belegg på metallet er strømmen mellom elektrodene 0,05 mA/m². Hvis isolasjonen svikter, stiger den til 10mA/m^2.

Katodisk beskyttelse er effektiv i kombinasjon med andre metoder, siden det forbrukes mindre strøm. Hvis det er et malingbelegg på overflaten av strukturen, er kun de stedene hvor den er ødelagt, beskyttet av den elektrokjemiske metoden.

Funksjoner ved katodisk beskyttelse

1. Drevet av stasjoner eller mobile generatorer.
2. Plasseringen av anodejording avhenger av spesifikasjonene til rørledningene. Plasseringsmetoden kan distribueres eller konsentreres, samt lokaliseres på forskjellige dyp.
3. Anoden er valgt med lav løselighet for å vare i 15 år.
4. Beskyttende potensialfelt for hver rørledning beregnes. Det er ikke regulert om det ikke er beskyttende belegg på konstruksjonene.

Gazprom standardkrav for katodisk beskyttelse

• Aktiver gjennom hele levetiden til verneutstyr.
• Overspenningsvern.
• Plassering av stasjonen i blokkbokser eller i en frittstående anti-vandal design.
• Anodejording velges i områder med minimal elektrisk motstand i jorda.
• Egenskapene til transduseren er valgt under hensyntagen til aldring av det beskyttende belegget på rørledningen.

Slitebanebeskyttelse

Metoden er en type katodisk beskyttelse med kobling av elektroder fra et mer elektronegativt metall gjennom et elektrisk ledende medium. Forskjellen ligger i fraværet av en energikilde. Slitebanen absorberer korrosjon ved å løses opp i et elektrisk ledende miljø.

Om noen år bør anoden skiftes etter hvert som den slites ut.

Effekten av anoden øker med en reduksjon i kontaktmotstanden med mediet. Over tid kan den bli dekket med et etsende lag. Dette fører til sammenbrudd i elektrisk kontakt. Ved å plassere anoden i en s altblanding som løser opp korrosjonsprodukter, forbedres effektiviteten.

Beskytterens innflytelse er begrenset. Rekkevidden bestemmes av den elektriske motstanden til mediet og potensialforskjellen mellom anoden og katoden.

Beskyttende beskyttelse brukes i mangel av energikilder eller når de brukesøkonomisk upraktisk. Det er også ufordelaktig i sure anvendelser på grunn av den høye oppløsningshastigheten til anodene. Beskyttere er installert i vann, i jord eller i et nøytr alt miljø. Anoder er vanligvis ikke laget av rene metaller. Sink løses opp ujevnt, magnesium korroderer for raskt, og det dannes en sterk oksidfilm på aluminium.

Slitebanematerialer

For at beskytterne skal ha de nødvendige ytelsesegenskapene, er de laget av legeringer med følgende legeringsadditiver.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - beskyttelse av utstyr i sjøvann.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (brøkdeler av en prosent) - drift av strukturer i rennende sjøvann.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - beskyttelse av små strukturer i jord eller vann med lav s altkonsentrasjon.

Feil bruk av enkelte typer beskyttere fører til negative konsekvenser. Magnesiumanoder kan forårsake sprekker i utstyr på grunn av utvikling av hydrogensprøhet.

Kombinert katodisk offerbeskyttelse med anti-korrosjonsbelegg øker effektiviteten.

Beskyttende strømfordeling er forbedret og det kreves betydelig færre anoder. En enkelt magnesiumanode beskytter en bitumenbelagt rørledning i 8 km, og en ubelagt rørledning på bare 30 m.

Beskytte bilkarosserier mot korrosjon

Hvis belegget er ødelagt, kan tykkelsen på karosseriet avta opptil 1 mm på 5 år, dvs.rust gjennom. Restaureringen av det beskyttende laget er viktig, men i tillegg til det er det en måte å stoppe korrosjonsprosessen fullstendig ved å bruke katodisk-beskyttende beskyttelse. Hvis du gjør kroppen om til en katode, stopper korrosjonen av metallet. Anoder kan være alle ledende overflater i nærheten: metallplater, jordsløyfe, garasjekropp, våt veibane. I dette tilfellet øker beskyttelseseffektiviteten med en økning i arealet til anodene. Hvis anoden er en veibane, brukes en "hale" av metallisert gummi for å komme i kontakt med den. Den er plassert motsatt hjulene slik at sprut blir bedre. "hale" er isolert fra kroppen.

Batteriet pluss er koblet til anoden gjennom en 1 kΩ motstand og en LED koblet i serie med den. Når kretsen er lukket gjennom anoden, når minus er koblet til kroppen, lyser LED-en knapt merkbart i normal modus. Hvis det brenner sterkt, har det oppstått en kortslutning i kretsen. Årsaken må finnes og elimineres.

For beskyttelse må en sikring installeres i serie i kretsen.

Når bilen står i garasjen, er den koblet til en jordingsanode. Under kjøring gjøres forbindelsen gjennom "halen".

Konklusjon

Katodisk beskyttelse er en måte å forbedre driftssikkerheten til underjordiske rørledninger og andre strukturer. Samtidig bør dens negative innvirkning på nærliggende rørledninger fra påvirkning av strøstrømmer tas i betraktning.