Katodisk korrosjonsbeskyttelse av rørledninger: utstyr, operasjonsprinsipp

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

Beskyttelse mot korrosjon gjør det mulig å forlenge levetiden til en metallkonstruksjon, samt å bevare dens tekniske og fysiske egenskaper under drift. Til tross for mangfoldet av metoder for å gi anti-korrosjonsvirkning, er det kun i sjeldne tilfeller mulig å fullstendig beskytte gjenstander mot rustskader.

Effektiviteten til en slik beskyttelse avhenger ikke bare av kvaliteten på slitebaneteknologien, men også av bruksbetingelsene. Spesielt for å bevare metallstrukturen til rørledninger, demonstrerer elektrokjemisk korrosjonsbeskyttelse basert på driften av katoder sine beste egenskaper. Forebygging av rustdannelse på slike kommunikasjoner er selvfølgelig ikke det eneste omfanget av denne teknologien, men når det gjelder kombinasjonen av egenskaper, kan denne retningen betraktes som den mest relevante for elektrokjemisk beskyttelse.

Generell informasjon om elektrokjemisk beskyttelse

Beskyttelse av metaller mot rust gjennom elektrokjemisk påvirkning er basert på avhengigheten av elektrodepotensialet til materialet av hastigheten på korrosjonsprosessen. Det skal brukes metallkonstruksjonerpotensielt område hvor deres anodiske oppløsning vil være under den akseptable grensen. Sistnevnte bestemmes forresten av den tekniske dokumentasjonen for driften av anlegget.

I praksis innebærer elektrokjemisk korrosjonsbeskyttelse å koble en kilde med likestrøm til det ferdige produktet. Det elektriske feltet på overflaten og i strukturen til den beskyttede gjenstanden danner polarisasjonen av elektrodene, som også kontrollerer prosessen med korrosjonsskader. I hovedsak blir anodesonene på metallstrukturen katodisk, noe som gjør at negative prosesser kan forskyves, noe som sikrer at strukturen til målobjektet bevares.

Operasjonsprinsippet for katodisk beskyttelse

Det er katodisk beskyttelse og anodebeskyttelse av elektrokjemisk type. Likevel har det første konseptet, som brukes til å beskytte rørledninger, fått størst popularitet. I henhold til det generelle prinsippet, når du implementerer denne metoden, tilføres en strøm med en negativ pol til objektet fra en ekstern kilde. Spesielt kan et stål- eller kobberrør beskyttes på denne måten, som et resultat av at polariseringen av katodeseksjonene vil skje med overgangen av deres potensialer til anodetilstanden. Som et resultat vil den korrosive aktiviteten til den beskyttede strukturen reduseres til nesten null.

Samtidig kan katodisk beskyttelse ha forskjellige versjoner. Den ovenfor beskrevne teknikken for polarisering fra en ekstern kilde er mye praktisert, men elektrolyttavluftingsmetoden med en reduksjon i hastigheten på katodiske prosesser, samt opprettelsen av en beskyttende barriere, fungerer også effektivt.

Det har blitt bemerket mer enn én gang at prinsippet om katodisk beskyttelse implementeres av en ekstern strømkilde. Egentlig ligger hovedfunksjonen til korrosjonsbeskyttelse i arbeidet. Disse oppgavene utføres av spesielle stasjoner, som som regel er en del av den generelle infrastrukturen for vedlikehold av rørledninger.

Katodisk korrosjonsbeskyttelsesstasjon

Hovedfunksjonen til katodestasjonen er å gi stabil strøm til målmetallobjektet i henhold til katodepolarisasjonsmetoden. Slikt utstyr brukes i infrastrukturen til underjordiske gass- og oljerørledninger, i vannforsyningsrør, varmenett osv.

Det finnes mange varianter av slike kilder, mens den vanligste katodiske beskyttelsesanordningen sørger for tilstedeværelsen av:

• strømkonverteringsutstyr;
• ledninger for tilkobling til det beskyttede objektet;
• anodejordelektrode.

Samtidig er det en oppdeling av stasjoner i inverter og transformator. Det finnes andre klassifikasjoner, men de er fokusert på segmentering av installasjoner enten etter applikasjon eller etter tekniske egenskaper og inngangsdataparametere. De grunnleggende prinsippene for drift er tydeligst illustrert av de angitte to typene katodestasjoner.

Transformatorinstallasjoner for katodisk beskyttelse

Det skal bemerkes med en gang at denne typen stasjoner er foreldet. Den erstattes av inverter-analoger, som har både plusser og minuser. Uansett,transformatormodeller brukes selv ved nye elektrokjemiske beskyttelsespunkter.

Grunnlaget for slike objekter er en 50 Hz lavfrekvent transformator og en tyristoromformer. For tyristorkontrollsystemet brukes de enkleste enhetene, inkludert fasepulsstrømkontrollere. En mer ansvarlig tilnærming til å løse kontrollproblemer innebærer bruk av kontrollere med bred funksjonalitet.

Moderne katodisk korrosjonsbeskyttelse av rørledninger med slikt utstyr lar deg justere parametrene til utgangsstrømmen, spenningsindikatorer, samt utjevne beskyttelsespotensialer. Når det gjelder ulempene med transformatorutstyr, kommer de ned til en høy grad av strømrippel ved utgangen ved lav effektfaktor. Denne feilen er ikke forklart av den sinusformede formen til strømmen.

For å løse problemet med rippel, til en viss grad, er det mulig å introdusere en lavfrekvent choke i systemet, men dimensjonene tilsvarer dimensjonene til selve transformatoren, som ikke alltid gjør en slik tillegg mulig.

Katodisk beskyttelse omformerstasjon

Inverter-type installasjoner er basert på pulsede høyfrekvente omformere. En av hovedfordelene ved å bruke stasjoner av denne typen er høy effektivitet, og når 95%. Til sammenligning, for transformatorinstallasjoner, når dette tallet et gjennomsnitt på 80%.

Noen ganger kommer andre dyder til syne. For eksempel utvides de små dimensjonene til inverterstasjonermuligheter for bruk i vanskelige områder. Det er også økonomiske fordeler, som bekreftes av praksisen med å bruke slikt utstyr. Inverter katodisk korrosjonsbeskyttelse av rørledninger lønner seg derfor raskt og krever minimal investering i teknisk vedlikehold. Disse egenskapene er imidlertid tydelig synlige bare sammenlignet med transformatorinstallasjoner, men i dag er det mer effektive nye måter å gi strøm til rørledninger.

Design av katodestasjoner

Slikt utstyr er tilgjengelig på markedet i forskjellige tilfeller, former og dimensjoner. Selvsagt er praksisen med individuell design av slike systemer også utbredt, noe som gjør det mulig ikke bare å oppnå en optimal design for spesifikke behov, men også å gi de nødvendige driftsparametrene.

Streng beregning av egenskapene til stasjonen lar deg optimalisere kostnadene for installasjon, transport og lagring ytterligere. For eksempel er katodisk beskyttelse mot korrosjon av rørledninger basert på en omformer med en masse på 10-15 kg og en effekt på 1,2 kW ganske egnet for små gjenstander. Utstyr med slike egenskaper kan betjenes av en bil, men for store prosjekter kan det brukes mer massive og tunge stasjoner som krever tilkopling av lastebiler, en kran og installasjonsteam.

Beskyttende funksjonalitet

Spesiell oppmerksomhet i utviklingen av katodestasjoner er gitt til beskyttelse av selve utstyret. For å gjøre dette, integrerer visystemer som gjør det mulig å beskytte stasjoner mot kortslutninger og lastbrudd. I det første tilfellet brukes spesielle sikringer for å håndtere nøddrift av installasjonene.

Når det gjelder overspenninger og strømbrudd, er det usannsynlig at en katodisk beskyttelsesstasjon blir alvorlig påvirket av dem, men det kan være fare for elektrisk støt. For eksempel, hvis utstyret i normal modus drives med en liten spenning, kan hoppet i indikatorene etter en pause bringe opp til 120 V.

Andre typer elektrokjemisk beskyttelse

I tillegg til katodisk beskyttelse, praktiseres også elektriske dreneringsteknologier, samt slitebanemetoder for å forhindre korrosjon. Den mest lovende retningen anses å være en spesiell beskyttelse mot dannelse av korrosjon. I dette tilfellet er aktive elementer også koblet til målobjektet, som sikrer transformasjonen av overflaten med katoder ved hjelp av strøm. For eksempel kan et stålrør som en del av en gassrørledning beskyttes av sink- eller aluminiumsylindere.

Konklusjon

Metoder for elektrokjemisk beskyttelse kan ikke klassifiseres som nye og dessuten innovative. Effektiviteten av bruken av slike teknikker i kampen mot rustprosesser har blitt mestret i lang tid. En alvorlig ulempe forhindrer imidlertid den brede distribusjonen av denne metoden. Faktum er at katodisk korrosjonsbeskyttelse av rørledninger uunngåelig genererer såk alte strøstrømmer. De er ikke farlige for målstrukturen, men kan ha en negativ effekt påobjekter i nærheten. Spesielt bidrar strøstrømmen til utviklingen av samme korrosjon på metalloverflaten til tilstøtende rør.