Katodisk beskyttelse: applikationer og standarder

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Korrosion er en kemisk og elektrokemisk reaktion mellem et metal og dets omgivelser, der forårsager skade på det. Det flyder med forskellige hastigheder, som kan reduceres. Fra et praktisk synspunkt er antikorrosiv katodisk beskyttelse af metalkonstruktioner i kontakt med jorden, vand og transporterede medier af interesse. De ydre overflader af rør er især beskadiget af påvirkning af jord og herreløse strømme.

Indvendig korrosion afhænger af mediets egenskaber. Hvis det er en gas, skal den renses grundigt for fugt og aggressive stoffer: svovlbrinte, ilt osv.

Arbejdsprincip

Genstandene for processen med elektrokemisk korrosion er miljøet, metallet og grænsefladen mellem dem. Mediet, som norm alt er fugtig jord eller vand, har god elektrisk ledningsevne. En elektrokemisk reaktion finder sted ved grænsefladen mellem den og metalstrukturen. Hvis strømmen er positiv (anodeelektrode), passerer jernionerne ind i den omgivende opløsning, hvilket resulterer i et massetab af metallet. Reaktionen forårsager korrosion. Med en negativ strøm (katodeelektrode) er disse tab fraværende, da ielektroner overføres til opløsningen. Metoden bruges til galvanisering til belægning af stål med ikke-jernholdige metaller.

Katodisk korrosionsbeskyttelse opnås, når et negativt potentiale påføres en jerngenstand.

For at gøre dette placeres en anodeelektrode i jorden, og der tilsluttes et positivt potentiale fra en strømkilde. Minus påføres det beskyttede objekt. Katodisk-anodisk beskyttelse fører til aktiv korrosionsdestruktion kun af anodeelektroden. Derfor bør den ændres med jævne mellemrum.

Negativ effekt af elektrokemisk korrosion

Korrosion af strukturer kan opstå som følge af påvirkning af vildfarne strømme fra andre systemer. De er nyttige til målobjekter, men forårsager betydelig skade på nærliggende strukturer. Herreløse strømme kan spredes fra skinnerne på elektrificerede køretøjer. De passerer mod transformatorstationen og går ind i rørledningerne. Når de forlades, dannes anodesektioner, hvilket forårsager intens korrosion. Til beskyttelse bruges elektrisk dræning - en speciel fjernelse af strømme fra rørledningen til deres kilde. Katodisk beskyttelse af rørledninger mod korrosion er også mulig her. For at gøre dette skal du kende værdien af omstrejfende strømme, som måles af specielle enheder.

I henhold til resultaterne af elektriske målinger vælges en metode til beskyttelse af gasrørledningen. Et universalmiddel er en passiv metode til at isolere rør fra kontakt med jorden ved hjælp af isolerende belægninger. Katodisk beskyttelse af gasrørledningen refererer til den aktive metode.

Beskyttelse af rørledninger

Designs i jorden er beskyttet mod korrosion, hvis du forbinder minus af en DC-kilde til dem, og plussen til anodeelektroderne, der er begravet i nærheden af jorden. Strømmen vil gå til strukturen og beskytte den mod korrosion. På denne måde udføres katodisk beskyttelse af rørledninger, tanke eller rørledninger placeret i jorden.

Anodeelektroden nedbrydes og bør udskiftes med jævne mellemrum. For en tank fyldt med vand placeres elektroderne indeni. I dette tilfælde vil væsken være elektrolytten, gennem hvilken strømmen vil strømme fra anoderne til overfladen af beholderen. Elektroderne er velkontrollerede og nemme at skifte. I jorden er dette sværere at gøre.

Strømforsyning

I nærheden af olie- og gasrørledninger, i varme- og vandforsyningsnetværk, der kræver katodisk beskyttelse, er der installeret stationer, hvorfra der tilføres spænding til genstande. Hvis de placeres udendørs, skal deres beskyttelsesgrad være mindst IP34. Enhver er velegnet til tørre rum.

Stationer til katodisk beskyttelse af gasrørledninger og andre store strukturer har en kapacitet på 1 til 10 kW.

Deres energiparametre afhænger primært af følgende faktorer:

• modstand mellem jord og anode;
• jordens ledningsevne;
• beskyttelseszonelængde;
• belægningens isolerende virkning.

Traditionelt er en katodisk beskyttelsesomformer en transformerinstallation. Nu bliver den erstattet af en inverter, som har mindre dimensioner, bedre strømstabilitet og større effektivitet. I vigtige områder installeres regulatorer, der har funktionerne at regulere strøm og spænding, udligne beskyttelsespotentialer osv.

Udstyr præsenteres på markedet i forskellige versioner. Til specifikke behov bruges individuelt design for at sikre de bedste driftsforhold.

Strømkildeparametre

Til korrosionsbeskyttelse for jern er beskyttelsespotentialet 0,44 V. I praksis bør det være større på grund af påvirkning af indeslutninger og metaloverfladens tilstand. Den maksimale værdi er 1 V. Ved tilstedeværelse af belægninger på metallet er strømmen mellem elektroderne 0,05 mA/m². Hvis isoleringen svigter, stiger den til 10mA/m^2.

Katodisk beskyttelse er effektiv i kombination med andre metoder, da der forbruges mindre strøm. Hvis der er maling på overfladen af strukturen, er det kun de steder, hvor den er brudt, der er beskyttet af den elektrokemiske metode.

Katodisk beskyttelsesfunktioner

1. Drevet af stationer eller mobile generatorer.
2. Placeringen af anodejording afhænger af rørledningernes specifikationer. Placeringsmetoden kan fordeles eller koncentreres, samt placeres i forskellige dybder.
3. Anoden er valgt med lav opløselighed til at holde i 15 år.
4. Beskyttende potentialefelter for hver rørledning beregnes. Det er ikke reguleret, hvis der ikke er beskyttende belægninger på strukturerne.

Gazprom-standardkrav til katodisk beskyttelse

• Handling i hele beskyttelsesudstyrets levetid.
• Overspændingsbeskyttelse.
• Placering af stationen i blokkasser eller i et selvstændigt anti-vandal design.
• Anodejording er valgt i områder med minimal elektrisk modstand i jorden.
• Transducerens egenskaber er valgt under hensyntagen til ældningen af rørledningens beskyttende belægning.

Slidbanebeskyttelse

Metoden er en type katodisk beskyttelse med tilslutning af elektroder fra et mere elektronegativt metal gennem et elektrisk ledende medium. Forskellen ligger i fraværet af en energikilde. Slidbanen absorberer korrosion ved at opløses i et elektrisk ledende miljø.

Om et par år bør anoden udskiftes, da den bliver slidt.

Effekten af anoden øges med et fald i dens kontaktmodstand med mediet. Med tiden kan det blive dækket af et ætsende lag. Dette fører til et sammenbrud i den elektriske kontakt. Ved at placere anoden i en s altblanding, der opløser korrosionsprodukter, forbedres effektiviteten.

Beskytterens indflydelse er begrænset. Området bestemmes af mediets elektriske modstand og potentialforskellen mellem anoden og katoden.

Beskyttende beskyttelse bruges i mangel af energikilder, eller når de brugesøkonomisk upraktisk. Det er også ufordelagtigt i sure anvendelser på grund af den høje opløsningshastighed af anoderne. Beskyttere installeres i vand, i jord eller i et neutr alt miljø. Anoder er norm alt ikke lavet af rene metaller. Zink opløses ujævnt, magnesium korroderer for hurtigt, og der dannes en stærk oxidfilm på aluminium.

Slidbanematerialer

For at beskytterne skal have de nødvendige ydeevneegenskaber, er de lavet af legeringer med følgende legeringsadditiver.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - beskyttelse af udstyr i havvand.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (brøkdele af en procent) - drift af strukturer i rindende havvand.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - beskyttelse af små strukturer i jord eller vand med lav s altkoncentration.

Forkert brug af nogle typer beskyttere fører til negative konsekvenser. Magnesiumanoder kan få udstyr til at revne på grund af udviklingen af brintskørhed.

Kombineret katodisk offerbeskyttelse med anti-korrosionsbelægninger øger dens effektivitet.

Beskyttelsesstrømfordelingen er forbedret, og der kræves betydeligt færre anoder. En enkelt magnesiumanode beskytter en bitumenbelagt rørledning i 8 km og en ubelagt rørledning på kun 30 m.

Beskyttelse af karrosserier mod korrosion

Hvis belægningen er i stykker, kan tykkelsen af bilens karrosseri falde op til 1 mm på 5 år, dvs.rust igennem. Restaureringen af det beskyttende lag er vigtig, men derudover er der en måde at stoppe korrosionsprocessen fuldstændigt ved hjælp af katodisk-beskyttende beskyttelse. Hvis du forvandler kroppen til en katode, stopper korrosionen af metallet. Anoder kan være alle ledende overflader i nærheden: metalplader, jordsløjfe, garagekrop, våd vejoverflade. I dette tilfælde øges beskyttelseseffektiviteten med en stigning i arealet af anoderne. Hvis anoden er en vejbelægning, bruges en "hale" af metalliseret gummi til at komme i kontakt med den. Den er placeret modsat hjulene, så sprøjt bliver bedre. "Hale" er isoleret fra kroppen.

Batteriet plus er forbundet til anoden gennem en 1 kΩ modstand og en LED forbundet i serie med den. Når kredsløbet er lukket gennem anoden, når minus er forbundet med kroppen, lyser LED'en knap nok mærkbart i normal tilstand. Hvis det brænder kraftigt, så er der sket en kortslutning i kredsløbet. Årsagen skal findes og fjernes.

For beskyttelse skal der installeres en sikring i serie i kredsløbet.

Når bilen står i garagen, er den forbundet til en jordingsanode. Under kørslen sker forbindelsen gennem "halen".

Konklusion

Katodisk beskyttelse er en måde at forbedre driftssikkerheden af underjordiske rørledninger og andre strukturer. Samtidig bør dens negative indvirkning på naborørledninger fra påvirkningen af herreløse strømme tages i betragtning.