Katodisk korrosionsbeskyttelse af rørledninger: udstyr, funktionsprincip

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

Midler til beskyttelse mod korrosion gør det muligt at forlænge levetiden af en metalstruktur, samt at bevare dens tekniske og fysiske egenskaber under drift. På trods af de mange forskellige metoder til at give anti-korrosionsvirkning, er det kun i sjældne tilfælde muligt fuldstændigt at beskytte genstande mod rustskader.

Effektiviteten af en sådan beskyttelse afhænger ikke kun af kvaliteten af slidbaneteknologien, men også af betingelserne for dens anvendelse. Især for at bevare metalstrukturen af rørledninger demonstrerer elektrokemisk korrosionsbeskyttelse baseret på driften af katoder dens bedste egenskaber. Forebyggelse af rustdannelse på sådanne kommunikationer er naturligvis ikke det eneste anvendelsesområde for denne teknologi, men med hensyn til kombinationen af egenskaber kan denne retning betragtes som den mest relevante for elektrokemisk beskyttelse.

Generelle oplysninger om elektrokemisk beskyttelse

Beskyttelse af metaller mod rust gennem elektrokemisk påvirkning er baseret på afhængigheden af materialets elektrodepotentiale af korrosionsprocessens hastighed. Der skal bruges metalkonstruktionerpotentialeområde, hvor deres anodisk opløsning vil være under den acceptable grænse. Sidstnævnte er i øvrigt bestemt af den tekniske dokumentation for driften af anlægget.

I praksis involverer elektrokemisk korrosionsbeskyttelse at forbinde en kilde med jævnstrøm til det færdige produkt. Det elektriske felt på overfladen og i strukturen af det beskyttede objekt danner polariseringen af elektroderne, som også styrer processen med korrosionsskader. I det væsentlige bliver anodezonerne på metalstrukturen katodisk, hvilket gør det muligt at forskyde negative processer, hvilket sikrer, at strukturen af målobjektet bevares.

Princippet om katodisk beskyttelse

Der er katodisk og anodebeskyttelse af den elektrokemiske type. Ikke desto mindre har det første koncept, som bruges til at beskytte rørledninger, fået den største popularitet. Ifølge det generelle princip, når denne metode implementeres, tilføres en strøm med en negativ pol til objektet fra en ekstern kilde. Især kan et stål- eller kobberrør beskyttes på denne måde, hvilket resulterer i, at polariseringen af katodesektionerne vil ske med overgangen af deres potentialer til anodetilstanden. Som følge heraf vil den beskyttede strukturs ætsende aktivitet blive reduceret til næsten nul.

Samtidig kan katodisk beskyttelse have forskellige versioner. Den ovenfor beskrevne teknik med polarisering fra en ekstern kilde er udbredt, men elektrolytafluftningsmetoden med et fald i hastigheden af katodiske processer samt skabelsen af en beskyttende barriere virker også effektivt.

Det er blevet bemærket mere end én gang, at princippet om katodisk beskyttelse implementeres af en ekstern strømkilde. Faktisk ligger anti-korrosionsbeskyttelsens hovedfunktion i dets arbejde. Disse opgaver udføres af specielle stationer, som som regel er en del af den generelle infrastruktur for vedligeholdelse af rørledninger.

Katodisk korrosionsbeskyttelsesstationer

Katodestationens hovedfunktion er at levere stabil strøm til målmetalobjektet i henhold til katodepolarisationsmetoden. Sådant udstyr bruges i infrastrukturen af underjordiske gas- og olierørledninger, i vandforsyningsrør, varmenetværk osv.

Der er mange varianter af sådanne kilder, mens den mest almindelige katodisk beskyttelsesanordning sørger for tilstedeværelsen af:

• strømkonverteringsudstyr;
• ledninger til tilslutning til det beskyttede objekt;
• anodejordelektrode.

Samtidig er der en opdeling af stationer i inverter og transformer. Der er andre klassifikationer, men de er fokuseret på segmentering af installationer enten efter applikation eller efter tekniske karakteristika og inputdataparametre. De grundlæggende principper for drift er tydeligst illustreret af de angivne to typer katodestationer.

Transformerinstallationer til katodisk beskyttelse

Det skal straks bemærkes, at denne type station er forældet. Den bliver erstattet af inverter-analoger, som har både plusser og minusser. Alligevel,transformatormodeller bruges selv ved nye elektrokemiske beskyttelsespunkter.

Grundlaget for sådanne objekter er en 50 Hz lavfrekvent transformer og en tyristorkonverter. Til tyristorstyringssystemet bruges de enkleste enheder, inklusive fase-pulseffektregulatorer. En mere ansvarlig tilgang til løsning af kontrolproblemer involverer brugen af controllere med bred funktionalitet.

Moderne katodisk korrosionsbeskyttelse af rørledninger med sådant udstyr giver dig mulighed for at justere parametrene for udgangsstrømmen, spændingsindikatorer samt udligne beskyttelsespotentialer. Hvad angår ulemperne ved transformerudstyr, kommer de ned til en høj grad af strømrippel ved udgangen ved en lav effektfaktor. Denne fejl forklares ikke af strømmens sinusform.

For at løse problemet med ripple er det til en vis grad muligt at indføre en lavfrekvent drossel i systemet, men dens dimensioner svarer til dimensionerne på selve transformeren, hvilket ikke altid gør en sådan tilføjelse muligt.

Katodisk beskyttelse inverterstation

Inverter-type installationer er baseret på pulserede højfrekvensomformere. En af de vigtigste fordele ved at bruge stationer af denne type er høj effektivitet, der når 95%. Til sammenligning når dette tal for transformerinstallationer et gennemsnit på 80%.

Nogle gange kommer andre dyder frem. For eksempel udvides de små dimensioner af inverterstationermuligheder for deres anvendelse i vanskelige områder. Der er også økonomiske fordele, som bekræftes af praksis med at bruge sådant udstyr. Således betaler inverter katodisk korrosionsbeskyttelse af rørledninger sig hurtigt og kræver minimal investering i teknisk vedligeholdelse. Disse kvaliteter er dog kun tydeligt synlige sammenlignet med transformerinstallationer, men i dag er der mere effektive nye måder at levere strøm til rørledninger på.

Design af katodestationer

Sådant udstyr er tilgængeligt på markedet i forskellige tilfælde, former og dimensioner. Selvfølgelig er praksis med individuelt design af sådanne systemer også udbredt, hvilket gør det muligt ikke kun at opnå et optim alt design til specifikke behov, men også at levere de nødvendige driftsparametre.

Streng beregning af stationens karakteristika giver dig mulighed for yderligere at optimere omkostningerne ved installation, transport og opbevaring. For eksempel er katodisk beskyttelse mod korrosion af rørledninger baseret på en inverter med en masse på 10-15 kg og en effekt på 1,2 kW ret velegnet til små genstande. Udstyr med sådanne egenskaber kan serviceres af en bil, men til store projekter kan der bruges mere massive og tunge stationer, hvilket kræver tilslutning af lastbiler, en kran og installationshold.

Beskyttende funktionalitet

Særlig opmærksomhed i udviklingen af katodestationer gives til beskyttelsen af selve udstyret. For at gøre dette integrerer visystemer, der tillader at beskytte stationer mod kortslutninger og belastningsbrud. I det første tilfælde bruges specielle sikringer til at håndtere nøddrift af installationerne.

Med hensyn til strømstød og strømafbrydelser er det usandsynligt, at en katodisk beskyttelsesstation bliver alvorligt påvirket af dem, men der kan være fare for elektrisk stød. For eksempel, hvis udstyret i normal tilstand betjenes med en lille spænding, kan spring-in-indikatorerne efter en pause bringe op til 120 V.

Andre typer elektrokemisk beskyttelse

Ud over katodisk beskyttelse praktiseres også elektriske dræningsteknologier samt slidbanemetoder til at forhindre korrosion. Den mest lovende retning anses for at være en særlig beskyttelse mod dannelse af korrosion. I dette tilfælde er aktive elementer også forbundet til målobjektet, som sikrer transformationen af overfladen med katoder ved hjælp af strøm. For eksempel kan et stålrør som en del af en gasrørledning beskyttes af zink- eller aluminiumcylindre.

Konklusion

Metoder til elektrokemisk beskyttelse kan ikke klassificeres som nye og desuden innovative. Effektiviteten af brugen af sådanne teknikker i kampen mod rustprocesser er blevet mestret i lang tid. En alvorlig ulempe forhindrer imidlertid den brede udbredelse af denne metode. Faktum er, at katodisk korrosionsbeskyttelse af rørledninger uundgåeligt genererer såkaldte stray-strømme. De er ikke farlige for målstrukturen, men kan have en negativ effekt pågenstande i nærheden. Især bidrager herrestrømmen til udviklingen af den samme korrosion på metaloverfladen af tilstødende rør.