Katodisuojaus: sovellukset ja standardit

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Korroosio on metallin kemiallinen ja sähkökemiallinen reaktio ympäristönsä kanssa aiheuttaen sille vahinkoa. Se virtaa eri nopeuksilla, joita voidaan vähentää. Käytännön näkökulmasta maan, veden ja kuljetettavien väliaineiden kanssa kosketuksiin joutuvien metallirakenteiden ruosteenesto katodisuojaus on kiinnostava. Putkien ulkopintoja vahingoittavat erityisesti maaperän ja hajavirtojen vaikutus.

Sisäkorroosio riippuu väliaineen ominaisuuksista. Jos se on kaasua, se on puhdistettava perusteellisesti kosteudesta ja syövyttävistä aineista: rikkivedystä, hapesta jne.

Toimintaperiaate

Sähkökemiallisen korroosion prosessin kohteita ovat ympäristö, metalli ja niiden välinen rajapinta. Väliaineella, joka on yleensä kosteaa maaperää tai vettä, on hyvä sähkönjohtavuus. Sen ja metallirakenteen välisessä rajapinnassa tapahtuu sähkökemiallinen reaktio. Jos virta on positiivinen (anodielektrodi), rauta-ionit siirtyvät ympäröivään liuokseen, mikä johtaa metallin massahäviöön. Reaktio aiheuttaa korroosiota. Negatiivisella virralla (katodielektrodi) nämä häviöt puuttuvat, koska inelektronit siirtyvät liuokseen. Menetelmää käytetään galvanoinnissa teräksen päällystämiseen ei-rautametalleilla.

Katoinen korroosiosuojaus saavutetaan, kun rautaesineeseen kohdistetaan negatiivinen potentiaali.

Tätä varten anodielektrodi asetetaan maahan ja siihen liitetään positiivinen potentiaali virtalähteestä. Miinus koskee suojattua objektia. Katodi-anodisuojaus johtaa vain anodielektrodin aktiiviseen korroosion tuhoutumiseen. Siksi se on vaihdettava säännöllisesti.

Sähkökemiallisen korroosion negatiivinen vaikutus

Rakenteiden korroosiota voi tapahtua muista järjestelmistä peräisin olevien hajavirtojen vaikutuksesta. Ne ovat hyödyllisiä kohdeobjekteille, mutta aiheuttavat merkittäviä vahinkoja lähellä oleville rakenteille. Hajavirrat voivat levitä sähköistettyjen ajoneuvojen kiskoilta. Ne kulkevat kohti sähköasemaa ja menevät putkistoon. Niistä poistuessaan muodostuu anodiosia, jotka aiheuttavat voimakasta korroosiota. Suojaamiseksi käytetään sähköistä viemäröintiä - erityinen virtojen poistaminen putkistosta niiden lähteeseen. Myös putkistojen katodisuojaus korroosiota vastaan on mahdollista tässä. Tätä varten sinun on tiedettävä hajavirtojen arvo, joka mitataan erityisillä laitteilla.

Sähköisten mittausten tulosten mukaan kaasuputken suojausmenetelmä valitaan. Universaali keino on passiivinen menetelmä putkien eristämiseksi kosketuksesta maahan käyttämällä eristäviä pinnoitteita. Kaasuputken katodisuojaus viittaa aktiiviseen menetelmään.

Putkilinjojen suojaus

Maapinnassa olevat mallit suojataan korroosiolta, jos liität niihin tasavirtalähteen miinuspuolen ja lähelle maahan haudatut anodielektrodit. Virta menee rakenteeseen ja suojaa sitä korroosiolta. Tällä tavalla suoritetaan katodisuojaus maassa sijaitseville putkille, säiliöille tai putkille.

Anodielektrodi heikkenee ja se on vaihdettava säännöllisesti. Jos säiliö on täynnä vedellä, elektrodit sijoitetaan sisään. Tässä tapauksessa neste on elektrolyytti, jonka läpi virta kulkee anodeista säiliön pintaan. Elektrodit ovat hyvin hallittuja ja helppoja vaihtaa. Maassa tämä on vaikeampi tehdä.

Virtalähde

Öljy- ja kaasuputkien lähelle, katodisuojausta vaativiin lämmitys- ja vesihuoltoverkkoihin asennetaan asemat, joista jännite syötetään esineisiin. Jos ne sijoitetaan ulos, niiden suojaustason tulee olla vähintään IP34. Mikä tahansa sopii kuiviin tiloihin.

Kaasuputkien ja muiden suurten rakenteiden katodisuojausasemien teho on 1-10 kW.

Heidän energiaparametrit riippuvat ensisijaisesti seuraavista tekijöistä:

• maan ja anodin välinen vastus;
• maaperän johtavuus;
• suojavyöhykkeen pituus;
• pinnoitteen eristävä vaikutus.

Perinteisesti katodisuojausmuunnin on muuntajaasennus. Nyt se korvataan invertterillä, jolla on pienemmät mitat, parempi virran vakaus ja suurempi hyötysuhde. Tärkeille alueille asennetaan ohjaimia, joilla on virran ja jännitteen säätö, suojapotentiaalien tasaus jne.

Laitteet esitetään markkinoilla eri versioina. Erityistarpeisiin käytetään yksilöllistä suunnittelua parhaiden käyttöolosuhteiden varmistamiseksi.

Virtalähteen parametrit

Raudan korroosiosuojauksessa suojapotentiaali on 0,44 V. Käytännössä sen pitäisi olla suurempi sulkeumien vaikutuksesta ja metallipinnan kunnosta johtuen. Suurin arvo on 1 V. Jos metallilla on pinnoitteita, elektrodien välinen virta on 0,05 mA/m². Jos eristys epäonnistuu, se nousee arvoon 10mA/m^2.

Katodisuojaus on tehokas yhdessä muiden menetelmien kanssa, koska sähköä kuluu vähemmän. Jos rakenteen pinnalla on maalipinnoite, suojataan sähkökemiallisella menetelmällä vain kohdat, joissa se on rikki.

Katodisuojauksen ominaisuudet

1. Voidaan käyttää asemien tai mobiiligeneraattoreiden avulla.
2. Anodin maadoituksen sijainti riippuu putkistojen ominaisuuksista. Sijoitusmenetelmä voi olla hajautettu tai keskittynyt sekä sijaita eri syvyyksillä.
3. Anodimateriaali on valittu niin, että liukoisuus on alhainen, jotta se kestää 15 vuotta.
4. Suojauspotentiaalilasketaan kunkin putkilinjan kentät. Sitä ei säännellä, jos rakenteissa ei ole suojapinnoitteita.

Gazpromin standardivaatimukset katodisuojalle

• Toiminta suojavarusteiden koko käyttöiän ajan.
• Ylijännitesuoja.
• Aseman sijoittaminen lohkolaatikoihin tai erilliseen ilkivallan vastaiseen malliin.
• Anodimaadoitus valitaan alueille, joilla maaperän sähkövastus on minimaalinen.
• Anturien ominaisuudet valitaan ottaen huomioon putkilinjan suojapinnoitteen vanheneminen.

Kulutuspinnan suojaus

Menetelmä on eräänlainen katodinen suojaus, jossa elektrodit yhdistetään elektronegatiivisemmasta metallista sähköä johtavan väliaineen kautta. Ero on energialähteen puuttuessa. Kulutuspinta imee korroosiota liukenemalla sähköä johtavaan ympäristöön.

Muutaman vuoden kuluttua anodi pitäisi vaihtaa, koska se kuluu.

Anodin vaikutus kasvaa, kun sen kosketusvastus pienenee väliaineen kanssa. Ajan myötä se voi peittyä syövyttävällä kerroksella. Tämä johtaa sähkökontaktin katkeamiseen. Asettamalla anodi suolaseokseen, joka liuottaa korroosiotuotteita, tehokkuus paranee.

Suojelijan vaikutusv alta on rajallinen. Alue määräytyy väliaineen sähkövastuksen sekä anodin ja katodin välisen potentiaalieron perusteella.

Suojaa käytetään, kun energialähteitä ei ole tai kun niitä käytetääntaloudellisesti epäkäytännöllistä. Se on myös epäedullinen happamissa sovelluksissa anodien suuren liukenemisnopeuden vuoksi. Suojat asennetaan veteen, maaperään tai neutraaliin ympäristöön. Anodeja ei yleensä ole valmistettu puhtaista metalleista. Sinkki liukenee epätasaisesti, magnesium syövyttää liian nopeasti ja alumiinille muodostuu vahva oksidikalvo.

Kulutuspinnan materiaalit

Jotta suojilla olisi tarvittavat suorituskykyominaisuudet, ne on valmistettu seoksista, joissa on seuraavat seostavat lisäaineet.

• Zn + 0,025-0,15 % Cd+ 0,1-0,5 % Al - laitteiden suojaaminen merivedessä.
• Al + 8 % Zn + 5 % Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (prosentin murto-osat) - rakenteiden toiminta juoksevassa merivedessä.
• Mg + 5-7 % Al +2-5 % Zn - pienten rakenteiden suojaaminen maaperässä tai vedessä, jossa suolapitoisuus on alhainen.

Joidenkin suojatyyppien virheellinen käyttö johtaa kielteisiin seurauksiin. Magnesiumanodit voivat aiheuttaa laitteiden halkeilua vetyhaurauden kehittymisen vuoksi.

Yhdistetty uhrautuva katodinen suoja korroosionestopinnoitteilla lisää sen tehokkuutta.

Suojavirran jakautuminen on parantunut ja anodeja tarvitaan huomattavasti vähemmän. Yksi magnesiumanodi suojaa bitumipinnoitettua putkistoa 8 kilometriä ja päällystämätöntä vain 30 metriä.

Auton korien suojaaminen korroosiolta

Jos pinnoite on rikki, auton korin paksuus voi pienentyä jopa 1 mm 5 vuodessa, ts.ruostua läpi. Suojakerroksen palauttaminen on tärkeää, mutta sen lisäksi on olemassa tapa pysäyttää korroosioprosessi kokonaan katodisuojauksella. Jos muutat rungon katodiksi, metallin korroosio pysähtyy. Anodit voivat olla mitä tahansa lähellä olevia johtavia pintoja: metallilevyt, maasilmukka, autotallin runko, märkä tienpinta. Tässä tapauksessa suojatehokkuus kasvaa anodien pinta-alan kasvaessa. Jos anodi on tienpinta, siihen käytetään metalloidun kumin "häntä". Se on sijoitettu pyöriä vastapäätä, jotta roiskeet paranevat. "Häntä" on eristetty kehosta.

Akku plus on kytketty anodiin 1 kΩ vastuksen ja sen kanssa sarjaan kytketyn LEDin kautta. Kun piiri on suljettu anodin kautta, kun miinus on kytketty runkoon, normaalitilassa LED tuskin hehkuu. Jos se palaa kirkkaasti, piirissä on tapahtunut oikosulku. Syy on löydettävä ja poistettava.

Suojauksen vuoksi piiriin on asennettava sarjaan sulake.

Kun auto on autotallissa, se liitetään maadoitusanodiin. Ajon aikana yhteys muodostetaan "hännän" kautta.

Johtopäätös

Katodisuojaus on tapa parantaa maanalaisten putkistojen ja muiden rakenteiden käyttövarmuutta. Samalla on otettava huomioon sen kielteinen vaikutus viereisiin putkilinjoihin hajavirtojen vaikutuksesta.