A.I. Kheifets, Sistem de protecție electrochimică a conductelor rețelelor de încălzire

Protecția conductelor împotriva coroziunii poate fi realizată folosind o varietate de tehnologii, dintre care cea mai eficientă este metoda electrochimică, care include protecție catodică. Adesea, protecția catodică anticorozivă este utilizată în mod cuprinzător, împreună cu tratamentul structura de otel compuși izolatori.

Acest articol examinează protecția electrochimică a conductelor și studiază subtipul său catodic în detaliu. Veți afla care este esența acestei metode, când poate fi folosită și ce echipamente este folosită pentru protecția catodică a metalelor.

Conținutul articolului

Tipuri de protectie catodica

Protectie catodica Protecția anticorozivă pentru structurile din oțel a fost inventată în anii 1820. Pentru prima dată, metoda a fost folosită în construcțiile navale - carcasa de cupru a navei a fost învelită cu protectori anodici de protecție, care au redus semnificativ rata de coroziune a cuprului. Tehnica a fost adoptată și a început să se dezvolte activ, făcând-o una dintre cele mai eficiente metode de protecție anticorozivă astăzi.

Protecția catodă a metalelor, conform tehnologiei, este clasificată în două tipuri:

• metoda nr. 1 - o sursă de curent externă este conectată la structura protejată, în prezența căreia produs metalic acționează ca un catod, în timp ce electrozii inerți de la terți acționează ca anozi.
• metoda nr. 2 – „ tehnologie galvanică„: structura protejată este în contact cu o placă de rulare realizată dintr-un metal cu un potențial electronegativ mai mare (astfel de metale includ zincul, aluminiul, magneziul și aliajele acestora). În această metodă, ambele metale îndeplinesc funcția de anod, în timp ce dizolvarea electrochimică a metalului plăcii de rulare asigură că curentul catodic minim necesar trece prin structura protejată. În timp, placa de rulare este complet distrusă.

Metoda nr. 1 este cea mai comună. Aceasta este o tehnologie anticorozivă ușor de implementat, care face față în mod eficient la multe tipuri de coroziune a metalelor:

• coroziunea intercristalină a oțelului inoxidabil;
• coroziune prin pitting;
• fisurarea alamei din cauza stresului crescut;
• coroziunea sub influența curenților vagabonzi.

Spre deosebire de prima metodă, potrivită pentru protejarea structurilor mari (folosită pentru conductele subterane și supraterane), protecția electrochimică galvanică este destinată utilizării cu produse de dimensiuni mici.

Metoda galvanică este larg răspândită în SUA; în Rusia, practic nu este utilizată, deoarece tehnologia de construcție a conductelor în țara noastră nu prevede tratarea conductelor cu un strat izolator special, care este o condiție prealabilă pentru protecția electrochimică galvanică.

Rețineți că, fără coroziunea oțelului crește semnificativ sub influența ape subterane, care este deosebit de tipic pentru perioada de primavara si toamna. Iarna, după ce apa îngheață, coroziunea de la umiditate încetinește semnificativ.

Esența tehnologiei

Protecția anticorozivă catodică se realizează prin utilizarea DC, care este alimentată structurii protejate dintr-o sursă externă (cel mai adesea se folosesc redresoare care convertesc curentul alternativ în curent continuu) și îi face negativ potențialul.

Obiectul în sine, conectat la curent continuu, este un „minus” - un catod, în timp ce împământarea anodului conectat la acesta este un „plus”. O condiție cheie pentru eficacitatea protecției catodice este prezența unui mediu electrolitic bine conducător, care la protejarea conductelor subterane este solul, în timp ce contactul electronic se realizează prin utilizarea materialelor metalice cu conductivitate ridicată.

În procesul de implementare a tehnologiei, diferența de potențial curent necesară este menținută în mod constant între mediul electrolitic (sol) și obiect, a cărui valoare este determinată cu ajutorul unui voltmetru de înaltă rezistență.

Caracteristicile protecției catodice a conductelor

Coroziunea este cauza principală a depresurizării tuturor tipurilor de conducte. Datorită deteriorarii metalului de către rugină, pe acesta se formează rupturi, cavități și fisuri, ducând la distrugerea structurii de oțel. Această problemă este deosebit de critic pentru conductele subterane care sunt în contact constant cu apele subterane.

Protecția catodă a conductelor de gaz împotriva coroziunii se realizează folosind una dintre metodele de mai sus (folosind un redresor extern sau o metodă galvanică). Tehnologia în, în acest caz,, vă permite să reduceți rata de oxidare și dizolvare a metalului din care este realizată conducta, ceea ce se realizează prin deplasarea potențialului său natural de coroziune la latura negativă.

Prin teste practice, s-a constatat că potențialul de polarizare catodă a metalelor, la care toate procesele de coroziune încetinesc, este egal cu -0,85 V, în timp ce pentru conductele subterane în regim natural este de -0,55 V.

Pentru ca protecția anticorozivă să fie eficientă, este necesar să se reducă potențialul catodic al metalului din care este realizată conducta cu -0,3 V folosind curent continuu. În acest caz, viteza de coroziune a oțelului nu depășește 10 micrometri cursul unui an.

Protecția catodă este cea mai mare metoda eficienta protecția conductelor subterane de curenții vagabonzi. Conceptul de curenți vagabonzi se referă la o sarcină electrică care intră în pământ ca urmare a funcționării punctelor de împământare ale liniilor electrice, paratrăsnetului sau deplasarea trenurilor de-a lungul liniilor de cale ferată. Este imposibil să aflați momentul și locul exact al apariției curenților vagabonzi.

Efectul coroziv al curenților paraziți asupra metalului apare dacă structura metalică are un potențial pozitiv în raport cu electrolit (pentru conductele subterane electrolitul este solul). Protecția catodă face negativ potențialul metalic al conductelor subterane, ceea ce elimină riscul oxidării acestora sub influența curenților vagabonzi.

Tehnologia utilizării unei surse externe de curent pentru protecția catodică a conductelor subterane este de preferată. Avantajele sale sunt resurse energetice nelimitate care pot depăși rezistivitatea solului.

Liniile electrice aeriene cu o putere de 6 și 10 kW sunt utilizate ca sursă de curent pentru protecție anticorozivă dacă nu există linii electrice pe teritoriu, pot fi utilizate generatoare mobile care funcționează pe gaz și motorină;

Prezentare detaliată a tehnologiei de protecție împotriva coroziunii catodice (video)

Echipament de protectie catodica

Pentru protecția anticoroziune a conductelor subterane este utilizat echipamente speciale – statii de protectie catodica(SKZ), constând din următoarele unități:

• împământare (anod);
• sursă DC;
• punct de control, monitorizare și măsurare;
• cabluri și fire de conectare.

Un SCP conectat la rețeaua electrică sau la un generator autonom poate efectua protecția catodică a mai multor conducte subterane din apropiere. Reglarea curentului se poate face manual (prin înlocuirea înfășurării de pe transformator) sau automat (dacă sistemul este echipat cu tiristoare).

Dintre statiile de protectie catodica folosite in industria autohtona, cea mai avansata instalatie tehnologic este considerata a fi Minerva-3000 (proiectata de ingineri din Franta la cererea Gazprom). Puterea acestui VS este suficientă pentru protectie eficienta 30 km de conductă subterană.

Avantajele instalării includ:

• putere crescută;
• funcția de recuperare la suprasarcină (actualizarea are loc în 15 secunde);
• disponibilitatea sistemelor digitale de control pentru controlul condițiilor de funcționare;
• etanșeitatea completă a componentelor critice;
• posibilitatea de conectare a echipamentelor pentru telecomandă.

Unitățile ASKG-TM sunt, de asemenea, foarte solicitate în construcția casnică, în comparație cu Minerva-3000, au o putere redusă (1-5 kW), totuși, în configurația de stoc, sistemul este echipat cu un complex de telemetrie, care automat; controlează funcționarea SCP și are capacitatea de a fi controlat de la distanță.

Posturi de protectie catodica Minerva-3000 și ASKG-TM necesită alimentare de la o sursă de alimentare de 220 V. Controlul de la distanță al echipamentului se realizează folosind module GPRS încorporate. SKZ au dimensiuni destul de mari - 50*40*90 cm și greutate - 50 kg. Termen minim Durata de viață a dispozitivelor este de 20 de ani.

Protecție pasivă conducte subterane de gazeînvelișurile izolante sunt completate de protecție electrică. Sarcinile protecției electrice sunt următoarele.

1. Îndepărtarea curenților electrici vagabonzi din conducta de gaz protejată și revenirea lor organizată la instalațiile electrice și rețelele de curent continuu, care sunt sursa acestor curenți.
2. Suprimarea curenților care curg printr-o conductă de gaz în locurile în care ies în pământ (zonele anodice) de către curenți dintr-o sursă externă, precum și curenții care apar din cauza coroziunii electrochimice a solului, prin crearea unui circuit galvanic și a unui potențial electric de protecție pe conductele de gaze.
3. Prevenirea răspândirii curentilor electrici prin conductele de gaze prin secţionarea acestora cu flanşe izolatoare.

Problema eliminării curenților vagabonzi poate fi rezolvată prin crearea:

1. împământare suplimentară pentru drenarea curenților în pământ. Dezavantaj - posibilitatea influenței dăunătoare asupra conductelor învecinate a curenților care curg din conducta de gaz protejată;
2. protecţie simplă sau directă de drenaj, de ex. conexiune electrică o conductă de gaz protejată cu șinele unui tramvai sau ale unei căi ferate electrice pentru a returna curenții prin acestea la sursa lor. Drenajul simplu are conductivitate în două sensuri, adică. poate trece curentul înainte și înapoi și, prin urmare, este utilizat în zone anodice stabile. Dezavantajul acestei protecții este necesitatea de a opri drenajul dacă polaritatea curentului s-a schimbat sau dacă potențialul pe conducta de gaz a devenit mai mic decât pe șine;
3. protectie polarizata de drenaj, de ex. drenaj cu conductivitate unidirecțională, excluzând fluxul invers al curentului de la șine către conducta de gaz protejată;
4. protecție sporită a drenajului, de ex. o astfel de protecție, în circuitul căreia este inclusă o sursă de curent externă pentru a crește eficiența. Astfel, drenajul îmbunătățit este o combinație de drenaj polarizat cu protecție catodică.

Problema suprimării curenților care curg prin conducta de gaz protejată poate fi rezolvată folosind:

1. Protectie catodica prin curent extern (protectie electrica), i.e. conectarea conductei de gaz protejate la o sursă de curent externă - la polul său negativ ca catod. Polul pozitiv al sursei de curent este conectat la împământare - anodul. Se creează un circuit închis în care curentul curge de la anod prin pământ către conducta de gaz protejată și apoi către polul negativ al sursei externe de curent. În acest caz, împământările anodice sunt distruse treptat, dar conducta de gaz este protejată datorită polarizării sale catodice și a împiedicării curgerii curentului din conducte în pământ. Stațiile de protecție catodică (CPS) pot fi utilizate ca sursă externă;
2. Protecție de protecție, de ex. protectie prin folosirea de protectoare din metale in circuitul electric care au un potential mai negativ intr-un mediu corosiv decat metalul de conducta. Curentul electric apare în sistemul de protecție a benzii de rulare, precum și în celulă galvanică, iar electrolitul este solul care conține umiditate, iar electrozii sunt conducta de gaz și metalul protectorului. Curentul de protecție rezultat suprimă curenții electrochimici de coroziune și asigură crearea unui potențial electric de protecție pe conducta de gaz.

Schema schematică a protecției catodice a unei conducte de gaze subterane

1 - împământare anodică; 2.4 - cabluri de drenaj; 3 — sursă externă de curent electric; 5 — punct de conectare pentru cablul de scurgere; 6 - gazoduct protejat

Schema de protecție a benzii de rulare pentru o conductă de gaz subterană

1 - gazoduct protejat; 2 - cabluri izolate; 3 - ieșire de control; 4 — protector; 5 - umplutură pentru benzi de rulare

Problema secționării electrice a conductelor este rezolvată prin instalarea de flanșe izolatoare cu garnituri paronită sau textolit, bucșe și șaibe de textolit. Un exemplu de proiectare a flanselor izolatoare este prezentat în figura de mai jos.

Montarea flanselor izolatoare

1— bucșă izolatoare de textolit sau paronit; 2— șaibă izolatoare din textolit, cauciuc sau clorură de vinil; 3 — șaibă de oțel; 4 — șaibe de plumb; 5 — garnitură inelă textolită

Principalii factori care caracterizează gradul de impact al coroziunii asupra conductelor de gaz subterane din oțel sunt:

• magnitudinea și direcția curenților vagabonzi din sol;
• amploarea și polaritatea potențialului conductei de gaz în raport cu alte comunicații subterane metalice și șine de transport electrificat;
• direcția și puterea curenților care curg prin conducta de gaz;
• starea protecției anticorozive a conductelor de gaze;
• Valoarea rezistivității electrice lire.

Toți acești factori sunt supuși monitorizării periodice.

Frecvența măsurătorilor electrice este următoarea:

• în zonele instalațiilor de protecție electrică a conductelor de gaz și a altor structuri protejate, precum și în apropierea stațiilor de tracțiune și a depozitelor de transport electric, în apropierea șinelor de cale ferată și a căilor ferate electrificate și la intersecțiile conductelor de gaze cu acestea - cel puțin o dată la 3 luni, precum și atunci când apar modificări ale condițiilor de funcționare -protecție electrică nouă, structuri protejate sau surse de curenți vagabonzi;
• in zone care nu sunt periculoase din punct de vedere al protectiei electrice – cel putin o data pe an ora de vara, precum și în cazul oricăror modificări ale condițiilor care pot provoca electrocoroziune.

Pentru protectia benzii de rulare se folosesc protectoare din metale neferoase - de obicei magneziu, zinc, aluminiu si aliajele acestora.

Monitorizarea funcționării instalațiilor electrice de protecție și măsurarea potențialelor la contacte se efectuează (cel puțin): pe instalațiile de drenaj - de 4 ori pe lună; la instalații catodice - de 2 ori pe lună; pe unități de rulare - o dată pe lună.

Statiile de protectie catodica (CPS) sunt un element necesar al sistemului de protectie electrochimica (sau catodica) (ECP) al conductelor subterane impotriva coroziunii. Atunci când aleg VCS, aceștia pornesc cel mai adesea de la cel mai mic cost, ușurință în service și calificarea personalului lor de operare. Calitatea echipamentului achiziționat este de obicei dificil de evaluat. Autorii propun să ia în considerare parametrii tehnici ai SCZ specificati în pașapoarte, care determină cât de bine va fi îndeplinită sarcina principală de protecție catodică.

Autorii nu și-au urmărit scopul de a se exprima într-un limbaj strict științific în definirea conceptelor. În procesul de comunicare cu personalul serviciilor ECP, ne-am dat seama că este necesar să îi ajutăm pe acești oameni să sistematizeze termenii și, mai important, să le dăm o idee despre ceea ce se întâmplă atât în ​​rețeaua electrică, cât și în VCP în sine. .

Sarcina ECP

Protecția catodică se realizează atunci când curentul electric curge din SCZ printr-un circuit electric închis format din trei rezistențe conectate în serie:

· rezistența solului între conductă și anod; I rezistența la răspândirea anodului;

· rezistența la izolarea conductelor.

Rezistența solului dintre țeavă și anod poate varia foarte mult în funcție de compoziție și de condițiile externe.

Anodul este o parte importantă a sistemului ECP și servește ca element consumabil, a cărui dizolvare asigură însăși posibilitatea implementării ECP. Rezistența sa crește constant în timpul funcționării datorită dizolvării, scăderii suprafeței efective de lucru și formării de oxizi.

Să luăm în considerare conducta metalică în sine, care este elementul protejat al ECP. Exteriorul conductei metalice este acoperit cu izolație, în care se formează fisuri în timpul funcționării din cauza efectelor vibrațiilor mecanice, schimbărilor sezoniere și zilnice de temperatură etc. Umiditatea pătrunde prin fisurile formate în izolația hidro- și termică a conductei și are loc contactul metalului țevii cu pământul, formând astfel un cuplu galvanic care facilitează îndepărtarea metalului din țeavă. Cu cât mai multe fisuri și dimensiunile lor, cu atât mai mult metal este îndepărtat. Astfel, apare coroziunea galvanică în care curge un curent de ioni metalici, adică. curent electric.

Deoarece curentul curge, a apărut o idee grozavă de a lua o sursă de curent externă și de a o porni pentru a îndeplini acest curent, datorită căruia metalul este îndepărtat și se produce coroziune. Dar se pune întrebarea: ce amploare ar trebui dat acest curent creat de om? Se pare că plus și minus dau curent de îndepărtare a metalului zero. Cum se măsoară acest curent? Analiza a arătat că tensiunea dintre teava metalicași solul, adică pe ambele părți ale izolației, ar trebui să fie între -0,5 și -3,5 V (această tensiune se numește potențial de protecție).

Sarcina VCS

Sarcina SCP nu este doar de a furniza curent în circuitul ECP, ci și de a-l menține astfel încât potențialul de protecție să nu depășească limitele acceptate.

Deci, dacă izolația este nouă și nu a fost deteriorată, atunci rezistența sa la curentul electric este mare și este necesar un curent mic pentru a menține potențialul necesar. Pe măsură ce izolația îmbătrânește, rezistența acesteia scade. În consecință, curentul de compensare necesar de la SCZ crește. Va crește și mai mult dacă apar fisuri în izolație. Stația trebuie să fie capabilă să măsoare potențialul de protecție și să își modifice curentul de ieșire în consecință. Și nimic mai mult, din punctul de vedere al sarcinii ECP, nu este necesar.

Moduri de operare VCS

Pot exista patru moduri de operare ale ECP:

· fără stabilizarea valorilor curentului sau tensiunii de ieșire;

· I stabilizarea tensiunii de iesire;

· stabilizarea curentului de ieșire;

· I stabilizarea potenţialului de protecţie.

Să spunem imediat că în gama acceptată de modificări ale tuturor factorilor de influență, implementarea sarcinii ECP este pe deplin asigurată numai atunci când se utilizează al patrulea mod. Care este acceptat ca standard pentru modul de operare VCS.

Senzorul de potențial oferă stației informații despre nivelul potențialului. Stația își schimbă curentul în direcția dorită. Problemele incep din momentul in care este necesara instalarea acestui potential senzor. Trebuie să îl instalați într-o anumită locație calculată, trebuie să săpați un șanț pentru cablul de conectare între stație și senzor. Oricine a făcut vreo comunicare în oraș știe ce bătaie de cap este. În plus, senzorul necesită întreținere periodică.

În condițiile în care apar probleme cu modul de funcționare cu potențial feedback, procedați după cum urmează. La utilizarea celui de-al treilea mod, se presupune că starea izolației pe termen scurt se schimbă puțin și rezistența acesteia rămâne practic stabilă. Prin urmare, este suficient să asigurăm un flux de curent stabil printr-o rezistență de izolație stabilă și obținem un potențial de protecție stabil. Pe termen mediu și lung, ajustările necesare pot fi făcute de către un tușier special instruit. Primul și al doilea mod nu impun cerințe mari pentru VCS. Aceste stații au un design simplu și, prin urmare, ieftine, atât pentru fabricare, cât și pentru exploatare. Se pare că această împrejurare determină utilizarea unui astfel de SCZ în ECP a obiectelor situate în condiții de activitate corozivă scăzută a mediului. În cazul în care conditii externe(starea izolației, temperatură, umiditate, curenți vagabonzi) se modifică la limită atunci când la obiectul protejat se formează un regim inacceptabil - aceste stații nu își pot îndeplini sarcina. Pentru ajustarea modului lor, este necesară prezența frecventă a personalului de întreținere, în caz contrar sarcina ECP este parțial finalizată.

Caracteristicile VCS

În primul rând, VCS trebuie selectat pe baza cerințelor stabilite în documentele de reglementare. Și, probabil, cel mai important lucru în acest caz va fi GOST R 51164-98. În Anexa „I” la acest document se precizează că eficiența stației trebuie să fie de cel puțin 70%. Nivelul de interferență industrială creat de RMS nu trebuie să depășească valorile specificate de GOST 16842, iar nivelul armonicilor de ieșire trebuie să respecte GOST 9.602.

Pașaportul SPS indică de obicei: I puterea de ieșire nominală;

Eficiență la puterea nominală de ieșire.

Puterea nominală de ieșire este puterea pe care o stație o poate furniza la sarcina nominală. De obicei, această sarcină este de 1 ohm. Eficiența este definită ca raportul dintre puterea nominală de ieșire și puterea activă consumată de stație în modul nominal. Și în acest mod, eficiența este cea mai mare pentru orice stație. Cu toate acestea, majoritatea VCS-urilor nu funcționează în modul nominal. Factorul de sarcină de putere variază de la 0,3 la 1,0. În acest caz, eficiența reală pentru majoritatea stațiilor produse astăzi va scădea considerabil pe măsură ce puterea de ieșire scade. Acest lucru este vizibil în special pentru transformatoarele SSC care folosesc tiristoare ca element de reglare. Pentru RMS fără transformator (de înaltă frecvență), scăderea eficienței cu o scădere a puterii de ieșire este semnificativ mai mică.

O vedere generală a schimbării eficienței pentru VMS de diferite modele poate fi văzută în figură.

Din fig. Se vede ca daca folosesti o statie, de exemplu, cu o eficienta nominala de 70%, atunci fii pregatit pentru faptul ca ai irosit inutil inca 30% din energia electrica primita din retea. Și asta este în sine cel mai bun scenariu puterea nominală de ieșire.

Cu o putere de ieșire de 0,7 din valoarea nominală, ar trebui să fii pregătit pentru faptul că pierderile de energie electrică vor fi egale cu energia utilă cheltuită. Unde se pierde atâta energie?

· pierderi ohmice (termice) în înfăşurările transformatoarelor, bobinelor şi în elementele circuitului activ;

· costuri energetice pentru funcţionarea circuitului de control al staţiei;

· pierderi de energie sub formă de emisie radio; pierderea energiei de pulsație a curentului de ieșire al stației pe sarcină.

Această energie este radiată în pământ de la anod și nu produce muncă utilă. Prin urmare, este atât de necesar să folosiți stații cu un coeficient de pulsație scăzut, altfel se irosește energie scumpă. Nu numai că pierderile de energie electrică cresc la niveluri ridicate de pulsație și emisie radio, dar, în plus, această energie disipată inutil creează interferențe cu funcționarea normală. cantitate mare echipamente electronice situate în zona înconjurătoare. Pașaportul SKZ indică și puterea totală necesară, să încercăm să înțelegem acest parametru. SKZ preia energie din rețeaua electrică și face acest lucru în fiecare unitate de timp cu aceeași intensitate pe care i-am permis să o facă cu butonul de reglare de pe panoul de control al stației. Desigur, puteți lua energie din rețea cu o putere care nu depășește puterea chiar a acestei rețele. Și dacă tensiunea din rețea se modifică sinusoidal, atunci capacitatea noastră de a prelua energie din rețea se schimbă sinusoidal de 50 de ori pe secundă. De exemplu, în momentul în care tensiunea rețelei trece prin zero, nu poate fi luată energie de la ea. Cu toate acestea, când sinusoidul de tensiune atinge maximul, atunci în acel moment capacitatea noastră de a prelua energie din rețea este maximă. În orice alt moment, această oportunitate este mai mică. Astfel, se dovedește că în orice moment puterea rețelei diferă de puterea sa în momentul următor. Aceste valori de putere se numesc putere instantanee la un moment dat și acest concept este dificil de utilizat. Prin urmare, am convenit asupra conceptului de așa-numită putere efectivă, care este determinată dintr-un proces imaginar în care o rețea cu o schimbare de tensiune sinusoidală este înlocuită cu o rețea cu o tensiune constantă. Când am calculat valoarea acestei tensiuni constante pentru rețelele noastre electrice, s-a dovedit a fi de 220 V - a fost numită tensiune efectivă. O valoarea maxima Sinusoidele de tensiune au fost numite tensiune de amplitudine și este egală cu 320 V. Prin analogie cu tensiunea, a fost introdus conceptul de valoare efectivă a curentului. Produsul dintre valoarea tensiunii efective și valoarea curentului efectiv se numește consumul total de energie, iar valoarea acestuia este indicată în pașaportul RMS.

Și puterea maximă din VCS în sine nu este utilizată pe deplin, deoarece conține diverse elemente reactive care nu irosesc energie, dar o folosesc ca și cum ar crea condiții pentru ca restul energiei să treacă în sarcină și apoi să returneze această energie de reglare înapoi în rețea. Această energie returnată se numește energie reactivă. Energia care este transferată la sarcină este energie activă. Parametrul care indică relația dintre energia activă care trebuie transferată la sarcină și energia totală furnizată la VMS se numește factor de putere și este indicat în pașaportul stației. Și dacă ne coordonăm capacitățile cu capacitățile rețelei de aprovizionare, i.e. sincron cu modificarea sinusoidală a tensiunii rețelei, luăm putere de la ea, atunci acest caz se numește ideal și factorul de putere al VMS care funcționează cu rețeaua în acest fel va fi egal cu unitatea.

Stația trebuie să transfere energia activă cât mai eficient posibil pentru a crea un potențial de protecție. Eficiența cu care VHC face acest lucru este evaluată prin coeficient acțiune utilă. Câtă energie cheltuiește depinde de metoda de transmitere a energiei și de modul de funcționare. Fără a intra în acest domeniu extins pentru discuții, vom spune doar că SSC-urile pentru transformator și transformator-tiristor și-au atins limita de îmbunătățire. Nu au resursele necesare pentru a-și îmbunătăți calitatea muncii. Viitorul aparține VMS de înaltă frecvență, care devin din ce în ce mai fiabile și mai ușor de întreținut în fiecare an. În ceea ce privește eficiența și calitatea muncii lor, ei își depășesc deja predecesorii și au o mare rezervă de îmbunătățire.

Proprietățile consumatorului

Proprietățile de consum ale unui astfel de dispozitiv precum SKZ includ următoarele:

1. Dimensiuni, greutate și rezistență. Probabil că nu este cazul să spunem că cu cât stația este mai mică și mai ușoară, cu atât costurile pentru transportul și instalarea ei sunt mai mici, atât în ​​timpul instalării, cât și al reparațiilor.

2. Mentenabilitatea. Capacitatea de a înlocui rapid o stație sau un ansamblu la fața locului este foarte importantă. Cu reparatii ulterioare in laborator, i.e. principiul modular de construcție a VCS.

3. Ușurință de întreținere. Ușurința întreținerii, pe lângă ușurința transportului și reparației, este determinată, în opinia noastră, de următoarele:

prezenţa tuturor indicatorilor necesari şi instrumente de măsurare, capacitatea de a controla și monitoriza de la distanță modul de operare al VCS.

Pe baza celor de mai sus, se pot face câteva concluzii și recomandări:

1. Stațiile de transformare și tiristoare-transformatoare sunt iremediabil depășite din toate punctele de vedere și nu se îndeplinesc cerințe moderne, în special în domeniul economisirii energiei.

2. O statie moderna trebuie sa aiba:

· randament ridicat pe toata gama de sarcina;

· factor de putere (cos I) nu mai mic de 0,75 pe întregul domeniu de sarcină;

· factor de ondulare a tensiunii de ieșire nu mai mult de 2%;

· gama de reglare a curentului si tensiunii de la 0 la 100%;

· corp ușor, durabil și compact;

· principiul construcției modulare, i.e. au o întreținere ridicată;

· I eficienta energetica.

Alte cerințe pentru stațiile de protecție catodică a conductelor de gaz, cum ar fi protecția împotriva supraîncărcărilor și scurtcircuitelor; întreținerea automată a unui anumit curent de sarcină - și alte cerințe sunt în general acceptate și obligatorii pentru toate VCS.

În concluzie, oferim consumatorilor un tabel care compară parametrii principalelor stații de protecție catodică produse și utilizate în prezent. Pentru comoditate, tabelul prezintă stații de aceeași putere, deși mulți producători pot oferi o gamă întreagă de stații produse.

Una dintre metodele frecvent utilizate de protecție electrochimică a diferitelor structuri metalice împotriva ruginii este protecția catodică. În cele mai multe cazuri, este utilizat împreună cu aplicarea de acoperiri speciale pe suprafețele metalice.

1 Informații generale despre protecția catodică

O astfel de protecție a metalelor a fost descrisă pentru prima dată în anii 1820 de Humphry Davy. Pe baza rapoartelor sale, în 1824, teoria oferită a fost testată pe nava HMS Samarang. Pe placa de cupru a navei au fost instalate protectori de anozi de fier, ceea ce a redus semnificativ rata de ruginire a cuprului. Tehnica a început să fie dezvoltată, iar astăzi catodul tuturor tipurilor de structuri metalice (conducte, elemente de mașină etc.) este recunoscut ca fiind cel mai eficient și utilizat pe scară largă.

În condiții industriale, o astfel de protecție a metalelor (este adesea numită polarizare catodică) se realizează folosind două metode principale.

1. Structura, care este protejată de distrugere, este conectată la o sursă de alimentare externă. În acest caz, produsul metalic acționează ca un catod. Și anozii sunt electrozi suplimentari inerți. Această tehnică este de obicei folosită pentru a proteja conductele, fundațiile metalice sudate și platformele de foraj.
2. Polarizare catodica de tip galvanic. Cu această schemă, structura metalică este în contact cu un metal care are un potențial electronegativ mai mare (aluminiu, magneziu, aliaje de aluminiu, zinc). În acest caz, anodul se referă la ambele metale (principal și de protecție). Dizolvarea (adică un proces pur electrochimic) a unui material electronegativ duce la curgerea curentului catodic necesar prin produsul protejat. În timp, metalul „protector” este complet distrus. Polarizarea galvanică este eficientă pentru structurile care au un strat izolator, precum și pentru produse metalice relativ mici.

Prima tehnică a găsit o utilizare pe scară largă în întreaga lume. Este destul de simplu și fezabil din punct de vedere economic, făcând posibilă protejarea metalului de coroziunea generalăși din multe dintre soiurile sale - coroziunea intergranulară a „oțelului inoxidabil”, pitting, fisurarea produselor din alamă din cauza tensiunilor sub care acestea funcționează.

Circuitul galvanic a găsit o utilizare mai mare în SUA. La noi in tara este folosit mai rar, desi eficacitatea sa este mare. Utilizarea limitată a protecției sacrificiale a metalelor în Rusia se datorează faptului că multe conducte din țara noastră nu au un strat special aplicat, iar aceasta este o condiție prealabilă pentru implementarea tehnicilor galvanice anticorozive.

2 Cum funcționează polarizarea catodică standard a metalelor?

Protecția împotriva coroziunii catodice se realizează prin utilizarea curentului suprapus. Este furnizat structurii de la un redresor sau altă sursă de curent (extern), unde curentul alternativ de frecvență industrială este modificat în curentul continuu necesar. Obiectul protejat este conectat la curent redresat (la polul „minus”). Structura este astfel un catod. Împământarea anodică (al doilea electrod) este conectată la „plus”.

Este important să existe un contact electrolitic și electronic bun între electrodul secundar și structură. Prima este asigurată de sol, unde sunt scufundate anodul și obiectul protejat. În acest caz, solul acționează ca un mediu electrolitic. Contactul electronic se realizează folosind conductori din materiale metalice.

Reglarea protecției anticorozive catodice se realizează prin menținerea potențialului de protecție dintre mediul electrolitic și indicatorul de potențial de polarizare (sau structura însăși) la o valoare strict definită. Indicatorul este măsurat cu un voltmetru cu o scară de înaltă rezistență.

Aici este necesar să înțelegem că potențialul are nu numai o componentă de polarizare, ci și o altă componentă - o scădere a tensiunii (ohmice). Această scădere se produce datorită curgerii curentului catodic prin rezistența efectivă. Mai mult, calitatea protecției catodice depinde numai de polarizarea de pe suprafața produsului, care este protejată de rugină. Din acest motiv, se disting două caracteristici ale securității unei structuri metalice - potențialul cel mai mare și cel mai scăzut de polarizare.

Reglarea eficientă a polarizării metalelor, ținând cont de toate cele de mai sus, devine posibilă în cazul în care componenta ohmică este exclusă din valoarea diferenței de potențial rezultată. Acest lucru poate fi realizat folosind un circuit special pentru măsurarea potențialului de polarizare. Nu îl vom descrie în cadrul acestui articol, deoarece este plin cu mulți termeni și concepte specializate.

De regulă, tehnologia catodică este utilizată împreună cu aplicarea de materiale speciale de protecție pe suprafața exterioară a produselor protejate împotriva coroziunii.

Pentru a proteja conductele neizolate și alte structuri, este necesar să se utilizeze curenți semnificativi, ceea ce este neprofitabil din punct de vedere economic și dificil din punct de vedere tehnic.

3 Protecția catodică a elementelor vehiculului

Coroziunea este un proces activ și foarte agresiv. Protecția de înaltă calitate a componentelor auto împotriva ruginii cauzează multe probleme pasionaților de mașini. Toate vehiculele fără excepție sunt supuse distrugerii corozive, deoarece ruginirea începe chiar și atunci când acoperire cu vopsea apare o mică zgârietură pe mașină.

Tehnologia catodă pentru protejarea unei mașini împotriva coroziunii este destul de comună în zilele noastre. Se folosește împreună cu utilizarea tuturor tipurilor de mastice. Această tehnică se referă la aplicarea potențialului electric pe suprafața unei anumite piese auto, ceea ce duce la o inhibare eficientă și pe termen lung a ruginii.

Cu protecția descrisă vehicul Catodul este alcătuit din plăci speciale care sunt așezate pe componentele sale cele mai vulnerabile. Iar rolul anodului este jucat de caroseria mașinii. O astfel de distribuție a potențialelor asigură integritatea corpului mașinii, deoarece numai plăcile catodice sunt distruse, iar metalul de bază nu se corodează.

Punctele vulnerabile ale unui vehicul care pot fi protejate prin metoda catodică sunt înțelese ca:

• părțile din spate și din față ale fundului;
• pasaj roții din spate;
• zone de fixare a luminilor laterale și a farurilor;
• articulații aripă-roată;
• zonele interioare ale ușilor și pragurilor;
• spațiu în spatele apărătorilor roții (față).

Pentru a proteja mașina, trebuie să achiziționați un modul electronic special (unii meșteri îl fac singuri) și plăci de protecție. Modulul este montat în interiorul mașinii și conectat la rețeaua de bord (trebuie alimentat când motorul mașinii este oprit). Instalarea dispozitivului durează literalmente 10-15 minute. În plus, necesită un minim de energie și garantează o protecție anticorozivă de foarte înaltă calitate.

Plăcile de protecție pot fi de diferite dimensiuni. Numărul lor diferă și în funcție de locul în care sunt montate în mașină, precum și de parametrii geometrici ai electrodului. În practică, cu cât dimensiunea electrodului este mai mică, cu atât aveți nevoie de mai puține plăci.

Protecția anticorozivă a mașinii folosind metoda catodică este, de asemenea, efectuată de alții comparativ în moduri simple. Cel mai de bază este să conectați firul pozitiv al bateriei mașinii la un garaj metalic obișnuit. Vă rugăm să rețineți că pentru conectare trebuie utilizat un rezistor.

4 Protecția conductelor prin metoda polarizării catodice

Depresurizarea conductelor de diverse scopuri are loc în multe cazuri din cauza distrugerii lor prin coroziune cauzată de apariția rupurilor, fisurilor și cavităților. Comunicațiile subterane sunt deosebit de sensibile la rugină. Pe ele se formează zone cu potențiale diferite (electrozi), ceea ce este cauzat de eterogenitatea solului și de compoziția eterogenă a metalelor din care sunt realizate conductele. Datorită apariției acestor zone, începe procesul de formare activă a componentelor galvanice corozive.

Polarizarea catodă a conductelor, realizată conform schemelor descrise la începutul articolului (galvanizare sau o sursă de energie externă), se bazează pe reducerea vitezei de dizolvare a materialului conductei în timpul funcționării lor. O astfel de reducere se realizează prin deplasarea potențialului de coroziune într-o zonă care are mai mulți indicatori negativi în raport cu potențialul natural.

În prima treime a secolului al XX-lea, a fost determinat potențialul de polarizare catodică a metalelor. Indicatorul său este de -0,85 volți. În majoritatea solurilor potenţialul natural structuri metalice este în intervalul de la –0,55 la –0,6 volți.

Aceasta înseamnă că, pentru a proteja eficient conductele, este necesar să se „mute” potențialul de coroziune în partea negativă cu 0,25-0,3 volți. Cu o asemenea amploare, efectul practic al ruginii asupra stării comunicațiilor este aproape complet neutralizat (coroziunea pe an are o rată de cel mult 10 micrometri).

Tehnica care utilizează o sursă de curent (externă) este considerată intensivă în muncă și destul de complexă. Dar oferă nivel înalt protecția conductelor, resursa sa energetică nu este limitată de nimic, în timp ce rezistența (specifică) solului are un impact minim asupra calității măsurilor de protecție.

Sursele de energie pentru polarizarea catodică sunt de obicei linii electrice aeriene la 0,4; 6 și 10 kV. În zonele în care nu există, este permisă utilizarea ca surse de energie a generatoarelor pe gaz, termice și diesel.

Curentul „protector” este distribuit inegal pe lungimea conductelor. Cea mai mare valoare a sa se notează la așa-numitul punct de drenaj - în locul unde este conectată sursa. Cu cât distanța de la acest punct este mai mare, cu atât conductele sunt mai puțin protejate. În același timp, curentul excesiv direct în zona de conectare are un efect negativ asupra conductei - există o probabilitate mare de fisurare a metalelor cu hidrogen.

Metoda folosind anozi galvanici demonstrează o eficiență bună în soluri cu rezistivitate scăzută (până la 50 ohm*m). Nu este utilizat în solurile din grupa de rezistivitate ridicată, deoarece nu dă rezultate deosebite. Merită adăugat aici că anozii sunt fabricați din aliaje pe bază de aluminiu, magneziu și zinc.

5 Pe scurt despre stațiile de protecție catodică (CPS)

Pentru protecția anticorozivă a conductelor așezate în subteran, SCP-urile sunt instalate de-a lungul traseului lor, inclusiv:

• împământare anodică;
• sursa de curent;
• punct de control și măsurare;
• cabluri și fire care îndeplinesc funcții de conectare.

Stațiile sunt conectate la rețele electrice sau la dispozitive autonome. Este permisă instalarea mai multor conexiuni de împământare și surse de energie la VCS atunci când două sau mai multe conducte sunt așezate într-un coridor subteran. Acest lucru implică însă o creștere a costurilor pentru măsurile anticoroziune.

Dacă pe comunicații cu mai multe linii este instalată o singură instalație, conectarea acesteia la conducte se realizează folosind blocuri speciale. Ele nu permit formarea de cupluri galvanice puternice care apar la instalarea jumperilor oarbe pe produsele din conducte. Aceste blocuri izolează conductele unele de altele și, de asemenea, fac posibilă selectarea potențialului necesar pe fiecare element de conductă, garantând o protecție maximă a structurii împotriva ruginii.

Tensiunea de ieșire la stațiile catodice poate fi reglată automat (instalația în acest caz este echipată cu tiristoare) sau manual (operatorul comută înfășurările transformatorului dacă este necesar). În situațiile în care VSC-urile funcționează în condiții variabile în timp, se recomandă operarea stațiilor cu reglare automată a tensiunii.

Ei înșiși monitorizează indicatorii de rezistență ai solului (specific), apariția curenților vagabonzi și alți factori care au un impact negativ asupra calității protecției și corectează automat funcționarea VCS. Dar în sistemele în care curentul de protecție și valoarea rezistenței din circuitul său rămân neschimbate, este mai bine să utilizați setările cu reglarea manuală a tensiunii de ieșire.

Să adăugăm că reglarea în modul automat se efectuează conform unuia dintre cei doi indicatori:

• curent de protectie (convertoare galvanostatice);
• în funcţie de potenţialul obiectului care este protejat (convertoare potenţiostatice).

6 Informații despre stațiile de protecție catodică cunoscute

Printre VCS-urile domestice populare se pot distinge mai multe instalații. Stația este la mare căutare Minerva–3000– un sistem puternic dezvoltat de inginerii francezi și ruși pentru instalațiile Gazprom. O singură Minerva este suficientă pentru a proteja în mod fiabil până la 30 de kilometri de conducte de rugina. Stația are următoarele avantaje principale:

• fabricabilitatea unică a tuturor componentelor sale;
• putere crescută a VCS (este posibil să se protejeze comunicațiile cu un strat de protecție foarte slab);
• autovindecare (după supraîncărcări de urgență) a modurilor de funcționare a stației timp de 15 secunde;
• disponibilitatea echipamentelor digitale de înaltă precizie pentru monitorizarea condițiilor de funcționare și a unui sistem de control termic;
• prezența circuitelor de protecție împotriva supratensiunii circuitelor de măsurare și de intrare;
• absența pieselor mobile și etanșeitatea dulapului electric.

În plus față de Minerva–3000 puteți conecta instalații pentru controlul de la distanță asupra funcționării stației și controlul de la distanță al echipamentului acesteia.

Sistemele au și performanțe tehnice excelente ASKG-TM– stații adaptive telemecanizate moderne pentru protecția cablurilor electrice, a conductelor urbane și principale, precum și a rezervoarelor în care sunt depozitate gaze și produse petroliere. Astfel de dispozitive sunt disponibile cu puteri de ieșire diferite (de la 1 la 5 kilowați). Au un complex de telemetrie multifuncțional care vă permite să selectați un mod de operare VCS specific, să monitorizați și să modificați parametrii stației, precum și să procesați informațiile primite și să le trimiteți operatorului.

Beneficiile utilizării ASKG-TM:

• posibilitatea de integrare în complexe SCADA datorită suportului tehnologiei OPC;
• canal de rezervă și principal de comunicare;
• selectarea valorii puterii (ieșire);
• toleranță crescută la erori;
• gamă largă de temperatură de funcționare;
• precizie unică a setarii parametrilor de ieșire;
• protecția la tensiune a ieșirilor de putere a sistemului.

Există SKZ și alte tipuri, informații despre care sunt ușor de găsit pe site-uri specializate de pe Internet.

7 Ce obiecte pot fi protejate folosind polarizarea catodica?

Pe lângă protecția mașinilor și conductelor, tehnicile de polarizare luate în considerare sunt utilizate în mod activ pentru a proteja armăturile incluse în structurile din beton armat (cladiri, amenajări rutiere, fundații etc.) împotriva coroziunii. De obicei, fitingurile sunt un singur sistem electric, care se corodează în mod activ atunci când clorurile și apa intră în el.

Polarizarea catodă în combinație cu igienizarea betonului oprește procesele de coroziune. În acest caz, este necesar să folosiți două tipuri de anozi:

• cele principale sunt fabricate din titan, grafit sau combinația lor cu un strat de oxid de metal, precum și fontă siliconică;
• tije de distribuție – tije din aliaje de titan cu un strat suplimentar de protecție metalică sau cu un înveliș nemetalic conductiv electric.

Prin reglarea curentului extern furnizat la structura din beton armat, selectați potențialul armăturii.

Polarizarea este considerată o tehnică indispensabilă pentru protecția structurilor permanente situate pe platforma continentală, în zăcămintele de gaze și petrol. Iniţială acoperiri protectoare Este imposibil să restaurați astfel de obiecte (necesită dezmembrare și transport în hangare uscate), ceea ce înseamnă că mai rămâne o singură opțiune - protecția catodică a metalelor.

Pentru a proteja împotriva coroziunii maritime, polarizarea galvanică a navelor civile este utilizată folosind anozi din aliaje de zinc, magneziu și aluminiu. La mal (în timpul reparațiilor și acostărilor), navele sunt conectate la SCZ, anozii pentru care sunt fabricați din titan platinizat.

Protecția catodică este, de asemenea, utilizată pentru a proteja împotriva distrugerii părților interne ale vaselor și containerelor, precum și a conductelor care vin în contact cu apele uzate industriale și alți electroliți agresivi. Polarizarea în acest caz crește timpul de utilizare fără întreținere a acestor structuri de 2-3 ori.

Conductele sunt, de departe, cel mai comun mijloc de transport al transportatorilor de energie. Dezavantajul lor evident este susceptibilitatea lor la rugină. În acest scop, se realizează protecția catodică a conductelor principale împotriva coroziunii. Care este principiul său de funcționare?

Cauzele coroziunii

Rețelele de conducte pentru sistemele de susținere a vieții sunt distribuite în toată Rusia. Cu ajutorul lor, gazele, apa, produsele petroliere și petrolul sunt transportate eficient. Nu cu mult timp în urmă, a fost pusă o conductă pentru transportul amoniacului. Majoritatea tipurilor de conducte sunt realizate din metal, iar principalul lor inamic este coroziunea, dintre care există multe tipuri.

Motivele formării ruginii pe suprafețele metalice se bazează pe proprietăți mediu, coroziunea externă și internă a conductelor. Risc de coroziune pt suprafețe interioare bazat pe:

1. Interacțiunea cu apa.
2. Prezența alcalinelor, sărurilor sau acizilor în apă.

Astfel de circumstanțe pot apărea pe sistemele principale de alimentare cu apă, alimentarea cu apă caldă (ACM), sistemele de abur și de încălzire. Nu mai puțin factor important este metoda de așezare a conductei: supraterană sau subterană. Prima este mai ușor de întreținut și de eliminat cauzele formării ruginii în comparație cu a doua.

Cu metoda de instalare conductă la conductă, riscul de coroziune este scăzut. Când instalați direct conducta pe în aer liber rugina se poate forma din interacțiunea cu atmosfera, ceea ce duce, de asemenea, la o schimbare a designului.

Conducte situate subteran, inclusiv abur și apă fierbinte cel mai vulnerabil la coroziune. Se pune întrebarea cu privire la susceptibilitatea la coroziune a conductelor situate la fundul surselor de apă, dar doar o mică parte a conductelor se află în aceste locuri.

În funcție de scopul lor, conductele cu risc de coroziune sunt împărțite în:

• liniile principale;
• pescuit;
• pentru încălzire și sisteme de susținere a vieții;
• Pentru apa reziduala din întreprinderile industriale.

Susceptibilitatea la coroziune a rețelelor principale de conducte

Coroziunea conductelor de acest tip este cel mai bine studiată și protecția lor împotriva expunerii factori externi definite de cerințele standard. Documentele de reglementare discută metode de protecție și nu motivele formării ruginii.

Este la fel de important să se țină seama de faptul că în acest caz se ia în considerare doar coroziunea externă, la care secțiunea exterioară a conductei este susceptibilă, deoarece gazele inerte trec în interiorul conductei. În acest caz, contactul metalului cu atmosfera nu este atât de periculos.

Pentru protecția împotriva coroziunii, conform GOST, sunt luate în considerare mai multe secțiuni ale conductei: pericol crescut și ridicat, precum și periculos de coroziune.

Expunerea la factori negativi din atmosferă pentru zone cu risc ridicat sau tipuri de coroziune:

1. Curenții vagabonzi apar din surse de curent continuu.
2. Expunerea la microorganisme.
3. Tensiunea creată provoacă crăparea metalului.
4. Depozitarea deșeurilor.
5. Solurile sărate.
6. Temperatura substanței transportate este peste 300 °C.
7. Coroziunea cu dioxid de carbon a unei conducte de petrol.

Un instalator pentru protejarea conductelor subterane de coroziune trebuie să cunoască proiectarea conductei și cerințele SNiP.

Coroziunea electrochimică din sol

Datorită diferenței de tensiuni formate în secțiuni individuale ale conductelor, are loc un flux de electroni. Procesul de formare a ruginii are loc după principiul electrochimic. Pe baza acestui efect, o parte a metalului din zonele anodice crapă și se varsă în baza solului. După interacțiunea cu electrolitul, se formează coroziune.

Unul dintre criteriile semnificative pentru asigurarea protecției împotriva manifestărilor negative este lungimea liniei. Pe parcurs întâlniți soluri cu diferite compoziții și caracteristici. Toate acestea contribuie la apariția unei diferențe de tensiune între părțile conductelor așezate. Rețelele au o conductivitate bună, astfel încât are loc formarea de cupluri galvanice cu o întindere destul de mare.

O creștere a vitezei de coroziune a conductei este provocată de o densitate mare a fluxului de electroni. Adâncimea liniilor nu este mai puțin importantă, deoarece reține un procent semnificativ de umiditate și temperatura nu poate scădea sub marcajul „0”. Calarul de moara rămâne, de asemenea, pe suprafața țevilor după prelucrare, iar acest lucru afectează aspectul ruginii.

Prin conducere munca de cercetare S-a stabilit o relație directă între adâncimea și aria ruginii formate pe metal. Acest lucru se bazează pe faptul că metalul este suprafata mai mare suprafețele sunt cele mai vulnerabile la manifestările negative externe. Cazurile speciale includ manifestarea pe structurile de oțel în mod semnificativ cantități mai mici distrugerea sub influența procesului electrochimic.

Agresivitatea solurilor față de metal este, în primul rând, determinată de propria lor componentă structurală, umiditate, rezistență, saturație alcalină, permeabilitatea aerului și alți factori. Instalatorul pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să fie familiarizat cu proiectul de construcție a conductei.

Coroziunea sub influența curenților vagabonzi

Rugina poate apărea dintr-un flux alternant și constant de electroni:

• Formarea ruginii sub influența curentului constant. Curenții vagabonzi sunt curenți găsiți în sol și în elementele structurale situate în subteran. Originea lor este antropică. Ele apar ca urmare a exploatării dispozitive tehnice raspandirea curentului continuu din cladiri sau structuri. Pot fi invertoare de sudare, sisteme de protecție catodică și alte dispozitive. Curentul tinde să urmeze calea cu cea mai mică rezistență, ca urmare, cu conductele existente în pământ, va fi mult mai ușor pentru curent să treacă prin metal. Anodul este secțiunea conductei din care iese curentul parazit către suprafața solului. Partea conductei în care intră curentul acționează ca un catod. Pe suprafețele anodice descrise, curenții au o densitate crescută, așa că în aceste locuri se formează pete semnificative de coroziune. Rata de coroziune nu este limitată și poate fi de până la 20 mm pe an.
• Formarea ruginii sub influența AC. Atunci când este situat în apropierea liniilor electrice cu o tensiune de rețea de peste 110 kV, precum și într-un aranjament paralel al conductelor, coroziunea are loc sub influența curenților alternativi, inclusiv coroziunea sub izolarea conductelor.

Fisurarea prin coroziune sub tensiune

Dacă o suprafață metalică este expusă simultan factorilor negativi externi și tensiunii înalte de la liniile electrice, ceea ce creează forțe de tracțiune, atunci are loc formarea ruginii. Potrivit cercetărilor efectuate, noua teorie hidrogen-coroziune și-a câștigat locul.

Crăpături dimensiuni mici se formează atunci când conducta este saturată cu hidrogen, ceea ce asigură apoi o creștere a presiunii din interior la valori mai mari decât echivalentul necesar al conexiunii atomilor și cristalelor.

Sub influența difuziei protonilor, hidrogenarea stratului de suprafață are loc sub influența hidrolizei la niveluri crescute de protecție catodică și expunere simultană la compuși anorganici.

După deschiderea fisurii, procesul de ruginire a metalului se accelerează, care este furnizat de electrolitul de pământ. Ca urmare, sub influența influențelor mecanice, metalul suferă o distrugere lentă.

Coroziunea datorată microorganismelor

Coroziunea microbiologică este procesul de formare a ruginii pe o conductă sub influența microorganismelor vii. Acestea pot fi alge, ciuperci, bacterii, inclusiv protozoare. S-a stabilit că proliferarea bacteriilor influențează cel mai semnificativ acest proces. Pentru a menține activitatea vitală a microorganismelor, este necesar să se creeze condiții, și anume azot, umiditate, apă și săruri. De asemenea conditiile sunt:

1. Indicatori de temperatură și umiditate.
2. Presiune.
3. Disponibilitatea iluminatului.
4. Oxigen.

Organismele care produc condiții acide pot provoca, de asemenea, coroziune. Sub influența lor, la suprafață apar cavități, care sunt de culoare neagră și miros urât hidrogen sulfurat. Bacteriile care conțin sulfat sunt prezente în aproape toate solurile, dar rata de coroziune crește pe măsură ce numărul lor crește.

Ce este protecția electrochimică

Protecția electrochimică a conductelor împotriva coroziunii este un set de măsuri care vizează prevenirea dezvoltării coroziunii sub influența unui câmp electric. Redresoarele specializate sunt folosite pentru a converti curentul continuu.

Protecția împotriva coroziunii se realizează prin crearea unui câmp electromagnetic, în urma căruia se dobândește un potențial negativ sau zona acționează ca un catod. Adică segmentul conducte de oțel, protejat de formarea ruginii, capătă o sarcină negativă, iar împământarea capătă o sarcină pozitivă.

Protecția catodă a conductelor împotriva coroziunii este însoțită de protecție electrolitică cu o conductivitate suficientă a mediului. Această funcție este îndeplinită de sol la așezarea autostrăzilor subterane metalice. Contactarea electrozilor se realizează prin elemente conductoare.

Indicatorul pentru determinarea indicatorilor de coroziune este un voltmetru de înaltă tensiune sau un indicator de coroziune. Cu ajutorul acestui dispozitiv se monitorizează indicatorul dintre electrolit și sol, special pentru acest caz.

Cum este clasificată protecția electrochimică?

Coroziunea și protecția conductelor și rezervoarelor principale din acesta sunt controlate în două moduri:

• O sursă de curent este conectată la suprafața metalică. Această zonă capătă o sarcină negativă, adică acționează ca un catod. Anozii sunt electrozi inerți care nu au nimic de-a face cu designul. Această metodă este considerată cea mai comună, iar coroziunea electrochimică nu are loc. Această tehnică are ca scop prevenirea următoarelor tipuri de coroziune: pitting, din cauza prezenței curenților vagabonzi, tip cristalin de oțel inoxidabil, precum și fisurarea elementelor din alamă.
• Metoda galvanică. Protecția conductelor principale sau protecția sacrificială se realizează prin plăci metalice cu niveluri ridicate de sarcini negative, realizate din aluminiu, zinc, magneziu sau aliajele acestora. Anozii sunt două elemente, așa-numiții inhibitori, în timp ce distrugerea lentă a protectorului ajută la menținerea curentului catodic în produs. Protecția de protecție este folosită extrem de rar. ECP se realizează pe stratul izolator al conductelor.

Despre caracteristicile protecției electrochimice

Principala cauză a distrugerii conductei este rezultatul coroziunii suprafețelor metalice. După formarea ruginii, se formează fisuri, rupturi și cavități, care cresc treptat în dimensiune și contribuie la ruperea conductei. Acest fenomen apare mai des în apropierea autostrăzilor așezate sub pământ sau în contact cu apele subterane.

Principiul protecției catodice este crearea unei diferențe de tensiune și acțiunea celor două metode descrise mai sus. După efectuarea operațiunilor de măsurare direct la locația conductei, s-a constatat că potențialul necesar pentru a ajuta la încetinirea procesului de distrugere ar trebui să fie de 0,85V, iar pentru elementele subterane această valoare este de 0,55V.

Pentru a încetini viteza de coroziune, tensiunea catodului trebuie redusă cu 0,3 V. În această situație, viteza de coroziune nu va depăși 10 microni/an, iar acest lucru va prelungi semnificativ durata de viață a dispozitivelor tehnice.

Una dintre problemele semnificative este prezența curenților vagabonzi în sol. Astfel de curenți provin din împământarea clădirilor, structurilor, căilor ferate și a altor dispozitive. În plus, este imposibil să se facă o evaluare exactă a locului în care pot apărea.

Pentru a crea un efect distructiv, este suficient să încărcați conductele de oțel cu un potențial pozitiv în raport cu mediul electrolitic, acestea includ conducte așezate în pământ.

Pentru a asigura circuitul cu curent, este necesar să se furnizeze o tensiune externă, ai cărei parametri vor fi suficienți pentru a sparge rezistența fundației solului.

De regulă, astfel de surse sunt linii electrice cu puteri de la 6 la 10 kW. Dacă curentul electric nu poate fi furnizat, atunci pot fi utilizate generatoare diesel sau pe gaz. Instalatorul pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să fie familiarizat cu soluțiile de proiectare înainte de a efectua lucrări.

Protectie catodica

Pentru a reduce procentul de rugină de pe suprafața țevilor, se folosesc stații de protecție a electrozilor:

1. Anod, realizat sub formă de conductori de împământare.
2. Convertoare de fluxuri constante de electroni.
3. Echipamente pentru controlul procesului și monitorizarea acestui proces.
4. Conexiuni prin cablu și fire.

Stațiile de protecție catodă sunt destul de eficiente atunci când sunt conectate direct la o linie electrică sau la un generator, ele oferă un efect inhibitor al curenților. Acest lucru asigură protecția mai multor secțiuni ale conductei simultan. Parametrii pot fi ajustați manual sau automat. În primul caz, se folosesc înfășurări ale transformatorului, iar în al doilea se folosesc tiristoare.

Cea mai comună în Rusia este instalația de înaltă tehnologie - Minevra -3000. Puterea sa este suficientă pentru a proteja 30.000 m de autostrăzi.

Avantajele dispozitivului tehnic:

• caracteristici de putere mare;
• actualizarea modului de funcționare după supraîncărcări într-un sfert de minut;
• folosind reglarea digitală, parametrii de funcționare sunt monitorizați;
• etanșeitatea conexiunilor extrem de critice;
• conectarea dispozitivului la controlul procesului de la distanță.

Se folosesc și ASKG-TM, deși puterea lor este redusă, sunt echipate cu un complex de telemetrie sau telecomanda le permite să nu fie mai puțin populare.

O diagramă a liniei de izolație a conductei de alimentare cu apă sau a conductei de gaz trebuie să fie disponibilă la locul de muncă.

Video: protecție catodică împotriva coroziunii - ce este și cum se realizează?

Protecție împotriva coroziunii prin instalarea drenajului

Instalatorul de protecție împotriva coroziunii pentru conductele subterane trebuie să fie familiarizat cu sistemul de drenaj. O astfel de protecție împotriva formării ruginii conductelor de la curenții vagabonzi este realizată de un dispozitiv de drenaj necesar pentru a devia acești curenți către o altă secțiune a pământului. Există mai multe opțiuni de drenaj.

Tipuri de executie:

1. Executat în subteran.
2. Direct.
3. Cu polarități.
4. Întărit.

Când se efectuează drenaj cu pământ, electrozii sunt instalați în zonele anodice. Pentru a asigura o linie dreaptă de drenaj, se realizează un jumper electric care conectează conducta la polul negativ al surselor de curent, de exemplu, împământarea dintr-o clădire rezidențială.

Drenajul polarizat are conductivitate unidirecțională, adică atunci când apare o sarcină pozitivă pe bucla de sol, se oprește automat. Drenajul îmbunătățit funcționează de la un convertor de curent conectat suplimentar la schema electrica, iar acest lucru îmbunătățește eliminarea curenților vagabonzi din linia principală.

Creșterea pentru coroziunea conductei se realizează prin calcul, conform RD.

În plus, se folosește protecția cu inhibitori, adică pe țevi se folosește o compoziție specială pentru a proteja împotriva mediilor agresive. Oprirea coroziunii apare atunci când echipamentul cazanului este inactiv pentru o perioadă lungă de timp, pentru a preveni acest lucru, este necesar întreţinere echipamente.

Un instalator pentru protecția conductelor subterane împotriva coroziunii trebuie să aibă cunoștințe și abilități, să fie instruit în Reguli și să fie supus periodic unui examen medical și să treacă examene în prezența unui inspector de la Rostechnadzor.