Katoda aizsardzība: lietojumprogrammas un standarti

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Korozija ir metāla ķīmiska un elektroķīmiska reakcija ar vidi, izraisot tā bojājumus. Tas plūst ar dažādu ātrumu, ko var samazināt. No praktiskā viedokļa interesē metāla konstrukciju pretkorozijas katodaizsardzība, kas saskaras ar zemi, ūdeni un transportējamiem materiāliem. Cauruļu ārējās virsmas īpaši bojā augsnes un straumju ietekme.

Iekšpusējā korozija ir atkarīga no vides īpašībām. Ja tā ir gāze, tā rūpīgi jāiztīra no mitruma un agresīvām vielām: sērūdeņraža, skābekļa utt.

Darba princips

Elektroķīmiskās korozijas procesa objekti ir vide, metāls un saskarne starp tiem. Videi, kas parasti ir mitra augsne vai ūdens, ir laba elektrovadītspēja. Saskarsmē starp to un metāla konstrukciju notiek elektroķīmiskā reakcija. Ja strāva ir pozitīva (anoda elektrods), dzelzs joni nonāk apkārtējā šķīdumā, kā rezultātā tiek zaudēta metāla masa. Reakcija izraisa koroziju. Ar negatīvu strāvu (katoda elektrodu) šie zudumi nepastāv, jo inelektroni tiek pārnesti uz šķīdumu. Metode tiek izmantota galvanizēšanā tērauda pārklāšanai ar krāsainiem metāliem.

Katoda aizsardzība pret koroziju tiek panākta, ja dzelzs priekšmetam tiek pielietots negatīvs potenciāls.

Lai to izdarītu, zemē ievieto anoda elektrodu un tam no strāvas avota pievieno pozitīvu potenciālu. Mīnuss tiek piemērots aizsargājamam objektam. Katodanodiskā aizsardzība izraisa tikai anoda elektroda aktīvu korozijas iznīcināšanu. Tāpēc tas periodiski jāmaina.

Elektroķīmiskās korozijas negatīvā ietekme

Konstrukciju korozija var rasties citu sistēmu izkliedētu strāvu darbības rezultātā. Tie ir noderīgi mērķa objektiem, bet rada būtisku kaitējumu tuvumā esošajām konstrukcijām. Klaiņojošas straumes var izplatīties no elektrificēto transportlīdzekļu sliedēm. Tie virzās apakšstacijas virzienā un iekļūst cauruļvados. Izejot no tiem, veidojas anoda sekcijas, kas izraisa intensīvu koroziju. Aizsardzībai tiek izmantota elektriskā drenāža - īpaša strāvu noņemšana no cauruļvada līdz to avotam. Šeit iespējama arī cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju. Lai to izdarītu, jums jāzina izkliedēto strāvu vērtība, ko mēra ar īpašām ierīcēm.

Pēc elektrisko mērījumu rezultātiem tiek izvēlēta gāzesvada aizsardzības metode. Universāls līdzeklis ir pasīva metode cauruļu izolēšanai no saskares ar zemi, izmantojot izolācijas pārklājumus. Gāzes cauruļvada katoda aizsardzība attiecas uz aktīvo metodi.

Cauruļvadu aizsardzība

Zemē esošie dizainparaugi ir aizsargāti pret koroziju, ja pievienojat tiem līdzstrāvas avota mīnusu, bet plusu - anoda elektrodiem, kas ir ierakti zemē. Strāva nonāks konstrukcijā, pasargājot to no korozijas. Tādā veidā tiek veikta cauruļvadu, tvertņu vai cauruļvadu, kas atrodas zemē, katodaizsardzība.

Anoda elektrods sabojāsies, un tas periodiski jānomaina. Tvertnei, kas piepildīta ar ūdeni, elektrodi tiek ievietoti iekšpusē. Šajā gadījumā šķidrums būs elektrolīts, caur kuru strāva plūdīs no anodiem uz tvertnes virsmu. Elektrodi ir labi kontrolēti un viegli maināmi. Zemē to ir grūtāk izdarīt.

Barošanas avots

Pie naftas un gāzes vadiem, siltumapgādes un ūdensapgādes tīklos, kuriem nepieciešama katodaizsardzība, ierīko stacijas, no kurām objektiem tiek piegādāts spriegums. Ja tos novieto ārpus telpām, to aizsardzības pakāpei jābūt vismaz IP34. Jebkura ir piemērota sausām telpām.

Gāzes vadu un citu lielu būvju katodaizsardzības staciju jauda ir no 1 līdz 10 kW.

To enerģijas parametri galvenokārt ir atkarīgi no šādiem faktoriem:

• pretestība starp augsni un anodu;
• augsnes vadītspēja;
• aizsardzības zonas garums;
• pārklājuma izolācijas darbība.

Tradicionāli katodaizsardzības pārveidotājs ir transformatora uzstādīšana. Tagad tas tiek aizstāts ar invertoru, kuram ir mazāki izmēri, labāka strāvas stabilitāte un lielāka efektivitāte. Svarīgās jomās tiek uzstādīti kontrolleri, kuriem ir strāvas un sprieguma regulēšanas, aizsargpotenciālu izlīdzināšanas funkcijas utt.

Aprīkojums tirgū tiek piedāvāts dažādās versijās. Īpašām vajadzībām tiek izmantots individuāls dizains, lai nodrošinātu vislabākos darbības apstākļus.

Barošanas avota parametri

Dzelzs aizsardzībai pret koroziju aizsardzības potenciāls ir 0,44 V. Praksē tam vajadzētu būt lielākam ieslēgumu ietekmes un metāla virsmas stāvokļa dēļ. Maksimālā vērtība ir 1 V. Ja uz metāla ir pārklājumi, strāva starp elektrodiem ir 0,05 mA/m². Ja izolācija neizdodas, tā palielinās līdz 10mA/m^2.

Katodaizsardzība ir efektīva kombinācijā ar citām metodēm, jo tiek patērēts mazāk elektroenerģijas. Ja uz konstrukcijas virsmas ir krāsas pārklājums, ar elektroķīmisko metodi aizsargā tikai vietas, kur tas ir salauzts.

Katodaizsardzības īpašības

1. Darno stacijas vai mobilie ģeneratori.
2. Anoda zemējuma vieta ir atkarīga no cauruļvadu specifikas. Izvietošanas metode var būt sadalīta vai koncentrēta, kā arī izvietota dažādos dziļumos.
3. Anoda materiāls ir izvēlēts ar zemu šķīdību, lai kalpotu 15 gadus.
4. Aizsardzības potenciālstiek aprēķināti lauki katram cauruļvadam. Tas netiek regulēts, ja uz konstrukcijām nav aizsargpārklājumu.

Gazprom standarta prasības katodaizsardzībai

• Darbība visā aizsardzības līdzekļa lietošanas laikā.
• Aizsardzība pret pārspriegumu.
• Stacijas izvietošana bloku kastēs vai atsevišķā pretvandāļu dizainā.
• Anoda zemējums ir izvēlēts vietās ar minimālu augsnes elektrisko pretestību.
• Pārveidotāja raksturlielumi ir izvēlēti, ņemot vērā cauruļvada aizsargpārklājuma novecošanos.

Protektora aizsardzība

Metode ir katodaizsardzības veids, savienojot elektrodus no elektronegatīvāka metāla caur elektriski vadošu vidi. Atšķirība slēpjas enerģijas avota trūkuma dēļ. Protektors absorbē koroziju, izšķīdinot elektriski vadošā vidē.

Pēc dažiem gadiem anods jānomaina, jo tas nolietojas.

Anoda efekts palielinās, samazinoties tā saskares pretestībai ar vidi. Laika gaitā tas var pārklāties ar kodīgu slāni. Tas noved pie elektriskā kontakta pārtraukuma. Ievietojot anodu sāls maisījumā, kas izšķīdina korozijas produktus, tiek uzlabota efektivitāte.

Aizsarga ietekme ir ierobežota. Diapazonu nosaka vides elektriskā pretestība un potenciālu starpība starp anodu un katodu.

Aizsardzības aizsardzība tiek izmantota, ja nav enerģijas avotu vai kad tie tiek izmantotiekonomiski nepraktiski. Tas ir neizdevīgs arī skābos lietojumos, jo anodiem ir augsts šķīdināšanas ātrums. Aizsargi tiek uzstādīti ūdenī, augsnē vai neitrālā vidē. Anodi parasti nav izgatavoti no tīriem metāliem. Cinks šķīst nevienmērīgi, magnijs pārāk ātri korodē, un uz alumīnija veidojas spēcīga oksīda plēve.

Protektora materiāli

Lai aizsargiem būtu nepieciešamās darbības īpašības, tie ir izgatavoti no sakausējumiem ar šādām leģējošām piedevām.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - aprīkojuma aizsardzība jūras ūdenī.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (procentu daļas) - konstrukciju darbība tekošā jūras ūdenī.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - nelielu konstrukciju aizsardzība augsnē vai ūdenī ar zemu sāls koncentrāciju.

Atsevišķu veidu aizsargu nepareiza lietošana rada negatīvas sekas. Magnija anodi var izraisīt iekārtu plaisāšanu, jo veidojas ūdeņraža trauslums.

Apvienotā upura katoda aizsardzība ar pretkorozijas pārklājumiem palielina tās efektivitāti.

Aizsardzības strāvas sadalījums ir uzlabots, un ir nepieciešams ievērojami mazāk anodu. Viens magnija anods aizsargā cauruļvadu ar bitumena pārklājumu 8 km, bet nepārklātu cauruļvadu – tikai 30 m.

Automobiļu virsbūvju aizsardzība pret koroziju

Ja pārklājums ir saplīsis, automašīnas virsbūves biezums 5 gados var samazināties līdz 1 mm, t.i.rūsa cauri. Svarīga ir aizsargslāņa atjaunošana, taču papildus tai ir veids, kā pilnībā apturēt korozijas procesu, izmantojot katodaizsardzības aizsardzību. Ja pārvēršat korpusu par katodu, metāla korozija apstājas. Anodi var būt jebkuras tuvumā esošās vadošās virsmas: metāla plāksnes, zemes cilpa, garāžas korpuss, slapja ceļa virsma. Šajā gadījumā aizsardzības efektivitāte palielinās, palielinoties anodu laukumam. Ja anods ir ceļa segums, kontaktēšanai ar to tiek izmantota metalizētas gumijas "aste". Tas ir novietots pretī riteņiem, lai šļakatas kļūtu labākas. "Aste" ir izolēta no ķermeņa.

Akumulators plus ir savienots ar anodu, izmantojot 1 kΩ rezistoru un ar to virknē savienotu LED. Kad ķēde ir aizvērta caur anodu, kad mīnus ir savienots ar korpusu, normālā režīmā LED tik tikko spīd. Ja tas spilgti deg, tad ķēdē ir noticis īssavienojums. Cēlonis ir jāatrod un jānovērš.

Aizsardzībai ķēdē virknē jāievieto drošinātājs.

Kad automašīna atrodas garāžā, tā ir savienota ar zemējuma anodu. Braukšanas laikā savienojums tiek izveidots caur "asti".

Secinājums

Katodaizsardzība ir veids, kā uzlabot pazemes cauruļvadu un citu konstrukciju darbības uzticamību. Tajā pašā laikā jāņem vērā tā negatīvā ietekme uz blakus esošajiem cauruļvadiem no klaiņojošu strāvu ietekmes.