Cauruļvadu katodaizsardzība pret koroziju: aprīkojums, darbības princips

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

Aizsardzības līdzekļi pret koroziju ļauj pagarināt metāla konstrukcijas kalpošanas laiku, kā arī ekspluatācijas laikā saglabāt tās tehniskās un fizikālās īpašības. Neskatoties uz pretkorozijas nodrošināšanas metožu daudzveidību, pilnībā aizsargāt objektus no rūsas bojājumiem ir iespējams tikai retos gadījumos.

Šādas aizsardzības efektivitāte ir atkarīga ne tikai no protektora tehnoloģijas kvalitātes, bet arī no tās pielietošanas apstākļiem. Jo īpaši, lai saglabātu cauruļvadu metāla konstrukciju, elektroķīmiskā aizsardzība pret koroziju, kuras pamatā ir katodu darbība, demonstrē savas labākās īpašības. Rūsas veidošanās novēršana uz šādām komunikācijām, protams, nav vienīgā šīs tehnoloģijas darbības joma, taču raksturlielumu kombinācijas ziņā šo virzienu var uzskatīt par elektroķīmiskajai aizsardzībai atbilstošāko.

Vispārīga informācija par elektroķīmisko aizsardzību

Metālu aizsardzība pret rūsu, izmantojot elektroķīmisko iedarbību, balstās uz materiāla elektrodu potenciāla atkarību no korozijas procesa ātruma. Tajā jāizmanto metāla konstrukcijaspotenciālais diapazons, kurā to anodiskā izšķīšana būs zem pieļaujamās robežas. Pēdējo, starp citu, nosaka objekta darbības tehniskā dokumentācija.

Praksē elektroķīmiskā aizsardzība pret koroziju ietver avota ar līdzstrāvu pievienošanu gatavajam produktam. Elektriskais lauks uz aizsargājamā objekta virsmas un struktūrā veido elektrodu polarizāciju, kas arī kontrolē korozijas bojājumu procesu. Būtībā anoda zonas uz metāla konstrukcijas kļūst katodiskas, kas ļauj pārvietot negatīvos procesus, nodrošinot mērķa objekta struktūras saglabāšanu.

Katodaizsardzības darbības princips

Ir elektroķīmiska tipa katoda un anoda aizsardzība. Tomēr pirmā koncepcija, kas tiek izmantota cauruļvadu aizsardzībai, ir ieguvusi vislielāko popularitāti. Saskaņā ar vispārējo principu, īstenojot šo metodi, objektam no ārēja avota tiek piegādāta strāva ar negatīvu polu. Jo īpaši šādā veidā var aizsargāt tērauda vai vara cauruli, kā rezultātā katoda sekciju polarizācija notiks ar to potenciālu pāreju uz anoda stāvokli. Tā rezultātā aizsargājamās konstrukcijas korozīvā aktivitāte tiks samazināta gandrīz līdz nullei.

Tajā pašā laikā katodaizsardzībai var būt dažādas versijas. Augstāk aprakstītā polarizācijas no ārēja avota tehnika tiek plaši izmantota, taču efektīvi darbojas arī elektrolīta atgaisošanas metode ar katoda procesu ātruma samazināšanos, kā arī aizsargbarjeras izveidošana.

Ne reizi vien ir atzīmēts, ka katodaizsardzības princips tiek īstenots ar ārēju strāvas avotu. Faktiski galvenā pretkorozijas aizsardzības funkcija ir tās darbā. Šos uzdevumus veic īpašas stacijas, kas parasti ir daļa no vispārējās cauruļvadu uzturēšanas infrastruktūras.

Katoda pretkorozijas aizsardzības stacijas

Katoda stacijas galvenā funkcija ir nodrošināt stabilu strāvu mērķa metāla priekšmetam saskaņā ar katoda polarizācijas metodi. Šādas iekārtas tiek izmantotas pazemes gāzes un naftas vadu infrastruktūrā, ūdensvados, siltumtīklos utt.

Ir daudz dažādu šādu avotu, savukārt visizplatītākā katodaizsardzības ierīce nodrošina:

• strāvas pārveidotāja aprīkojums;
• vadi savienojumam ar aizsargājamo objektu;
• anoda zemējuma elektrods.

Tajā pašā laikā notiek staciju iedalījums invertora un transformatora stacijās. Ir arī citas klasifikācijas, taču tās ir vērstas uz instalāciju segmentāciju vai nu pēc pielietojuma, vai pēc tehniskajiem parametriem un ievades datu parametriem. Darbības pamatprincipus visskaidrāk ilustrē norādītie divu veidu katoda stacijas.

Transformatoru uzstādīšana katodaizsardzībai

Uzreiz jāatzīmē, ka šāda veida stacijas ir novecojušas. To aizstāj ar invertora analogiem, kuriem ir gan plusi, gan mīnusi. Jebkurā gadījumātransformatoru modeļi tiek izmantoti pat jaunos elektroķīmiskās aizsardzības punktos.

Šādu objektu pamatā ir 50 Hz zemfrekvences transformators un tiristoru pārveidotājs. Tiristoru vadības sistēmai tiek izmantotas vienkāršākās ierīces, tostarp fāzes impulsu jaudas regulatori. Atbildīgāka pieeja vadības problēmu risināšanai ietver kontrolieru izmantošanu ar plašu funkcionalitāti.

Mūsdienīga cauruļvadu katodiskā korozijas aizsardzība ar šādu aprīkojumu ļauj regulēt izejas strāvas parametrus, sprieguma rādītājus, kā arī izlīdzināt aizsargpotenciālus. Kas attiecas uz transformatoru aprīkojuma trūkumiem, tie ir saistīti ar augstu strāvas pulsācijas pakāpi izejā ar zemu jaudas koeficientu. Šo trūkumu nevar izskaidrot ar strāvas sinusoidālo formu.

Lai atrisinātu pulsācijas problēmu, zināmā mērā sistēmā ir iespējams ieviest zemfrekvences droseļvārstu, taču tā izmēri atbilst paša transformatora izmēriem, kas ne vienmēr rada tādu iespējams papildinājums.

Katodaizsardzības invertora stacija

Invertora tipa instalācijas ir balstītas uz impulsu augstfrekvences pārveidotājiem. Viena no galvenajām šāda veida staciju izmantošanas priekšrocībām ir augsta efektivitāte, sasniedzot 95%. Salīdzinājumam, transformatoru instalācijām šis rādītājs sasniedz vidēji 80%.

Dažreiz priekšplānā izvirzās citi tikumi. Piemēram, invertora staciju mazie izmēri paplašināsto izmantošanas iespējas sarežģītās vietās. Ir arī finansiālas priekšrocības, ko apliecina šādu iekārtu lietošanas prakse. Tādējādi cauruļvadu invertora katodiskā aizsardzība pret koroziju ātri atmaksājas un prasa minimālus ieguldījumus tehniskajā apkopē. Tomēr šīs īpašības ir skaidri redzamas tikai tad, ja salīdzina ar transformatoru instalācijām, taču mūsdienās ir daudz efektīvāki jauni līdzekļi strāvas nodrošināšanai cauruļvadiem.

Katoda staciju dizaini

Šāds aprīkojums tirgū ir pieejams dažādos korpusos, formās un izmēros. Protams, plaši izplatīta ir arī šādu sistēmu individuālās projektēšanas prakse, kas ļauj ne tikai iegūt optimālu dizainu konkrētām vajadzībām, bet arī nodrošināt nepieciešamos darbības parametrus.

Stingrs stacijas raksturlielumu aprēķins ļauj vēl vairāk optimizēt tās uzstādīšanas, transportēšanas un uzglabāšanas izmaksas. Piemēram, cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju, pamatojoties uz invertoru ar masu 10-15 kg un jaudu 1,2 kW, ir diezgan piemērota maziem objektiem. Iekārtas ar šādiem raksturlielumiem var apkalpot ar vieglo automašīnu, tomēr liela mēroga projektiem var izmantot masīvākas un smagākas stacijas, kas prasa kravas automašīnu, celtņa un uzstādīšanas brigādes savienojumu.

Aizsardzības funkcionalitāte

Īpaša uzmanība katoda staciju izstrādē tiek pievērsta pašas iekārtas aizsardzībai. Lai to izdarītu, mēs integrējamiessistēmas, kas ļauj aizsargāt stacijas no īssavienojumiem un slodzes pārtraukumiem. Pirmajā gadījumā instalāciju avārijas darbībai izmanto īpašus drošinātājus.

Attiecībā uz strāvas pārspriegumiem un pārtraukumiem, visticamāk, tie nevarētu nopietni ietekmēt katodaizsardzības staciju, taču pastāv elektriskās strāvas trieciena risks. Piemēram, ja parastajā režīmā iekārta tiek darbināta ar mazu spriegumu, tad pēc pārtraukuma indikatoru lēciens var sasniegt līdz 120 V.

Citi elektroķīmiskās aizsardzības veidi

Papildus katodaizsardzībai tiek praktizētas arī elektriskās drenāžas tehnoloģijas, kā arī protektora metodes korozijas novēršanai. Visdaudzsološākais virziens tiek uzskatīts par īpašu aizsardzību pret korozijas veidošanos. Šajā gadījumā ar mērķa objektu tiek savienoti arī aktīvie elementi, kas nodrošina virsmas pārveidošanu ar katodiem ar strāvas palīdzību. Piemēram, tērauda cauruli kā daļu no gāzes vada var aizsargāt ar cinka vai alumīnija baloniem.

Secinājums

Elektroķīmiskās aizsardzības metodes nevar klasificēt kā jaunas un turklāt novatoriskas. Šādu paņēmienu izmantošanas efektivitāte cīņā pret rūsēšanas procesiem ir apgūta jau ilgu laiku. Tomēr viens nopietns trūkums neļauj plaši izplatīt šo metodi. Fakts ir tāds, ka cauruļvadu katoda aizsardzība pret koroziju neizbēgami rada tā sauktās klaiņojošās strāvas. Tie nav bīstami mērķa struktūrai, bet var negatīvi ietekmēttuvumā esošie objekti. Jo īpaši izkliedētā strāva veicina tādas pašas korozijas veidošanos uz blakus esošo cauruļu metāla virsmas.