≡× MENU

• داخلی
• ویندوز
• دیوارها
• پروژه ها
• ساختمان ها

حفاظت کاتدی در برابر خوردگی - تمام ویژگی های روش. دایره المعارف بزرگ نفت و گاز

روش های محافظت از خطوط لوله از خوردگی خارجی به غیرفعال و فعال تقسیم می شوند .

روش های غیرفعال حفاظت سطح بیرونی لوله را از تماس با آب های زیرزمینی و جریان های الکتریکی سرگردان فراهم می کند که با استفاده از پوشش های دی الکتریک ضد خوردگی ضد آب، چسبندگی قوی به فلز و استحکام مکانیکی انجام می شود. برای عایق کاری خطوط لوله، از پوشش های مبتنی بر قیر، پلیمرها و لاک ها استفاده می شود.

ماستیک پوششی قیری حاوی پرکننده معدنی یا لاستیک خرده‌ای است تا ویسکوزیته داغ آن را افزایش داده و استحکام مکانیکی پوشش را افزایش دهد. برای افزایش مقاومت و دوام پوشش های قیر از مواد بریزول و فایبرگلاس استفاده می شود.

پوشش های مبتنی بر پلیمر، نوارهای پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید هستند که از چسب استفاده می کنند. نوار روی خط لوله تمیز شده و آماده شده پیچیده می شود.

لاک ها برای محافظت از خطوط لوله بالای زمین در برابر خوردگی جوی استفاده می شوند.

در طول عملیات طولانی مدت خطوط لوله که فقط با یک پوشش عایق محافظت می شوند، آسیب ناشی از خوردگی طی 5-8 سال پس از گذاشتن خطوط لوله در زمین به دلیل خوردگی خاک رخ می دهد، زیرا عایق با گذشت زمان و فرآیندهای فشرده الکتروشیمیایی خارجی خواص استحکام خود را از دست می دهد. خوردگی در ترک های آن شروع می شود. ماهیت فرآیندهای خوردگی الکتروشیمیایی به شرح زیر است.

خوردگی الکتروشیمیایی (تخریب خورنده) تحت تأثیر یک محیط خورنده رخ می دهد، ماهیت متفاوتی دارد و باعث اکثر آسیب های خوردگی به خطوط لوله و تجهیزات می شود. خوردگی الکتروشیمیایی در دو فرآیند - کاتدی و آندی رخ می دهد. فرآیندهای خوردگی الکتروشیمیایی طبق قوانین سینتیک الکتروشیمیایی پیش می روند، زمانی که واکنش کلی واکنش را می توان به فرآیندهای الکترودی تا حد زیادی مستقل زیر تقسیم کرد:

الف) فرآیند آندی - انتقال یک فلز به محلول به شکل یون (در محلول های آبی، معمولاً هیدراته) که تعداد معادلی الکترون در فلز باقی می گذارد.

ب) فرآیند کاتدی - جذب الکترون های اضافی ظاهر شده در فلز توسط دپلاریز کننده ها.

بر این اساس، از روش های فعال حفاظت الکتروشیمیایی برای محافظت در برابر خوردگی الکتروشیمیایی استفاده می شود.

روش های فعال حفاظت خطوط لوله در برابر خوردگی خارجی، ایجاد چنین جریان الکتریکی را فراهم می کند که در آن کل فلز خط لوله، با وجود ناهمگونی اجزای آن، به کاتد تبدیل می شود و آند فلزی است که علاوه بر آن در زمین قرار می گیرد. دو نوع حفاظت فعال خطوط لوله در برابر خوردگی خارجی وجود دارد - قربانی و کاتدی .

با حفاظت قربانی، یک فلز (محافظ) فعال تر در کنار خط لوله قرار می گیرد که با یک هادی عایق به خط لوله متصل می شود. محافظ ها از آلیاژهای روی، آلومینیوم یا منیزیم ساخته شده اند.

با حفاظت کاتدی، با استفاده از منبع جریان مستقیم (ایستگاه کاتدی) (شکل 13.24)، اختلاف پتانسیل بین خط لوله و قطعات فلزی قرار گرفته در کنار خط لوله (معمولاً برش لوله های قدیمی، ضایعات) ایجاد می شود به طوری که یک منفی شارژ روی خط لوله اعمال می شود و به قطعات فلزی - مثبت است. بنابراین، فلزی که علاوه بر آن در زمین قرار می گیرد، چه در حفاظت فداکاری و چه در حفاظت کاتدی، یک آند است و در معرض تخریب است و خوردگی خارجی خط لوله رخ نمی دهد.

اصل عملکرد محافظ آج مشابه عملکرد یک سلول گالوانیکی است (شکل 13.25).

دو الکترود (یک لوله و یک محافظ ساخته شده از فلزی که الکترونگاتیوتر از فولاد است) در الکترولیت خاک فرو رفته و توسط یک هادی به هم متصل می شوند. از آنجایی که ماده محافظ الکترونگاتیو تر است، تحت تأثیر اختلاف پتانسیل، حرکت مستقیم الکترون ها از محافظ به خط لوله در امتداد هادی وجود دارد. در همان زمان، اتم های یون ماده محافظ وارد محلول می شوند که منجر به تخریب آن می شود. قدرت جریان با استفاده از یک ستون کنترل کنترل می شود.

بنابراین، تخریب فلز هنوز رخ می دهد، اما نه خط لوله، بلکه محافظ.

روشی برای محافظت از خطوط لوله در برابر تخریب توسط جریان های سرگردان، فراهم کردن حذف (زهکشی) آنها از سازه محافظت شده به سازه - منبع جریان های سرگردان - یا زمین خاص، نامیده می شود. حفاظت از زهکشی الکتریکی .

از زهکشی مستقیم، پلاریزه و تقویت شده استفاده می شود (شکل 13.26.).

تخلیه مستقیم برق - این یک دستگاه زهکشی با رسانایی دو طرفه است. مدار تخلیه مستقیم الکتریکی شامل: رئوستات (R)، کلید (K)، فیوز (Pr) و رله سیگنال (Cp). قدرت جریان در مدار خط لوله-راه آهن توسط یک رئوستات کنترل می شود. اگر مقدار جریان از مقدار مجاز بیشتر شود، فیوز می سوزد و جریان از سیم پیچ رله عبور می کند، که با روشن شدن، سیگنال صوتی یا نوری ایجاد می کند.

زهکشی مستقیم الکتریکی در مواردی استفاده می شود که پتانسیل خط لوله به طور مداوم بیشتر از پتانسیل شبکه ریلی است که در آن جریان های سرگردان تخلیه می شود. در غیر این صورت، زهکشی به کانالی برای جریان های سرگردان به خط لوله تبدیل می شود.

تخلیه برقی پلاریزه یک دستگاه زهکشی با رسانایی یک طرفه است. زهکشی پلاریزه با زهکشی مستقیم با وجود عنصر رسانایی یک طرفه (عنصر شیر) VE متفاوت است. با زهکشی پلاریزه، جریان فقط از خط لوله به ریل جریان می یابد، که جریان های سرگردان را از طریق سیم زهکشی به خط لوله حذف می کند.

زهکشی تقویت شده در مواردی استفاده می شود که نه تنها لازم است جریان های سرگردان از خط لوله حذف شود، بلکه پتانسیل حفاظتی لازم روی آن نیز فراهم شود. زهکشی تقویت شده یک ایستگاه کاتدی معمولی است که با قطب منفی به ساختار محافظت شده و قطب مثبت نه به زمین آندی، بلکه به ریل های حمل و نقل برقی متصل می شود.

لازم به ذکر است که کانتورهای زمین حفاظتی تجهیزات فرآیند واقع در ایستگاه های کمپرسور، ایستگاه های توزیع گاز، ایستگاه های پمپاژ نفت و سایر سایت های مشابه نباید تأثیر محافظی بر روی سیستم حفاظت الکتروشیمیایی ارتباطات زیرزمینی داشته باشد.

ساخت دستگاه‌های حفاظت الکتروشیمیایی با گستره وسیع کار، کشیده شده در طول کیلومترهای خط لوله اصلی، وجود مناطق صعب العبور برای وسایل نقلیه چرخدار، و همچنین عملیات ساخت و نصب متعدد مشخص می‌شود.

عملکرد موثر حفاظت الکتروشیمیایی فقط با امکان پذیر است کیفیت بالانصب همه عناصر ساختاری. این امر مستلزم سازماندهی مبتنی بر علمی کار، حداکثر مکانیزاسیون و کارگران ساختمانی و نصبی بسیار ماهر است. از آنجایی که تعداد محدودی از انواع تأسیسات برای محافظت از خطوط لوله استفاده می شود و عناصر حفاظتی الکتروشیمیایی عمدتاً استاندارد هستند، واحدها و بلوک های مونتاژ اصلی باید در کارخانه از قبل آماده شوند.

برای ساخت حفاظت الکتروشیمیایی خطوط لوله اصلی در برابر خوردگی از وسایل و تاسیسات کاتدی، زهکشی الکتریکی، حفاظت فداکاری، جامپرهای الکتریکی، نقاط کنترل و اندازه گیری و واحدهای سازه ای طرح های استاندارد استفاده می شود.

کار بر روی ساخت حفاظت الکتروشیمیایی باید در دو مرحله انجام شود. در مرحله اول، کارهای زیر باید انجام شود:

علامت گذاری مسیرهای محل کار، خطوط برق و کابل ها، آماده سازی محل ساخت و ساز.

انتخاب و ترتیب فضای ذخیره سازی تجهیزات، واحدهای مونتاژ، قطعات، سخت افزار، ابزار و مواد؛

تحویل تجهیزات، ماشین آلات و مکانیزم ها؛

آماده سازی سایت برای کار؛

تحویل تجهیزات نصب حفاظت کاتدی، واحدهای مونتاژ، قطعات، سخت افزار، ابزار، وسایل و مواد؛

توسعه خاک در ترانشه ها و گودال ها. پر کردن پس از تراکم پس از نصب تجهیزات و کابل ها تا سطح مشخص شده در اسناد کار.

ساخت زمین آندی و حفاظتی، نصب و نصب محافظ.

ایجاد ارتباطات زیرزمینی؛

نصب و راه اندازی سرنخ های الکتریکی کاتد و کنترل از خطوط لوله، و همچنین اتصالات تماس آندی، زمین محافظ و لیدهای محافظ.

نصب و اجرای سازه های نگهدارنده باربر جهت نصب تجهیزات در فونداسیون های در حال ساخت.

مرحله اول کار باید همزمان با کار ساخت و ساز اصلی در بخش تکنولوژیکی خط لوله انجام شود.

در مرحله دوم، کار بر روی نصب تجهیزات، اتصال به آن ضروری است کابل های برق، سیم و تست انفرادی ارتباطات الکتریکی و تجهیزات نصب شده.

کار مرحله دوم باید به طور معمول پس از تکمیل انواع اصلی تکمیل شود کار ساخت و سازو همزمان با کار سازمان های تخصصی که راه اندازی، آزمایش و تنظیم تجهیزات و تاسیسات حفاظت الکتروشیمیایی را بر اساس یک برنامه زمانبندی ترکیبی انجام می دهند.

راه اندازی، آزمایش و تنظیم وسایل و تاسیسات حفاظت الکتروشیمیایی به منظور بررسی عملکرد هر دو وسیله و تاسیسات ECP منفرد و سیستم حفاظت الکتروشیمیایی، راه اندازی آن و ایجاد حالت ارائه شده توسط پروژه انجام می شود تا اطمینان حاصل شود. حفاظت الکتروشیمیایی بخش خط لوله زیرزمینی در برابر خوردگی خارجی مطابق با اسناد نظارتی و فنی فعلی.

حفاظت خطوط لوله در برابر خوردگی را می توان با استفاده از فناوری های مختلفی انجام داد که مؤثرترین آنها روش الکتروشیمیایی است که شامل حفاظت کاتدی است. اغلب، حفاظت کاتدی ضد خوردگی به طور جامع همراه با درمان استفاده می شود سازه فولادیترکیبات عایق

این مقاله به بررسی حفاظت الکتروشیمیایی خطوط لوله می پردازد و زیرگروه کاتدی آن را با جزئیات خاص مورد مطالعه قرار می دهد. شما خواهید آموخت که ماهیت این روش چیست، چه زمانی می توان از آن استفاده کرد و از چه تجهیزاتی برای محافظت کاتدی فلزات استفاده می شود.

محتویات مقاله

انواع حفاظت کاتدی

حفاظت در برابر خوردگی کاتدی سازه های فولادی در دهه 1820 اختراع شد. برای اولین بار، این روش در کشتی سازی مورد استفاده قرار گرفت - بدنه مسی کشتی با محافظ های آند محافظ پوشانده شد که به طور قابل توجهی میزان خوردگی مس را کاهش داد. این تکنیک پذیرفته شد و به طور فعال شروع به توسعه کرد و آن را به یکی از مؤثرترین روش‌های حفاظت ضد خوردگی امروزه تبدیل کرد.

حفاظت کاتدی فلزات بر اساس تکنولوژی به دو نوع طبقه بندی می شود:

• روش شماره 1 - یک منبع جریان خارجی به ساختار محافظت شده متصل می شود که در حضور آن محصول فلزی خود به عنوان کاتد عمل می کند، در حالی که الکترودهای بی اثر شخص ثالث به عنوان آند عمل می کنند.
• روش شماره 2 – “ تکنولوژی گالوانیکی": ساختار محافظت شده در تماس با صفحه آج ساخته شده از فلزی است که پتانسیل الکترونگاتیو بالاتری دارد (از جمله فلزات روی، آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای آنها). در این روش، هر دو فلز عملکرد آند را انجام می دهند، در حالی که انحلال الکتروشیمیایی فلز صفحه آج تضمین می کند که حداقل جریان کاتد مورد نیاز از ساختار محافظت شده عبور کند. با گذشت زمان، صفحه آج به طور کامل از بین می رود.

روش شماره 1 رایج ترین است. این یک فناوری ضد خوردگی با قابلیت پیاده سازی آسان است که به طور موثر با بسیاری از انواع خوردگی فلزات مقابله می کند:

• خوردگی بین کریستالی فولاد ضد زنگ;
• خوردگی حفره ای؛
• ترک خوردن برنج از افزایش تنش؛
• خوردگی تحت تاثیر جریان های سرگردان

بر خلاف روش اول، مناسب برای حفاظت از سازه های بزرگ (برای خطوط لوله زیرزمینی و بالای زمینی استفاده می شود)، حفاظت الکتروشیمیایی گالوانیکی برای استفاده در محصولات با اندازه کوچک در نظر گرفته شده است.

روش گالوانیکی در ایالات متحده آمریکا رایج است و در روسیه عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرد، زیرا فناوری ساخت خطوط لوله در کشور ما برای تصفیه خطوط لوله با پوشش عایق خاصی فراهم نمی شود. پیش نیازبرای حفاظت الکتروشیمیایی گالوانیکی

توجه داشته باشید که بدون خوردگی فولاد به طور قابل توجهی تحت تاثیر افزایش می یابد آب های زیرزمینی، که مخصوصاً برای دوره بهارو پاییز در زمستان، پس از یخ زدن آب، خوردگی ناشی از رطوبت به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

جوهر تکنولوژی

حفاظت کاتدیک ضد خوردگی با استفاده از جریان مستقیم انجام می شود که از طریق سازه محافظت شده تامین می شود. منبع خارجی(اغلب از یکسو کننده هایی استفاده می شود که تبدیل می کنند ACبه ثابت) و پتانسیل آن را منفی می کند.

خود جسم، متصل به جریان مستقیم، یک "منهای" - یک کاتد است، در حالی که زمین آند متصل به آن یک "پلاس" است. شرط کلیدی برای اثربخشی حفاظت کاتدی وجود یک محیط الکترولیتی خوب رسانا است که هنگام محافظت از خطوط لوله زیرزمینی خاک است، در حالی که تماس الکترونیکی از طریق استفاده از مواد فلزیبا رسانایی بالا

در فرآیند اجرای فناوری، اختلاف پتانسیل جریان مورد نیاز به طور مداوم بین محیط الکترولیتی (خاک) و جسم حفظ می شود که مقدار آن با استفاده از یک ولت متر با مقاومت بالا تعیین می شود.

ویژگی های حفاظت کاتدی خطوط لوله

خوردگی عامل اصلی کاهش فشار در انواع خطوط لوله است. در اثر آسیب به فلز در اثر زنگ زدگی، پارگی، حفره و ترک بر روی آن ایجاد می شود که منجر به تخریب سازه فولادی می شود. این مشکل به ویژه برای خطوط لوله زیرزمینی که دائماً در معرض آن هستند بسیار مهم است تماس مداومبا آب های زیرزمینی

حفاظت کاتدی خطوط لوله گاز در برابر خوردگی با استفاده از یکی از روش های فوق (با استفاده از یکسو کننده خارجی یا روش گالوانیکی) انجام می شود. این فناوری، در این مورد، کاهش سرعت اکسیداسیون و انحلال فلزی را که خط لوله از آن ساخته شده است، ممکن می‌سازد، که با انتقال پتانسیل خوردگی طبیعی آن به سمت منفی حاصل می‌شود.

از طریق آزمایشات عملی، مشخص شد که پتانسیل قطبش کاتدی فلزات، که در آن تمام فرآیندهای خوردگی کند می شوند، برابر است با -0.85 V، در حالی که برای خطوط لوله زیرزمینی در حالت طبیعی -0.55 ولت است.

برای اینکه محافظت در برابر خوردگی موثر باشد، لازم است پتانسیل کاتدی فلزی را که خط لوله از آن ساخته شده است با استفاده از جریان مستقیم 0.3- کاهش داد در طول یک سال

حفاظت کاتدی بیشترین میزان را دارد روش موثرحفاظت از خطوط لوله زیرزمینی در برابر جریان های سرگردان مفهوم جریان های سرگردان به بار الکتریکی اطلاق می شود که در نتیجه عملکرد نقاط زمینی خطوط برق، صاعقه گیرها یا حرکت قطارها در امتداد خطوط راه آهن وارد زمین می شود. زمان دقیقو کشف محل ظهور جریان های سرگردان غیرممکن است.

اثر خورنده جریان های سرگردان روی فلز در صورتی رخ می دهد که ساختار فلزی پتانسیل مثبتی نسبت به الکترولیت داشته باشد (برای خطوط لوله زیرزمینی، الکترولیت خاک است). حفاظت کاتدی پتانسیل فلزی خطوط لوله زیرزمینی را منفی می کند که خطر اکسید شدن آنها را تحت تأثیر جریان های سرگردان از بین می برد.

فن آوری استفاده از منبع جریان خارجی برای حفاظت کاتدی خطوط لوله زیرزمینی ترجیح داده می شود. مزایای آن منابع انرژی نامحدود است که می تواند بر مقاومت خاک غلبه کند.

حفاظت ضد خوردگی به عنوان منبع جریان استفاده می شود خطوط هواییخطوط انتقال برق با ظرفیت 6 و 10 کیلووات، اما در صورت عدم وجود خطوط برق در قلمرو، می توان از ژنراتورهای سیار که با گاز و سوخت دیزل کار می کنند استفاده کرد.

مروری دقیق بر فناوری حفاظت از خوردگی کاتدی (فیلم)

تجهیزات حفاظت کاتدی

برای محافظت در برابر خوردگی خطوط لوله زیرزمینی، از تجهیزات ویژه استفاده می شود - ایستگاه های حفاظت کاتدی(SKZ)، متشکل از واحدهای زیر:

• زمین (آند)؛
• منبع DC;
• نقطه کنترل، نظارت و اندازه گیری؛
• اتصال کابل ها و سیم ها.

یک SCP متصل به شبکه برق یا به یک ژنراتور مستقل می تواند حفاظت کاتدی چندین خط لوله زیرزمینی مجاور را انجام دهد. تنظیم جریان را می توان به صورت دستی (با تعویض سیم پیچ روی ترانسفورماتور) یا خودکار (در صورت مجهز بودن سیستم به تریستور) انجام داد.

در میان ایستگاه‌های حفاظت کاتدی که در صنایع داخلی استفاده می‌شود، پیشرفته‌ترین نصب از نظر فناوری Minerva-3000 (طراحی شده توسط مهندسان فرانسوی بنا به درخواست گازپروم) در نظر گرفته شده است. قدرت این VS برای حفاظت موثر 30 کیلومتر خط لوله زیرزمینی.

مزایای نصب عبارتند از:

• افزایش قدرت؛
• عملکرد بازیابی اضافه بار (به روز رسانی در 15 ثانیه رخ می دهد).
• در دسترس بودن سیستم های کنترل دیجیتال برای کنترل شرایط عملیاتی؛
• سفتی کامل اجزای حیاتی؛
• امکان اتصال تجهیزات برای کنترل از راه دور.

تاسیسات ASKG-TM همچنین در مقایسه با Minerva-3000 تقاضای زیادی در ساخت و ساز داخلی دارند، آنها دارای قدرت کاهش یافته (1-5 کیلو وات) هستند، با این حال، در پیکربندی انبار، سیستم مجهز به مجموعه تله متری است که به طور خودکار. عملکرد SCP را کنترل می کند و توانایی دارد کنترل از راه دور.

ایستگاه های حفاظت کاتدی Minerva-3000 و ASKG-TMنیاز به برق از یک شبکه 220 ولتی کنترل از راه دور تجهیزات با استفاده از ماژول های داخلی GPRS انجام می شود. SKZ ابعاد بسیار بزرگتری دارد - 50 * 40 * 90 سانتی متر و وزن - 50 کیلوگرم. حداقل عمر مفید دستگاه ها 20 سال می باشد.

یکی از روش های متداول حفاظت الکتروشیمیایی است طرح های مختلفاز جمله فلزات در برابر زنگ زدگی محافظت کاتدی است. در بیشتر موارد، همراه با کاربرد به استفاده می شود سطوح فلزیپوشش های ویژه

1 اطلاعات کلی در مورد حفاظت کاتدی

چنین حفاظتی از فلزات برای اولین بار در دهه 1820 توسط هامفری دیوی توصیف شد. بر اساس گزارش های وی، در سال 1824، نظریه ارائه شده در کشتی HMS Samarang مورد آزمایش قرار گرفت. محافظ های آند آهنی بر روی آبکاری مس کشتی نصب شد که به طور قابل توجهی میزان زنگ زدگی مس را کاهش داد. این تکنیک شروع به توسعه کرد و امروزه کاتد انواع سازه های فلزی (خطوط لوله، عناصر ماشین و غیره) به عنوان مؤثرترین و پرکاربردترین شناخته شده است.

در شرایط تولید، چنین حفاظتی از فلزات (که اغلب به آن پلاریزاسیون کاتدی می گویند) با استفاده از دو روش اصلی انجام می شود.

1. سازه ای که از تخریب محافظت می شود، به یک منبع جریان خارجی متصل می شود. در این حالت، محصول فلزی به عنوان یک کاتد عمل می کند. و آندها الکترودهای اضافی بی اثر هستند. این تکنیک معمولاً برای محافظت از خطوط لوله، پایه های فلزی جوش داده شده و سکوهای حفاری استفاده می شود.
2. پلاریزاسیون کاتدی از نوع گالوانیکی. با این طرح، سازه فلزی با فلزی که پتانسیل الکترونگاتیو بالاتری دارد (آلومینیوم، منیزیم، آلیاژهای آلومینیوم، روی) در تماس است. در این حالت آند به هر دو فلز (اصلی و محافظ) اشاره دارد. انحلال (به معنای یک فرآیند صرفاً الکتروشیمیایی) یک ماده الکترونگاتیو منجر به عبور جریان کاتد لازم از محصول محافظت شده می شود. با گذشت زمان، فلز "محافظ" به طور کامل از بین می رود. پلاریزاسیون گالوانیکی برای سازه هایی که دارای لایه عایق هستند و همچنین برای محصولات فلزی نسبتا کوچک موثر است.

اولین تکنیک پیدا شد کاربرد گستردهدر سراسر جهان. این کاملاً ساده و از نظر اقتصادی امکان پذیر است و محافظت از فلز را در برابر خوردگی عمومی و بسیاری از انواع آن - خوردگی بین دانه ای فولاد ضد زنگ، سوراخ شدن، ترک خوردن محصولات برنجی ناشی از تنش هایی که تحت آن کار می کنند، ممکن می سازد.

مدار گالوانیکی کاربرد بیشتری در ایالات متحده پیدا کرده است. در کشور ما کمتر مورد استفاده قرار می گیرد، اگرچه اثربخشی آن بالا است. استفاده محدود از حفاظت فداکاری فلزات در روسیه به این دلیل است که بسیاری از خطوط لوله در کشور ما پوشش خاصی ندارند و این پیش نیاز اجرای تکنیک های گالوانیکی ضد خوردگی است.

2 پلاریزاسیون کاتدی استاندارد فلزات چگونه کار می کند؟

حفاظت در برابر خوردگی کاتدی از طریق استفاده از جریان روی هم به دست می آید. از یکسو کننده یا منبع دیگر جریان (خارجی) به سازه می رسد، جایی که جریان متناوب فرکانس صنعتی به جریان مستقیم مورد نیاز تغییر می کند. شیئی که محافظت می شود به جریان اصلاح شده (به قطب "منهای") متصل می شود. بنابراین ساختار یک کاتد است. زمین آندی (الکترود دوم) به "پلاس" متصل است.

مهم است که تماس الکترولیتی و الکترونیکی خوبی بین الکترود ثانویه و سازه وجود داشته باشد. اولین مورد توسط خاک فراهم می شود، جایی که آند و جسم محافظت شده غوطه ور می شوند. خاک در این مورد به عنوان یک محیط الکترولیتی عمل می کند. تماس الکترونیکی با استفاده از هادی های ساخته شده از مواد فلزی به دست می آید.

تنظیم حفاظت ضد خوردگی کاتدی با حفظ پتانسیل حفاظتی بین محیط الکترولیتی و نشانگر پتانسیل پلاریزاسیون (یا خود ساختار) در یک مقدار کاملاً تعریف شده انجام می شود.این نشانگر با یک ولت متر با مقیاس مقاومت بالا اندازه گیری می شود.

در اینجا لازم است درک کنیم که پتانسیل نه تنها یک مؤلفه پلاریزاسیون، بلکه مؤلفه دیگری نیز دارد - افت ولتاژ (اهمی). این افت به دلیل عبور جریان کاتد از طریق مقاومت موثر رخ می دهد. علاوه بر این، کیفیت حفاظت کاتدی تنها به پلاریزاسیون روی سطح محصول بستگی دارد که از زنگ زدگی محافظت می شود. به همین دلیل، دو ویژگی امنیت یک سازه فلزی متمایز می شود - بالاترین و کمترین پتانسیل قطبش.

تنظیم موثر قطبش فلزات، با در نظر گرفتن همه موارد فوق، در صورتی امکان پذیر می شود که نشانگر جزء اهمی از مقدار اختلاف پتانسیل حاصل حذف شود. این را می توان با استفاده از یک مدار ویژه برای اندازه گیری پتانسیل پلاریزاسیون به دست آورد. ما آن را در چارچوب این مقاله توصیف نمی کنیم، زیرا مملو از اصطلاحات و مفاهیم تخصصی بسیاری است.

به عنوان یک قاعده، فناوری کاتد همراه با استفاده از مواد محافظ ویژه برای سطح خارجی محصولات محافظت شده از خوردگی استفاده می شود.

برای محافظت از خطوط لوله بدون عایق و سایر سازه ها، لازم است از جریان های قابل توجهی استفاده شود که از نظر اقتصادی بی سود و از نظر فنی دشوار است.

3 حفاظت کاتدی از عناصر خودرو

خوردگی یک فرآیند فعال و بسیار تهاجمی است. حفاظت باکیفیت قطعات خودرو در برابر زنگ زدگی، مشکلات زیادی را برای علاقه مندان به خودرو ایجاد می کند. همه وسایل نقلیه بدون استثنا در معرض تخریب خورنده هستند، زیرا زنگ زدگی حتی زمانی شروع می شود پوشش رنگیک خراش کوچک روی ماشین ظاهر می شود.

فناوری کاتدی برای محافظت از خودرو در برابر خوردگی این روزها بسیار رایج است. در کنار استفاده از انواع ماستیک استفاده می شود. این تکنیک به اعمال پتانسیل الکتریکی در سطح یک قطعه خاص خودرو اشاره دارد که منجر به مهار موثر و طولانی مدت زنگ زدگی می شود.

با حفاظت توصیف شده وسیله نقلیهکاتد از صفحات ویژه ای تشکیل شده است که روی آسیب پذیرترین اجزای آن قرار می گیرند. و نقش آند را بدنه خودرو ایفا می کند. چنین توزیع پتانسیل یکپارچگی بدنه دستگاه را تضمین می کند، زیرا فقط صفحات کاتد از بین می روند و فلز پایه خوردگی نمی کند.

زیر آسیب پذیری هاوسایل نقلیه ای که می توانند با استفاده از روش کاتدی محافظت شوند، درک می کنند:

• قسمت های عقب و جلو قسمت پایین؛
• قوس چرخ عقب؛
• مناطقی برای تعمیر چراغ های جانبی و خود چراغ های جلو؛
• اتصالات چرخ بال؛
• مناطق داخلی درها و آستانه ها؛
• فضای پشت حفاظ چرخ (جلو).

برای محافظت از خودرو، باید یک ماژول الکترونیکی ویژه (بعضی از صنعتگران آن را خودشان می سازند) و صفحات محافظ خریداری کنید. ماژول در داخل خودرو نصب شده و به شبکه آنبورد متصل می شود (هنگامی که موتور خودرو خاموش است باید تغذیه شود). نصب دستگاه به معنای واقعی کلمه 10 تا 15 دقیقه طول می کشد. علاوه بر این، حداقل انرژی مصرف می کند و محافظت در برابر خوردگی با کیفیت بسیار بالایی را تضمین می کند.

صفحات محافظ ممکن است داشته باشند اندازه های مختلف. تعداد آنها نیز بسته به محل نصب خودرو و همچنین پارامترهای هندسی الکترود متفاوت است. در عمل، هر چه بشقاب های کمتری نیاز داشته باشید، بیشتر می شود اندازه بزرگتردارای یک الکترود

حفاظت در برابر خوردگی خودرو با استفاده از روش کاتدی نیز به صورت مقایسه ای انجام می شود به روش های ساده. ابتدایی ترین آنها این است که سیم پلاس باتری ماشین را به یک سیم معمولی وصل کنید. گاراژ فلزی. لطفا توجه داشته باشید که برای اتصال باید از مقاومت استفاده شود.

4 حفاظت از خطوط لوله با استفاده از روش پلاریزاسیون کاتدی

کاهش فشار خطوط لوله با اهداف مختلف در بسیاری از موارد به دلیل تخریب خوردگی آنها ناشی از ظهور پارگی، ترک و حفره رخ می دهد. ارتباطات زیرزمینی به ویژه در معرض زنگ زدگی هستند. روی آنها مناطق با پتانسیل های متفاوت (الکترود) تشکیل می شود که ناشی از ناهمگونی خاک و ترکیب ناهمگن فلزاتی است که لوله ها از آنها ساخته شده اند. با توجه به ظاهر این مناطق، فرآیند تشکیل فعال اجزای گالوانیکی خورنده آغاز می شود.

پلاریزاسیون کاتدی خطوط لوله، که طبق طرح های شرح داده شده در ابتدای مقاله (گالوانیزه یا منبع انرژی خارجی) انجام می شود، بر اساس کاهش سرعت انحلال مواد لوله در طول عملیات آنها است. چنین کاهشی با انتقال پتانسیل خوردگی به ناحیه ای حاصل می شود که شاخص های منفی بیشتری در رابطه با پتانسیل طبیعی دارد.

در یک سوم اول قرن بیستم، پتانسیل قطبش کاتدی فلزات مشخص شد. نشانگر آن -0.85 ولت است. در بیشتر خاک ها پتانسیل طبیعی سازه های فلزیدر محدوده 0.55- تا 0.6- ولت است.

این بدان معنی است که برای محافظت موثر از خطوط لوله، لازم است پتانسیل خوردگی را با 0.25-0.3 ولت به سمت منفی "انتقال" کنید. با چنین قدری، اثر عملی زنگ زدگی بر وضعیت ارتباطات تقریباً به طور کامل خنثی می شود (خوردگی در سال نرخی بیش از 10 میکرومتر ندارد).

تکنیک استفاده از منبع جریان (خارجی) کار فشرده و کاملاً پیچیده در نظر گرفته می شود. اما فراهم می کند سطح بالاحفاظت از خطوط لوله، منبع انرژی آن با هیچ چیز محدود نمی شود، در حالی که مقاومت (خاص) خاک حداقل تأثیر را بر کیفیت اقدامات حفاظتی دارد.

منابع برق برای پلاریزاسیون کاتدی معمولاً خطوط برق بالای 0.4 هستند. 6 و 10 کیلو ولت در مناطقی که وجود ندارد، استفاده از ژنراتورهای گازی، حرارتی و دیزلی به عنوان منبع انرژی مجاز است.

جریان "محافظ" به طور نابرابر در طول خطوط لوله توزیع می شود. بیشترین ارزش آن در به اصطلاح نقطه زهکشی - در محلی که منبع متصل است، ذکر می شود. هر چه فاصله از این نقطه بیشتر باشد، لوله ها کمتر محافظت می شوند. در عین حال، جریان بیش از حد به طور مستقیم در منطقه اتصال است تاثیر منفیدر خط لوله - احتمال زیادی از ترک خوردگی هیدروژنی فلزات وجود دارد.

روش استفاده از آندهای گالوانیکی کارایی خوبی را در خاک هایی با مقاومت کم (تا 50 اهم * متر) نشان می دهد. در خاک های گروه با مقاومت بالا استفاده نمی شود، زیرا نتیجه خاصی نمی دهد. در اینجا شایان ذکر است که آندها از آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم، منیزیم و روی ساخته می شوند.

5 مختصری در مورد ایستگاه های حفاظت کاتدی (CPS)

برای حفاظت ضد خوردگی خطوط لوله گذاشته شده در زیر زمین، SCPها در طول مسیر آنها نصب می شوند، از جمله:

• زمین آندی؛
• منبع فعلی؛
• نقطه کنترل و اندازه گیری؛
• کابل ها و سیم هایی که عملکردهای اتصال را انجام می دهند.

ایستگاه ها به شبکه های الکتریکی یا به دستگاه های مستقل متصل هستند. هنگامی که دو یا چند خط لوله در یک راهرو زیرزمینی گذاشته می شود، مجاز است چندین اتصال زمین و منبع انرژی در VCS نصب شود. با این حال، این مستلزم افزایش هزینه ها برای اقدامات ضد خوردگی است.

اگر فقط یک نصب بر روی ارتباطات چند خطی نصب شده باشد، اتصال آن به لوله ها با استفاده از بلوک های ویژه انجام می شود. آنها اجازه تشکیل جفت های گالوانیکی قوی را نمی دهند که هنگام نصب بلوزهای کور روی محصولات لوله رخ می دهد. این بلوک ها لوله ها را از یکدیگر جدا می کنند و همچنین امکان انتخاب پتانسیل مورد نیاز روی هر عنصر خط لوله را فراهم می کنند و حداکثر حفاظت سازه را در برابر زنگ زدگی تضمین می کنند.

ولتاژ خروجی در ایستگاه های کاتد را می توان به طور خودکار تنظیم کرد (نصب در این مورد مجهز به تریستور است) یا به صورت دستی (اپراتور سیم پیچ های ترانسفورماتور را در صورت لزوم تغییر می دهد). در شرایطی که VSC ها تحت شرایط متغیر زمانی کار می کنند، توصیه می شود ایستگاه ها با تنظیم خودکار ولتاژ کار کنند.

آنها خودشان مقاومت خاک (خاص)، ظاهر جریان های سرگردان و سایر عواملی را که بر آن تأثیر می گذارد نظارت می کنند تاثیر منفیبر روی کیفیت حفاظت و تنظیم خودکار عملکرد VCS. اما در سیستم هایی که جریان حفاظتی و مقدار مقاومت در مدار آن بدون تغییر باقی می ماند، بهتر است از تنظیمات با تنظیم دستی ولتاژ خروجی استفاده شود.

اجازه دهید اضافه کنیم که تنظیم در حالت خودکار طبق یکی از دو شاخص انجام می شود:

• جریان حفاظتی (مبدل های گالوانوستاتیک)؛
• با توجه به پتانسیل جسمی که محافظت می شود (مبدل پتانسیواستاتیک).

6 اطلاعات در مورد ایستگاه های حفاظت کاتدی شناخته شده

در میان VCS های داخلی محبوب، چندین نصب قابل تشخیص است. این ایستگاه تقاضای زیادی دارد Minerva–3000- سیستم قدرتمندی که توسط مهندسان فرانسوی و روسی برای تاسیسات گازپروم توسعه یافته است. یک Minerva برای محافظت مطمئن تا 30 کیلومتر خطوط لوله از زنگ زدگی کافی است. این ایستگاه دارای مزایای اصلی زیر است:

• قابلیت ساخت منحصر به فرد تمام اجزای آن؛
• افزایش قدرت VCS (ممکن است از ارتباطات با پوشش محافظ بسیار ضعیف محافظت شود).
• خود ترمیم (بعد از بارهای اضطراری) حالت های عملکرد ایستگاه به مدت 15 ثانیه.
• در دسترس بودن تجهیزات دیجیتال با دقت بالا برای نظارت بر شرایط عملیاتی و یک سیستم کنترل حرارتی.
• وجود مدارهای محافظ در برابر اضافه ولتاژ مدارهای اندازه گیری و ورودی؛
• عدم وجود قطعات متحرک و محکم بودن کابینت برق.

علاوه بر این، به Minerva–3000شما می توانید تاسیسات برای کنترل از راه دور بر روی عملکرد ایستگاه و کنترل از راه دور تجهیزات آن را متصل کنید.

سیستم ها همچنین عملکرد فنی بسیار خوبی دارند ASKG-TM- ایستگاه های تطبیقی ​​تله مکانیزه مدرن برای حفاظت از کابل های برق، خطوط لوله شهری و اصلی و همچنین مخازنی که در آنها گاز و فرآورده های نفتی ذخیره می شود. چنین دستگاه هایی با شاخص های مختلفتوان خروجی (1 تا 5 کیلووات) آنها دارای یک مجموعه تله متری چند منظوره هستند که به شما امکان می دهد یک حالت عملیاتی خاص VCS را انتخاب کنید، پارامترهای ایستگاه را مانیتور و تغییر دهید، همچنین اطلاعات دریافتی را پردازش کرده و به اپراتور ارسال کنید.

مزایای استفاده ASKG-TM:

• امکان ادغام در مجتمع های SCADA به دلیل پشتیبانی از فناوری OPC.
• پشتیبان گیری و کانال ارتباطی اصلی؛
• انتخاب مقدار توان (خروجی)؛
• افزایش تحمل خطا؛
• محدوده دمای عملیاتی گسترده؛
• دقت منحصر به فرد تنظیم پارامترهای خروجی؛
• حفاظت از ولتاژ خروجی های برق سیستم

SKZ و انواع دیگری وجود دارد که به راحتی می توانید اطلاعات مربوط به آنها را در سایت های تخصصی در اینترنت پیدا کنید.

7 چه اجسامی را می توان با استفاده از پلاریزاسیون کاتدی محافظت کرد؟

علاوه بر محافظت از اتومبیل ها و خطوط لوله، تکنیک های پلاریزاسیون مورد بررسی به طور فعال برای محافظت از آرماتورهای موجود در سازه های بتن مسلح (ساختمان ها، تأسیسات جاده، پایه ها و غیره) در برابر خوردگی استفاده می شود. به طور معمول، اتصالات یک سیستم الکتریکی واحد هستند، که به طور فعال زمانی که کلریدها و آب وارد آن می شوند، خورده می شوند.

پلاریزاسیون کاتدی در ترکیب با بهداشت بتن فرآیندهای خوردگی را متوقف می کند. در این مورد، استفاده از دو نوع آند ضروری است:

• موارد اصلی از تیتانیوم ، گرافیت یا ترکیب آنها با پوشش اکسید فلزی و همچنین چدن سیلیکونی ساخته شده است.
• توزیع - میله های ساخته شده از آلیاژ تیتانیوم با یک لایه اضافی محافظ فلزییا با پوشش غیر فلزی رسانای الکتریکی.

با تنظیم جریان خارجی عرضه شده به سازه بتن آرمه، پتانسیل تقویت را انتخاب کنید.

پلاریزاسیون یک تکنیک ضروری برای حفاظت از سازه های دائمی واقع در فلات قاره، در میادین گاز و نفت در نظر گرفته می شود. اولیه پوشش های محافظبازیابی چنین اشیایی غیرممکن است (آنها نیاز به برچیدن و حمل و نقل به آشیانه های خشک دارند) ، به این معنی که تنها یک گزینه باقی مانده است - حفاظت کاتدی از فلزات.

برای محافظت در برابر خوردگی دریا، پلاریزاسیون گالوانیکی کشتی های غیرنظامی با استفاده از آندهای ساخته شده از آلیاژهای روی، منیزیم و آلومینیوم استفاده می شود. در ساحل (در طول تعمیرات و پهلوگیری)، کشتی ها به SCZ متصل می شوند که آندهای آن از تیتانیوم پلاتینه ساخته شده است.

حفاظت کاتدی نیز برای محافظت در برابر تخریب استفاده می شود قطعات داخلیظروف و ظروف و همچنین لوله هایی که با فاضلاب صنعتی و سایر الکترولیت های تهاجمی در تماس هستند. پلاریزاسیون در این حالت زمان استفاده بدون نیاز به تعمیر و نگهداری از این سازه ها را 2 تا 3 برابر افزایش می دهد.

خوردگی اثر مخربی بر شرایط فنیخطوط لوله زیرزمینی، تحت تأثیر آن، یکپارچگی خط لوله گاز به خطر افتاده و ترک هایی ظاهر می شود. برای محافظت در برابر چنین فرآیندی، از حفاظت الکتروشیمیایی خط لوله گاز استفاده می شود.

خوردگی خطوط لوله زیرزمینی و وسایل حفاظت در برابر آن

هر شرط خطوط لوله فولادیتحت تأثیر رطوبت خاک، ساختار و ترکیب شیمیایی آن است. دمای گاز منتقل شده از طریق لوله ها، جریان های سرگردان در زمین ناشی از حمل و نقل الکتریکی و شرایط آب و هواییبه طور کلی

انواع خوردگی:

• سطحی. در یک لایه پیوسته روی سطح محصول پخش می شود. کمترین خطر را برای خط لوله گاز نشان می دهد.
• محلی. خود را به شکل زخم، ترک، لکه نشان می دهد. خطرناک ترین نوع خوردگی.
• شکست خوردگی خستگی. فرآیند انباشت تدریجی آسیب.

روشهای حفاظت الکتروشیمیایی در برابر خوردگی:

• روش غیرفعال؛
• روش فعال

ماهیت روش غیرفعال حفاظت الکتروشیمیایی اعمال یک لایه محافظ ویژه روی سطح خط لوله گاز است که از اثرات مضر جلوگیری می کند. محیط زیست. چنین پوششی می تواند باشد:

• قیر;
• نوار پلیمری؛
• زمین قطران زغال سنگ;
• رزین های اپوکسی

در عمل، به ندرت می توان یک پوشش الکتروشیمیایی را به طور یکنواخت روی خط لوله گاز اعمال کرد. در مکان های شکاف، فلز همچنان در طول زمان آسیب می بیند.

روش فعال حفاظت الکتروشیمیایی یا روش پلاریزاسیون کاتدی، ایجاد پتانسیل منفی در سطح خط لوله، جلوگیری از نشت برق و در نتیجه جلوگیری از وقوع خوردگی است.

اصل عملیات حفاظت الکتروشیمیایی

برای محافظت از خط لوله گاز در برابر خوردگی، ایجاد یک واکنش کاتدی و حذف واکنش آندی ضروری است. برای انجام این کار، یک پتانسیل منفی به زور روی خط لوله محافظت شده ایجاد می شود.

الکترودهای آند در زمین قرار می گیرند و قطب منفی یک منبع جریان خارجی مستقیماً به کاتد - جسم محافظت شده - متصل می شود. برای تکمیل مدار الکتریکی، قطب مثبت منبع جریان به آند متصل می شود - یک الکترود اضافی نصب شده در محیط عمومیبا خط لوله محافظت شده

آند در این مدار الکتریکی عملکرد زمین را انجام می دهد. با توجه به اینکه آند پتانسیل مثبت تری نسبت به جسم فلزی دارد، انحلال آندی رخ می دهد.

فرآیند خوردگی تحت تأثیر میدان بار منفی جسم محافظت شده سرکوب می شود. با حفاظت کاتدی در برابر خوردگی، الکترود آند مستقیماً در معرض تخریب قرار می گیرد.

برای افزایش طول عمر آندها، آنها از مواد بی اثرمقاوم در برابر انحلال و سایر تأثیرات عوامل خارجی.

ایستگاه حفاظت الکتروشیمیایی وسیله ای است که به عنوان منبع جریان خارجی در سیستم حفاظت کاتدی عمل می کند. این نصببه شبکه 220 وات متصل می شود و با مقادیر خروجی تنظیم شده برق تولید می کند.

ایستگاه روی زمین در کنار خط لوله گاز نصب شده است. این باید دارای درجه حفاظت IP34 یا بالاتر باشد، زیرا در فضای باز کار می کند.

ایستگاه های حفاظت کاتدی می توانند پارامترهای فنی و ویژگی های عملکردی مختلفی داشته باشند.

انواع ایستگاه های حفاظت کاتدی:

• ترانسفورماتور;
• اینورتر

ایستگاه های ترانسفورماتور برای حفاظت الکتروشیمیایی به تدریج در حال تبدیل شدن به چیزی از گذشته هستند. آنها ساختاری متشکل از یک ترانسفورماتور با فرکانس 50 هرتز و یک یکسوساز تریستور هستند. عیب چنین وسایلی شکل غیر سینوسی انرژی تولید شده است. در نتیجه یک ضربان جریان قوی در خروجی رخ می دهد و توان آن کاهش می یابد.

ایستگاه حفاظت الکتروشیمیایی اینورتر نسبت به ترانسفورماتور مزیت دارد. اصل آن بر اساس عملکرد مبدل های پالس فرکانس بالا است. یکی از ویژگی های دستگاه های اینورتر، وابستگی اندازه واحد ترانسفورماتور به فرکانس تبدیل جریان است. با فرکانس سیگنال بالاتر، کابل کمتری مورد نیاز است و اتلاف حرارت کاهش می یابد. در ایستگاه های اینورتر، به لطف فیلترهای صاف کننده، سطح ریپل جریان تولیدی دامنه کمتری دارد.

مدار الکتریکی که ایستگاه حفاظت کاتدی را تغذیه می کند به این صورت است: زمین آندی - خاک - عایق شی محافظت شده.

هنگام نصب ایستگاه حفاظت از خوردگی، پارامترهای زیر در نظر گرفته می شود:

• موقعیت زمین آند (آند-زمین)؛
• مقاومت خاک؛
• هدایت الکتریکی عایق جسم

تاسیسات حفاظت از زهکشی برای خطوط لوله گاز

با روش زهکشی حفاظت الکتروشیمیایی، خط لوله گاز مورد نیاز نیست، با استفاده از جریان های سرگردان در زمین، با ریل های کششی حمل و نقل راه آهن ارتباط برقرار می کند. اتصال الکتریکی به دلیل اختلاف پتانسیل بین ریل راه آهن و خط لوله گاز حاصل می شود.

جابجایی از طریق جریان زهکشی ایجاد می شود میدان الکتریکیخط لوله زیرزمینی گاز نقش محافظتی در این طرح توسط فیوزها و همچنین کلیدهای حداکثر بار خودکار با تنظیم مجدد انجام می شود که عملکرد مدار زهکشی را پس از افت ولتاژ بالا تنظیم می کند.

سیستم زهکشی برقی پلاریزه با استفاده از اتصالات بلوک شیر انجام می شود. تنظیم ولتاژ با این نصب با تعویض مقاومت های فعال انجام می شود. اگر روش شکست بخورد، تخلیه الکتریکی قوی‌تری به شکل حفاظت الکتروشیمیایی استفاده می‌شود، جایی که ریل راه‌آهن به عنوان هادی اتصال به زمین آند عمل می‌کند.

تاسیسات حفاظت الکتروشیمیایی گالوانیکی

استفاده از تاسیسات محافظ برای حفاظت از خط لوله گالوانیکی در صورتی توجیه می شود که هیچ منبع ولتاژی در نزدیکی تاسیسات وجود نداشته باشد - خط برق، یا بخش خط لوله گاز به اندازه کافی بزرگ نباشد.

تجهیزات گالوانیکی برای محافظت در برابر خوردگی عمل می کنند:

• سازه های فلزی زیرزمینی که توسط یک مدار الکتریکی به منابع جریان خارجی متصل نیستند.
• تک تک قطعات محافظت نشده خطوط لوله گاز؛
• بخش هایی از خطوط لوله گاز که از منبع فعلی جدا شده اند.
• خطوط لوله در حال ساخت که به طور موقت به ایستگاه های حفاظت در برابر خوردگی متصل نیستند.
• سایر سازه های فلزی زیرزمینی (شمع ها، کارتریج ها، مخازن، تکیه گاه ها و غیره).

حفاظت گالوانیکی کار خواهد کرد به بهترین شکل ممکندر خاک هایی با خاص مقاومت الکتریکی، در محدوده 50 اهم قرار دارد.

تاسیسات با آندهای توسعه یافته یا توزیع شده

هنگام استفاده از ایستگاه ترانسفورماتور حفاظت از خوردگی، جریان در امتداد یک سینوسی توزیع می شود. این تأثیر نامطلوبی بر محافظ دارد میدان الکتریکی. یا ولتاژ اضافی در نقطه حفاظت رخ می دهد که مستلزم مصرف انرژی بالا است، یا نشتی کنترل نشده جریان، که حفاظت الکتروشیمیایی خط لوله گاز را بی اثر می کند.

تمرین استفاده از آندهای توسعه یافته یا توزیع شده به دور زدن مشکل توزیع ناهموار برق کمک می کند. گنجاندن آندهای توزیع شده در طرح حفاظت الکتروشیمیایی خط لوله گاز به افزایش منطقه حفاظتی در برابر خوردگی و صاف کردن خط ولتاژ کمک می کند. با این طرح، آندها در طول کل خط لوله گاز در زمین قرار می گیرند.

یک مقاومت تنظیم کننده یا تجهیزات ویژه تضمین می کند که جریان در محدوده مورد نیاز تغییر می کند، ولتاژ زمین آندی تغییر می کند و با این کار پتانسیل حفاظتی جسم تنظیم می شود.

اگر چندین الکترود زمین به طور همزمان استفاده شود، ولتاژ جسم محافظ را می توان با تغییر تعداد آندهای فعال تغییر داد.

ECP خط لوله با استفاده از محافظ بر اساس اختلاف پتانسیل بین محافظ و خط لوله گاز واقع در زمین است. خاک در این مورد یک الکترولیت است. فلز بازسازی می شود و بدنه محافظ از بین می رود.

ویدئو: محافظت در برابر جریان های سرگردان

تا به حال، هنگام ساخت خطوط لوله صنعتی طولانی، محبوب ترین مواد لوله فولادی است. داشتن بسیاری خواص قابل توجهمانند مقاومت مکانیکی، توانایی عملکرد در مقادیر بالا فشار داخلیو دما و مقاومت در برابر تغییرات آب و هوای فصلی، فولاد همچنین دارای یک اشکال جدی است: تمایل به خوردگی، منجر به تخریب محصول و بر این اساس، ناکارآمدی کل سیستم می شود.

یکی از روش های حفاظت در برابر این تهدید، حفاظت الکتروشیمیایی از جمله حفاظت کاتدی و آندی خطوط لوله است. ویژگی ها و انواع حفاظت کاتدی در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

تعریف حفاظت الکتروشیمیایی

حفاظت الکتروشیمیایی خطوط لوله در برابر خوردگی فرآیندی است که تحت تأثیر یک میدان الکتریکی ثابت بر روی یک جسم محافظت شده ساخته شده از فلز یا آلیاژ انجام می شود. از آنجایی که جریان متناوب معمولاً برای کار در دسترس است، از یکسو کننده های ویژه برای تبدیل آن به جریان مستقیم استفاده می شود.

در مورد حفاظت کاتدی خطوط لوله، جسم محافظت شده با اعمال میدان الکترومغناطیسی بر روی آن، پتانسیل منفی به دست می آورد، یعنی تبدیل به کاتد می شود.

بر این اساس، اگر قسمتی از لوله که از خوردگی محافظت می شود، به یک "منفی" تبدیل شود، اتصال زمین متصل به آن به یک "پلاس" (یعنی یک آند) تبدیل می شود.

حفاظت ضد خوردگی با استفاده از این روش بدون حضور یک محیط الکترولیتی با رسانایی خوب غیرممکن است. در مورد خطوط لوله زیرزمینی، عملکرد آن توسط خاک انجام می شود. تماس الکترودها با استفاده از عناصر ساخته شده از فلزات و آلیاژهایی که جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می کنند، تضمین می شود.

در طول فرآیند، اختلاف پتانسیل ثابتی بین محیط الکترولیت (در این مورد، خاک) و عنصر محافظت شده از خوردگی ایجاد می شود که مقدار آن با استفاده از ولت مترهای ولتاژ بالا کنترل می شود.

طبقه بندی تکنیک های حفاظت کاتدی الکتروشیمیایی

این روش برای جلوگیری از خوردگی در دهه 20 قرن 19 پیشنهاد شد و در ابتدا در کشتی سازی مورد استفاده قرار گرفت: بدنه مسی کشتی ها با محافظ های آندی پوشانده شده بود که به طور قابل توجهی سرعت خوردگی فلز را کاهش می داد.

زمانی که اثربخشی مشخص شد تکنولوژی جدید، این اختراع به طور فعال در سایر زمینه های صنعت مورد استفاده قرار گرفت. پس از مدتی به عنوان یکی از بهترین ها شناخته شد راه های موثرحفاظت از فلزات

در حال حاضر دو نوع اصلی حفاظت کاتدی خطوط لوله در برابر خوردگی وجود دارد:

1. ساده ترین راه: یک منبع خارجی جریان الکتریکی به یک محصول فلزی که نیاز به محافظت در برابر خوردگی دارد، عرضه می شود. در این طرح، خود قطعه بار منفی می گیرد و به کاتد تبدیل می شود، در حالی که نقش آند توسط الکترودهای بی اثر و مستقل از طراحی انجام می شود.
2. روش گالوانیکی. قسمتی که نیاز به حفاظت دارد با یک صفحه محافظ (آج) ساخته شده از فلزات با مقادیر بالای پتانسیل الکتریکی منفی در تماس است: آلومینیوم، منیزیم، روی و آلیاژهای آنها. در این حالت هر دو تبدیل به آند می شوند عنصر فلزیو تخریب الکتروشیمیایی آهسته صفحه محافظ، تعمیر و نگهداری را تضمین می کند محصول فولادیجریان کاتد مورد نیاز از طریق کم و بیش برای مدت طولانی، بسته به پارامترهای صفحه کاملاً حل می شود.

ویژگی های روش اول

این روش ECP خطوط لوله، به دلیل سادگی، رایج ترین است. برای محافظت از سازه ها و عناصر بزرگ، به ویژه خطوط لوله زیرزمینی و بالای زمینی استفاده می شود.

این تکنیک به مقاومت در برابر موارد زیر کمک می کند:

• خوردگی حفره ای؛
• خوردگی به دلیل وجود جریان های سرگردان در منطقه ای که عنصر در آن قرار دارد.
• خوردگی فولاد ضد زنگ نوع بین کریستالی؛
• ترک خوردگی عناصر برنجی در اثر افزایش تنش.

ویژگی های روش دوم

این فناوری، بر خلاف فناوری اول، از جمله برای محافظت از محصولات در نظر گرفته شده است اندازه های کوچک. این تکنیک در ایالات متحده محبوب ترین است، در حالی که در فدراسیون روسیهبه ندرت استفاده می شود. دلیل آن این است که برای انجام حفاظت الکتروشیمیایی گالوانیکی خطوط لوله، لازم است یک پوشش عایق روی محصول وجود داشته باشد و در روسیه خطوط لوله اصلیبه این شکل پردازش نمی شوند.

ویژگی های ECP خطوط لوله

دلیل اصلی شکست خط لوله (کاهش فشار جزئی یا نابودی کاملعناصر فردی) خوردگی فلز است. در اثر تشکیل زنگ زدگی روی سطح محصول، ریز پارگی ها، حفره ها و ترک هایی روی سطح آن ظاهر می شود که به تدریج منجر به خرابی سیستم می شود. این مشکل به ویژه برای لوله هایی که در زیر زمین اجرا می شوند و دائماً با آب های زیرزمینی در تماس هستند، مهم است.

اصل عملکرد حفاظت کاتدی خطوط لوله در برابر خوردگی شامل ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است و به دو روشی که در بالا توضیح داده شد اجرا می شود.

پس از انجام اندازه‌گیری‌ها بر روی زمین، مشخص شد که پتانسیل مورد نیازی که در آن فرآیند خوردگی کند می‌شود -0.85 ولت است. برای عناصر خط لوله واقع در زیر لایه زمین، مقدار طبیعی آن 0.55 ولت است.

به منظور کاهش قابل توجه فرآیندهای تخریب مواد، لازم است پتانسیل کاتدی قسمت محافظت شده را به میزان 0.3 ولت کاهش دهیم. در صورت تحقق این امر، نرخ خوردگی عناصر فولادی از 10 میکرومتر در سال تجاوز نخواهد کرد.

یکی از جدی‌ترین تهدیدات برای محصولات فلزی، جریان‌های سرگردان است، یعنی تخلیه‌های الکتریکی به زمین نفوذ می‌کنند که به دلیل کار خطوط انتقال برق به زمین، صاعقه‌گیرها یا حرکت روی ریل قطار است. تعیین اینکه در چه زمانی و کجا ظاهر می شوند غیرممکن است.

اثر مخرب جریان های سرگردان بر روی عناصر سازه فولادی زمانی ظاهر می شود که این قطعات دارای پتانسیل الکتریکی مثبت نسبت به محیط الکترولیتی (در مورد خطوط لوله، خاک) باشند. تکنیک کاتدی پتانسیل منفی را به محصول محافظت شده می دهد که در نتیجه خطر خوردگی ناشی از این عامل از بین می رود.

راه بهینه برای ارائه مدار شوک الکتریکیاستفاده از یک منبع انرژی خارجی است: تامین ولتاژ کافی برای "شکستن" را تضمین می کند. مقاومتخاک

به طور معمول، خطوط انتقال نیروی هوایی با توان های 6 و 10 کیلووات به عنوان یک منبع عمل می کنند. در صورت عدم وجود خطوط برق در منطقه خط لوله، باید از ژنراتورها استفاده شود نوع موبایلکار با گازوئیل و گازوئیل

آنچه برای حفاظت الکتروشیمیایی کاتدی مورد نیاز است

برای اطمینان از کاهش خوردگی در مناطق خط لوله، از دستگاه های خاصی به نام ایستگاه های حفاظت کاتدی (CPS) استفاده می شود.

این ایستگاه ها شامل عناصر زیر است:

• اتصال زمین به عنوان آند عمل می کند.
• ژنراتور DC؛
• نقطه کنترل، اندازه گیری و کنترل فرآیند؛
• دستگاه های اتصال (سیم و کابل).

ایستگاه های حفاظت کاتدیک به طور موثر عملکرد اصلی خود را، زمانی که به یک ژنراتور یا خط برق مستقل متصل می شوند، انجام می دهند و به طور همزمان از چندین بخش مجاور خطوط لوله محافظت می کنند.

می توانید پارامترهای جریان را به صورت دستی (با تعویض سیم پیچ ترانسفورماتور) یا در حالت خودکار (در مواردی که تریستور در مدار وجود دارد) تنظیم کنید.

Minerva-3000 به عنوان پیشرفته ترین ایستگاه حفاظت کاتدی مورد استفاده در فدراسیون روسیه شناخته می شود (پروژه SKZ به سفارش گازپروم توسط مهندسان فرانسوی ایجاد شده است). یکی از این ایستگاه ها امکان اطمینان از ایمنی حدود 30 کیلومتر خط لوله زیرزمینی را فراهم می کند.

مزایای "Minerva-3000":

• سطح قدرت بالا؛
• توانایی بازیابی سریع پس از بارگیری بیش از حد (بیش از 15 ثانیه)؛
• مجهز به واحدهای کنترل دیجیتال سیستم لازم برای نظارت بر حالت های عملیاتی؛
• اجزای حیاتی کاملاً مهر و موم شده؛
• توانایی کنترل عملکرد نصب از راه دور هنگام اتصال تجهیزات ویژه.

دومین SKZ محبوب در روسیه "ASKG-TM" (ایستگاه حفاظت کاتدی تله مکانیزه تطبیقی) است. قدرت چنین ایستگاه هایی کمتر از ایستگاه های ذکر شده در بالا است (از 1 تا 5 کیلو وات)، اما قابلیت های کنترل خودکار آنها به دلیل وجود مجموعه تله متری با کنترل از راه دور در پیکربندی اصلی بهبود یافته است.

هر دو ایستگاه به منبع ولتاژ 220 ولت نیاز دارند، با استفاده از ماژول های GPRS کنترل می شوند و با ابعاد نسبتاً متوسط ​​- 500x400x900 میلی متر و وزن 50 کیلوگرم مشخص می شوند. عمر سرویس SCP از 20 سال است.