≡× MENU

• Brendshme
• Dritaret
• Muret
• Projektet
• Ndërtesat

Mbrojtja katodike nga korrozioni. Mbrojtje elektrokimike

KONSTRUKSIONE METALORE"

Bazat teorike

Mbrojtja katodike e strukturave metalike nëntokësore

Parimi i funksionimit mbrojtje katodike

Kur metali bie në kontakt me tokat që lidhen me mjediset elektrolitike, ndodh një proces korrozioni, i shoqëruar nga formimi rrymë elektrike, dhe krijohet një potencial i caktuar elektrodë. Madhësia e potencialit të elektrodës së tubacionit mund të përcaktohet nga ndryshimi i potencialit midis dy elektrodave: tubacionit dhe elementit të sulfatit të bakrit jo polarizues. Kështu, vlera e potencialit të tubacionit është diferenca midis potencialit të elektrodës së tij dhe potencialit të elektrodës së referencës në lidhje me tokën. Në sipërfaqen e tubacionit, proceset e elektrodës ndodhin në një drejtim të caktuar dhe ndryshimet në kohë janë të palëvizshme në natyrë.

Potenciali i palëvizshëm zakonisht quhet potencial natyror, duke nënkuptuar mungesën e rrymave të humbura dhe të tjera të induktuara në tubacion.

Ndërveprimi i një metali korrodues me një elektrolit ndahet në dy procese: anodike dhe katodike, të cilat zhvillohen njëkohësisht në zona të ndryshme të ndërfaqes metal-elektrolit.

Kur mbrohet nga korrozioni, përdoret ndarja territoriale e proceseve anodike dhe katodike. Një burim i rrymës me një elektrodë shtesë të tokëzimit është i lidhur me tubacionin, me ndihmën e të cilit një rrymë e jashtme direkte aplikohet në tubacion. Në këtë rast, procesi anodik ndodh në një elektrodë shtesë të tokëzimit.

Polarizimi katodik i tubacioneve nëntokësore kryhet duke përdorur mbivendosje fushë elektrike nga një burim i jashtëm DC. Poli negativ i burimit të rrymës së vazhduar është i lidhur me strukturën që mbrohet, ndërsa tubacioni është katoda në raport me tokën, dhe anoda e tokëzimit e krijuar artificialisht është poli pozitiv.

Diagrami skematik Mbrojtja katodike është paraqitur në Fig. 14.1. Me mbrojtjen katodike, poli negativ i burimit aktual 2 lidhet me tubacionin 1, dhe poli pozitiv lidhet me pajisjen e tokëzimit anodë të krijuar artificialisht 3. Kur burimi aktual është i ndezur, burimi aktual nga poli i tij përmes Tokëzimi anodik hyn në tokë dhe përmes zonave të dëmtuara të izolimit 6 në tub. Pastaj, përmes pikës së kullimit 4 përgjatë telit lidhës 5, rryma kthehet përsëri në minus të burimit të energjisë. Në këtë rast, procesi i polarizimit katodik fillon në seksionet e ekspozuara të tubacionit.

Oriz. 14.1. Diagrami skematik i mbrojtjes katodike të tubacionit:

1 - tubacion; 2 - burim i jashtëm DC; 3 - tokëzim anodik;

4 - pika e kullimit; 5 - kabllo kullimi; 6 - kontakti i terminalit të katodës;

7 - terminali i katodës; 8 - dëmtimi i izolimit të tubacionit

Meqenëse voltazhi i rrymës së jashtme të aplikuar midis elektrodës së tokëzimit dhe tubacionit tejkalon ndjeshëm ndryshimin e potencialit midis elektrodave të makroçifteve të korrozionit të tubacionit, potenciali i palëvizshëm i tokëzimit anodik nuk luan një rol vendimtar.

Me përfshirjen e mbrojtjes elektrokimike ( j 0a.shtoj) shpërndarja e rrymave të makroçifteve të korrozionit është ndërprerë, vlerat e diferencës së mundshme "tub - tokë" të seksioneve të katodës ( j 0k) me diferencën potenciale të seksioneve të anodës ( j 0a), ofrohen kushtet për polarizim.

Mbrojtja katodike rregullohet duke ruajtur potencialin e kërkuar mbrojtës. Nëse, duke aplikuar një rrymë të jashtme, tubacioni polarizohet në potencialin e ekuilibrit ( j 0k = j 0a) tretja e metalit (Fig. 14.2 a), pastaj ndalon rryma anodike dhe ndalon korrozioni. Një rritje e mëtejshme e rrymës mbrojtëse është jopraktike. Në vlera potenciale më pozitive, shfaqet dukuria e mbrojtjes jo të plotë (Fig. 14.2 b). Mund të ndodhë gjatë mbrojtjes katodike të një tubacioni të vendosur në një zonë me ndikim të fortë të rrymave të humbur ose kur përdoren mbrojtës që nuk kanë një potencial elektrodë mjaftueshëm negativ (mbrojtës zinku).

Kriteret për mbrojtjen e metalit nga korrozioni janë densiteti i rrymës mbrojtëse dhe potenciali mbrojtës.

Polarizimi i katodës jo i izoluar strukturë metalike deri në vlerën e potencialit mbrojtës kërkon rryma të konsiderueshme. Vlerat më të mundshme të densitetit të rrymës që kërkohen për polarizimin e çelikut në mjedise të ndryshme në potencialin minimal mbrojtës (-0,85 V) në lidhje me elektrodën referuese bakër-sulfat janë dhënë në tabelë. 14.1

Oriz. 14.2. Diagrami i korrozionit për rastin e polarizimit të plotë (a) dhe

polarizimi jo i plotë (b)

Në mënyrë tipike, mbrojtja katodike përdoret së bashku me veshjet izoluese të aplikuara sipërfaqja e jashtme tubacioni. Veshja e sipërfaqes zvogëlon rrymën e kërkuar me disa renditje të madhësisë. Kështu, për mbrojtjen katodike të çelikut me mbulim i mirë në tokë kërkohet vetëm 0.01 ... 0.2 mA/m 2.

Tabela 14.1

Dendësia e rrymës e nevojshme për mbrojtjen katodike

sipërfaqe çeliku të zhveshur në mjedise të ndryshme

Dendësia e rrymës mbrojtëse për tubacionet kryesore të izoluara nuk mund të bëhet një kriter i besueshëm mbrojtjeje për shkak të shpërndarjes së panjohur të izolimit të dëmtuar të tubacionit, i cili përcakton zonën aktuale të kontaktit të metalit me tokën. Edhe për një tub të paizoluar (gëzhojë në një kalim nëntokësor përmes hekurudhave dhe autostradave), dendësia e rrymës mbrojtëse përcaktohet nga dimensionet gjeometrike të strukturës dhe është fiktive, pasi proporcioni i sipërfaqes së fishekut mbetet i panjohur, i mbuluar me vazhdimisht të pranishëm. shtresa mbrojtëse pasive (shkallë, etj.) dhe që nuk marrin pjesë gjatë procesit të depolarizimit. Prandaj, densiteti i rrymës mbrojtëse si kriter mbrojtës përdoret në disa studime laboratorike të kryera në mostrat e metaleve.

Mbrojtja e tubacioneve nga korrozioni mund të kryhet duke përdorur një sërë teknologjish, më efektive prej të cilave është metoda elektrokimike, e cila përfshin mbrojtjen katodike. Shpesh, mbrojtja katodike kundër korrozionit përdoret në kombinim me trajtimin e strukturave të çelikut me përbërës izolues.

Ky artikull shqyrton mbrojtjen elektrokimike të tubacioneve dhe studion në detaje nëntipin e tij katodik. Do të mësoni se cili është thelbi i kësaj metode, kur mund të përdoret dhe cilat pajisje përdoren për mbrojtjen katodike të metaleve.

Përmbajtja e artikullit

Llojet e mbrojtjes katodike

Mbrojtja katodike nga korrozioni i strukturave të çelikut u shpik në vitet 1820. Për herë të parë, metoda u përdor në ndërtimin e anijeve - byku i bakrit i anijes ishte i veshur me mbrojtës anodë mbrojtëse, gjë që uli ndjeshëm shkallën e korrozionit të bakrit. Teknika u miratua dhe filloi të zhvillohet në mënyrë aktive, duke e bërë atë një nga metodat më efektive të mbrojtjes kundër korrozionit sot.

Mbrojtja katodike e metaleve, sipas teknologjisë, klasifikohet në dy lloje:

• metoda nr. 1 - një burim i jashtëm i rrymës lidhet me strukturën e mbrojtur, në prani të së cilës vetë produkti metalik vepron si katodë, ndërsa elektrodat inerte të palëve të treta veprojnë si anodë.
• metoda nr. 2 - " teknologji galvanike“: struktura e mbrojtur është në kontakt me një pllakë shkelëse të bërë nga një metal që ka një potencial elektronegativ më të lartë (metale të tilla përfshijnë zinkun, aluminin, magnezin dhe lidhjet e tyre). Në këtë metodë, të dy metalet kryejnë funksionin e anodës, ndërsa shpërbërja elektrokimike e metalit të pllakës së shkelës siguron që rryma minimale e kërkuar e katodës të rrjedhë nëpër strukturën e mbrojtur. Me kalimin e kohës, pllaka e shkelës shkatërrohet plotësisht.

Metoda nr. 1 është më e zakonshme. Kjo është një teknologji anti-korrozioni e lehtë për t'u zbatuar që përballon në mënyrë efektive shumë lloje të korrozionit metalik:

• korrozioni ndërkristalor i çelikut inox;
• korrozioni me gropa;
• plasaritja e bronzit nga stresi i shtuar;
• korrozioni nën ndikimin e rrymave endacake.

Ndryshe nga metoda e parë, e përshtatshme për mbrojtjen e strukturave të mëdha (të përdorura për tubacionet nëntokësore dhe mbitokësore), mbrojtja elektrokimike galvanike është menduar për përdorim me produkte me madhësi të vogël.

Metoda galvanike është e përhapur në SHBA në Rusi, praktikisht nuk përdoret, pasi teknologjia për ndërtimin e tubacioneve në vendin tonë nuk parashikon trajtimin e tubacioneve me një shtresë të veçantë izoluese, e cila është; parakusht për mbrojtjen elektrokimike galvanike.

Vini re se pa rritur ndjeshëm korrozionin e çelikut nën ndikimin e ujërave nëntokësore, gjë që është veçanërisht tipike për periudha e pranverës dhe vjeshta. Në dimër, pasi uji ngrin, korrozioni nga lagështia ngadalësohet ndjeshëm.

Thelbi i teknologjisë

Mbrojtja katodike kundër korrozionit kryhet përmes përdorimit të rrymës direkte, e cila furnizohet në strukturën e mbrojtur nga një burim i jashtëm (më së shpeshti përdoren ndreqës që konvertojnë rrymën alternative në rrymë të vazhdueshme) dhe e bën potencialin e saj negativ.

Vetë objekti, i lidhur me rrymën e drejtpërdrejtë, është një "minus" - një katodë, ndërsa tokëzimi i anodës i lidhur me të është një "plus". Kusht kryesor për efektivitetin e mbrojtjes katodike është prania e një mediumi elektrolitik mirëpërçues, i cili kur mbron tubacionet nëntokësore është dheu, ndërsa kontakti elektronik arrihet përmes përdorimit të materialeve metalike me përçueshmëri të lartë.

Në procesin e zbatimit të teknologjisë, diferenca e kërkuar e potencialit aktual ruhet vazhdimisht midis mediumit elektrolitik (dheut) dhe objektit, vlera e të cilit përcaktohet duke përdorur një voltmetër me rezistencë të lartë.

Karakteristikat e mbrojtjes katodike të tubacioneve

Korrozioni është shkaku kryesor i uljes së presionit të të gjitha llojeve të tubacioneve. Për shkak të dëmtimit të metalit nga ndryshku, mbi të krijohen këputje, zgavra dhe çarje, duke çuar në shkatërrimin e strukturës së çelikut. Ky problem është veçanërisht kritik për tubacionet nëntokësore që janë vazhdimisht në kontakt të vazhdueshëm me ujërat nëntokësore.

Mbrojtja katodike e tubacioneve të gazit kundër korrozionit kryhet duke përdorur një nga metodat e mësipërme (duke përdorur një ndreqës të jashtëm ose metodë galvanike). Teknologjia, në këtë rast, bën të mundur uljen e shkallës së oksidimit dhe tretjes së metalit nga i cili është bërë tubacioni, gjë që arrihet duke zhvendosur potencialin e tij natyror të korrozionit në anën negative.

Nëpërmjet testeve praktike, u konstatua se potenciali i polarizimit katodik të metaleve, në të cilin të gjitha proceset e korrozionit ngadalësohen, është i barabartë me -0,85 V, ndërsa për tubacionet nëntokësore në gjendje natyrale është -0,55 V.

Që mbrojtja kundër korrozionit të jetë efektive, është e nevojshme të zvogëlohet potenciali katodik i metalit nga i cili është bërë tubacioni me -0,3 V duke përdorur rrymë të drejtpërdrejtë gjatë një viti.

Mbrojtja katodike është më e larta metodë efektive mbrojtja e tubacioneve nëntokësore nga rrymat endacake. Koncepti i rrymave të humbur i referohet një ngarkese elektrike që hyn në tokë si rezultat i funksionimit të pikave të tokëzimit të linjave të energjisë, shufrave të rrufesë ose lëvizjes së trenave përgjatë linjave hekurudhore. Është e pamundur të zbulohet koha dhe vendi i saktë i shfaqjes së rrymave endacake.

Efekti gërryes i rrymave të humbur në metal ndodh nëse struktura metalike ka një potencial pozitiv në lidhje me elektrolitin (për tubacionet nëntokësore elektroliti është dheu). Mbrojtja katodike e bën potencialin metalik të tubacioneve nëntokësore negativ, gjë që eliminon rrezikun e oksidimit të tyre nën ndikimin e rrymave endacake.

Preferohet teknologjia e përdorimit të një burimi të jashtëm të rrymës për mbrojtjen katodike të tubacioneve nëntokësore. Përparësitë e tij janë burimet e pakufizuara të energjisë që mund të kapërcejnë rezistencën e tokës.

Linjat ajrore me fuqi 6 dhe 10 kW përdoren si burim aktual për mbrojtje kundër korrozionit nëse nuk ka linja elektrike në territor, mund të përdoren gjeneratorë të lëvizshëm që punojnë me gaz dhe naftë.

Pasqyrë e detajuar e teknologjisë së mbrojtjes katodike nga korrozioni (video)

Pajisjet e mbrojtjes katodike

Për mbrojtjen kundër korrozionit të tubacioneve nëntokësore, përdoren pajisje speciale - stacionet e mbrojtjes katodike(SKZ), i përbërë nga njësitë e mëposhtme:

• tokëzim (anodë);
• Burimi DC;
• pika e kontrollit, monitorimit dhe matjes;
• lidh kabllot dhe telat.

Një SCP i lidhur me rrjetin elektrik ose me një gjenerator autonom mund të kryejë mbrojtjen katodike të disa tubacioneve nëntokësore aty pranë. Rregullimi i rrymës mund të bëhet me dorë (duke zëvendësuar mbështjelljen në transformator) ose automatikisht (nëse sistemi është i pajisur me tiristorë).

Ndër stacionet e mbrojtjes katodike të përdorura në industrinë vendase, instalimi më i avancuar teknologjikisht konsiderohet të jetë Minerva-3000 (i projektuar nga inxhinierë nga Franca me kërkesë të Gazprom). Fuqia e kësaj VS është e mjaftueshme për mbrojtje efektive 30 km tubacion nëntokësor.

Përparësitë e instalimit përfshijnë:

• fuqia e rritur;
• funksioni i rikuperimit të mbingarkesës (përditësimi ndodh në 15 sekonda);
• disponueshmëria e sistemeve të kontrollit dixhital për të kontrolluar kushtet e funksionimit;
• ngushtësi e plotë e komponentëve kritikë;
• mundësia e lidhjes së pajisjeve për telekomandë.

Njësitë ASKG-TM janë gjithashtu të kërkuara gjerësisht në ndërtimin e brendshëm në krahasim me Minerva-3000, ato kanë një fuqi të reduktuar (1-5 kW), megjithatë, në konfigurimin e stokut, sistemi është i pajisur me një kompleks telemetrike, i cili automatikisht; kontrollon funksionimin e SCP dhe ka aftësinë për t'u kontrolluar nga distanca.

Stacionet e mbrojtjes katodike Minerva-3000 dhe ASKG-TM kërkojnë energji nga një furnizim me energji 220 V. Kontrolli në distancë i pajisjeve kryhet duke përdorur module të integruara GPRS. SKZ kanë dimensione mjaft më të mëdha - 50*40*90 cm dhe peshë - 50 kg. Jeta minimale e shërbimit të pajisjeve është 20 vjet.

Tubacionet janë deri tani mjetet më të zakonshme të transportit të transportuesve të energjisë. E meta e tyre e dukshme është ndjeshmëria e tyre ndaj ndryshkut. Për këtë qëllim kryhet mbrojtja katodike e tubacioneve kryesore nga korrozioni. Cili është parimi i funksionimit të tij?

Shkaqet e korrozionit

Rrjetet e tubacioneve për sistemet e mbështetjes së jetës shpërndahen në të gjithë Rusinë. Me ndihmën e tyre, gazi, uji, produktet e naftës dhe nafta transportohen në mënyrë efikase. Jo shumë kohë më parë, u vendos një tubacion për të transportuar amoniak. Shumica e llojeve të tubacioneve janë prej metali, dhe armiku i tyre kryesor është gërryerja, nga të cilat ka shumë lloje.

Arsyet për formimin e ndryshkut në sipërfaqet metalike bazohen në vetitë e mjedisit, si korrozioni i jashtëm ashtu edhe i brendshëm i tubacioneve. Rreziku i korrozionit për sipërfaqet e brendshme bazohet në:

1. Ndërveprimi me ujin.
2. Prania e alkaleve, kripërave ose acideve në ujë.

Rrethana të tilla mund të lindin në sistemet kryesore të furnizimit me ujë, furnizimin me ujë të nxehtë (DHW), me avull dhe sistemet e ngrohjes. Një faktor po aq i rëndësishëm është metoda e vendosjes së tubacionit: mbi tokë ose nëntokë. E para është më e lehtë për t'u ruajtur dhe eliminuar shkaqet e formimit të ndryshkut në krahasim me të dytin.

Me metodën e instalimit tub më tub, rreziku i korrozionit është i ulët. Kur instaloni drejtpërdrejt tubacionin në jashtë ndryshku mund të formohet nga ndërveprimi me atmosferën, i cili gjithashtu çon në një ndryshim në dizajn.

Tubacionet e vendosura nën tokë, duke përfshirë avullin dhe ujë të nxehtë më e ndjeshme ndaj korrozionit. Shtrohet pyetja për ndjeshmërinë ndaj korrozionit të tubave të vendosur në fund të burimeve të ujit, por vetëm një pjesë e vogël e tubacioneve janë të vendosura në këto vende.

Sipas qëllimit të tyre, tubacionet me rrezik korrozioni ndahen në:

• linjat kryesore;
• peshkimi;
• për sistemet e ngrohjes dhe mbështetjes së jetës;
• për ujërat e zeza nga ndërmarrjet industriale.

Ndjeshmëria ndaj korrozionit të rrjeteve kryesore të tubacioneve

Korrozioni i tubacioneve të këtij lloji është studiuar më mirë dhe mbrojtja e tyre nga ekspozimi faktorët e jashtëm të përcaktuara nga kërkesat standarde. Dokumentet rregullatore diskutojnë metodat e mbrojtjes, dhe jo arsyet e formimit të ndryshkut.

Është po aq e rëndësishme të merret parasysh se në këtë rast merret parasysh vetëm korrozioni i jashtëm, ndaj të cilit është i ndjeshëm seksioni i jashtëm i tubacionit, pasi gazrat inertë kalojnë brenda tubacionit. Në këtë rast, kontakti i metalit me atmosferën nuk është aq i rrezikshëm.

Për mbrojtjen nga korrozioni, sipas GOST, konsiderohen disa seksione të tubacionit: rrezik i shtuar dhe i lartë, si dhe i rrezikshëm nga korrozioni.

Ekspozimi ndaj faktorëve negativë nga atmosfera për zonat me rrezik të lartë ose llojet e korrozionit:

1. Rrymat e humbur lindin nga burimet e rrymës së drejtpërdrejtë.
2. Ekspozimi ndaj mikroorganizmave.
3. Stresi i krijuar provokon plasaritjen e metalit.
4. Magazinimi i mbetjeve.
5. Tokat e kripura.
6. Temperatura e substancës së transportuar është mbi 300 °C.
7. Korrozioni i dioksidit të karbonit të një tubacioni nafte.

Një instalues ​​për mbrojtjen e tubacioneve nëntokësore nga korrozioni duhet të njohë modelin e tubacionit dhe kërkesat e SNiP.

Korrozioni elektrokimik nga toka

Për shkak të ndryshimit në tensionet e formuara në seksione individuale të tubacioneve, ndodh një rrjedhë elektronike. Procesi i formimit të ndryshkut ndodh sipas parimit elektrokimik. Bazuar në këtë efekt, një pjesë e metalit në zonat anodike plasaritet dhe derdhet në bazën e tokës. Pas ndërveprimit me elektrolitin, formohet korrozioni.

Një nga kriteret e rëndësishme për sigurimin e mbrojtjes nga manifestimet negative është gjatësia e linjës. Rrugës ka dhera me përbërje të ndryshme dhe karakteristikat. E gjithë kjo kontribuon në shfaqjen e një ndryshimi të tensionit midis pjesëve të tubacioneve të shtruara. Rrjeti ka përçueshmëri të mirë, kështu që ndodh formimi i çifteve galvanike me një masë mjaft të madhe.

Një rritje në shkallën e korrozionit të tubacionit provokon dendësi të lartë rrjedha e elektroneve. Thellësia e linjave nuk është më pak e rëndësishme, pasi ruan një përqindje të konsiderueshme të lagështisë dhe temperatura nuk lejohet të bjerë nën shenjën "0". Shkallët e mullirit mbeten gjithashtu në sipërfaqen e tubave pas përpunimit dhe kjo ndikon në shfaqjen e ndryshkut.

Duke kryer punë kërkimoreËshtë krijuar një marrëdhënie e drejtpërdrejtë midis thellësisë dhe zonës së ndryshkut të formuar në metal. Kjo bazohet në faktin se metali është sipërfaqe më të madhe sipërfaqet janë më të ndjeshme ndaj manifestimeve të jashtme negative. Raste të veçanta përfshijnë shfaqjen e sasive dukshëm më të vogla të shkatërrimit në strukturat e çelikut nën ndikimin e procesit elektrokimik.

Agresiviteti i tokës ndaj metalit përcaktohet, para së gjithash, nga përbërësi i tyre strukturor, lagështia, rezistenca, ngopja me alkali, përshkueshmëria e ajrit dhe faktorë të tjerë. Instaluesi për mbrojtjen e tubacioneve nëntokësore nga korrozioni duhet të jetë i njohur me projektin e ndërtimit të tubacionit.

Korrozioni nën ndikimin e rrymave endacake

Ndryshku mund të lindë nga një rrjedhë e alternuar dhe konstante e elektroneve:

• Formimi i ndryshkut nën ndikimin e rrymës konstante. Rrymat e humbur janë rryma që gjenden në tokë dhe në elementët strukturorë të vendosur nën tokë. Origjina e tyre është antropogjene. Ato lindin si rezultat i funksionimit të pajisjeve teknike të rrymës së drejtpërdrejtë, të përhapur nga ndërtesat ose strukturat. Mund të jenë invertorët e saldimit, sistemet e mbrojtjes së katodës dhe pajisje të tjera. Rryma tenton të ndjekë rrugën e rezistencës më të vogël, si rezultat, me tubacionet ekzistuese në tokë, do të jetë shumë më e lehtë që rryma të kalojë nëpër metal. Anoda është seksioni i tubacionit nga i cili rryma e humbur del në sipërfaqen e tokës. Pjesa e tubacionit në të cilën hyn rryma vepron si katodë. Në sipërfaqet anodike të përshkruara, rrymat kanë një densitet të shtuar, kështu që janë në këto vende që formohen pika të konsiderueshme korrozioni. Shkalla e korrozionit nuk është e kufizuar dhe mund të jetë deri në 20 mm në vit.
• Formimi i ndryshkut nën ndikimin e rrymës alternative. Kur ndodhet pranë linjave të energjisë me tensione rrjeti mbi 110 kV, si dhe në një rregullim paralel të tubacioneve, korrozioni ndodh nën ndikimin e rrymave alternative, duke përfshirë korrozionin nën izolimin e tubacioneve.

Plasaritja nga korrozioni i stresit

Nëse një sipërfaqe metalike ekspozohet njëkohësisht ndaj faktorëve të jashtëm negativ dhe tensionit të lartë nga linjat e energjisë, gjë që krijon forca tërheqëse, atëherë ndodh formimi i ndryshkut. Sipas hulumtimit të kryer, vendin e saj e zuri teoria e re e korrozionit hidrogjen.

Çarje të vogla formohen kur tubi është i ngopur me hidrogjen, i cili më pas siguron një rritje të presionit nga brenda në nivele më të larta se ekuivalenti i kërkuar i lidhjes së atomeve dhe kristaleve.

Nën ndikimin e difuzionit të protonit, shtresa sipërfaqësore hidrogjenizohet nën ndikimin e hidrolizës në nivele të rritura të mbrojtjes katodike dhe ekspozimit të njëkohshëm ndaj përbërjeve inorganike.

Pas hapjes së çarjes, procesi i ndryshkjes së metalit përshpejtohet, i cili sigurohet nga elektroliti i tokës. Si rezultat, nën ndikimin e ndikimeve mekanike, metali i nënshtrohet shkatërrimit të ngadaltë.

Korrozioni për shkak të mikroorganizmave

Korrozioni mikrobiologjik është procesi i formimit të ndryshkut në një tubacion nën ndikimin e mikroorganizmave të gjallë. Këto mund të jenë algat, kërpudhat, bakteret, duke përfshirë protozoarët. Është vërtetuar se përhapja e baktereve ndikon më së shumti në këtë proces. Për të ruajtur aktivitetin jetësor të mikroorganizmave, është e nevojshme të krijohen kushte, përkatësisht azoti, lagështia, uji dhe kripërat. Gjithashtu kushtet janë:

1. Treguesit e temperaturës dhe lagështisë.
2. Presioni.
3. Disponueshmëria e ndriçimit.
4. Oksigjeni.

Organizmat që prodhojnë kushte acidike gjithashtu mund të shkaktojnë korrozion. Nën ndikimin e tyre, në sipërfaqe shfaqen kavitete, të cilat kanë ngjyrë të zezë dhe kanë një erë të pakëndshme të sulfurit të hidrogjenit. Bakteret që përmbajnë sulfate janë të pranishme pothuajse në të gjitha tokat, por shkalla e korrozionit rritet me rritjen e numrit të tyre.

Çfarë është mbrojtja elektrokimike

Mbrojtje elektrokimike Mbrojtja kundër korrozionit e tubacioneve është një grup masash që synojnë parandalimin e zhvillimit të korrozionit nën ndikimin e një fushe elektrike. Për konvertimin e rrymës direkte përdoren ndreqës të specializuar.

Mbrojtja nga korrozioni kryhet duke krijuar një fushë elektromagnetike, si rezultat i së cilës fitohet një potencial negativ ose zona vepron si një katodë. Kjo është, segmenti tubacionet e çelikut, i mbrojtur nga formimi i ndryshkut, fiton një ngarkesë negative dhe tokëzimi fiton një ngarkesë pozitive.

Mbrojtja katodike e tubacioneve nga korrozioni shoqërohet me mbrojtje elektrolitike me përçueshmëri të mjaftueshme të mediumit. Ky funksion kryhet nga toka kur vendosen autostrada metalike nëntokësore. Kontakti i elektrodave kryhet përmes elementëve përçues.

Treguesi për përcaktimin e treguesve të korrozionit është një voltmetër i tensionit të lartë ose matës korrozioni. Me anë të kësaj pajisjeje monitorohet treguesi ndërmjet elektrolitit dhe tokës, posaçërisht për këtë rast.

Si klasifikohet mbrojtja elektrokimike?

Korrozioni dhe mbrojtja e tubacioneve kryesore dhe rezervuarëve prej tij kontrollohen në dy mënyra:

• Një burim rrymë është i lidhur me sipërfaqen metalike. Kjo zonë fiton një ngarkesë negative, domethënë vepron si katodë. Anodet janë elektroda inerte që nuk kanë asnjë lidhje me dizajnin. Kjo metodë konsiderohet më e zakonshme, dhe korrozioni elektrokimik nuk ndodh. Kjo teknikë synon të parandalojë llojet e mëposhtme të korrozionit: gropa, për shkak të pranisë së rrymave të humbura, lloji kristalor i inoksit, si dhe plasaritja e elementeve prej bronzi.
• Metoda galvanike. Mbrojtja e tubacioneve kryesore ose mbrojtja sakrifikuese kryhet nga pllaka metalike me nivele të larta ngarkese negative, të bëra nga alumini, zinku, magnezi ose lidhjet e tyre. Anodet janë dy elementë, të ashtuquajtur frenues, ndërsa shkatërrimi i ngadaltë i mbrojtësit ndihmon në ruajtjen e rrymës së katodës në produkt. Mbrojtja mbrojtëse përdoret jashtëzakonisht rrallë. ECP kryhet në veshjen izoluese të tubacioneve.

Rreth veçorive të mbrojtjes elektrokimike

Shkaku kryesor i shkatërrimit të tubacionit është pasojë e korrozionit sipërfaqet metalike. Pas formimit të ndryshkut, krijohen çarje, çarje dhe zgavra, të cilat gradualisht rriten në madhësi dhe kontribuojnë në këputjen e tubacionit. Ky fenomen ndodh më shpesh pranë autostradave të shtruara nën tokë ose në kontakt me ujërat nëntokësore.

Parimi i mbrojtjes katodike është krijimi i diferencës së tensionit dhe veprimi i dy metodave të përshkruara më sipër. Pas kryerjes së operacioneve matëse direkt në vendndodhjen e tubacionit, u zbulua se potenciali i kërkuar për të ndihmuar në ngadalësimin e procesit të shkatërrimit duhet të jetë 0.85 V, dhe për elementët nëntokësorë kjo vlerë është 0.55 V.

Për të ngadalësuar shkallën e korrozionit, voltazhi i katodës duhet të reduktohet me 0.3 V. Në këtë situatë, shkalla e korrozionit nuk do të kalojë 10 mikronë/vit dhe kjo do të zgjasë ndjeshëm jetën e shërbimit të pajisjeve teknike.

Një nga problemet e rëndësishme është prania e rrymave endacake në tokë. Rryma të tilla lindin nga tokëzimi i ndërtesave, strukturave, shina hekurudhore dhe pajisje të tjera. Për më tepër, është e pamundur të bëhet një vlerësim i saktë se ku mund të shfaqen.

Për të krijuar një efekt shkatërrues, mjafton të ngarkoni tubacionet e çelikut me një potencial pozitiv në lidhje me mjedisin elektrolitik, këto përfshijnë tubacionet e vendosura në tokë.

Për të siguruar qarkun me rrymë, është e nevojshme të furnizohet një tension i jashtëm, parametrat e të cilit do të jenë të mjaftueshëm për të thyer rezistencën e themelit të tokës.

Si rregull, burime të tilla janë linjat e energjisë me fuqi nga 6 në 10 kW. Nëse rryma elektrike nuk mund të furnizohet, atëherë mund të përdoren gjeneratorë me naftë ose gaz. Instaluesi për mbrojtjen e tubacioneve nëntokësore nga korrozioni duhet të jetë i njohur me zgjidhjet e projektimit përpara kryerjes së punës.

Mbrojtja katodike

Për të zvogëluar përqindjen e ndryshkut në sipërfaqen e tubave, përdoren stacionet e mbrojtjes së elektrodave:

1. Anode, e bërë në formën e përçuesve të tokëzimit.
2. Konvertuesit e rrjedhave konstante të elektroneve.
3. Pajisjet për kontrollin e procesit dhe monitorimin e këtij procesi.
4. Lidhjet me kabllo dhe tela.

Stacionet e mbrojtjes katodike janë mjaft efektive kur lidhen drejtpërdrejt me një linjë elektrike ose gjenerator, ato ofrojnë një efekt frenues të rrymave. Kjo siguron mbrojtjen e disa seksioneve të tubacionit njëkohësisht. Parametrat mund të rregullohen manualisht ose automatikisht. Në rastin e parë, përdoren mbështjelljet e transformatorit, dhe në të dytën përdoren tiristorët.

Më e zakonshme në Rusi është instalimi i teknologjisë së lartë - Minevra -3000. Fuqia e tij është e mjaftueshme për të mbrojtur 30,000 m autostrada.

Përparësitë e pajisjes teknike:

• karakteristikat e fuqisë së lartë;
• përditësimi i mënyrës së funksionimit pas mbingarkesave në një çerek minutë;
• duke përdorur rregullimin dixhital, monitorohen parametrat e funksionimit;
• ngushtësi e lidhjeve shumë kritike;
• duke e lidhur pajisjen me telekomandë prapa procesit.

Përdoren gjithashtu ASKG-TM, megjithëse fuqia e tyre është e ulët, ato janë të pajisura me një kompleks telemetrie ose telekomandë i lejon ata të jenë jo më pak të njohur.

Një diagram i linjës së izolimit të ujësjellësit ose tubacionit të gazit duhet të jetë i disponueshëm në vendin e punës.

Video: mbrojtja katodike kundër korrozionit - çfarë është dhe si kryhet?

Mbrojtje nga korrozioni duke instaluar kullimin

Instaluesi i mbrojtjes nga korrozioni për tubacionet nëntokësore duhet të jetë i njohur me sistemin e kullimit. Një mbrojtje e tillë kundër formimit të ndryshkut të tubacioneve nga rrymat e humbur kryhet nga një pajisje kullimi e nevojshme për të devijuar këto rryma në një pjesë tjetër të tokës. Ka disa opsione kullimi.

Llojet e ekzekutimit:

1. Ekzekutuar nën tokë.
2. Direkt.
3. Me polaritete.
4. Të përforcuar.

Gjatë kryerjes së kullimit të tokës, elektrodat instalohen në zonat e anodës. Për të siguruar një linjë të drejtë kullimi, bëhet një kërcyes elektrik që lidh tubacionin me polin negativ të burimeve aktuale, për shembull, tokëzimi nga një ndërtesë banimi.

Kullimi i polarizuar ka përçueshmëri të njëanshme, domethënë kur një ngarkesë pozitive shfaqet në qarkun e tokës, ajo fiket automatikisht. Drenazhimi i përmirësuar funksionon nga një konvertues i rrymës, i lidhur gjithashtu me qarkun elektrik, dhe kjo përmirëson largimin e rrymave të humbur nga linja kryesore.

Rritja për korrozionin e tubacionit kryhet me llogaritje, sipas RD.

Përveç kësaj, përdoret mbrojtja e frenuesit, domethënë përdoret një përbërje e veçantë në tuba për të mbrojtur kundër mjediseve agresive. Korrozioni i ndalimit ndodh kur pajisjet e bojlerit janë të papunë për një kohë të gjatë për të parandaluar që kjo të ndodhë, mirëmbajtja e pajisjeve është e nevojshme.

Një instalues ​​për mbrojtjen e tubacioneve nëntokësore nga korrozioni duhet të ketë njohuri dhe aftësi, të trajnohet në Rregulla dhe t'i nënshtrohet periodikisht një ekzaminimi mjekësor dhe të kalojë provimet në prani të një inspektori nga Rostechnadzor.

Deri tani, kur rregullon të gjerë tubacionet industriale Materiali më i popullarizuar i tubave është çeliku. Duke zotëruar shumë veti të jashtëzakonshme të tilla si forca mekanike, aftësia për të funksionuar në vlera të mëdha presioni i brendshëm dhe temperatura dhe rezistenca ndaj ndryshimeve të motit sezonal, çeliku gjithashtu ka një pengesë serioze: një tendencë ndaj korrozionit, duke çuar në shkatërrimin e produktit dhe, në përputhje me rrethanat, mosfunksionimin e të gjithë sistemit.

Një nga metodat e mbrojtjes kundër këtij kërcënimi është elektrokimike, duke përfshirë mbrojtjen katodike dhe anodike të tubacioneve; Karakteristikat dhe llojet e mbrojtjes katodike do të diskutohen më poshtë.

Përkufizimi i mbrojtjes elektrokimike

Mbrojtja elektrokimike e tubacioneve nga korrozioni është një proces që kryhet nën ndikimin e një fushe elektrike konstante në një objekt të mbrojtur të bërë nga metale ose lidhje. Meqenëse rryma alternative është zakonisht e disponueshme për funksionim, përdoren ndreqës të posaçëm për ta kthyer atë në rrymë direkte.

Në rastin e mbrojtjes katodike të tubacioneve, objekti i mbrojtur fiton një potencial negativ duke aplikuar një fushë elektromagnetike në të, domethënë bëhet katodë.

Prandaj, nëse një pjesë e tubit të mbrojtur nga korrozioni bëhet "minus", atëherë tokëzimi i lidhur me të bëhet "plus" (d.m.th. një anodë).

Mbrojtja kundër korrozionit duke përdorur këtë metodë është e pamundur pa praninë e një mediumi elektrolitik me përçueshmëri të mirë. Në rastin e tubacioneve nëntokësore funksionin e tij e kryen toka. Kontakti i elektrodave sigurohet nga përdorimi i elementeve të metaleve dhe lidhjeve që përcjellin mirë rrymën elektrike.

Gjatë procesit, lind një ndryshim i vazhdueshëm potencial midis mediumit elektrolitik (në këtë rast, tokës) dhe elementit të mbrojtur nga korrozioni, vlera e të cilit kontrollohet duke përdorur voltmetra të tensionit të lartë.

Klasifikimi i teknikave të mbrojtjes katodike elektrokimike

Kjo metodë e parandalimit të korrozionit u propozua në vitet 20 të shekullit të 19-të dhe fillimisht u përdor në ndërtimin e anijeve: bykat e bakrit të anijeve ishin të veshura me mbrojtës anode, gjë që uli ndjeshëm shkallën e korrozionit të metaleve.

Pasi të jetë vendosur efektiviteti teknologji e re, shpikja filloi të përdoret në mënyrë aktive në fusha të tjera të industrisë. Pas ca kohësh u njoh si një nga më të mirat mënyra efektive mbrojtja e metaleve.

Aktualisht ekzistojnë dy lloje kryesore të mbrojtjes katodike të tubacioneve kundër korrozionit:

1. Mënyra më e lehtë: një burim i jashtëm i rrymës elektrike i jepet një produkti metalik që kërkon mbrojtje nga korrozioni. Në këtë dizajn, vetë pjesa fiton një ngarkesë negative dhe bëhet katodë, ndërsa roli i anodës kryhet nga elektroda inerte, të pavarura nga dizajni.
2. Metoda galvanike. Pjesa që ka nevojë për mbrojtje bie në kontakt me një pllakë mbrojtëse (të shkelur) të bërë nga metale me vlera të larta të potencialit elektrik negativ: alumini, magnezi, zinku dhe lidhjet e tyre. Në këtë rast, të dyja bëhen anode element metalik, dhe shkatërrimi i ngadaltë elektrokimik i pllakës mbrojtëse garanton mirëmbajtjen në produkt çeliku rryma e kërkuar katodë. Përmes pak a shumë për një kohë të gjatë, në varësi të parametrave të pllakës, ajo tretet plotësisht.

Karakteristikat e metodës së parë

Kjo metodë e ECP e tubacioneve, për shkak të thjeshtësisë së saj, është më e zakonshme. Përdoret për të mbrojtur strukturat dhe elementët e mëdhenj, në veçanti tubacionet nëntokësore dhe mbitokësore.

Teknika ndihmon për t'i rezistuar:

• korrozioni me gropa;
• korrozioni për shkak të pranisë së rrymave të humbur në zonën ku ndodhet elementi;
• korrozioni i çelik inox të tipit ndërkristal;
• plasaritja e elementeve prej bronzi për shkak të rritjes së stresit.

Karakteristikat e metodës së dytë

Kjo teknologji, ndryshe nga e para, synon ndër të tjera të mbrojë produktet madhësive të vogla. Teknika është më e popullarizuar në SHBA, ndërsa në Federata Ruse përdoret rrallë. Arsyeja është se për të kryer mbrojtjen elektrokimike galvanike të tubacioneve, është e nevojshme të keni një shtresë izoluese në produkt, dhe në Rusi tubacionet kryesore nuk përpunohen në këtë mënyrë.

Karakteristikat e ECP të tubacioneve

Arsyeja kryesore e dështimit të tubacionit (depresioni i pjesshëm ose shkatërrim i plotë elemente individuale) është korrozioni i metaleve. Si rezultat i formimit të ndryshkut në sipërfaqen e produktit, në sipërfaqen e tij shfaqen mikro grisje, zgavra dhe çarje, duke çuar gradualisht në dështimin e sistemit. Ky problem është veçanërisht i rëndësishëm për tubat që shkojnë nën tokë dhe janë vazhdimisht në kontakt me ujërat nëntokësore.

Parimi i funksionimit të mbrojtjes katodike të tubacioneve kundër korrozionit përfshin krijimin e një ndryshimi potencial elektrik dhe zbatohet në dy mënyrat e përshkruara më sipër.

Pas kryerjes së matjeve në tokë, u konstatua se potenciali i kërkuar në të cilin çdo proces korrozioni ngadalësohet është –0,85 V; për elementët e tubacionit të vendosur nën shtresën e tokës, vlera e tij natyrore është –0,55 V.

Për të ngadalësuar ndjeshëm proceset e shkatërrimit të materialeve, është e nevojshme të zvogëlohet potenciali katodik i pjesës së mbrojtur me 0,3 V. Nëse kjo arrihet, shkalla e korrozionit të elementeve të çelikut nuk do të kalojë 10 μm/vit.

Një nga kërcënimet më serioze për produktet metalike janë rrymat endacake, domethënë shkarkimet elektrike që depërtojnë në tokë për shkak të funksionimit të linjave të transmetimit të energjisë së tokëzimit, shufrave të rrufesë ose lëvizjes në binarët e trenit. Është e pamundur të përcaktohet se në çfarë ore dhe ku do të shfaqen.

Efekti shkatërrues i rrymave endacake në elementët strukturorë të çelikut shfaqet kur këto pjesë kanë një potencial elektrik pozitiv në raport me mjedisin elektrolitik (në rastin e tubacioneve, dheut). Teknika katodike i jep produktit të mbrojtur një potencial negativ, si rezultat i të cilit eliminohet rreziku i korrozionit për shkak të këtij faktori.

Mënyra optimale për të siguruar qarkun me rrymë elektrike është përdorimi i një burimi të jashtëm energjie: ai garanton furnizimin e tensionit të mjaftueshëm për të "shpërthyer" rezistenca dheu.

Në mënyrë tipike, linjat ajrore të transmetimit të energjisë me fuqi 6 dhe 10 kW veprojnë si një burim i tillë. Nëse nuk ka linja elektrike në zonën e tubacionit, duhet të përdoren gjeneratorë të lëvizshëm që punojnë me gaz dhe naftë.

Çfarë nevojitet për mbrojtjen elektrokimike katodike

Për të siguruar një reduktim të korrozionit në zonat e tubacioneve, përdoren pajisje speciale të quajtura stacionet e mbrojtjes katodike (CPS).

Këto stacione përfshijnë elementët e mëposhtëm:

• tokëzimi që vepron si anodë;
• gjenerator DC;
• pika e kontrollit, matjes dhe kontrollit të procesit;
• pajisje lidhëse (tela dhe kabllo).

Stacionet e mbrojtjes katodike kryejnë në mënyrë mjaft efektive funksionin e tyre kryesor, kur lidhen me një gjenerator të pavarur ose linjë energjie, duke mbrojtur njëkohësisht disa seksione afër tubacioneve.

Ju mund të rregulloni parametrat aktualë ose manualisht (duke zëvendësuar mbështjelljet e transformatorit) ose në një mënyrë të automatizuar (në rastin kur ka tiristorë në qark).

Minerva-3000 njihet si stacioni më i avancuar i mbrojtjes katodike i përdorur në Federatën Ruse (projekti SKZ i porositur nga Gazprom u krijua nga inxhinierë francezë). Një stacion i tillë bën të mundur sigurimin e rreth 30 km tubacion nëntokësor.

Të mirat e "Minerva-3000":

• niveli i lartë i fuqisë;
• aftësia për t'u rikuperuar shpejt pas mbingarkimeve (jo më shumë se 15 sekonda);
• pajisur me njësitë e kontrollit dixhital të sistemit të nevojshëm për monitorimin e mënyrave të funksionimit;
• komponentë kritikë absolutisht të mbyllur;
• aftësia për të kontrolluar funksionimin e instalimit nga distanca kur lidhni pajisje speciale.

SKZ-ja e dytë më e popullarizuar në Rusi është "ASKG-TM" (stacioni i mbrojtjes katodike adaptive të telemekanizuar). Fuqia e stacioneve të tilla është më e vogël se ato të përmendura më lart (nga 1 në 5 kW), por aftësitë e tyre të kontrollit automatik janë përmirësuar për shkak të pranisë së një kompleksi telemetrike me telekomandë në konfigurimin origjinal.

Të dy stacionet kërkojnë një burim tensioni 220 V, kontrollohen duke përdorur module GPRS dhe karakterizohen nga dimensione mjaft modeste - 500x400x900 mm dhe një peshë prej 50 kg. Jeta e shërbimit të SCP është nga 20 vjet.

A.I. Kheifets, Shef i Shërbimit të Mbrojtjes Elektrokimike,
OJSC "Rrjeti i ngrohjes i Shën Petersburg", Shën Petersburg

Hyrje

Mbrojtja e tubacioneve të rrjetit të ngrohjes nga korrozioni është një detyrë shumë e rëndësishme, zgjidhja e së cilës përcakton në masë të madhe besueshmërinë e të gjithë sistemit të centralizuar të furnizimit me ngrohje. Në Shën Petersburg, mbizotërojnë rrjetet e ngrohjes nëntokësore, të cilat funksionojnë në kushte gërryese, të shkaktuara si nga një rrjet i dendur i komunikimeve nëntokësore në distanca të gjata, ashtu edhe nga transporti i zhvilluar i elektrizuar, ashtu edhe nga ngopja e dherave dhe e dherave me lagështi dhe reagentë kimikë. Ekzistojnë dy mënyra kryesore për të mbrojtur metalet nga korrozioni: pasive - duke aplikuar veshje izoluese në sipërfaqen e tyre dhe aktive - duke përdorur mjete mbrojtëse elektrokimike.

Pak teori

Strukturat metalike të operuara në mjedise të ndryshme (atmosferë, ujë, tokë) i nënshtrohen efekteve shkatërruese të këtij mjedisi. Shkatërrimi i një metali për shkak të ndërveprimit të tij me mjedisin e jashtëm quhet korrozioni. Thelbi i procesit të korrozionit është heqja e atomeve nga rrjeta metalike, e cila mund të ndodhë në dy mënyra, kjo është arsyeja pse ata bëjnë dallimin midis korrozionit thjesht kimik dhe elektrokimik.

Korrozioni është kimik nëse, pas prishjes së një lidhjeje metalike, atomet e metalit lidhen drejtpërdrejt lidhje kimike me ato atome ose grupe atomesh që janë pjesë e agjentëve oksidues që heqin elektronet valente të metalit. Procesi zhvillohet pa pjesëmarrjen e elektroneve të lira dhe nuk shoqërohet me shfaqjen e një rryme elektrike. Një shembull është formimi i shkallës kur materialet me bazë hekuri reagojnë në temperatura të larta me oksigjenin.

Korrozioni është elektrokimik nëse një jon metalik i ngarkuar pozitivisht largohet nga rrjeta metalike, d.m.th. kationi hyn në kontakt jo me agjentin oksidues, por me përbërës të tjerë të mjedisit gërryes, dhe elektronet transferohen në agjentin oksidues, të lëshuar gjatë formimit të kationit. Në korrozionin elektrokimik, heqja e atomeve nga një grilë metalike kryhet jo si rezultat i një, si në korrozionin kimik, por i dy proceseve elektrokimike të pavarura, por të ndërlidhura: anodike (kalimi i kationeve metalike "të kapur" në tretësirë) dhe katodike (lidhja e elektroneve të liruara nga një oksidues). Agjentët oksidues janë jonet e hidrogjenit, të cilët gjenden kudo ku ka ujë, dhe molekulat e oksigjenit. Korrozioni elektrokimik shoqërohet me shfaqjen e rrymës elektrike.

Tubacionet e rrjeteve të ngrohjes janë objekte të zgjeruara dhe seksionet e ndryshme të tyre nuk janë në kushte të barabarta nga pikëpamja e zhvillimit të proceseve të korrozionit. Tokat dhe tokat thithin reshjet dhe shkrin ujin në mënyra të ndryshme dhe kanë përshkueshmëri të ndryshme ajri. Specifike rezistenca elektrike tokat janë gjithashtu të ndryshme; është vlera e tij (sa më e ulët, aq më e rrezikshme) që karakterizon agresivitetin gërryes të mjedisit. Si rezultat, zona formohen përgjatë sipërfaqes së tubacioneve ku kryesisht kryhen reaksione anodike ose katodike. Përçueshmëria elektrike e metalit është shumë e lartë, elektronet rishpërndahen pothuajse menjëherë nga vendet ku ndodh reaksioni anodik në vendet ku ndodh reaksioni katodik (Fig. 1). Në fakt, lindin diçka si qeliza galvanike ose bateri, në të cilat toka luan rolin e elektrolitit, dhe qarku i jashtëm është një strukturë metalike nëntokësore. Zonat anodike janë elektroda pozitive ("+"), dhe zonat katodike janë elektroda negative ("-"). Kur një rrymë elektrike rrjedh në zonat e anodës, atomet vazhdimisht dalin nga rrjeta metalike në mjedisi i jashtëm, d.m.th. tretje metalike.

Një rrezik i veçantë për tubacionet e rrjeteve të ngrohjes janë rrymat e humbur që lindin për shkak të rrjedhjes së një pjese të rrymës nga qarqet elektrike të transportit në tokë ose tretësirat ujore, ku bien mbi konstruksione metalike. Kur rryma del nga këto struktura, shpërbërja anodike e metalit ndodh përsëri në tokë ose ujë. Zona të tilla vërehen veçanërisht shpesh në zonat e transportit elektrik tokësor. Korrozioni për shkak të rrymave të humbur ndonjëherë quhet korrozioni elektrik. Rryma të tilla mund të arrijnë vlera prej disa amperësh. Për të dhënë një ide: një rrymë prej 1 A, në përputhje me ligjin e parë të Faradeit, shkakton tretjen e hekurit në masën 9,1 kg gjatë një viti. Nëse rryma është e përqendruar në një sipërfaqe prej 1 m2, atëherë kjo korrespondon me një ulje të trashësisë së murit të tubit me 1.17 mm në vit, d.m.th. në 6 vjet do të zvogëlohej me 7 mm.

Parimi i funksionimit të mbrojtjes elektrokimike (ECP) të sipërfaqes së jashtme të një metali kundër korrozionit bazohet në faktin se duke zhvendosur potencialin e metalit duke kaluar një rrymë elektrike të jashtme, është e mundur të ndryshohet shpejtësia e korrozionit të tij. Marrëdhënia midis potencialit dhe shkallës së korrozionit është jolineare dhe e paqartë.

ECP bazuar në aplikimin e rrymës katodike quhet mbrojtje katodike. Në kushtet e prodhimit, ai zbatohet në dy versione.

1. Në versionin e parë zhvendosja e nevojshme Potenciali sigurohet duke lidhur strukturën e mbrojtur me një burim tensioni të jashtëm si katodë, dhe elektroda ndihmëse përdoren si anodë (Fig. 2).

Burimi është një ndreqës i rregullueshëm, i cili konverton tensionin e frekuencës industriale në tension të drejtpërdrejtë, dhe elektrodat e tokëzimit të anodës kombinohen në një qark, përbërja dhe vendndodhja e elektrodave të të cilave përcaktohen me llogaritje. Gjatë funksionimit, masa e elektrodave të qarkut të tokëzimit të anodës zvogëlohet në mënyrë monotonike.

Polarizimi katodik i një strukture metalike jo të izoluar në potencialin minimal mbrojtës kërkon rryma të konsiderueshme, kështu që mbrojtja katodike zakonisht përdoret së bashku me veshjet izoluese të aplikuara në sipërfaqen e jashtme të strukturës së mbrojtur. Veshja e sipërfaqes zvogëlon rrymën e kërkuar me disa renditje të madhësisë. Me mbrojtjen katodike është gjithashtu e nevojshme të kontrollohet vlera e potencialit maksimal, sepse është shumë vlerë të madhe mund të çojë në heqjen e veshjes izoluese nga muri i tubacionit. Dokumentet rregullatore (Udhëzimet standarde për mbrojtjen e tubacioneve të rrjetit të ngrohjes nga korrozioni i jashtëm RD 153-34.0-20.518-2003) përcaktojnë se potenciali minimal mbrojtës për rrjetet e ngrohjes është 1.1 V, dhe maksimumi 2.5 V në drejtim negativ në lidhje me Elektroda referuese jopolarizuese e sulfatit të bakrit. Vlera të tilla duhet të sigurohen në të gjithë zonën e mbrojtur dhe kjo arrihet sa më saktë, aq më mirë të jetë izoluar metali nga toka.

2. Opsioni i dytë për mbrojtjen katodike është mbrojtja galvanike (ose sakrifikuese) (Fig. 3). Parimi i funksionimit të tij bazohet në faktin se metale të ndryshme karakterizohen nga vlera të ndryshme të potencialeve standarde të elektrodës. Polarizimi katodik i strukturës së mbrojtur arrihet për shkak të kontaktit të tij me një metal më elektronegativ. Kjo e fundit vepron si një anodë dhe shpërbërja e saj elektrokimike siguron rrjedhjen e rrymës katodike përmes metalit të mbrojtur. Vetë anoda, e bërë nga magnezi, zinku, alumini dhe lidhjet e tyre, gradualisht përkeqësohet. Avantazhi i mbrojtjes së shkelës është se nuk kërkon një burim të jashtëm tensioni, por ky lloj mbrojtjeje mund të përdoret vetëm në seksione relativisht të shkurtra të tubacioneve (deri në 60 m), si dhe në kafazet e çelikut.

3. Për të mbrojtur tubacionet e rrjeteve të ngrohjes nga korrozioni i jashtëm nën ndikimin e rrymave endacake, përdoret kullimi (kullimi) elektrik - një lidhje me një përcjellës metalik të zonës nga rrjedhin këto rryma me hekurudhën e tramvajit ose binarëve hekurudhor. Në një distancë të madhe nga hekurudha, kur një kullim i tillë është i vështirë për t'u zbatuar, përdoret një anodë shtesë prej gize, e cila groposet në tokë dhe lidhet me zonën e mbrojtur.

Në vendet ku efekti elektrolitik i rrymave të humbur kombinohet me rrymat e çifteve galvanike, mund të ndodhë një rritje e mprehtë e shkallës së proceseve të korrozionit. Në raste të tilla, përdoren instalime kullimi të zgjeruara (Fig. 4), të cilat lejojnë jo vetëm heqjen e rrymave të humbura nga tubacionet, por edhe për t'u siguruar atyre sasinë e nevojshme të potencialit mbrojtës. Drenazhimi i zgjeruar është një stacion katodik konvencional, i lidhur me polin negativ me strukturën e mbrojtur, dhe polin pozitiv jo me tokëzimin anodik, por me shinat e transportit të elektrizuar.

4. Instalimet ECP të pronarëve të shërbimeve nëntokësore ngjitur, si tubacionet e gazit, mund të kenë një efekt të fortë gërryes në tubacionet e rrjeteve të ngrohjes (Fig. 5a). Nëse tubacionet janë në zonën e veprimit të rrymës katodë të një instalimi "të huaj", atëherë shkatërrimi në vendet ku kjo rrymë del nga tubi i çelikut në tokë do të jetë i njëjtë me atë të shkaktuar nga rrymat endacake. Për mbrojtje, është e nevojshme lidhja e tubacioneve të rrjeteve të ngrohjes me polin negativ të burimit të tensionit (Fig. 5b).

Është e mundur të zhvendoset potenciali i një metali për ta mbrojtur atë nga korrozioni jo vetëm drejt negativit, por edhe vlerat pozitive. Në këtë rast, disa metale kalojnë në një gjendje pasive, dhe rryma e shpërbërjes së metalit bie dhjetëra herë. Ky lloj mbrojtjeje quhet anodik, përparësia e tij është se nevojiten rryma të ulëta për të ruajtur gjendjen pasive të metalit. Megjithatë, nëse elektroliti përmban jone klori dhe squfuri, korrozioni i metaleve mund të rritet ndjeshëm dhe vetë pajisja e polarizuar anodike mund të dështojë. Mbrojtje anodike nuk aplikohet për rrjetet e ngrohjes.

ECP në Rrjetin e Ngrohjes SHA të Shën Petersburgut operohet dhe zhvillohet si një sistem, d.m.th. një grup përbërësish të ndërlidhur: të palëvizshëm mjete teknike, kontrollin instrumental dhe bazën e të dhënave të informacionit.

Në përputhje me oraret, specialistët e shërbimit ECP kryejnë në mënyrë rutinore matjet e korrozionit sipas metodologjisë së vendosur në të gjitha seksionet e rrjeteve kryesore dhe të shpërndarjes në vendet e hyrjes në tubacionet nëntokësore (dhoma termike). Pas përpunimit të rezultateve të matjes, përcaktohen zonat e anodës dhe katodës në tubacione, zonat mbrojtëse dhe zonat e ndikimit të rrezikshëm të rrymave endacake. Përveç kësaj, matjet e korrozionit kryhen gjatë gropave të planifikuara dhe kur eliminohen defektet në rrjetet e ngrohjes, ku ato plotësohen me rezultatin. analiza kimike dheu. Rezultatet e matjes janë të sistemuara dhe të arkivuara, ato janë informacion i vlefshëm për të dy organizimin e duhur funksionimin e pajisjeve termike mekanike, dhe për planifikimin e ndërtimit të objekteve shtesë të ECP.

Inspektime më të hollësishme dhe të plota të korrozionit të zonave kryesore të ngrohjes kryhen nga një kontraktues i specializuar. Këto inspektime kryhen në zona të rrezikshme nga korrozioni, zakonisht pas rindërtimit (zhvendosjes) së rrjeteve të ngrohjes, sepse aplikimi lloje moderne izolimi, strukturat dhe teknologjitë ofrojnë izolim më të mirë galvanik të metalit nga betoni dhe nga toka se më parë. Kjo do të thotë, ndër të tjera, një ndryshim i mundshëm në kufijtë e zonave të anodës dhe katodës, zonave të ndikimit të rrymave endacake. Rezultatet e ekzaminimeve paraqiten në formën e raporteve që përmbajnë informacion në lidhje me ndryshimet në vlerat e potencialeve të elektrodës në zona të ndryshme sipërfaqet e tubacioneve në mënyra të ndryshme funksionimi (Fig. 6) jo vetëm nga tonat, por edhe të pajisjeve ECP që i përkasin organizatave të palëve të treta. Duke përdorur metodat e modelimit matematik (Fig. 7), llogaritet lloji, sasia dhe vendndodhja e pajisjeve shtesë të nevojshme ECP për projektim të mëtejshëm.

Aktualisht, SHA Rrjeti i Ngrohjes i Shën Petersburg zotëron 432 instalime ECP, nga të cilat: instalime të mbrojtjes katodike - 204 njësi. (përfshirë instalimet e mbrojtjes katodike që i përkasin kategorisë së mbrojtjes së përbashkët kundër korrozionit të jashtëm të tubacioneve të rrjeteve të ngrohjes dhe tubacioneve të gazit të vendosura afër - 20 copë); instalime të zgjeruara kullimi - 8 copë; instalimet e mbrojtjes së shkelës - 220 copë. Mirëmbajtja e instalimeve të mbrojtjes së nyjeve katodike kryhet nga OJSC Antikor.

Sipas kërkesave dokumentet rregullatore(Mbrojtja nga korrozioni. Projektimi i mbrojtjes elektrokimike të strukturave nëntokësore. STO Gazprom 2-3.5-047-2006) Instalimet ECP nuk duhet të kenë një ndikim negativ në komunikimet fqinje. OJSC Antikor, e cila është e angazhuar në mbrojtjen elektrokimike të tubacioneve të gazit në Shën Petersburg, gjatë rindërtimit dhe ndërtimit të ri të instalimeve të saj, njofton menjëherë Rrjetin e ngrohjes OJSC të Shën Petersburgut për fizibiliteti teknik lidhjen e seksioneve të rrjeteve të ngrohjes me ECP të tubacioneve të gazit, nëse parashikohet nga projekti.

Gjatë funksionimit të të gjitha instalimeve, përveç kullimit, ECP, masa e elektrodave të tyre të tokëzuara humbet vazhdimisht, sepse kjo përbën thelbin fizik të mbrojtjes elektrokimike. Momenti i "vdekjes" së qarkut ose mbrojtësit të tokëzimit të anodës vjen në mënyrë të pashmangshme. Është e mundur dhe e nevojshme të sigurohet një periudhë e caktuar operimi midis riparimeve të mëdha të instalimeve ECP duke përdorur llogaritjet e sakta

numrin e kërkuar dhe vendndodhjen e elementeve, duke zgjedhur materiale cilësore, respektim i rreptë i teknologjisë së instalimit. Mund të ketë raste të dështimit të elektrodës për shkak të dëmtimit të pikës lokale. Që nga viti 2010, gjatë rikonstruksionit dhe ndërtimit të ri, ne kemi përdorur përçues tokëzimi anode ferrosilid ElZhK-1500 me mbrojtje të njësisë së kontaktit në vend të EGT-1450 të mëparshëm. Gjatë një serie vitet e fundit Në instalimet ECP, përdoren vetëm konvertuesit automatikë të llojeve UKZTA dhe PKZ-AR (Fig. 8), të cilët bëjnë të mundur ruajtjen e vazhdueshme të vlerave të specifikuara të rrymës së anodës ose potencialit mbrojtës në tubacion.

Praktika e pajisjes së instalimeve ECP me regjistrues telemetrik ka marrë një rëndësi të veçantë (Fig. 9). Këto pajisje, të prodhuara në formën e njësive të integruara, transmetojnë vazhdimisht informacione në distancë në lidhje me vlerat e sasive elektrike që ndryshojnë në kohë në një kompjuter të dedikuar (Fig. 10). Po krijohen arkiva për të analizuar funksionimin e instalimeve të ECP. Përveç kësaj, sistemi i telemetrisë ka një funksion alarmi për akses të paautorizuar të personave të paautorizuar në instalime.

Vlen të theksohet se përpara fillimit të punimeve të ndërtimit dhe instalimit, kontraktori njofton klientin për datën e fillimit të punës, organizimi i projektimit, një organizatë që kryen mbikëqyrjen teknike të ndërtimit dhe një organizatë në shërbim të së cilës do të transferohen instalimet mbrojtëse në ndërtim.

Kompania jonë është e angazhuar në mbrojtjen elektrokimike të rrjeteve të ngrohjes nga korrozioni i jashtëm që nga viti 1960, d.m.th. më shumë se 50 vjet. Me kalimin e viteve, specialistët ECP ishin pjesë e divizioneve të ndryshme të prodhimit dhe pas formimit të Rrjetit të Ngrohjes në Shën Petersburg OJSC në 2010, u krijua një shërbim i veçantë ECP. Sot përbëhet nga 13 persona që zgjidhin probleme teknike dhe organizative.

Detyrat teknike përfshijnë: devijimet ditore të dy ekipeve të elektricistëve përgjatë rrugëve të caktuara të instalimeve ECP me mirëmbajtjen. Në të njëjtën kohë, monitorohet nëse organizatat e palëve të treta po kryejnë pa regjistrim të duhur punimet tokësore në zonën e instalimeve tona.

Mirëmbajtja e instalimeve ECP përfshin:

■ inspektimi i të gjithë elementëve të instalimit për të identifikuar defektet e jashtme, kontrollimi i densitetit të kontakteve, shërbimi i instalimit, mungesa e dëmtimit mekanik të elementeve individuale, mungesa e djegieve dhe shenjave të mbinxehjes, mungesa e gërmimeve në rrugën e kabllove të kullimit dhe tokëzimet anode;

■ kontrollimi i shërbimit të siguresave (nëse ka);

■ pastrimi i kapakut të kullimit dhe konvertuesit të katodës, njësisë mbrojtëse të bashkimit jashtë dhe brenda;

■ matja e rrymës dhe tensionit në daljen e konvertuesit ose ndërmjet anodës (mbrojtësve) galvanike dhe tubave;

■ matjen e potencialit të tubacionit në pikën e lidhjes së instalimit;

■ bën një shënim në regjistrin e instalimit për rezultatet e punës së kryer;

■ matjen e potencialeve në pika matëse të përhershme fikse.

Kryhet periodikisht riparimet aktuale dhe monitorimi i efikasitetit të pajisjeve ECP. Specialistët e shërbimit ECP kryejnë mbikëqyrjen teknike të prodhimit remont, rindërtimi dhe ndërtimi kapital i instalimeve ECP nga kontraktorët. Monitorohet përputhshmëria e punimeve të ndërtimit dhe instalimit të kryera me projektin.

Riparimet aktuale përfshijnë:

■ matja e rezistencës së izolimit të kabllove të energjisë;

■ riparimi i linjave të energjisë;

■ riparimi i njësisë ndreqëse;

■ riparimi i kabllit kullues.

Monitorimi i efikasitetit të një instalimi ECP përfshin matjen e potencialeve mbrojtëse në pikat matëse në të gjithë zonën e mbrojtjes të një instalimi të caktuar ECP. Monitorimi i efektivitetit të ECP të tubacioneve të rrjetit të ngrohjes kryhet të paktën 2 herë në vit, si dhe kur ndryshojnë parametrat e funksionimit të instalimeve ECP dhe kur ndryshojnë kushtet korrozive që lidhen me:

■ vendosja e strukturave të reja nëntokësore;

■ në lidhje me punë riparimi në rrjetet e ngrohjes;

■ instalimi i ECP në shërbimet nëntokësore ngjitur.

Specialistët e shërbimit ECP kryejnë mbikëqyrjen teknike të riparimit, rindërtimit dhe ndërtimit kapital të instalimeve të ECP nga kontraktorët. Monitorohet përputhshmëria e punimeve të ndërtimit dhe instalimit të kryera me projektin.

Detyrat organizative përfshijnë, para së gjithash, marrjen e lejes për të furnizuar me energji stacionet ECP nga rrjetet e SHA Lenenergo. Ky është një algoritëm me shumë hapa, i shoqëruar nga një sasi e madhe dokumentacioni. Përveç furnizimit me energji, shërbimi ECP është i angazhuar në përgatitjen e programeve të synuara për ndërtime dhe riparime të reja, verifikimin dhe miratimin e projekteve dhe përgatitjen e specifikimeve teknike.

Instalimet ECP kundër korrozionit të jashtëm të strukturave metalike janë përdorur për 100 vjet. Parimi fizik dhe kimik i funksionimit të tyre mbetet i pandryshuar, por për të rritur jetën e tyre të shërbimit, për të zvogëluar kapitalin dhe kostot operative, është e nevojshme të kërkoni dhe gjeni të reja. zgjidhje teknike. Përdorimi i elektrodave të zgjatura për tokëzimin anodik duket premtues. Elektrodat elastomerike vendosen horizontalisht në një kanal përgjatë tubacioneve të rrjetit të ngrohjes në një thellësi

1.5 m dhe ndahen në disa seksione për të rritur mirëmbajtjen. Kostoja e instalimeve të tilla është më e ulët se kur përdoren sythe tradicionale të tokëzimit anodik. Në vitin 2011 tashmë janë ndërtuar dy instalime me elektroda horizontale.

Pajisja e instalimeve ECP me njësi telemetrie do të vazhdojë dhe në të ardhmen, informacioni për funksionimin e të gjitha instalimeve do të transmetohet dhe arkivohet nga distanca.

Në vitin 2011, një projekt i automatizuar i matjes së energjisë elektrike përfundoi për 59 instalime ECP dhe zbatimi i tij është planifikuar për vitin 2012

Tashmë ka filluar puna për futjen e bazës së të dhënave të instalimeve ECP në sistemin e unifikuar të informacionit dhe analitik të Rrjetit të Ngrohjes OJSC të Shën Petersburgut. Në të ardhmen, kjo do të bëjë të mundur përcaktimin e shpejtë dhe më të saktë të prioriteteve gjatë hartimit të një programi për rindërtimin e seksioneve të rrjeteve të ngrohjes dhe organizimin e saktë të punës së gërmimit kur eliminohen defektet.

Qëllimi kryesor i ECP të rrjeteve të ngrohjes është të sigurojë funksionimin e tubacioneve pa dëmtime gjatë gjithë periudhës rregullative (25 vjet). Për të arritur këtë qëllim, është e nevojshme që ECP të trajtohet si një sistem, pa neglizhuar asnjë nga komponentët e tij të specifikuar në këtë nen. Disa konsiderata të përgjithshme mund të jenë të dobishme.

1. Në zonat e rrezikshme nga korrozioni, është e nevojshme të vihet në punë ECP sa më shpejt që të jetë e mundur pas ndërtimit ose rikonstruksionit të një seksioni të rrjetit të ngrohjes, d.m.th. mbroni metalin nga zeroja.

2. Në një seksion tubacionesh që janë elektrikisht të izoluar dobët nga toka (shkatërrimi i termoizolimit, kontakti i metalit me strukturat e betonit, etj.), instalimi i ECP do të jetë me pak efektivitet, sepse rryma mbrojtëse e krijuar prej saj nuk do të shpërndahet në qindra metra përgjatë tubave, por do të rrjedhë në tokë në pikën e "qarkut të shkurtër".

3. Nëse zbulohet efikasitet i ulët instalimi ekzistues ECP (diferencë e vogël në vlerën e potencialit metalik kur instalimi ndizet dhe fiket), është e nevojshme ta rindërtoni atë duke ndryshuar vendndodhjen e qarkut të tokëzimit anodik (AGC) në lidhje me tubacionet e mbrojtura.

4. Gjatë rikonstruksionit dhe ndërtimit të ri të instalimeve ECP, këshillohet të përdoret më së shumti markat më të mira elektroda për KAZ, sepse dështimi i qarkut nënkupton dështimin e të gjithë instalimit, dhe për të rivendosur KAZ, do të duhet të kryhen punë të shtrenjta gërmimi.

5. Koordinimi i aktiviteteve në lidhje me ECP me pronarët e tjerë të komunikimeve nëntokësore do të bëjë të mundur marrjen e masave për mbrojtjen e tubacioneve të rrjeteve të ngrohjes nga ndikimi i dëmshëm i instalimeve "të huaja" të ECP, si dhe, në disa raste, organizimin e mbrojtjes së përbashkët.

Përvoja e funksionimit të rrjeteve të ngrohjes të Rrjetit të Ngrohjes SHA të Shën Petersburgut dëshmon bindshëm se ECP ka qenë dhe mbetet një komponent i rëndësishëm në një sërë masash për të rritur besueshmërinë e furnizimit me ngrohje në Shën Petersburg.