Perlindungan katodik elektrostatik. Pilihan untuk perlindungan katodik pipa - kelebihan dan kekurangan metode

A. G. semenov, umum Direktur, JV "Elkon", G. Kishinev; L. P. Sysa, terkemuka insinyur Oleh ECP, NPK "Vektor", G. Moskow

Perkenalan

Stasiun proteksi katodik (CPS) adalah elemen penting dari sistem proteksi elektrokimia (atau katodik) (ECP) pipa bawah tanah terhadap korosi. Saat memilih VCS, mereka paling sering didasarkan pada biaya terendah, kemudahan layanan, dan kualifikasi personel pengoperasiannya. Kualitas peralatan yang dibeli biasanya sulit dinilai. Penulis mengusulkan untuk mempertimbangkan parameter teknis SCZ yang ditentukan dalam paspor, yang menentukan seberapa baik tugas utama proteksi katodik akan dilakukan.

Para penulis tidak mengejar tujuan untuk mengekspresikan diri mereka dalam bahasa ilmiah yang ketat dalam mendefinisikan konsep. Dalam proses komunikasi dengan personel layanan ECP, kami menyadari bahwa penting untuk membantu orang-orang ini mensistematisasikan persyaratan dan, yang lebih penting, memberi mereka gambaran tentang apa yang terjadi baik di jaringan listrik maupun di VCP itu sendiri. .

TugasECP

Proteksi katodik dilakukan apabila arus listrik mengalir dari SCZ melalui suatu rangkaian listrik tertutup yang dibentuk oleh tiga hambatan yang dihubungkan secara seri:

· ketahanan tanah antara pipa dan anoda; Saya anoda menyebarkan resistensi;

· resistensi isolasi pipa.

Ketahanan tanah antara pipa dan anoda dapat sangat bervariasi tergantung pada komposisi dan kondisi eksternal.

Anoda adalah bagian penting dari sistem ECP, dan berfungsi sebagai elemen habis pakai, yang pembubarannya menjamin kemungkinan penerapan ECP. Ketahanannya terus meningkat selama pengoperasian karena pelarutan, penurunan luas permukaan kerja efektif, dan pembentukan oksida.

Mari kita pertimbangkan pipa logam itu sendiri, yang merupakan elemen ECP yang dilindungi. Bagian luar pipa logam ditutupi dengan insulasi, di mana retakan terbentuk selama pengoperasian karena pengaruh getaran mekanis, perubahan suhu musiman dan harian, dll. Kelembaban menembus celah yang terbentuk pada insulasi hidro dan termal pipa dan terjadi kontak logam pipa dengan tanah, sehingga membentuk pasangan galvanik yang memfasilitasi pelepasan logam dari pipa. Semakin banyak retakan dan ukurannya, semakin besar lebih banyak logam dikeluarkan. Jadi, korosi galvanik terjadi di mana arus ion logam mengalir, yaitu. listrik.

Karena arus mengalir, muncul ide bagus untuk mengambil sumber arus eksternal dan menyalakannya untuk memenuhi arus ini, yang menyebabkan logam dihilangkan dan terjadi korosi. Namun timbul pertanyaan: berapa besarnya arus buatan ini? Tampaknya plus dan minus memberikan arus penghilangan logam nol. Bagaimana cara mengukur arus ini? Analisis menunjukkan bahwa tegangan antara pipa logam dan tanah, yaitu. pada kedua sisi insulasi, harus antara -0,5 dan -3,5 V (tegangan ini disebut potensial proteksi).

TugasSKZ

Tugas SCP tidak hanya menyediakan arus pada rangkaian ECP, tetapi juga menjaganya agar potensial proteksi tidak melampaui batas yang diterima.

Jadi, jika insulasi masih baru dan belum rusak, maka ketahanannya terhadap arus listrik tinggi dan diperlukan arus yang kecil untuk mempertahankan potensial yang dibutuhkan. Seiring bertambahnya usia isolasi, resistansinya menurun. Akibatnya, arus kompensasi yang dibutuhkan dari SCZ meningkat. Ini akan semakin meningkat jika retakan muncul pada isolasi. Stasiun harus mampu mengukur potensi proteksi dan mengubah arus keluarannya. Dan tidak ada lagi yang diperlukan, dari sudut pandang tugas ECP.

ModebekerjaSKZ

Ada empat mode pengoperasian ECP:

· tanpa stabilisasi nilai arus atau tegangan keluaran;

· Saya mengeluarkan stabilisasi tegangan;

· stabilisasi arus keluaran;

· Saya stabilisasi potensi perlindungan.

Katakanlah segera bahwa dalam rentang perubahan yang diterima di semua faktor yang mempengaruhi, implementasi tugas ECP dipastikan sepenuhnya hanya ketika mode keempat digunakan. Yang diterima sebagai standar untuk mode operasi VCS.

Sensor potensial memberikan stasiun informasi tentang tingkat potensi. Stasiun mengubah arusnya ke arah yang diinginkan. Masalah dimulai dari saat sensor potensial ini perlu dipasang. Anda perlu memasangnya di lokasi tertentu yang diperhitungkan, Anda perlu menggali parit untuk kabel penghubung antara stasiun dan sensor. Siapa pun yang pernah memasang komunikasi apa pun di kota tahu betapa merepotkannya hal itu. Ditambah lagi, sensor memerlukan perawatan berkala.

Dalam kondisi di mana timbul masalah dengan mode pengoperasian dengan potensi umpan balik, lakukan sebagai berikut. Saat menggunakan mode ketiga, diasumsikan bahwa keadaan insulasi dalam jangka pendek tidak banyak berubah dan resistansinya tetap stabil. Oleh karena itu, cukup untuk memastikan aliran arus yang stabil melalui resistansi isolasi yang stabil, dan kita memperoleh potensi proteksi yang stabil. Dalam jangka menengah hingga panjang, penyesuaian yang diperlukan dapat dilakukan oleh gelandang yang terlatih khusus. Mode pertama dan kedua tidak diterapkan pada VCS persyaratan tinggi. Stasiun-stasiun ini memiliki desain yang sederhana dan, sebagai hasilnya, murah, baik untuk pembuatan maupun pengoperasiannya. Rupanya, keadaan ini menentukan penggunaan SCZ tersebut di ECP pada objek yang berada dalam kondisi aktivitas lingkungan korosif rendah. Jika kondisi eksternal (keadaan isolasi, suhu, kelembaban, arus menyimpang) berubah sedemikian rupa sehingga terbentuk mode yang tidak dapat diterima pada objek yang dilindungi, stasiun-stasiun ini tidak dapat melakukan tugasnya. Untuk menyesuaikan modenya, diperlukan kehadiran personel pemeliharaan yang sering, jika tidak, tugas ECP akan selesai sebagian.

KarakteristikSKZ

Pertama-tama, VCS harus dipilih berdasarkan persyaratan yang ditetapkan dalam dokumen peraturan. Dan, mungkin, hal terpenting dalam hal ini adalah GOST R 51164-98. Lampiran “I” dokumen ini menyatakan bahwa efisiensi stasiun harus minimal 70%. Tingkat interferensi industri yang diciptakan oleh RMS tidak boleh melebihi nilai yang ditentukan oleh GOST 16842, dan tingkat harmonik pada keluaran harus mematuhi GOST 9.602.

Paspor SPS biasanya menunjukkan: Saya memberi peringkat daya keluaran;

Efisiensi pada daya keluaran terukur.

Daya keluaran terukur adalah daya yang dapat disalurkan stasiun pada beban terukur. Biasanya beban ini adalah 1 ohm. Efisiensi didefinisikan sebagai rasio daya keluaran terukur terhadap daya aktif yang dikonsumsi oleh stasiun dalam mode terukur. Dan dalam mode ini, efisiensinya adalah yang tertinggi di antara stasiun mana pun. Namun, sebagian besar VCS tidak beroperasi dalam mode nominal. Faktor beban daya berkisar antara 0,3 hingga 1,0. Dalam hal ini, efisiensi nyata untuk sebagian besar stasiun yang diproduksi saat ini akan turun secara nyata seiring dengan menurunnya daya keluaran. Hal ini terutama terlihat pada SSC transformator yang menggunakan thyristor sebagai elemen pengaturnya. Untuk RMS tanpa transformator (frekuensi tinggi), penurunan efisiensi dengan penurunan daya keluaran jauh lebih kecil.

Gambaran umum perubahan efisiensi VMS dengan desain berbeda dapat dilihat pada gambar.

Dari Gambar. Terlihat bahwa jika Anda menggunakan sebuah stasiun, misalnya dengan efisiensi nominal 70%, maka bersiaplah dengan kenyataan bahwa Anda telah membuang 30% listrik yang diterima dari jaringan dengan sia-sia. Dan ini adalah kasus terbaik dari daya keluaran terukur.

Dengan daya keluaran 0,7 dari nilai pengenal, Anda harus siap menghadapi kenyataan bahwa kehilangan listrik Anda akan sama dengan energi berguna yang dikeluarkan. Di mana begitu banyak energi yang hilang?

· rugi-rugi ohmik (termal) pada belitan transformator, tersedak dan elemen rangkaian aktif;

· biaya energi untuk pengoperasian sirkuit kendali stasiun;

· kehilangan energi dalam bentuk emisi radio; hilangnya energi pulsasi arus keluaran stasiun pada beban.

Energi ini dipancarkan ke dalam tanah dari anoda dan tidak dihasilkan pekerjaan yang bermanfaat. Oleh karena itu, sangat penting untuk menggunakan stasiun dengan koefisien denyut yang rendah, jika tidak, energi yang mahal akan terbuang percuma. Kehilangan listrik tidak hanya meningkat pada tingkat pulsasi dan emisi radio yang tinggi, namun juga, energi yang terbuang sia-sia ini menimbulkan gangguan pada pengoperasian normal. jumlah besar peralatan elektronik yang terletak di area sekitar. Paspor SKZ juga menunjukkan daya total yang dibutuhkan, mari kita coba memahami parameter ini. SKZ mengambil energi dari jaringan listrik dan melakukan ini di setiap unit waktu dengan intensitas yang sama seperti yang kami izinkan menggunakan kenop penyesuaian pada panel kontrol stasiun. Secara alami, Anda dapat mengambil energi dari jaringan dengan kekuatan yang tidak melebihi kekuatan jaringan ini. Dan jika tegangan dalam jaringan berubah secara sinusoidal, maka kemampuan kita mengambil energi dari jaringan berubah secara sinusoidal 50 kali per detik. Misalnya, ketika tegangan jaringan melewati nol, tidak ada daya yang dapat diambil darinya. Namun ketika tegangan sinusoida mencapai maksimum, maka pada saat itulah kemampuan kita mengambil energi dari jaringan sudah maksimal. Di lain waktu, peluang ini lebih kecil. Jadi, ternyata pada suatu saat kekuatan jaringan berbeda dengan kekuatannya pada saat berikutnya. Nilai daya ini disebut daya sesaat saat ini waktu dan konsep seperti itu sulit untuk dioperasikan. Oleh karena itu, kami menyepakati konsep yang disebut daya efektif, yang ditentukan dari proses imajiner di mana jaringan dengan perubahan tegangan sinusoidal digantikan oleh jaringan dengan tegangan konstan. Ketika kami menghitung nilai tegangan konstan ini untuk jaringan listrik kami, ternyata 220 V - ini disebut tegangan efektif. Dan nilai maksimum sinusoidal tegangan disebut amplitudo tegangan, yaitu sebesar 320 V. Dengan analogi tegangan, konsep nilai arus efektif diperkenalkan. Produk dari nilai tegangan efektif dan nilai arus efektif disebut konsumsi daya total, dan nilainya ditunjukkan dalam paspor RMS.

Dan kekuatan penuh di VCS sendiri tidak terpakai sepenuhnya, karena ia mengandung berbagai elemen reaktif yang tidak menyia-nyiakan energi, tetapi menggunakannya seolah-olah menciptakan kondisi agar sisa energi dapat masuk ke beban, dan kemudian mengembalikan energi penyetelan ini kembali ke jaringan. Energi yang dikembalikan ini disebut energi reaktif. Energi yang ditransfer ke beban adalah energi aktif. Parameter yang menunjukkan hubungan antara energi aktif yang harus ditransfer ke beban dan total energi yang disuplai ke VMS disebut faktor daya dan ditunjukkan dalam paspor stasiun. Dan jika kita mengoordinasikan kemampuan kita dengan kemampuan jaringan pasokan, mis. sinkron dengan perubahan sinusoidal tegangan jaringan, kita mengambil daya darinya, maka kasus ini disebut ideal dan faktor daya VMS yang beroperasi dengan jaringan dengan cara ini akan sama dengan satu.

Stasiun harus mentransfer energi aktif seefisien mungkin untuk menciptakan potensi perlindungan. Efisiensi VHC dalam melakukan hal ini dinilai dengan koefisien tindakan yang berguna. Berapa banyak energi yang dikeluarkan tergantung pada metode transmisi energi dan mode pengoperasian. Tanpa membahas bidang yang luas ini, kami hanya akan mengatakan bahwa SSC transformator dan transformator-thyristor telah mencapai batas peningkatannya. Mereka tidak memiliki sumber daya untuk meningkatkan kualitas pekerjaan mereka. Masa depan adalah milik VMS frekuensi tinggi, yang semakin andal dan mudah dirawat setiap tahunnya. Dalam hal efisiensi dan kualitas pekerjaan, mereka telah melampaui pendahulunya dan memiliki cadangan besar untuk perbaikan.

Konsumenproperti

KE properti konsumen Perangkat seperti SCS dapat mencakup hal-hal berikut:

1. Ukuran, berat Dan kekuatan. Mungkin tidak perlu dikatakan bahwa semakin kecil dan ringan stasiun tersebut, semakin rendah biaya transportasi dan pemasangannya, baik selama pemasangan maupun perbaikan.

2. Pemeliharaan. Kemampuan untuk dengan cepat mengganti stasiun atau perakitan di lokasi sangatlah penting. Dengan perbaikan selanjutnya di laboratorium, mis. prinsip modular konstruksi VCS.

3. Kenyamanan V melayani. Kemudahan perawatan, selain kemudahan pengangkutan dan perbaikan, menurut kami ditentukan oleh hal-hal berikut:

kehadiran semua indikator dan instrumen pengukuran yang diperlukan, kemampuan untuk mengontrol dan memantau mode pengoperasian VCS dari jarak jauh.

kesimpulan

Berdasarkan uraian di atas, ada beberapa kesimpulan dan saran yang dapat diambil:

1. Stasiun trafo dan trafo-thyristor sudah ketinggalan zaman dalam segala hal dan tidak memenuhi persyaratan modern, terutama di bidang penghematan energi.

2. Stasiun modern harus memiliki:

· efisiensi tinggi pada seluruh rentang beban;

· faktor daya (cos I) tidak lebih rendah dari 0,75 pada seluruh rentang beban;

· faktor riak tegangan keluaran tidak lebih dari 2%;

· Regulasi arus dan tegangan berkisar dari 0 hingga 100%;

· bodi ringan, tahan lama dan berukuran kecil;

· Prinsip konstruksi modular, yaitu. memiliki daya rawat yang tinggi;

· Saya efisiensi energi.

Persyaratan lain untuk stasiun proteksi katodik, seperti proteksi terhadap beban lebih dan korsleting; pemeliharaan otomatis arus beban tertentu - dan persyaratan lainnya diterima secara umum dan wajib untuk semua VCS.

Sebagai kesimpulan, kami menawarkan kepada konsumen sebuah tabel yang membandingkan parameter stasiun proteksi katodik utama yang diproduksi dan saat ini digunakan. Untuk kenyamanan, tabel menunjukkan stasiun-stasiun dengan daya yang sama, meskipun banyak produsen dapat menawarkan berbagai macam stasiun yang diproduksi.

Perlindungan pipa terhadap korosi dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai teknologi, yang paling efektif adalah metode elektrokimia, yang mencakup perlindungan katodik. Seringkali, proteksi katodik anti korosi digunakan dalam kombinasi dengan perawatan struktur baja dengan senyawa isolasi.

Artikel ini membahas perlindungan elektrokimia pipa dan subtipe katodanya telah dipelajari secara rinci. Anda akan mempelajari inti dari metode ini, kapan metode ini dapat digunakan dan peralatan apa yang digunakan untuk proteksi katodik logam.

Isi artikel

Jenis proteksi katodik

Perlindungan korosi katodik pada struktur baja ditemukan pada tahun 1820-an. Untuk pertama kalinya, metode ini digunakan dalam pembuatan kapal - lambung tembaga kapal dilapisi dengan pelindung anoda, yang secara signifikan mengurangi laju korosi tembaga. Teknik ini diadopsi dan mulai dikembangkan secara aktif, menjadikannya salah satu metode perlindungan anti korosi yang paling efektif saat ini.

Proteksi katodik logam menurut teknologinya diklasifikasikan menjadi dua jenis:

• metode nomor 1 - sumber arus eksternal dihubungkan ke struktur yang dilindungi, di mana produk logam itu sendiri bertindak sebagai katoda, sedangkan elektroda inert pihak ketiga bertindak sebagai anoda.
• metode No.2 – “ teknologi galvanis“: struktur yang dilindungi bersentuhan dengan pelat tapak yang terbuat dari logam yang memiliki potensi elektronegatif lebih tinggi (logam tersebut termasuk seng, aluminium, magnesium dan paduannya). Fungsi anoda di metode ini kedua logam berfungsi, sedangkan pelarutan elektrokimia logam pada pelat tapak memastikan bahwa arus katoda minimum yang diperlukan mengalir melalui struktur yang dilindungi. Seiring waktu, pelat tapak hancur total.

Metode No. 1 adalah yang paling umum. Ini adalah teknologi anti-korosi yang mudah diterapkan dan secara efektif mengatasi berbagai jenis korosi logam:

• korosi antar kristal pada baja tahan karat;
• korosi lubang;
• retaknya kuningan karena meningkatnya tekanan;
• korosi di bawah pengaruh arus liar.

Berbeda dengan metode pertama, yang cocok untuk melindungi struktur besar (digunakan untuk pipa bawah tanah dan di atas tanah), perlindungan elektrokimia galvanik dimaksudkan untuk digunakan dengan produk berukuran kecil.

Metode galvanik tersebar luas di AS, praktis tidak digunakan di Rusia, karena teknologi konstruksi pipa di negara kita tidak menyediakan perawatan pipa dengan lapisan isolasi khusus, yaitu prasyarat untuk perlindungan elektrokimia galvanik.

Perhatikan bahwa tanpa peningkatan korosi baja secara signifikan di bawah pengaruh air tanah, yang terutama terjadi pada musim semi dan musim gugur. Di musim dingin, setelah air membeku, korosi akibat kelembapan melambat secara signifikan.

Inti dari teknologi

Perlindungan anti-korosi katodik dilakukan melalui penggunaan arus searah, yang disuplai ke struktur yang dilindungi dari sumber eksternal (penyearah paling sering digunakan yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah) dan menjadikan potensinya negatif.

Benda itu sendiri, yang terhubung ke arus searah, adalah "minus" - katoda, sedangkan anoda yang terhubung dengannya adalah "plus". Kondisi utama untuk efektivitas proteksi katodik adalah adanya media elektrolitik yang berkonduksi baik, yang ketika melindungi pipa bawah tanah adalah tanah, sedangkan kontak elektronik dicapai melalui penggunaan bahan logam dengan konduktivitas tinggi.

Dalam proses penerapan teknologi tersebut, beda potensial arus yang diperlukan antara media elektrolitik (tanah) dan benda dipertahankan secara konstan, yang nilainya ditentukan dengan menggunakan voltmeter resistansi tinggi.

Fitur proteksi katodik pipa

Korosi adalah penyebab utama depresurisasi semua jenis pipa. Karena kerusakan logam akibat karat, pecah, berlubang dan retak, yang menyebabkan rusaknya struktur baja. Masalah ini sangat penting untuk jaringan pipa bawah tanah yang selalu bersentuhan dengan air tanah.

Perlindungan katodik pipa gas terhadap korosi dilakukan dengan menggunakan salah satu metode di atas (menggunakan penyearah eksternal atau metode galvanik). Teknologi di, pada kasus ini, memungkinkan Anda untuk mengurangi laju oksidasi dan pelarutan logam dari mana pipa dibuat, yang dicapai dengan menggeser potensi korosi alaminya ke sisi negatif.

Melalui uji praktek, ditemukan bahwa potensi polarisasi katodik logam, yang memperlambat semua proses korosi, adalah sama dengan -0,85V, sedangkan untuk pipa bawah tanah dalam mode alami adalah -0,55 V.

Agar perlindungan anti korosi menjadi efektif, perlu untuk mengurangi potensi katoda logam dari mana pipa dibuat sebesar -0,3 V menggunakan arus searah. Dalam hal ini, laju korosi baja tidak melebihi 10 mikrometer perjalanan satu tahun.

Proteksi katodik adalah metode yang paling efektif untuk melindungi jaringan pipa bawah tanah dari arus yang menyimpang. Konsep arus nyasar mengacu pada muatan listrik yang masuk ke dalam tanah akibat pengoperasian titik-titik grounding saluran listrik, penangkal petir, atau pergerakan kereta api di sepanjang jalur kereta api. Tidak mungkin mengetahui waktu dan tempat pasti munculnya arus nyasar.

Efek korosif arus nyasar pada logam terjadi jika struktur logam mempunyai potensial positif relatif terhadap elektrolit (untuk pipa bawah tanah, elektrolitnya adalah tanah). Perlindungan katodik membuat potensi logam pada pipa bawah tanah menjadi negatif, sehingga menghilangkan risiko oksidasi di bawah pengaruh arus liar.

Teknologi penggunaan sumber arus eksternal untuk proteksi katodik pipa bawah tanah lebih disukai. Keunggulannya adalah sumber energi yang tidak terbatas sehingga dapat mengatasi resistivitas tanah.

Saluran listrik di atas dengan daya 6 dan 10 kW digunakan sebagai sumber arus untuk perlindungan anti korosi, jika tidak ada saluran listrik di wilayah tersebut, generator bergerak yang menggunakan bahan bakar gas dan solar dapat digunakan.

Tinjauan rinci tentang teknologi proteksi korosi katodik (video)

Peralatan proteksi katodik

Untuk perlindungan anti-korosi pada pipa bawah tanah, peralatan khusus digunakan - stasiun proteksi katodik(SKZ), terdiri dari unit-unit sebagai berikut:

• landasan (anoda);
• sumber DC;
• titik pengendalian, pemantauan dan pengukuran;
• menghubungkan kabel dan kawat.

Satu SCP yang terhubung ke jaringan listrik atau ke generator otonom dapat melakukan proteksi katodik pada beberapa jaringan pipa bawah tanah di dekatnya. Penyesuaian arus dapat dilakukan secara manual (dengan mengganti belitan pada trafo) atau secara otomatis (jika sistem dilengkapi dengan thyristor).

Di antara stasiun proteksi katodik yang digunakan dalam industri dalam negeri, instalasi yang paling berteknologi maju adalah Minerva-3000 (dirancang oleh para insinyur dari Perancis atas permintaan Gazprom). Kekuatan SCP ini cukup untuk melindungi pipa bawah tanah sepanjang 30 km secara efektif.

Keuntungan instalasi antara lain:

• peningkatan kekuatan;
• fungsi pemulihan kelebihan beban (pembaruan terjadi dalam 15 detik);
• ketersediaan sistem kendali digital untuk mengendalikan kondisi operasi;
• keketatan penuh dari komponen-komponen penting;
• kemungkinan menghubungkan peralatan untuk kendali jarak jauh.

Unit ASKG-TM juga banyak diminati dalam konstruksi dalam negeri, dibandingkan dengan Minerva-3000, dayanya berkurang (1-5 kW), namun dalam konfigurasi stok, sistem ini dilengkapi dengan kompleks telemetri, yang secara otomatis mengontrol pengoperasian SCP dan memiliki kemampuan untuk dikendalikan dari jarak jauh.

Stasiun proteksi katodik Minerva-3000 dan ASKG-TM memerlukan daya dari listrik 220 V. Pengendalian jarak jauh peralatan dilakukan menggunakan modul GPRS internal. SKZ memiliki dimensi yang cukup besar - 50*40*90 cm dan berat - 50 kg. Masa pakai minimum perangkat adalah 20 tahun.

Korosi pipa bawah tanah dan perlindungan terhadapnya

Korosi pada pipa bawah tanah adalah salah satu penyebab utama penurunan tekanan akibat terbentuknya rongga, retakan, dan pecah. Korosi logam, mis. oksidasinya adalah transisi atom logam dari keadaan bebas ke keadaan ionik yang terikat secara kimia. Dalam hal ini, atom logam kehilangan elektronnya, dan zat pengoksidasi menerimanya. Pada pipa bawah tanah, karena heterogenitas logam pipa dan karena heterogenitas tanah (baik sifat fisik maupun komposisi kimianya), muncul daerah dengan potensial elektroda yang berbeda, yang menyebabkan terbentuknya korosi galvanik. Jenis korosi yang paling penting adalah: dangkal (padat di seluruh permukaan), lokal berupa cangkang, lubang, retakan korosi celah dan kelelahan. Dua jenis korosi terakhir menimbulkan bahaya terbesar bagi jaringan pipa bawah tanah. Korosi permukaan jarang menyebabkan kerusakan, sedangkan korosi lubang menyebabkan kerusakan paling besar. Situasi korosif di mana pipa logam terletak di dalam tanah bergantung pada sejumlah besar faktor yang berkaitan dengan tanah dan kondisi iklim, fitur rute, kondisi pengoperasian. Faktor-faktor ini meliputi:

• kelembaban tanah,
• komposisi kimia tanah,
• keasaman elektrolit tanah,
• struktur tanah,
• suhu gas yang diangkut

Manifestasi negatif paling kuat dari arus nyasar di dalam tanah, yang disebabkan oleh transportasi kereta api DC yang dialiri listrik, adalah penghancuran jaringan pipa secara elektrokorosif. Intensitas arus menyimpang dan dampaknya terhadap jaringan pipa bawah tanah bergantung pada faktor-faktor seperti:

• resistensi kontak rel-ke-tanah;
• resistensi longitudinal dari rel yang berjalan;
• jarak antar gardu traksi;
• konsumsi arus kereta listrik;
• jumlah dan penampang saluran hisap;
• spesifik hambatan listrik tanah;
• jarak dan lokasi pipa relatif terhadap jalurnya;
• transisi dan resistensi longitudinal pipa.

Perlu dicatat bahwa arus liar di zona katoda memiliki efek perlindungan pada struktur, oleh karena itu, di tempat seperti itu, perlindungan katodik pada pipa dapat dilakukan tanpa biaya modal yang besar.

Metode untuk melindungi pipa logam bawah tanah dari korosi dibagi menjadi pasif dan aktif.

Metode perlindungan korosi pasif melibatkan penciptaan penghalang yang tidak dapat ditembus antara logam pipa dan tanah di sekitarnya. Hal ini dicapai dengan menerapkan lapisan pelindung khusus pada pipa (bitumen, tar batubara, pita polimer, resin epoksi, dll.).

Dalam praktiknya, tidak mungkin mencapai kesinambungan lapisan insulasi secara menyeluruh. Jenis yang berbeda pelapis memiliki permeabilitas difusi yang berbeda dan oleh karena itu memberikan isolasi pipa yang berbeda dari lingkungan. Selama konstruksi dan pengoperasian, retakan, lecet, penyok, dan cacat lainnya muncul pada lapisan insulasi. Yang paling berbahaya adalah melalui kerusakan pada lapisan pelindung, di mana dalam praktiknya terjadi korosi tanah.

Karena metode pasif tidak dapat diterapkan perlindungan penuh pipa terhadap korosi, pada saat yang sama perlindungan aktif yang terkait dengan pengendalian diterapkan proses elektrokimia, mengalir pada batas logam pipa dan elektrolit tanah. Perlindungan seperti ini disebut perlindungan komprehensif.

Metode aktif perlindungan korosi dilakukan dengan polarisasi katodik dan didasarkan pada pengurangan laju pelarutan logam karena potensi korosinya bergeser ke wilayah yang lebih tinggi. nilai-nilai negatif dibandingkan potensi alam. Secara eksperimental ditetapkan bahwa nilai potensial proteksi katodik baja adalah minus 0,85 Volt relatif terhadap elektroda referensi tembaga sulfat. Karena potensi alami baja di dalam tanah kira-kira -0,55...-0,6 Volt, maka untuk menerapkan proteksi katodik perlu menggeser potensi korosi sebesar 0,25...0,30 Volt ke arah negatif.

Dengan mengalirkan arus listrik antara permukaan logam pipa dan tanah, perlu dilakukan pengurangan potensial pada bagian insulasi pipa yang rusak hingga nilai di bawah kriteria potensial proteksi sebesar - 0,9 V. Akibatnya , laju korosi berkurang secara signifikan.

2. Instalasi proteksi katodik
Proteksi katodik pada pipa dapat dilakukan dengan dua metode:

• penggunaan anoda pelindung pengorbanan magnesium (metode galvanik);
• menggunakan sumber arus searah eksternal, yang minusnya dihubungkan ke pipa, dan plusnya ke ground anoda (metode listrik).

Metode galvanik didasarkan pada fakta bahwa logam yang berbeda dalam elektrolit mempunyai potensial elektroda yang berbeda. Jika Anda membentuk pasangan galvanik dari dua logam dan menempatkannya dalam elektrolit, logam dengan potensial negatif lebih besar akan menjadi anoda dan akan hancur, sehingga melindungi logam dengan potensial negatif lebih kecil. Dalam prakteknya, pelindung yang terbuat dari magnesium, aluminium dan paduan seng digunakan sebagai anoda galvanik korban.

Penggunaan proteksi katodik dengan menggunakan pelindung hanya efektif pada tanah dengan resistivitas rendah (sampai 50 Ohm-m). Pada tanah dengan resistivitas tinggi, metode ini tidak memberikan perlindungan yang diperlukan. Proteksi katodik dengan sumber arus eksternal lebih kompleks dan memakan waktu, namun tidak terlalu bergantung pada resistivitas tanah dan memiliki sumber energi yang tidak terbatas.

Biasanya, konverter dari berbagai desain yang ditenagai oleh jaringan arus bolak-balik digunakan sebagai sumber arus searah. Konverter memungkinkan Anda mengatur arus pelindung dalam rentang yang luas, memastikan perlindungan pipa dalam kondisi apa pun.

0,4 saluran udara digunakan sebagai sumber tenaga untuk instalasi proteksi katodik; 6; 10 persegi panjang. Arus pelindung yang diterapkan ke pipa dari konverter dan menciptakan beda potensial “pipa-tanah” didistribusikan secara tidak merata di sepanjang pipa. Oleh karena itu, nilai absolut maksimum selisih ini terletak pada titik sambung sumber arus (titik drainase). Ketika Anda menjauh dari titik ini, beda potensial pipa-tanah berkurang. Peningkatan beda potensial yang berlebihan berdampak negatif pada daya rekat lapisan dan dapat menyebabkan hidrogenasi pada logam pipa, yang dapat menyebabkan retaknya hidrogen. Proteksi katodik adalah salah satu metode untuk memerangi korosi logam di lingkungan kimia yang agresif. Hal ini didasarkan pada perpindahan logam dari keadaan aktif ke keadaan pasif dan mempertahankan keadaan ini menggunakan arus katoda eksternal. Untuk melindungi jaringan pipa bawah tanah dari korosi, stasiun proteksi katodik (CPS) dibangun di sepanjang jalurnya. VCS mencakup sumber arus searah (instalasi pelindung), landasan anoda, titik kontrol dan pengukuran, kabel penghubung dan kabel. Tergantung pada kondisinya, instalasi pelindung dapat diberi daya dari jaringan arus bolak-balik 0,4; 6 atau 10 kV atau dari sumber otonom. Ketika melindungi jaringan pipa multi-jalur yang diletakkan dalam satu koridor, beberapa instalasi dapat dipasang dan beberapa landasan anoda dapat dibangun. Namun, dengan mempertimbangkan bahwa jika terjadi gangguan dalam pengoperasian sistem proteksi, karena perbedaan potensi alami dari pipa-pipa yang dihubungkan oleh jumper buta, pasangan galvanik yang kuat terbentuk, yang menyebabkan korosi yang hebat, sambungan pipa ke pemasangan harus dilakukan melalui unit pelindung sambungan khusus. Blok-blok ini tidak hanya memisahkan pipa satu sama lain, tetapi juga memungkinkan Anda mengatur potensi optimal pada setiap pipa. Konverter yang ditenagai oleh jaringan frekuensi industri 220 V terutama digunakan sebagai sumber arus searah untuk proteksi katodik di VSC. Tegangan keluaran konverter diatur secara manual, dengan mengganti keran belitan transformator, atau secara otomatis, menggunakan katup yang dikontrol (thyristor). Jika instalasi proteksi katodik beroperasi dalam kondisi yang bervariasi terhadap waktu, yang mungkin disebabkan oleh pengaruh arus liar, perubahan resistivitas tanah atau faktor lainnya, maka disarankan untuk menyediakan konverter dengan kontrol otomatis terhadap tegangan keluaran. Pengaturan otomatis dapat dilakukan sesuai dengan potensi struktur yang dilindungi (konverter potensiostat) atau sesuai dengan arus proteksi (konverter galvanostat).

3. Instalasi pelindung drainase

Drainase listrik merupakan jenis proteksi aktif paling sederhana yang tidak memerlukan sumber arus, karena pipa dihubungkan secara elektrik ke rel traksi sumber arus menyimpang. Sumber arus proteksi adalah beda potensial pipa-rel yang timbul akibat beroperasinya angkutan kereta api berlistrik dan adanya medan arus nyasar. Aliran arus drainase menciptakan potensi pergeseran yang diperlukan pada pipa bawah tanah. Biasanya, sekering digunakan sebagai perangkat pelindung, tetapi pemutus sirkuit beban maksimum dengan reset juga digunakan, yaitu memulihkan sirkuit drainase setelah arus yang berbahaya bagi elemen instalasi mereda. Sebagai elemen terpolarisasi, blok katup yang dirakit dari beberapa dioda silikon longsoran yang dihubungkan secara paralel digunakan. Arus pada rangkaian drainase diatur dengan mengubah resistansi pada rangkaian ini dengan mengganti resistor aktif. Apabila penggunaan saluran listrik terpolarisasi tidak efektif, maka digunakan saluran listrik bertulang (paksa) yang merupakan instalasi proteksi katodik, rel kereta api berlistrik digunakan sebagai elektroda pembumian anoda. Arus drainase paksa yang beroperasi dalam mode proteksi katodik tidak boleh melebihi 100A, dan penggunaannya tidak boleh menyebabkan munculnya potensi rel positif relatif terhadap tanah untuk mencegah korosi pada rel dan pengencang rel, serta struktur yang melekat padanya. .

Proteksi drainase listrik dapat disambungkan ke jaringan rel secara langsung hanya ke titik tengah trafo track choke melalui dua hingga sepertiga titik choke. Sambungan yang lebih sering diperbolehkan jika perangkat pelindung khusus disertakan dalam sirkuit drainase. Choke dapat digunakan sebagai perangkat seperti itu, yang resistansi input totalnya terhadap arus sinyal sistem persinyalan utama kereta api frekuensi 50 Hz minimal 5 ohm.

4. Instalasi proteksi galvanik

Instalasi proteksi galvanik (instalasi pelindung) digunakan untuk proteksi katodik struktur logam bawah tanah dalam kasus di mana penggunaan instalasi yang ditenagai oleh sumber arus eksternal tidak layak secara ekonomi: tidak adanya saluran listrik, pendeknya fasilitas, dll.

Biasanya, instalasi pelindung digunakan untuk proteksi katodik pada struktur bawah tanah berikut:

• tangki dan pipa yang tidak memiliki kontak listrik dengan komunikasi lanjutan yang berdekatan;
• masing-masing bagian pipa yang tidak dilengkapi dengan tingkat perlindungan yang memadai terhadap konverter;
• bagian pipa yang diisolasi secara elektrik dari jalur utama dengan sambungan insulasi;
• selubung pelindung baja (kartrid), tangki dan wadah bawah tanah, penyangga dan tiang pancang baja serta benda terkonsentrasi lainnya;
• bagian linier dari pipa utama yang sedang dibangun sebelum commissioning instalasi proteksi katodik permanen.

Cukup perlindungan yang efektif Pemasangan pelindung dapat dilakukan pada tanah dengan resistivitas listrik spesifik tidak lebih dari 50 Ohm.

5. Instalasi dengan anoda memanjang atau terdistribusi.

Seperti telah disebutkan, ketika menggunakan skema proteksi katodik tradisional, distribusi potensi proteksi di sepanjang pipa tidak merata. Distribusi potensi perlindungan yang tidak merata menyebabkan perlindungan berlebihan di dekat titik drainase, yaitu. konsumsi energi non-produktif, dan pengurangan zona pelindung instalasi. Kerugian ini dapat dihindari dengan menggunakan rangkaian dengan anoda yang diperluas atau terdistribusi. Skema teknologi ECP dengan anoda terdistribusi memungkinkan untuk meningkatkan panjang zona proteksi dibandingkan dengan skema proteksi katodik dengan anoda terkonsentrasi, dan juga memastikan distribusi potensi proteksi yang lebih seragam. Saat menggunakan skema teknologi ZHZ dengan anoda terdistribusi, berbagai tata letak pentanahan anoda dapat digunakan. Yang paling sederhana adalah skema dengan landasan anoda yang dipasang secara merata di sepanjang pipa gas. Penyesuaian potensial proteksi dilakukan dengan mengubah arus pentanahan anodik menggunakan resistansi pengatur atau perangkat lain yang memastikan perubahan arus dalam batas yang diperlukan. Dalam hal pembumian dari beberapa elektroda pembumian, arus pelindung dapat diatur dengan mengubah jumlah elektroda pembumian yang terhubung. Secara umum, elektroda ground yang paling dekat dengan konverter harus memiliki resistansi kontak yang lebih tinggi. Perlindungan pelindung Perlindungan elektrokimia menggunakan pelindung didasarkan pada kenyataan bahwa karena perbedaan potensial antara pelindung dan logam yang dilindungi dalam lingkungan elektrolit, logam dipulihkan dan badan pelindung larut. Karena sebagian besar struktur logam di dunia terbuat dari besi, logam dengan potensial elektroda lebih negatif daripada besi dapat digunakan sebagai pelindung. Ada tiga di antaranya - seng, aluminium dan magnesium. Perbedaan utama antara pelindung magnesium adalah perbedaan potensial terbesar antara magnesium dan baja, yang memiliki efek menguntungkan pada radius aksi perlindungan, yang berkisar antara 10 hingga 200 m, yang memungkinkan penggunaan pelindung magnesium lebih sedikit dibandingkan seng dan aluminium. Selain itu, paduan magnesium dan magnesium, tidak seperti seng dan aluminium, tidak memiliki polarisasi, disertai dengan penurunan keluaran arus. Fitur ini menentukan penggunaan utama pelindung magnesium untuk melindungi jaringan pipa bawah tanah di tanah dengan resistivitas tinggi

Hingga saat ini, dalam pembangunan jaringan pipa industri yang panjang, material pipa yang paling populer adalah baja. Memiliki banyak sifat luar biasa, seperti kekuatan mekanik, kemampuan berfungsi pada tekanan dan suhu internal yang tinggi, dan ketahanan terhadap perubahan musim cuaca, baja juga memiliki kelemahan serius: kecenderungan korosi, yang menyebabkan kerusakan produk dan, karenanya, tidak dapat dioperasikannya seluruh sistem.

Salah satu metode proteksi terhadap ancaman ini adalah elektrokimia, termasuk proteksi katodik dan anodik pada jaringan pipa; Fitur dan jenis proteksi katodik akan dibahas di bawah ini.

Definisi proteksi elektrokimia

Perlindungan elektrokimia pipa terhadap korosi adalah proses yang dilakukan di bawah pengaruh konstan Medan listrik pada benda terlindungi yang terbuat dari logam atau paduannya. Karena arus bolak-balik biasanya tersedia untuk pengoperasian, penyearah khusus digunakan untuk mengubahnya menjadi arus searah.

Dalam hal proteksi katodik pada pipa, objek yang dilindungi dengan menerapkan medan elektromagnetik memperoleh potensial negatif, yaitu menjadi katoda.

Oleh karena itu, jika bagian pipa yang terlindung dari korosi menjadi “minus”, maka grounding yang terhubung dengannya menjadi “plus” (yaitu anoda).

Perlindungan anti korosi dengan metode ini tidak mungkin dilakukan tanpa adanya media elektrolitik dengan konduktivitas yang baik. Dalam kasus jaringan pipa bawah tanah, fungsinya dilakukan oleh tanah. Kontak elektroda dipastikan dengan penggunaan elemen logam dan paduan yang menghantarkan arus listrik dengan baik.

Selama proses tersebut, timbul beda potensial yang konstan antara media elektrolit (dalam hal ini, tanah) dan elemen yang dilindungi dari korosi, yang nilainya dikontrol menggunakan voltmeter tegangan tinggi.

Klasifikasi teknik proteksi katodik elektrokimia

Metode pencegahan korosi ini diusulkan pada tahun 20-an abad ke-19 dan awalnya digunakan dalam pembuatan kapal: lambung kapal yang terbuat dari tembaga dilapisi dengan pelindung anoda, yang secara signifikan mengurangi laju korosi logam.

Ketika efektivitas telah ditetapkan teknologi baru, penemuan ini mulai digunakan secara aktif di bidang industri lainnya. Setelah beberapa waktu, itu diakui sebagai salah satu yang paling banyak cara yang efektif perlindungan logam.

Saat ini ada dua jenis utama proteksi katodik pipa terhadap korosi:

1. Cara termudah: sumber arus listrik eksternal disuplai ke produk logam yang memerlukan perlindungan dari korosi. Dalam desain ini, bagian itu sendiri memperoleh muatan negatif dan menjadi katoda, sedangkan peran anoda dilakukan oleh elektroda inert yang tidak bergantung pada desain.
2. Metode Galvanik. Bagian yang memerlukan perlindungan bersentuhan dengan pelat pelindung (tapak) yang terbuat dari logam dengan potensi listrik negatif bernilai tinggi: aluminium, magnesium, seng dan paduannya. Dalam hal ini, kedua elemen logam menjadi anoda, dan penghancuran elektrokimia yang lambat pada pelat pelindung memastikan bahwa arus katoda yang diperlukan dipertahankan dalam produk baja. Melalui lebih atau kurang untuk waktu yang lama, tergantung pada parameter pelat, itu larut sepenuhnya.

Ciri-ciri cara pertama

Metode ECP perpipaan ini, karena kesederhanaannya, adalah yang paling umum. Ini digunakan untuk melindungi struktur dan elemen besar, khususnya pipa bawah tanah dan di atas tanah.

Teknik ini membantu untuk melawan:

• korosi lubang;
• korosi akibat adanya arus nyasar di daerah dimana elemen tersebut berada;
• korosi baja tahan karat tipe antarkristal;
• retaknya elemen kuningan karena meningkatnya tegangan.

Ciri-ciri cara kedua

Teknologi ini, berbeda dengan teknologi pertama, antara lain dimaksudkan untuk melindungi produk berukuran kecil. Teknik ini paling populer di AS, sedangkan di Federasi Rusia jarang digunakan. Alasannya adalah bahwa untuk melakukan perlindungan elektrokimia galvanik pada pipa, produk memerlukan lapisan isolasi, dan di Rusia pipa utama tidak diperlakukan dengan cara ini.

Fitur ECP saluran pipa

Alasan utama kegagalan pipa (depresurisasi sebagian atau penghancuran total elemen individu) adalah korosi logam. Akibat terbentuknya karat pada permukaan produk, sobekan mikro, rongga dan retakan muncul di permukaannya, yang secara bertahap menyebabkan kegagalan sistem. Masalah ini sangat relevan untuk pipa yang mengalir di bawah tanah dan selalu bersentuhan dengan air tanah.

Prinsip operasi proteksi katodik pipa terhadap korosi melibatkan penciptaan perbedaan potensial listrik dan diterapkan dalam dua cara yang dijelaskan di atas.

Setelah melakukan pengukuran di lapangan, ditemukan bahwa potensi yang diperlukan untuk memperlambat proses korosi adalah –0,85 V; untuk elemen pipa yang terletak di bawah lapisan bumi, nilai alaminya adalah –0,55 V.

Untuk memperlambat proses penghancuran material secara signifikan, perlu untuk mengurangi potensi katoda bagian yang dilindungi sebesar 0,3 V. Jika ini tercapai, laju korosi elemen baja tidak akan melebihi 10 m/tahun.

Salah satu ancaman paling serius terhadap produk logam adalah arus nyasar, yaitu pelepasan muatan listrik yang masuk ke dalam tanah akibat pengoperasian saluran listrik pembumian (power line), penangkal petir, atau pergerakan di rel kereta api. Tidak mungkin untuk menentukan jam berapa dan di mana mereka akan muncul.

Efek destruktif dari arus nyasar pada elemen struktur baja muncul ketika bagian-bagian ini memiliki potensial listrik positif relatif terhadap media elektrolitik (dalam kasus pipa, tanah). Teknik katodik memberikan potensi negatif pada produk yang dilindungi, sehingga risiko korosi akibat faktor ini dihilangkan.

Cara optimal untuk menyediakan arus listrik pada rangkaian adalah dengan menggunakan sumber energi eksternal: sumber ini menjamin pasokan tegangan yang cukup untuk “menerobos” resistivitas tanah.

Biasanya, saluran transmisi listrik overhead dengan kapasitas 6 dan 10 kW bertindak sebagai sumber tersebut. Jika tidak ada saluran listrik di area pipa, generator bergerak yang menggunakan bahan bakar gas dan solar harus digunakan.

Apa yang diperlukan untuk proteksi elektrokimia katodik

Untuk memastikan pengurangan korosi di area pipa, digunakan perangkat khusus yang disebut stasiun proteksi katodik (CPS).

Stasiun-stasiun ini mencakup elemen-elemen berikut:

• landasan bertindak sebagai anoda;
• generator DC;
• titik kendali, pengukuran dan kendali proses;
• perangkat penghubung (kabel dan kabel).

Stasiun proteksi katodik cukup efektif menjalankan fungsi utamanya ketika dihubungkan ke generator independen atau saluran listrik, sekaligus melindungi beberapa bagian pipa di dekatnya.

Anda dapat menyesuaikan parameter arus baik secara manual (dengan mengganti belitan transformator) atau dalam mode otomatis (jika terdapat thyristor di sirkuit).

Minerva-3000 diakui sebagai yang paling canggih di antara stasiun proteksi katodik yang digunakan di Federasi Rusia (proyek SKZ yang ditugaskan oleh Gazprom dibuat oleh insinyur Prancis). Salah satu stasiun tersebut memungkinkan untuk menjamin keamanan sekitar 30 km pipa bawah tanah.

Kelebihan "Minerva-3000":

• tingkat daya tinggi;
• kemampuan untuk pulih dengan cepat setelah terjadi kelebihan beban (tidak lebih dari 15 detik);
• dilengkapi dengan unit kontrol digital dari sistem yang diperlukan untuk memantau mode operasi;
• komponen penting yang benar-benar tertutup rapat;
• kemampuan untuk mengontrol pengoperasian instalasi dari jarak jauh saat menghubungkan peralatan khusus.

SKZ terpopuler kedua di Rusia adalah “ASKG-TM” (stasiun proteksi katodik telemekanis adaptif). Kekuatan stasiun tersebut lebih kecil dari yang disebutkan di atas (dari 1 hingga 5 kW), namun kemampuan kontrol otomatisnya ditingkatkan karena adanya kompleks telemetri dengan kendali jarak jauh dalam konfigurasi aslinya.

Kedua stasiun memerlukan sumber tegangan 220 V, dikontrol menggunakan modul GPRS dan dicirikan oleh dimensi yang cukup sederhana - 500x400x900 mm dan berat 50 kg. Masa pakai SCP adalah dari 20 tahun.

Jaringan pipa sejauh ini merupakan sarana transportasi pembawa energi yang paling umum. Kelemahannya yang jelas adalah kerentanannya terhadap karat. Untuk tujuan ini, perlindungan katodik pada pipa utama dari korosi dilakukan. Apa prinsip operasinya?

Penyebab korosi

Jaringan pipa untuk sistem pendukung kehidupan tersebar di seluruh Rusia. Dengan bantuan mereka, gas, air, produk minyak bumi, dan minyak diangkut secara efisien. Belum lama ini, sebuah pipa dipasang untuk mengangkut amonia. Sebagian besar jenis pipa terbuat dari logam, dan musuh utamanya adalah korosi, yang jenisnya banyak.

Alasan terbentuknya karat pada permukaan logam didasarkan pada sifat-sifat lingkungan, baik korosi eksternal maupun internal pada pipa. Risiko korosi pada permukaan internal didasarkan pada:

1. Interaksi dengan air.
2. Adanya basa, garam atau asam di dalam air.

Keadaan seperti itu mungkin timbul pada sistem pasokan air utama, pasokan air panas (DHW), sistem uap dan pemanas. Faktor yang sama pentingnya adalah metode pemasangan pipa: di atas tanah atau di bawah tanah. Yang pertama lebih mudah merawat dan menghilangkan penyebab terbentuknya karat dibandingkan yang kedua.

Dengan metode pemasangan pipa-ke-pipa, risiko korosi menjadi rendah. Saat memasang pipa langsung di luar ruangan, karat dapat terbentuk karena interaksi dengan atmosfer, yang juga menyebabkan perubahan desain.

Saluran pipa yang terletak di bawah tanah, termasuk saluran uap dan air panas, paling rentan terhadap korosi. Timbul pertanyaan tentang kerentanan terhadap korosi pada pipa-pipa yang terletak di dasar sumber air, tetapi hanya sebagian kecil dari pipa-pipa yang terletak di tempat-tempat tersebut.

Menurut tujuannya, jaringan pipa yang mempunyai resiko korosi dibagi menjadi:

• jalur utama;
• penangkapan ikan;
• untuk sistem pemanas dan pendukung kehidupan;
• Untuk air limbah dari perusahaan industri.

Kerentanan terhadap korosi pada jaringan pipa utama

Korosi pipa jenis ini adalah yang paling banyak dipelajari, dan perlindungannya terhadap faktor eksternal ditentukan oleh persyaratan standar. Dokumen peraturan membahas metode perlindungan, dan bukan penyebab terbentuknya karat.

Penting juga untuk mempertimbangkan bahwa dalam kasus ini hanya korosi eksternal yang dipertimbangkan, yang rentan terjadi pada bagian luar pipa, karena gas inert lewat di dalam pipa. Dalam hal ini, kontak logam dengan atmosfer tidak begitu berbahaya.

Untuk perlindungan terhadap korosi, menurut Gost, beberapa bagian pipa dipertimbangkan: bahaya yang meningkat dan tinggi, serta berbahaya terhadap korosi.

Dampak faktor negatif atmosfer terhadap kawasan peningkatan bahaya atau jenis korosi:

1. Arus nyasar timbul dari sumber arus searah.
2. Paparan mikroorganisme.
3. Stres yang tercipta memicu retaknya logam.
4. Penyimpanan limbah.
5. Tanah asin.
6. Suhu zat yang diangkut di atas 300 °C.
7. Korosi karbon dioksida pada pipa minyak.

Pemasang untuk melindungi pipa bawah tanah dari korosi harus mengetahui desain pipa dan persyaratan SNiP.

Korosi elektrokimia dari tanah

Karena perbedaan tegangan yang terbentuk di masing-masing bagian pipa, terjadi aliran elektron. Proses pembentukan karat terjadi menurut prinsip elektrokimia. Berdasarkan pengaruh tersebut, sebagian logam di zona anodik retak dan mengalir ke dasar tanah. Setelah interaksi dengan elektrolit, korosi terbentuk.

Salah satu kriteria penting untuk memastikan perlindungan terhadap manifestasi negatif adalah panjang garis. Sepanjang jalan Anda menjumpai tanah dengan komposisi dan karakteristik berbeda. Semua ini berkontribusi pada munculnya perbedaan tegangan antara bagian-bagian pipa yang dipasang. Listrik mempunyai daya hantar listrik yang baik, sehingga terjadi pembentukan pasangan galvanik dengan luas yang cukup besar.

Peningkatan laju korosi pipa dipicu oleh kerapatan fluks elektron yang tinggi. Kedalaman garis juga tidak kalah pentingnya, karena mempertahankan persentase kelembapan yang signifikan dan suhu tidak boleh turun di bawah tanda “0”. Skala gilingan juga tertinggal di permukaan pipa setelah diproses, dan ini mempengaruhi munculnya karat.

Melalui penelitian, hubungan langsung telah ditetapkan antara kedalaman dan luas karat yang terbentuk pada logam. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa logam dengan luas permukaan lebih besar paling rentan terhadap pengaruh eksternal manifestasi negatif. Kasus khusus mencakup terjadinya kerusakan dalam jumlah yang jauh lebih kecil pada struktur baja akibat pengaruh proses elektrokimia.

Agresivitas tanah terhadap logam terutama ditentukan oleh komponen strukturalnya, kelembaban, ketahanan, saturasi alkali, permeabilitas udara dan faktor lainnya. Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus memahami proyek pembangunan pipa.

Korosi di bawah pengaruh arus liar

Karat dapat timbul dari aliran elektron yang bolak-balik dan konstan:

• Pembentukan karat di bawah pengaruh arus konstan. Arus nyasar adalah arus yang terdapat di dalam tanah dan pada elemen struktur yang terletak di bawah tanah. Asal usul mereka adalah antropogenik. Mereka muncul sebagai akibat dari pengoperasian perangkat teknis arus searah yang menyebar dari bangunan atau struktur. Ini bisa berupa inverter las, sistem proteksi katoda dan perangkat lainnya. Arus cenderung mengikuti jalur yang hambatannya paling kecil, akibatnya dengan adanya pipa di dalam tanah, arus akan lebih mudah melewati logam. Anoda adalah bagian pipa tempat keluarnya arus nyasar ke permukaan tanah. Bagian pipa tempat masuknya arus bertindak sebagai katoda. Pada permukaan anodik yang dijelaskan, arus memiliki kepadatan yang meningkat, sehingga di tempat-tempat inilah terbentuk bintik-bintik korosi yang signifikan. Laju korosi tidak terbatas dan bisa mencapai 20 mm per tahun.
• Pembentukan karat di bawah pengaruh arus bolak-balik. Ketika ditempatkan di dekat saluran listrik dengan tegangan jaringan lebih dari 110 kV, serta dalam susunan pipa paralel, korosi terjadi di bawah pengaruh arus bolak-balik, termasuk korosi di bawah isolasi pipa.

Retak Korosi Stres

Jika permukaan logam secara bersamaan terkena faktor negatif eksternal dan tegangan tinggi dari saluran listrik, yang menciptakan gaya tarik, maka akan terjadi pembentukan karat. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, teori korosi hidrogen yang baru mendapatkan tempatnya.

Retakan kecil terbentuk ketika pipa dijenuhkan dengan hidrogen, yang kemudian meningkatkan tekanan dari dalam ke tingkat yang lebih tinggi dari nilai setara ikatan atom dan kristal.

Di bawah pengaruh difusi proton, hidrogenasi lapisan permukaan terjadi di bawah pengaruh hidrolisis pada tingkat yang tinggi proteksi katodik dan paparan simultan terhadap senyawa anorganik.

Setelah retakan terbuka, proses karat pada logam dipercepat, yang disediakan oleh elektrolit tanah. Akibatnya, di bawah pengaruh pengaruh mekanis, logam mengalami kerusakan yang lambat.

Korosi karena mikroorganisme

Korosi mikrobiologis adalah proses pembentukan karat pada pipa akibat pengaruh mikroorganisme hidup. Ini bisa berupa alga, jamur, bakteri, termasuk protozoa. Telah ditetapkan bahwa perkembangbiakan bakteri memiliki pengaruh yang paling signifikan terhadap proses ini. Untuk menjaga aktivitas vital mikroorganisme perlu diciptakan kondisi yaitu nitrogen, kelembaban, air dan garam. Syaratnya juga adalah:

1. Indikator suhu dan kelembaban.
2. Tekanan.
3. Ketersediaan pencahayaan.
4. Oksigen.

Organisme yang menghasilkan kondisi asam juga dapat menyebabkan korosi. Di bawah pengaruhnya, rongga muncul di permukaan, berwarna hitam dan memiliki bau hidrogen sulfida yang tidak sedap. Bakteri yang mengandung sulfat terdapat di hampir semua tanah, namun laju korosi meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah bakteri tersebut.

Apa itu proteksi elektrokimia

Perlindungan elektrokimia pipa terhadap korosi adalah serangkaian tindakan yang bertujuan untuk mencegah berkembangnya korosi di bawah pengaruh medan listrik. Penyearah khusus digunakan untuk mengubah arus searah.

Perlindungan terhadap korosi dilakukan dengan menciptakan medan elektromagnetik, yang mengakibatkan diperoleh potensial negatif atau area tersebut bertindak sebagai katoda. Artinya, segmennya pipa baja, terlindung dari pembentukan karat, memperoleh muatan negatif, dan grounding memperoleh muatan positif.

Perlindungan katodik pipa terhadap korosi disertai dengan perlindungan elektrolitik dengan konduktivitas medium yang cukup. Fungsi ini dilakukan oleh tanah ketika meletakkan jalan raya bawah tanah logam. Kontak elektroda dilakukan melalui elemen konduktif.

Indikator untuk menentukan indikator korosi adalah voltmeter tegangan tinggi atau pengukur korosi. Dengan menggunakan alat ini, indikator antara elektrolit dan tanah dipantau, khusus untuk kasus ini.

Bagaimana klasifikasi proteksi elektrokimia?

Korosi dan perlindungan pipa dan tangki utama dikendalikan dengan dua cara:

• Sumber arus dihubungkan ke permukaan logam. Daerah ini memperoleh muatan negatif, yaitu bertindak sebagai katoda. Anoda adalah elektroda inert yang tidak ada hubungannya dengan desain. Metode ini dianggap yang paling umum, dan korosi elektrokimia tidak terjadi. Teknik ini bertujuan untuk mencegah jenis korosi berikut: pitting, akibat adanya arus nyasar, baja tahan karat jenis kristal, serta retaknya elemen kuningan.
• Metode Galvanik. Proteksi saluran pipa utama atau proteksi pengorbanan dilakukan dengan pelat logam dengan muatan negatif tingkat tinggi, terbuat dari aluminium, seng, magnesium atau paduannya. Anoda adalah dua elemen, yang disebut inhibitor, sedangkan penghancuran pelindung secara perlahan membantu menjaga arus katoda dalam produk. Perlindungan pelindung sangat jarang digunakan. ECP dilakukan pada lapisan isolasi pipa.

Tentang fitur perlindungan elektrokimia

Penyebab utama rusaknya pipa adalah akibat korosi pada permukaan logam. Setelah terbentuknya karat, retakan, pecah, dan rongga terbentuk, yang secara bertahap bertambah besar dan berkontribusi pada pecahnya pipa. Fenomena ini lebih sering terjadi di dekat jalan raya yang berada di bawah tanah atau bersentuhan dengan air tanah.

Prinsip proteksi katodik adalah penciptaan perbedaan tegangan dan aksi dari dua metode yang dijelaskan di atas. Setelah melakukan operasi pengukuran langsung di lokasi pipa, ditemukan bahwa potensi yang diperlukan untuk membantu memperlambat proses penghancuran harus 0,85V, dan untuk elemen bawah tanah nilainya adalah 0,55V.

Untuk memperlambat laju korosi, tegangan katoda harus dikurangi sebesar 0,3V. Dalam situasi ini, laju korosi tidak akan melebihi 10 mikron/tahun, dan ini akan memperpanjang masa pakai perangkat teknis secara signifikan.

Satu dari masalah yang signifikan– ini adalah adanya arus nyasar di dalam tanah. Arus tersebut timbul dari landasan bangunan, struktur, rel kereta api dan perangkat lainnya. Selain itu, tidak mungkin membuat penilaian yang akurat mengenai di mana kemunculannya.

Untuk menciptakan efek destruktif, cukup mengisi pipa baja dengan potensi positif sehubungan dengan lingkungan elektrolitik, termasuk pipa yang diletakkan di dalam tanah.

Untuk menyediakan arus pada rangkaian, perlu untuk menyuplai tegangan eksternal, yang parameternya akan cukup untuk menembus hambatan pondasi tanah.

Biasanya, sumber tersebut adalah saluran listrik dengan peringkat daya 6 hingga 10 kW. Jika arus listrik tidak dapat dialirkan, maka solar atau generator gas. Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus memahami solusi desain sebelum melakukan pekerjaan.

Perlindungan katodik

Untuk mengurangi persentase karat pada permukaan pipa, digunakan stasiun pelindung elektroda:

1. Anoda, dibuat dalam bentuk konduktor pentanahan.
2. Pengonversi aliran elektron konstan.
3. Peralatan untuk pengendalian proses dan pemantauan proses ini.
4. Koneksi kabel dan kawat.

Stasiun proteksi katodik cukup efektif, ketika dihubungkan langsung ke saluran listrik atau generator, stasiun ini memberikan efek penghambatan arus. Hal ini memastikan perlindungan beberapa bagian pipa secara bersamaan. Parameter dapat disesuaikan secara manual atau otomatis. Dalam kasus pertama, belitan transformator digunakan, dan yang kedua, thyristor digunakan.

Yang paling umum di Rusia adalah instalasi teknologi tinggi - Minevra -3000. Kekuatannya cukup untuk melindungi jalan raya sepanjang 30.000 m.

Keuntungan dari perangkat teknis:

• karakteristik daya tinggi;
• memperbarui mode operasi setelah kelebihan beban dalam seperempat menit;
• menggunakan regulasi digital, parameter operasi dipantau;
• ketatnya koneksi yang sangat kritis;
• menghubungkan perangkat ke kontrol proses jarak jauh.

ASKG-TM juga digunakan, meskipun dayanya rendah, namun peralatannya dengan kompleks telemetri atau kendali jarak jauh membuatnya tidak kalah populer.

Diagram saluran insulasi pipa air atau gas harus tersedia di lokasi kerja.

Video: proteksi katodik terhadap korosi - apa itu dan bagaimana cara kerjanya?

Perlindungan korosi dengan memasang drainase

Pemasang perlindungan korosi untuk pipa bawah tanah harus memahami sistem drainase. Perlindungan terhadap pembentukan karat pada pipa dari arus menyimpang dilakukan dengan perangkat drainase yang diperlukan untuk mengalihkan arus ini ke bagian lain bumi. Ada beberapa pilihan drainase.

Jenis eksekusi:

1. Dieksekusi di bawah tanah.
2. Lurus.
3. Dengan polaritas.
4. Diperkuat.

Saat melakukan drainase tanah, elektroda dipasang di zona anoda. Untuk memastikan saluran drainase lurus, dibuat jumper listrik yang menghubungkan pipa ke kutub negatif sumber arus, misalnya grounding dari bangunan tempat tinggal.

Drainase terpolarisasi memiliki konduktivitas satu arah, yaitu ketika muatan positif muncul di loop tanah, maka secara otomatis mati. Drainase yang ditingkatkan beroperasi dari konverter arus, yang juga dihubungkan ke sirkuit listrik, dan ini meningkatkan pembuangan arus menyimpang dari saluran utama.

Peningkatan korosi pipa dilakukan dengan perhitungan, menurut RD.

Selain itu, perlindungan inhibitor digunakan, yaitu komposisi khusus digunakan pada pipa untuk melindungi dari lingkungan agresif. Korosi terhenti terjadi ketika peralatan boiler dalam keadaan idle dalam waktu lama, untuk mencegah hal tersebut perlu dilakukan perawatan peralatan.

Pemasang untuk perlindungan pipa bawah tanah dari korosi harus memiliki pengetahuan dan keterampilan, dilatih tentang Peraturan dan secara berkala menjalani pemeriksaan kesehatan dan lulus ujian di hadapan inspektur dari Rostechnadzor.