Sistem proteksi katodik. Perlindungan elektrokimia pada jalur pipa proses

Nama parameter	Arti
Topik artikel:	Perlindungan katodik
Rubrik (kategori tematik)	Industri

Perlindungan katodik ta adalah jenis perlindungan elektrokimia yang paling umum. Ini digunakan dalam kasus di mana logam tidak rentan terhadap pasivasi, yaitu memiliki daerah disolusi aktif yang luas, daerah pasif yang sempit, nilai arus pasif yang tinggi (ip) dan potensial pasivasi (pp).

Polarisasi katodik dapat dilakukan dengan menghubungkan struktur yang dilindungi ke kutub negatif sumber arus luar.Perlindungan katodik dilakukan oleh arus luar. .

Skema proteksi katodik ditunjukkan pada Gambar. 4. Kutub negatif sumber arus luar 4 dihubungkan ke struktur logam terlindung 1, dan kutub positif dihubungkan ke elektroda bantu 2, yang berfungsi sebagai anoda. Selama proses proteksi, anoda dihancurkan secara aktif dan harus dipulihkan secara berkala.

Besi tuang, baja, batu bara, grafit, dan potongan logam (pipa tua, rel, dll.) digunakan sebagai bahan anoda. Sumber arus luar untuk proteksi katodik adalah stasiun proteksi katodik yang unsur wajibnya adalah: konverter (penyearah) yang menghasilkan arus; pasokan arus ke struktur yang dilindungi, elektroda referensi, konduktor pentanahan anoda, kabel anoda.

Proteksi katodik pada peralatan pabrik (lemari es, penukar panas, kapasitor, dll.) yang terkena lingkungan agresif dilakukan dengan menghubungkan sumber arus eksternal ke kutub negatif dan merendam anoda dalam lingkungan tersebut.

Proteksi katodik dengan arus eksternal tidak praktis dalam kondisi korosi atmosferik, dalam lingkungan uap, dalam pelarut organik, karena pada kasus ini lingkungan korosif tidak memiliki konduktivitas listrik yang cukup.

Perlindungan tapak. Proteksi korban merupakan salah satu jenis proteksi katodik. Skema proteksi pipa ditunjukkan pada Gambar. 5. Logam yang lebih elektronegatif, pelindung 3, melekat pada struktur terlindung 2, yang jika larut dalam lingkungan, melindungi struktur utama dari kehancuran.

Setelah pelindung benar-benar larut atau kehilangan kontak dengan struktur yang dilindungi, sangat penting untuk mengganti pelindung tersebut.

Gambar 5 Skema proteksi korban pipa

Pelindung bekerja secara efektif jika resistensi transisi antara pelindung dan lingkungan rendah. Selama pengoperasian, pelindung, misalnya seng, dapat ditutupi dengan lapisan produk korosi yang tidak larut, yang mengisolasinya lingkungan dan secara tajam meningkatkan resistensi kontak. Untuk mengatasi hal ini, pelindung ditempatkan pada pengisi 4 - campuran garam, yang menciptakan lingkungan tertentu di sekitarnya yang memfasilitasi pembubaran produk korosi dan meningkatkan efisiensi dan stabilitas pelindung di dalam tanah.

Dibandingkan dengan proteksi katodik oleh arus eksternal, disarankan untuk menggunakan proteksi pengorbanan jika sulit memperoleh energi dari luar atau jika pembangunan saluran listrik khusus tidak menguntungkan secara ekonomi.

Saat ini, pelindung tapak digunakan untuk memerangi korosi pada struktur logam di air laut dan sungai, tanah, dan lingkungan netral lainnya. Penggunaan pelindung tapak di lingkungan asam dibatasi oleh tingginya tingkat pelarutan sendiri pada tapak.

Logam yang dapat digunakan sebagai pelindung : Al, Fe, Mg, Zn. Pada saat yang sama, tidak selalu disarankan untuk menggunakan logam murni sebagai pelindung.Untuk memberikan pelindung sifat kinerja yang diperlukan, elemen paduan dimasukkan ke dalam komposisinya.

Proteksi katodik - konsep dan tipe. Klasifikasi dan Ciri Kategori Proteksi Katodik 2017, 2018.

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. Tidak kurang faktor penting 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.

Pipa yang terletak di bawah tanah, termasuk steam 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 muncul 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 konstruksi 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 akibat eksploitasi perangkat teknis arus searah 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 di atas 110 kV, serta pada 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 korosi dicapai dengan menciptakan medan elektromagnetik, akibatnya diperoleh potensi negatif atau daerah 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 menjaganya arus katoda. 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 disuplai, maka generator diesel atau gas dapat digunakan. 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 melakukannya?

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 oleh 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 lama Untuk mencegah hal ini terjadi, hal ini perlu dilakukan Pemeliharaan 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.

Proteksi korosi elektrokimia terdiri dari proteksi katodik dan drainase. Proteksi katodik pada pipa dilakukan dengan dua metode utama: penggunaan anoda pelindung logam (metode pelindung galvanik) dan penggunaan sumber arus searah eksternal, yang minusnya dihubungkan ke pipa, dan plusnya dihubungkan ke landasan anoda. (metode listrik).

Beras. 1. Prinsip operasi proteksi katodik

Perlindungan tapak galvanis terhadap korosi

Cara paling jelas untuk melakukan proteksi elektrokimia pada struktur logam yang bersentuhan langsung dengan media elektrolitik adalah metode proteksi galvanik, yang didasarkan pada fakta bahwa logam yang berbeda dalam elektrolit memiliki potensial elektroda yang berbeda. Jadi, jika Anda membentuk pasangan galvanik dari dua logam dan menempatkannya dalam elektrolit, maka logam dengan potensial negatif lebih besar akan menjadi pelindung anoda dan akan hancur, melindungi logam dengan potensial negatif lebih kecil. Pelindung pada dasarnya berfungsi sebagai sumber listrik portabel.

Magnesium, aluminium dan seng digunakan sebagai bahan utama pembuatan pelindung. Dari perbandingan sifat magnesium, aluminium dan seng terlihat bahwa dari unsur-unsur yang dipertimbangkan, magnesium memiliki gaya gerak listrik yang paling besar. Pada saat yang sama, salah satu yang paling penting karakteristik praktis pelindung adalah koefisien tindakan yang bermanfaat, menunjukkan proporsi massa tapak yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik yang berguna di sirkuit. Efisiensi pelindung yang terbuat dari magnesium dan paduan magnesium jarang melebihi 50% in, berbeda dengan pelindung berbahan Zn dan Al yang efisiensinya. 90% atau lebih.

Beras. 2. Contoh pelindung magnesium

Biasanya, instalasi pelindung digunakan untuk proteksi katodik pada pipa yang tidak memiliki kontak listrik dengan komunikasi tambahan yang berdekatan, masing-masing bagian pipa, serta tangki, selubung pelindung baja (kartrid), tangki dan kontainer bawah tanah, penyangga dan tiang baja, dan objek terkonsentrasi lainnya.

Pada saat yang sama, pemasangan tapak sangat sensitif terhadap kesalahan dalam penempatan dan konfigurasinya. Pemilihan atau penempatan unit tapak yang salah menyebabkan penurunan tajam dalam efektivitasnya.

Perlindungan korosi katodik

Metode proteksi elektrokimia yang paling umum terhadap korosi struktur logam bawah tanah adalah proteksi katodik, yang dilakukan dengan polarisasi katodik pada permukaan logam yang dilindungi. Dalam praktiknya, hal ini diwujudkan dengan menghubungkan pipa terlindung ke kutub negatif sumber arus searah eksternal, yang disebut stasiun proteksi katodik. Kutub positif sumber dihubungkan dengan kabel ke elektroda tambahan eksternal yang terbuat dari logam, grafit, atau karet konduktif. Elektroda eksternal ini ditempatkan di lingkungan korosif yang sama dengan objek yang dilindungi, dalam kasus pipa lapangan bawah tanah, di dalam tanah. Dengan demikian, rangkaian listrik tertutup terbentuk: elektroda eksternal tambahan - elektrolit tanah - pipa - kabel katoda - sumber DC - kabel anoda. Sebagai bagian dari rangkaian listrik ini, pipa adalah katoda, dan elektroda eksternal tambahan yang dihubungkan ke kutub positif sumber arus searah menjadi anoda. Elektroda ini disebut grounding anoda. Kutub bermuatan negatif dari sumber arus yang terhubung ke pipa, dengan adanya landasan anodik eksternal, mempolarisasi pipa secara katodik, sementara potensi bagian anoda dan katoda secara praktis disamakan.

Dengan demikian, sistem proteksi katodik terdiri dari struktur terlindung, sumber arus searah (stasiun proteksi katodik), pentanahan anoda, penghubung jalur anoda dan katoda, media penghantar listrik di sekitarnya (tanah), serta elemen sistem pemantauan - kontrol dan titik pengukuran.

Perlindungan korosi drainase

Perlindungan drainase saluran pipa dari korosi oleh arus menyimpang dilakukan dengan mengalirkan arus tersebut secara terarah ke sumber atau ke tanah. Pemasangan pelindung drainase dapat terdiri dari beberapa jenis: drainase tanah, langsung, terpolarisasi dan diperkuat.

Beras. 3. Stasiun perlindungan drainase

Drainase bumi dilakukan dengan membumikan pipa dengan elektroda tambahan di tempat zona anodanya, drainase langsung dilakukan dengan membuat jumper listrik antara pipa dan kutub negatif sumber arus nyasar, misalnya jaringan rel listrik. kereta api. Drainase terpolarisasi, tidak seperti drainase langsung, hanya memiliki konduktivitas satu arah, sehingga ketika potensial positif muncul pada rel, drainase otomatis dimatikan. Dalam drainase yang ditingkatkan, konverter arus juga disertakan dalam sirkuit, yang memungkinkan arus drainase ditingkatkan.

Ada berbagai metode untuk merawat pipa logam, namun yang paling efektif adalah proteksi katodik pipa terhadap korosi. Depresurisasi dini harus dicegah, yang akan menyebabkan terbentuknya retakan, rongga, dan pecah.

Korosi logam adalah proses alami di mana atom-atom logam berubah. Akibatnya, elektronnya berpindah ke zat pengoksidasi, yang menyebabkan rusaknya struktur material.

Untuk jaringan pipa bawah tanah, faktor tambahan yang mempengaruhi korosi adalah komposisi tanah. Ini berisi area dengan potensi elektroda berbeda, yang menyebabkan pembentukan sel galvanik korosif.

Ada beberapa jenis korosi, antara lain:

• Padat. Hal ini ditandai dengan wilayah distribusi yang luas dan berkelanjutan. Dalam kasus yang jarang terjadi, hal ini menyebabkan kerusakan pada pipa, karena seringkali tidak menembus jauh ke dalam struktur logam;


• Korosi lokal – menjadi yang paling banyak penyebab umum celah, karena tidak menutupi wilayah yang luas, tapi menembus dalam-dalam. Ini dibagi menjadi pitting, filamen, tembus, bawah permukaan, jerawatan, pisau, intergranular, kerapuhan korosi dan retak.

Metode untuk melindungi jaringan pipa bawah tanah

Perlindungan terhadap korosi logam dapat bersifat aktif atau pasif. Metode pasif melibatkan penciptaan kondisi pada pipa yang tidak akan terpengaruh oleh tanah di sekitarnya. Untuk tujuan ini, khusus senyawa pelindung yang menjadi penghalang. Pelapis yang paling umum digunakan adalah bitumen, resin epoksi, pita polimer atau tar batubara.

Untuk metode aktif, proteksi katodik pipa terhadap korosi paling sering digunakan. Hal ini didasarkan pada penciptaan polarisasi, yang memungkinkan untuk mengurangi laju pembubaran logam. Efek ini diwujudkan dengan menggeser potensi korosi ke area yang lebih negatif. Untuk melakukan ini, arus listrik dialirkan antara permukaan logam dan tanah, yang secara signifikan mengurangi laju korosi.

Metode penerapan proteksi katodik:

• Menggunakan sumber arus eksternal yang dihubungkan ke pipa terlindung dan ke ground anoda;


• Menggunakan metode galvanik (pelindung anoda korban magnesium).

Perlindungan katodik pipa terhadap korosi menggunakan sumber eksternal lebih kompleks. Karena memerlukan penggunaan desain khusus yang menyediakan arus searah. Metode galvanik, pada gilirannya, diterapkan melalui pelindung, yang memungkinkan perlindungan efektif hanya pada tanah dengan hambatan listrik rendah.

Dapat digunakan untuk melindungi pipa dan metode anodik. Ini digunakan dalam kondisi kontak dengan lingkungan kimia yang agresif. Metode anodik didasarkan pada pengubahan keadaan aktif logam menjadi keadaan pasif dan mempertahankannya karena pengaruh anoda eksternal.

Meskipun terdapat kesulitan-kesulitan tertentu dalam implementasinya, metode ini secara aktif digunakan ketika perlindungan katodik pipa terhadap korosi tidak dapat diterapkan.

Contoh proteksi katodik pipa terhadap korosi di pameran

Pengalaman penggunaan dan perkembangan baru di bidang ini disorot pada pameran industri tahunan "Neftegaz", yang berlangsung di Expocentre Fairgrounds.

Pameran ini adalah acara industri besar dan platform yang sangat baik untuk memperkenalkan para spesialis pada perkembangan baru, serta meluncurkan proyek-proyek baru. Pameran Neftegaz akan diadakan di Expocentre Fairgrounds di Moskow di Krasnaya Presnya.

Baca artikel kami yang lain.

Salah satu metode proteksi elektrokimia berbagai struktur logam dari karat yang sering digunakan adalah proteksi katodik. Dalam kebanyakan kasus, ini digunakan bersamaan dengan penerapan lapisan khusus pada permukaan logam.

1 Informasi umum tentang proteksi katodik

Perlindungan logam seperti itu pertama kali dijelaskan pada tahun 1820-an oleh Humphry Davy. Berdasarkan laporannya, pada tahun 1824, di kapal HMS Samarang, teori yang diberikan diuji. Pelindung anoda besi dipasang pada lapisan tembaga kapal, yang secara signifikan mengurangi laju karat pada tembaga. Teknik ini mulai dikembangkan, dan saat ini katoda dari semua jenis struktur logam (pipa, suku cadang mobil, dll.) diakui sebagai yang paling efektif dan banyak digunakan.

Dalam kondisi industri, perlindungan logam (sering disebut polarisasi katodik) dilakukan dengan menggunakan dua metode utama.

1. Struktur yang terlindung dari kehancuran dihubungkan ke sumber arus eksternal. Dalam hal ini, produk logam bertindak sebagai katoda. Dan anoda adalah elektroda tambahan yang inert. Teknik ini biasanya digunakan untuk melindungi jaringan pipa, pondasi logam yang dilas, dan platform pengeboran.
2. Polarisasi katodik tipe galvanik. Dengan skema ini, struktur logam bersentuhan dengan logam yang mempunyai potensial elektronegatif lebih tinggi (aluminium, magnesium, paduan aluminium, seng). Dalam hal ini, anoda mengacu pada logam (utama dan pelindung). Pembubaran (artinya murni proses elektrokimia) bahan elektronegatif menyebabkan aliran arus katoda yang diperlukan melalui produk yang dilindungi. Seiring waktu, logam “pelindung” tersebut hancur total. Polarisasi galvanik efektif untuk struktur yang memiliki lapisan insulasi, serta untuk produk logam yang relatif kecil.

Teknik pertama ditemukan aplikasi yang luas Di seluruh dunia. Ini cukup sederhana dan layak secara ekonomi, sehingga memungkinkan untuk melindungi logam korosi umum dan dari banyak jenisnya - korosi antar butir pada "baja tahan karat", lubang, retak pada produk kuningan karena tekanan di mana produk tersebut dioperasikan.

Sirkuit galvanik telah banyak digunakan di AS. Di negara kita ini lebih jarang digunakan, walaupun efektivitasnya tinggi. Terbatasnya penggunaan perlindungan pengorbanan untuk logam di Rusia disebabkan oleh kenyataan bahwa banyak jaringan pipa di negara kita tidak memiliki lapisan khusus, dan ini adalah prasyarat untuk penerapan teknik galvanik anti korosi.

2 Bagaimana cara kerja polarisasi katodik standar pada logam?

Perlindungan korosi katodik dicapai melalui penggunaan arus yang ditumpangkan. Ini disuplai ke struktur dari penyearah atau sumber arus (eksternal) lainnya, di mana arus bolak-balik frekuensi industri diubah menjadi arus searah yang diperlukan. Benda yang dilindungi dihubungkan dengan arus yang disearahkan (ke kutub “minus”). Strukturnya dengan demikian merupakan katoda. Pembumian anodik (elektroda kedua) dihubungkan ke “plus”.

Penting agar terdapat kontak elektrolitik dan elektronik yang baik antara elektroda sekunder dan struktur. Yang pertama disediakan oleh tanah, tempat anoda dan benda yang dilindungi dibenamkan. Tanah dalam hal ini berperan sebagai media elektrolitik. Kontak elektronik dicapai dengan menggunakan konduktor yang terbuat dari bahan logam.

Pengaturan proteksi anti korosi katodik dilakukan dengan menjaga potensial proteksi antara media elektrolitik dan indikator potensial polarisasi (atau struktur itu sendiri) pada nilai yang ditentukan secara ketat. Indikator diukur dengan voltmeter dengan skala resistansi tinggi.

Di sini perlu dipahami bahwa potensi tidak hanya memiliki komponen polarisasi, tetapi juga komponen lain - penurunan tegangan (ohmik). Penurunan ini terjadi karena adanya aliran arus katoda melalui resistansi efektif. Selain itu, kualitas proteksi katodik hanya bergantung pada polarisasi pada permukaan produk yang terlindung dari karat. Oleh karena itu, ada dua karakteristik keamanan struktur logam - potensi polarisasi tertinggi dan terendah.

Pengaturan polarisasi logam yang efektif, dengan mempertimbangkan semua hal di atas, menjadi mungkin ketika indikator komponen ohmik dikecualikan dari nilai beda potensial yang dihasilkan. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan rangkaian khusus untuk mengukur potensi polarisasi. Kami tidak akan menjelaskannya dalam kerangka artikel ini, karena artikel ini penuh dengan banyak istilah dan konsep khusus.

Biasanya, teknologi katoda digunakan bersamaan dengan penerapan bahan pelindung khusus pada permukaan luar produk yang terlindung dari korosi.

Untuk melindungi jaringan pipa yang tidak berinsulasi dan struktur lainnya, perlu menggunakan arus yang signifikan, yang secara ekonomi tidak menguntungkan dan sulit secara teknis.

3 Perlindungan katodik elemen kendaraan

Korosi adalah proses yang aktif dan sangat agresif. Perlindungan komponen mobil yang berkualitas dari karat menimbulkan banyak masalah bagi para pecinta mobil. Semua kendaraan tanpa kecuali dapat mengalami kerusakan korosif, karena karat dimulai bahkan ketika goresan kecil muncul pada cat mobil.

Teknologi katodik untuk melindungi mobil dari korosi sudah cukup umum saat ini. Ini digunakan bersamaan dengan penggunaan semua jenis damar wangi. Teknik ini mengacu pada penerapan potensial listrik pada permukaan bagian mobil tertentu, yang menghasilkan penghambatan karat yang efektif dan jangka panjang.

Dengan perlindungan yang dijelaskan kendaraan Katoda terdiri dari pelat khusus yang ditempatkan pada komponen yang paling rentan. Dan peran anoda dimainkan oleh bodi mobil. Distribusi potensi ini menjamin integritas badan mesin, karena hanya pelat katoda yang rusak, dan logam dasar tidak menimbulkan korosi.

Di bawah kerentanan kendaraan yang dapat diproteksi dengan metode katodik memahami :

• bagian belakang dan depan bawah;
• lengkungan roda belakang;
• area untuk memasang lampu samping dan lampu depan itu sendiri;
• sambungan roda sayap;
• area internal pintu dan ambang batas;
• ruang di belakang pelindung kemudi (depan).

Untuk melindungi mobil, Anda perlu membeli modul elektronik khusus (beberapa pengrajin membuatnya sendiri) dan pelat pelindung. Modul dipasang di interior mobil dan terhubung ke jaringan on-board (harus diberi daya saat mesin mobil dimatikan). Memasang perangkat membutuhkan waktu 10–15 menit. Selain itu, dibutuhkan energi minimum dan menjamin perlindungan anti-korosi berkualitas tinggi.

Pelat pelindung bisa memiliki ukuran yang berbeda. Jumlahnya juga berbeda-beda bergantung pada tempat pemasangannya di dalam mobil, serta parameter geometrik elektroda. Dalam praktiknya, semakin sedikit piring yang Anda butuhkan, semakin banyak pula ukuran yang lebih besar memiliki elektroda.

Proteksi korosi mobil dengan metode katodik juga dilakukan dengan cara komparatif lainnya dengan cara yang sederhana. Yang paling mendasar adalah menyambungkan kabel positif aki mobil ke garasi logam biasa. Harap dicatat bahwa Anda harus menggunakan resistor untuk koneksi.

4 Proteksi jaringan pipa menggunakan metode polarisasi katodik

Depressurisasi pipa untuk berbagai keperluan terjadi dalam banyak kasus karena kerusakan korosif yang disebabkan oleh munculnya retakan, retakan dan rongga. Komunikasi bawah tanah sangat rentan terhadap karat. Zona dengan potensi berbeda (elektroda) terbentuk di atasnya, yang disebabkan oleh heterogenitas tanah dan heterogennya komposisi logam dari mana pipa dibuat. Karena munculnya zona-zona ini, proses pembentukan aktif komponen galvanik korosif dimulai.

Polarisasi katodik pipa, dilakukan sesuai dengan skema yang dijelaskan di awal artikel (galvanisasi atau sumber energi eksternal), didasarkan pada penurunan laju pelarutan material pipa selama operasinya. Pengurangan tersebut dicapai dengan menggeser potensi korosi ke zona yang memiliki indikator lebih negatif dibandingkan potensi alami.

Pada sepertiga pertama abad ke-20, potensi polarisasi katodik logam telah ditentukan. Indikatornya -0,85 volt. Di sebagian besar tanah, potensi alami struktur logam berada pada kisaran -0,55 hingga -0,6 volt.

Artinya untuk perlindungan yang efektif pipa, diperlukan “memindahkan” potensi korosi ke sisi negatif sebesar 0,25-0,3 volt. Dengan besaran seperti itu, dampak praktis dari karat pada kondisi komunikasi hampir sepenuhnya seimbang (korosi per tahun memiliki tingkat tidak lebih dari 10 mikrometer).

Teknik menggunakan sumber arus (eksternal) dinilai memakan waktu dan cukup rumit. Tapi itu menyediakan level tinggi perlindungan jaringan pipa, sumber energinya tidak dibatasi oleh apapun, sedangkan ketahanan (spesifik) tanah memiliki dampak minimal terhadap kualitas tindakan perlindungan.

Sumber daya untuk polarisasi katodik biasanya berupa saluran listrik overhead pada 0,4; 6 dan 10 meter persegi. Di daerah yang tidak memilikinya, diperbolehkan menggunakan generator gas, termal, dan solar sebagai sumber energi.

Arus “pelindung” didistribusikan secara tidak merata di sepanjang pipa. Nilai terbesarnya dicatat pada apa yang disebut titik drainase - di tempat sumber terhubung. Semakin jauh jarak dari titik ini, semakin kurang perlindungan pipa tersebut. Pada saat yang sama, ada arus berlebih langsung di area koneksi Pengaruh negatif pada pipa - ada kemungkinan besar terjadinya retak hidrogen pada logam.

Metode yang menggunakan anoda galvanik menunjukkan efisiensi yang baik pada tanah dengan resistivitas rendah (hingga 50 ohm*m). Ini tidak digunakan pada tanah dengan kelompok resistivitas tinggi, karena tidak memberikan hasil khusus. Perlu ditambahkan di sini bahwa anoda terbuat dari paduan berdasarkan aluminium, magnesium, dan seng.

5 Secara singkat tentang stasiun proteksi katodik (CPS)

Untuk perlindungan anti korosi pada pipa yang diletakkan di bawah tanah, SCP dipasang di sepanjang jalurnya, termasuk:

• landasan anodik;
• sumber saat ini;
• titik kontrol dan pengukuran;
• kabel dan kabel yang melakukan fungsi penghubung.

Stasiun terhubung ke jaringan listrik atau ke perangkat otonom. Diperbolehkan memasang beberapa sambungan pembumian dan sumber energi di VCS ketika dua atau lebih jalur pipa dipasang dalam satu koridor bawah tanah. Namun hal ini memerlukan peningkatan biaya untuk tindakan anti-korosi.

Jika hanya satu instalasi yang dipasang pada komunikasi multisaluran, sambungannya ke pipa dilakukan menggunakan blok khusus. Mereka tidak mengizinkan pembentukan pasangan galvanik kuat yang terjadi saat memasang jumper buta pada produk pipa. Blok-blok ini mengisolasi pipa satu sama lain, dan juga memungkinkan untuk memilih potensi yang diperlukan pada setiap elemen pipa, menjamin perlindungan maksimal struktur dari karat.

Tegangan keluaran pada stasiun katoda dapat diatur secara otomatis (instalasi dalam hal ini dilengkapi dengan thyristor) atau secara manual (operator mengganti belitan trafo jika diperlukan). Dalam situasi di mana VSC beroperasi dalam kondisi yang bervariasi terhadap waktu, disarankan untuk mengoperasikan stasiun dengan pengaturan tegangan otomatis.

Mereka sendiri memantau ketahanan tanah (spesifik), munculnya arus liar dan faktor-faktor lain yang mempengaruhi dampak negatif pada kualitas perlindungan, dan secara otomatis menyesuaikan pengoperasian VCS. Tetapi dalam sistem di mana arus pelindung dan nilai resistansi pada rangkaiannya tetap tidak berubah, lebih baik menggunakan pengaturan dengan penyesuaian tegangan keluaran secara manual.

Mari kita tambahkan bahwa regulasi dalam mode otomatis dilakukan berdasarkan salah satu dari dua indikator:

• arus proteksi (konverter galvanostatik);
• sesuai dengan potensi benda yang dilindungi (konverter potensiostatik).

6 Informasi tentang stasiun proteksi katodik yang diketahui

Di antara VCS domestik yang populer, beberapa instalasi dapat dibedakan. Stasiun ini banyak diminati Minerva–3000– sistem canggih yang dikembangkan oleh para insinyur Perancis dan Rusia untuk fasilitas Gazprom. Satu Minerva cukup untuk melindungi pipa sepanjang 30 kilometer dari karat. Stasiun ini memiliki keunggulan utama sebagai berikut:

• kemampuan manufaktur yang unik dari semua komponennya;
• peningkatan daya VCS (dimungkinkan untuk melindungi komunikasi dengan lapisan pelindung yang sangat buruk);
• penyembuhan diri (setelah kelebihan beban darurat) dari mode operasi stasiun selama 15 detik;
• ketersediaan peralatan digital presisi tinggi untuk memantau kondisi pengoperasian dan sistem kontrol termal;
• adanya sirkit pelindung terhadap tegangan lebih pada sirkit pengukur dan masukan;
• tidak adanya bagian yang bergerak dan ketatnya kabinet listrik.

Sebagai tambahan Minerva–3000 Anda dapat menghubungkan instalasi untuk kendali jarak jauh atas pengoperasian stasiun dan kendali jarak jauh peralatannya.

Sistem ini juga memiliki kinerja teknis yang sangat baik ASKG-TM– stasiun adaptif telemekanis modern untuk perlindungan kabel listrik, jaringan pipa kota dan utama, serta tangki tempat penyimpanan produk gas dan minyak. Perangkat tersebut tersedia dengan peringkat daya keluaran yang berbeda (dari 1 hingga 5 kilowatt). Mereka memiliki kompleks telemetri multifungsi yang memungkinkan Anda memilih mode operasi VCS tertentu, memantau dan mengubah parameter stasiun, serta memproses informasi masuk dan mengirimkannya ke operator.

Manfaat penggunaan ASKG-TM:

• kemungkinan integrasi ke dalam kompleks SCADA karena dukungan teknologi OPC;
• cadangan dan saluran komunikasi utama;
• pemilihan nilai daya (output);
• peningkatan toleransi kesalahan;
• rentang suhu pengoperasian yang luas;
• akurasi unik dalam mengatur parameter keluaran;
• perlindungan tegangan keluaran daya sistem.

Ada SKZ dan jenis lainnya, informasinya mudah ditemukan di situs khusus di Internet.

7 Benda apa saja yang dapat diproteksi dengan menggunakan polarisasi katodik?

Selain melindungi mobil dan jaringan pipa, teknik polarisasi yang dipertimbangkan secara aktif digunakan untuk melindungi tulangan yang termasuk dalam struktur beton bertulang (gedung, fasilitas jalan, pondasi, dll) dari korosi. Biasanya, alat kelengkapannya adalah sistem kelistrikan tunggal, yang secara aktif menimbulkan korosi ketika klorida dan air masuk ke dalamnya.

Polarisasi katodik yang dikombinasikan dengan sanitasi beton menghentikan proses korosi. Dalam hal ini, dua jenis anoda perlu digunakan:

• yang utama terbuat dari titanium, grafit atau kombinasinya dengan lapisan oksida logam, serta besi cor silikon;
• batang distribusi – batang yang terbuat dari paduan titanium dengan lapisan pelindung logam tambahan atau dengan lapisan konduktif listrik non-logam.

Dengan mengatur arus luar yang disuplai ke struktur beton bertulang, potensi tulangan dipilih.

Polarisasi dianggap sebagai teknik yang sangat diperlukan untuk melindungi struktur stasioner yang terletak di atasnya landas kontinen, di ladang gas dan minyak. Lapisan pelindung asli pada benda-benda tersebut tidak dapat dipulihkan (memerlukan pembongkaran dan pengangkutan ke hanggar kering), yang berarti hanya ada satu pilihan yang tersisa - perlindungan katodik logam.

Untuk melindungi dari korosi laut, polarisasi galvanik kapal sipil digunakan menggunakan anoda yang terbuat dari paduan seng, magnesium, dan aluminium. Di pantai (selama perbaikan dan tambatan), kapal dihubungkan ke SCZ, yang anodanya terbuat dari titanium berlapis.

Perlindungan katodik juga digunakan untuk melindungi bagian dalam bejana dan wadah dari kerusakan, serta pipa yang bersentuhan dengan air limbah industri dan elektrolit agresif lainnya. Polarisasi dalam hal ini meningkatkan waktu penggunaan struktur ini tanpa perawatan sebanyak 2-3 kali lipat.