Katodik koruma sistemi. Proses boru hatlarının elektrokimyasal koruması

Parametre adı	Anlam
Makale konusu:	Katodik koruma
Değerlendirme listesi (tematik kategori)	Endüstri

Katodik koruma ta en yaygın elektrokimyasal koruma türüdür. Metalin pasifleşmeye eğilimli olmadığı, yani geniş bir aktif çözünme bölgesine, dar bir pasif bölgeye, yüksek pasifleştirme akımı değerlerine (ip) ve pasifleştirme potansiyeline (pp) sahip olduğu durumlarda kullanılır.

Katodik polarizasyon, korunan yapının harici bir akım kaynağının negatif kutbuna bağlanmasıyla gerçekleştirilebilir.Katodik koruma, harici bir akımla gerçekleştirilir. .

Şema katodik korumaŞekil 2'de gösterilmiştir. 4. Harici akım kaynağının (4) negatif kutbu, korunan metal yapıya (1) ve pozitif kutbu, anot görevi gören yardımcı elektrota (2) bağlanır. Koruma işlemi sırasında anot aktif olarak tahrip edilir ve periyodik restorasyona tabi tutulur.

Anot malzemesi olarak dökme demir, çelik, kömür, grafit ve metal hurdaları (eski borular, raylar vb.) kullanılır. Katodik koruma için harici akım kaynakları, zorunlu unsurları olan katodik koruma istasyonlarıdır: akım üreten bir dönüştürücü (doğrultucu); korunan yapıya akım beslemesi, referans elektrodu, anot topraklama iletkenleri, anot kablosu.

Agresif ortama maruz kalan fabrika ekipmanlarının (buzdolapları, ısı eşanjörleri, kapasitörler vb.) katodik koruması, harici bir akım kaynağının negatif kutba bağlanması ve anotun bu ortama batırılmasıyla gerçekleştirilir.

Dış akımla katodik koruma, atmosferik korozyon koşullarında, buharlı bir ortamda, organik çözücülerde pratik değildir, çünkü bu durumda aşındırıcı ortamın yeterli elektrik iletkenliği yoktur.

Sırt koruması. Kurban koruma bir tür katodik korumadır. Boru hattı koruma şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Çevrede çözünerek ana yapıyı tahribattan koruyan korunan yapıya (2) daha elektronegatif bir metal olan koruyucu (3) bağlanır.

Koruyucu tamamen çözüldüğünde veya korunan yapıyla teması kaybolduğunda, koruyucunun değiştirilmesi son derece önemlidir.

Şekil 5 Boru hattı fedakarlık koruma planı

Koruyucu, kendisi ile çevre arasındaki geçiş direnci düşükse etkili bir şekilde çalışır. Çalışma sırasında bir koruyucu, örneğin çinko, çözünmeyen korozyon ürünlerinden oluşan bir tabaka ile kaplanabilir ve bu da onu dış etkenlerden izole edebilir. çevre ve temas direncini keskin bir şekilde artırın. Bununla mücadele etmek için koruyucu, çevresinde korozyon ürünlerinin çözünmesini kolaylaştıran ve koruyucunun topraktaki verimliliğini ve stabilitesini artıran belirli bir ortam oluşturan bir tuz karışımı olan dolgu maddesi 4'e yerleştirilir.

Harici akımla katodik korumayla karşılaştırıldığında, dışarıdan enerji elde etmenin zor olduğu veya özel enerji hatlarının yapımının ekonomik açıdan karlı olmadığı durumlarda fedakar koruma kullanılması tavsiye edilir.

Günümüzde sırt koruması, deniz ve nehir suyu, toprak ve diğer nötr ortamlardaki metal yapıların korozyonuna karşı mücadele etmek için kullanılmaktadır. Asidik ortamlarda lastik sırtı korumasının kullanımı, lastik sırtının yüksek oranda kendiliğinden çözünmesi nedeniyle sınırlıdır.

Koruyucu olarak metaller kullanılabilir: Al, Fe, Mg, Zn. Aynı zamanda koruyucu olarak saf metallerin kullanılması her zaman tavsiye edilmez.Koruyuculara gerekli performans özelliklerini kazandırmak için bileşimlerine alaşım elementleri eklenir.

Katodik koruma - kavram ve türleri. Katodik Koruma kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri 2017, 2018.

Boru hatları, enerji taşıyıcılarının taşınmasında açık ara en yaygın yoldur. Bariz dezavantajları paslanmaya karşı duyarlılıklarıdır. Bu amaçla ana boru hatlarının korozyona karşı katodik koruması yapılır. Çalışma prensibi nedir?

Korozyonun nedenleri

Yaşam destek sistemleri için boru hattı ağları Rusya'nın her yerine dağılmıştır. Onların yardımıyla gaz, su, petrol ürünleri ve petrol verimli bir şekilde taşınır. Kısa bir süre önce amonyağı taşımak için bir boru hattı döşendi. Çoğu boru hattı türü metalden yapılmıştır ve ana düşmanı birçok türü olan korozyondur.

Metal yüzeylerde pas oluşumunun nedenleri çevrenin özelliklerine, boru hatlarının hem dış hem de iç korozyonuna dayanmaktadır. İç yüzeyler için korozyon riski aşağıdakilere dayanmaktadır:

1. Su ile etkileşim.
2. Suda alkalilerin, tuzların veya asitlerin varlığı.

Bu tür durumlar ana su temini sistemlerinde, sıcak su temininde (DHW), buhar ve ısıtma sistemlerinde ortaya çıkabilir. Hayırsız önemli faktör boru hattını döşeme yöntemidir: yer üstü veya yer altı. Birincisinin bakımı ve pas oluşumunun nedenlerini ortadan kaldırmak ikincisine göre daha kolaydır.

Borudan boruya montaj yöntemi ile korozyon riski düşüktür. Açık havada bir boru hattını doğrudan kurarken, atmosferle etkileşim nedeniyle pas oluşabilir ve bu da tasarımda bir değişikliğe yol açar.

Buhar ve buhar da dahil olmak üzere yer altında bulunan boru hatları sıcak su Korozyona karşı en savunmasız olanıdır. Su kaynaklarının dibinde bulunan boruların korozyona yatkınlığı ile ilgili soru ortaya çıkıyor, ancak bu yerlerde boru hatlarının sadece küçük bir kısmı bulunuyor.

Amaçlarına göre korozyon riski olan boru hatları aşağıdakilere ayrılır:

• ana hatlar;
• Balık tutma;
• ısıtma ve yaşam destek sistemleri için;
• endüstriyel işletmelerin atık suları için.

Ana boru hattı ağlarının korozyona duyarlılığı

Bu tip boru hatlarının korozyonu en iyi çalışılmış olanıdır ve dış etkenlerden korunmaları standart gerekliliklerle belirlenir. Düzenleyici belgelerde pas oluşumunun nedenleri değil, koruma yöntemleri tartışılmaktadır.

Bu durumda, inert gazlar boru hattının içinden geçtiğinden, yalnızca boru hattının dış bölümünün duyarlı olduğu harici korozyonun dikkate alındığını dikkate almak da aynı derecede önemlidir. Bu durumda metalin atmosferle teması o kadar tehlikeli değildir.

GOST'a göre korozyona karşı koruma sağlamak için boru hattının çeşitli bölümleri dikkate alınır: artan ve yüksek tehlikenin yanı sıra korozyon tehlikesi.

Atmosferden kaynaklanan olumsuz faktörlerin alanlar için etkisi artan tehlike veya korozyon türleri:

1. Kaçak akımlar doğru akım kaynaklarından kaynaklanır.
2. Mikroorganizmalara maruz kalma.
3. Yaratılan stres metalin çatlamasına neden olur.
4. Atık deposu.
5. Tuzlu topraklar.
6. Taşınan maddenin sıcaklığı 300 °C'nin üzerindedir.
7. Bir petrol boru hattının karbondioksit korozyonu.

Yeraltı boru hatlarını korozyondan koruyan montajcı, boru hattının tasarımını ve SNiP gerekliliklerini bilmelidir.

Topraktan elektrokimyasal korozyon

Boru hatlarının ayrı bölümlerinde oluşan voltaj farkından dolayı bir elektron akışı meydana gelir. Pas oluşumu süreci elektrokimyasal prensibe göre gerçekleşir. Bu etkiye bağlı olarak anodik bölgelerdeki metalin bir kısmı çatlayarak toprağın tabanına doğru akar. Elektrolitle etkileşimden sonra korozyon oluşur.

Olumsuz belirtilere karşı koruma sağlamanın önemli kriterlerinden biri hattın uzunluğudur. Yol boyunca farklı bileşim ve özelliklere sahip topraklarla karşılaşıyorsunuz. Bütün bunlar, döşenen boru hatlarının parçaları arasında voltaj farkının ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Şebeke iyi iletkenliğe sahiptir, bu nedenle oldukça büyük ölçüde galvanik çiftlerin oluşumu meydana gelir.

Boru hattı korozyon oranındaki bir artış, yüksek elektron akısı yoğunluğu ile tetiklenir. Çizgilerin derinliği daha az önemli değildir çünkü önemli bir nem yüzdesini korur ve sıcaklığın "0" işaretinin altına düşmesine izin verilmez. İşlemden sonra boruların yüzeyinde hadde pulu da kalır ve bu pasın görünümünü etkiler.

Araştırmalar sonucunda metal üzerinde oluşan pasın derinliği ve alanı arasında doğrudan bir ilişki kurulmuştur. Bu, daha geniş yüzey alanına sahip metalin dış etkenlere karşı en savunmasız olduğu gerçeğine dayanmaktadır. olumsuz belirtiler. Özel durumlar arasında, elektrokimyasal prosesin etkisi altında çelik yapılarda önemli ölçüde daha küçük miktarlarda tahribat meydana gelmesi yer alır.

Toprağın metale karşı agresifliği öncelikle kendi yapısal bileşenleri, nem, direnç, alkali doygunluğu, hava geçirgenliği ve diğer faktörler tarafından belirlenir. Yeraltı boru hatlarının korozyona karşı korunmasını sağlayan kurulumcunun boru hattı inşaat projesine aşina olması gerekir.

Kaçak akımların etkisi altında korozyon

Pas, alternatif ve sabit bir elektron akışından kaynaklanabilir:

• Sabit akımın etkisi altında pas oluşumu. Kaçak akımlar toprakta ve yeraltında bulunan yapı elemanlarında bulunan akımlardır. Kökenleri antropojeniktir. Sömürü sonucu ortaya çıkıyorlar teknik cihazlar Binalardan veya yapılardan yayılan doğru akım. Kaynak invertörleri, katot koruma sistemleri ve diğer cihazlar olabilirler. Akım en az dirençli yolu izleme eğilimindedir; sonuç olarak, mevcut boru hatları toprakta olduğundan akımın metalden geçmesi çok daha kolay olacaktır. Anot, kaçak akımın toprak yüzeyine çıktığı boru hattının bölümüdür. Boru hattının akımın girdiği kısmı katot görevi görür. Tarif edilen anodik yüzeylerde akımların yoğunluğu artar, bu nedenle bu yerlerde önemli korozyon lekeleri oluşur. Korozyon oranı sınırlı değildir ve yılda 20 mm'ye kadar çıkabilir.
• Alternatif akımın etkisi altında pas oluşumu. Şebeke voltajı 110 kV'un üzerinde olan elektrik hatlarının yakınında ve boru hatlarının paralel düzenlenmesinde, boru hatlarının yalıtımı altında korozyon da dahil olmak üzere alternatif akımların etkisi altında korozyon meydana gelir.

Gerilmeli Korozyon Çatlaması

Metal bir yüzey aynı anda dış olumsuz faktörlere ve çekme kuvvetleri oluşturan elektrik hatlarından gelen yüksek gerilime maruz kalırsa pas oluşumu meydana gelir. Yapılan araştırmalara göre yeni hidrojen korozyonu teorisi yerini aldı.

Boru hidrojenle doyurulduğunda küçük çatlaklar oluşur ve bu da içeriden gelen basıncın, atom ve kristal bağlarının gerekli eşdeğerinden daha yüksek seviyelere çıkmasını sağlar.

Proton difüzyonunun etkisi altında, yüzey katmanının hidrojenasyonu, hidrolizin etkisi altında meydana gelir. yüksek seviyeler katodik koruma ve inorganik bileşiklere eşzamanlı maruz kalma.

Çatlak açıldıktan sonra toprak elektrolitinin sağladığı metalin paslanma süreci hızlanır. Sonuç olarak, mekanik etkilerin etkisi altında metal yavaş bir şekilde tahrip olur.

Mikroorganizmalardan kaynaklanan korozyon

Mikrobiyolojik korozyon, canlı mikroorganizmaların etkisi altında bir boru hattında pas oluşumu sürecidir. Bunlar algler, mantarlar, bakteriler ve protozoalar olabilir. Bakterilerin çoğalmasının bu süreci en önemli şekilde etkilediği tespit edilmiştir. Mikroorganizmaların hayati aktivitesini sürdürmek için nitrojen, nem, su ve tuzlar gibi koşulların yaratılması gerekir. Ayrıca koşullar:

1. Sıcaklık ve nem göstergeleri.
2. Basınç.
3. Aydınlatmanın varlığı.
4. Oksijen.

Asidik koşullar üreten organizmalar da korozyona neden olabilir. Etkileri altında, yüzeyde siyah renkte ve hoş olmayan bir hidrojen sülfür kokusuna sahip boşluklar belirir. Sülfat içeren bakteriler hemen hemen tüm topraklarda bulunur ancak sayıları arttıkça korozyon oranı da artar.

Elektrokimyasal koruma nedir

Boru hatlarının korozyona karşı elektrokimyasal korunması, korozyonun etkisi altında korozyonun gelişmesini önlemeyi amaçlayan bir dizi önlemdir. Elektrik alanı. Doğru akımı dönüştürmek için özel redresörler kullanılır.

Korozyon koruması yaratılarak sağlanır. elektromanyetik alan bunun sonucunda negatif bir potansiyel elde edilir veya alan katot görevi görür. Yani, segment çelik boru hatları pas oluşumuna karşı korunan negatif yük alır ve topraklama pozitif yük alır.

Boru hatlarının korozyona karşı katodik korumasına, ortamın yeterli iletkenliğine sahip elektrolitik koruma eşlik eder. Bu işlev, metal yeraltı otoyollarının döşenmesinde toprak tarafından gerçekleştirilir. Elektrotların teması iletken elemanlar aracılığıyla gerçekleştirilir.

Korozyon göstergelerini belirleyen gösterge, yüksek voltajlı bir voltmetre veya korozyon ölçerdir. Bu cihaz kullanılarak elektrolit ile toprak arasındaki gösterge özellikle bu durum için izlenir.

Elektrokimyasal koruma nasıl sınıflandırılır?

Ana boru hatlarının ve tankların korozyonu ve bundan korunması iki şekilde kontrol edilir:

• Metal yüzeye bir akım kaynağı bağlanır. Bu alan negatif yük alır, yani katot görevi görür. Anotlar tasarımla hiçbir ilgisi olmayan atıl elektrotlardır. Bu yöntem en yaygın olanı olarak kabul edilir ve elektrokimyasal korozyon meydana gelmez. Bu teknik, aşağıdaki korozyon türlerini önlemeyi amaçlamaktadır: başıboş akımların varlığı nedeniyle çukurlaşma, kristal tipi paslanmaz çelik ve ayrıca pirinç elemanların çatlaması.
• Galvanik yöntem. Ana boru hatlarının korunması veya fedakarlık koruması, alüminyum, çinko, magnezyum veya bunların alaşımlarından yapılmış yüksek düzeyde negatif yüklü metal plakalarla gerçekleştirilir. Anotlar, inhibitör adı verilen iki elementtir; koruyucunun yavaşça yok edilmesi ise korumanın korunmasına yardımcı olur. katot akımı. Koruyucu koruma çok nadiren kullanılır. ECP, boru hatlarının yalıtım kaplaması üzerinde gerçekleştirilir.

Elektrokimyasal korumanın özellikleri hakkında

Boru hattı tahribatının ana nedeni metal yüzeylerin korozyonunun sonucudur. Pas oluşumundan sonra, boyutları giderek artan ve boru hattının yırtılmasına katkıda bulunan çatlaklar, kopmalar ve oyuklar oluşur. Bu fenomen daha çok yeraltına döşenen veya yeraltı suyuyla temas halinde olan otoyolların yakınında meydana gelir.

Katodik korumanın prensibi, bir voltaj farkının yaratılması ve yukarıda açıklanan iki yöntemin etkisidir. Doğrudan boru hattının bulunduğu yerde ölçüm işlemleri yapıldıktan sonra, imha sürecini yavaşlatmaya yardımcı olacak gerekli potansiyelin 0,85V olması gerektiği, yer altı elemanları için ise bu değerin 0,55V olduğu tespit edildi.

Korozyon hızını yavaşlatmak için katot voltajının 0,3V düşürülmesi gerekir. Bu durumda korozyon oranı 10 mikron/yılı geçmeyecek ve bu durum teknik cihazların kullanım ömrünü önemli ölçüde uzatacaktır.

Biri önemli sorunlar– bu toprakta başıboş akıntıların varlığıdır. Bu tür akımlar binaların, yapıların, demiryolu raylarının ve diğer cihazların topraklanmasından kaynaklanır. Üstelik bunların nerede ortaya çıkabileceği konusunda da doğru bir değerlendirme yapmak mümkün değil.

Yıkıcı bir etki yaratmak için, elektrolitik ortama göre pozitif potansiyele sahip çelik boru hatlarını yüklemek yeterlidir; bunlar, toprağa döşenen boru hatlarını da içerir.

Devreye akım sağlamak için, parametreleri toprak temelinin direncini kırmak için yeterli olacak harici bir voltajın sağlanması gerekir.

Kural olarak, bu tür kaynaklar, 6 ila 10 kW arası güç değerlerine sahip güç hatlarıdır. Elektrik akımı sağlanamıyorsa dizel veya gazlı jeneratörler kullanılabilir. Yeraltı boru hatlarının korozyondan korunmasına yönelik kurulumcu, iş yapmadan önce tasarım çözümlerine aşina olmalıdır.

Katodik koruma

Boruların yüzeyindeki pas yüzdesini azaltmak için elektrot koruma istasyonları kullanılır:

1. Anot, topraklama iletkenleri şeklinde yapılmıştır.
2. Sabit elektron akışlarının dönüştürücüleri.
3. Proses kontrolü ve bu prosesin izlenmesi için ekipmanlar.
4. Kablo ve tel bağlantıları.

Katodik koruma istasyonları oldukça etkilidir; bir enerji hattına veya jeneratöre doğrudan bağlandıklarında akımları engelleyici etki sağlarlar. Bu, boru hattının birkaç bölümünün aynı anda korunmasını sağlar. Parametreler manuel veya otomatik olarak ayarlanabilir. İlk durumda transformatör sargıları, ikincisinde ise tristörler kullanılır.

Rusya'da en yaygın olanı yüksek teknolojili kurulumdur - Minevra -3000. Gücü 30.000 m2 otoyolu korumaya yeterlidir.

Teknik cihazın avantajları:

• yüksek güç özellikleri;
• aşırı yüklenmelerden sonra çalışma modunun çeyrek dakika içinde güncellenmesi;
• dijital düzenleme kullanılarak çalışma parametreleri izlenir;
• son derece kritik bağlantıların sıkılığı;
• cihazı uzaktan proses kontrolüne bağlama.

ASKG-TM de kullanılıyor, güçleri düşük olmasına rağmen, telemetri kompleksi veya uzaktan kumandalı ekipmanları daha az popüler olmalarına izin vermiyor.

Su kaynağının veya gaz boru hattının izolasyon hattının bir şeması çalışma sahasında bulunmalıdır.

Video: Korozyona karşı katodik koruma - nedir ve nasıl yapılır?

Drenaj kurulumuyla korozyon koruması

Yeraltı boru hatları için korozyon koruma tesisatçısı drenaj sistemine aşina olmalıdır. Boru hatlarının başıboş akımlardan pas oluşumuna karşı bu tür bir koruma, bu akımları dünyanın başka bir bölümüne yönlendirmek için gerekli bir drenaj cihazı tarafından gerçekleştirilir. Birkaç drenaj seçeneği vardır.

Yürütme türleri:

1. Yeraltında idam edildi.
2. Dümdüz.
3. Polaritelerle.
4. Güçlendirilmiş.

Toprak drenajı yapılırken anot bölgelerine elektrotlar yerleştirilir. Düz bir drenaj hattı sağlamak için, boru hattını mevcut kaynakların negatif kutbuna, örneğin bir konut binasının topraklamasına bağlayan bir elektrik köprüsü yapılır.

Polarize drenajın tek yönlü iletkenliği vardır, yani toprak döngüsünde pozitif bir yük göründüğünde otomatik olarak kapanır. Gelişmiş drenaj, ek olarak elektrik devresine bağlanan bir akım dönüştürücüden çalışır ve bu, kaçak akımların ana hattan uzaklaştırılmasını iyileştirir.

Boru hattı korozyonundaki artış, RD'ye göre hesaplamayla gerçekleştiriliyor.

Ayrıca inhibitör koruma kullanılmaktadır yani boruların üzerinde agresif ortamlara karşı koruma sağlamak amacıyla özel bir bileşim kullanılmaktadır. Kazan ekipmanı boşta olduğunda durma korozyonu meydana gelir uzun zaman Bunun olmasını önlemek için gerekli Bakım teçhizat.

Yeraltı boru hatlarının korozyondan korunmasına yönelik kurulumcu bilgi ve beceriye sahip olmalı, Kurallar konusunda eğitimli olmalı ve periyodik olarak tıbbi muayeneden geçmeli ve Rostechnadzor'dan bir müfettiş eşliğinde sınavları geçmelidir.

Elektrokimyasal korozyon koruması katodik ve drenaj korumasından oluşur. Boru hatlarının katodik koruması iki ana yöntemle gerçekleştirilir: metal koruyucu anotların kullanılması (galvanik koruyucu yöntem) ve eksi boruya bağlı ve artı anot topraklamasına bağlı harici doğru akım kaynaklarının kullanılması. (elektrikli yöntem).

Pirinç. 1. Katodik korumanın çalışma prensibi

Korozyona karşı galvanik sırt koruması

Elektrolitik ortamla doğrudan temas halinde olan bir metal yapının elektrokimyasal korumasını gerçekleştirmenin en belirgin yolu, elektrolit içindeki farklı metallerin farklı elektrot potansiyellerine sahip olduğu gerçeğine dayanan galvanik koruma yöntemidir. Bu nedenle, iki metalden galvanik bir çift oluşturursanız ve bunları bir elektrolite yerleştirirseniz, daha negatif potansiyele sahip metal, anot koruyucu haline gelecek ve yok edilecek ve daha az negatif potansiyele sahip metali koruyacaktır. Koruyucular esasen taşınabilir elektrik kaynakları olarak hizmet eder.

Koruyucuların üretiminde ana malzeme olarak magnezyum, alüminyum ve çinko kullanılmaktadır. Magnezyum, alüminyum ve çinkonun özelliklerinin karşılaştırılmasından, söz konusu elementler arasında magnezyumun en büyük elektromotor kuvvete sahip olduğu açıktır. Aynı zamanda en önemlilerinden biri pratik özellikler koruyucular katsayıdır yararlı eylem devrede faydalı elektrik enerjisi üretmek için kullanılan sırt kütlesinin oranını gösterir. Yeterlik Verimliliği yüksek Zn ve Al bazlı koruyucuların aksine, magnezyum ve magnezyum alaşımlarından yapılan koruyucular nadiren %50'yi aşar. %90 veya daha fazla.

Pirinç. 2. Magnezyum koruyucu örnekleri

Tipik olarak koruyucu tesisler, bitişik genişletilmiş iletişimlerle elektrik kontakları olmayan boru hatlarının, boru hatlarının ayrı bölümlerinin yanı sıra tankların, çelik koruyucu mahfazaların (kartuşlar), yer altı tanklarının ve konteynerlerin, çelik desteklerin ve kazıkların katodik koruması için kullanılır. diğer konsantre nesneler.

Aynı zamanda lastik sırtı kurulumları, yerleştirme ve konfigürasyondaki hatalara karşı çok hassastır. Sırt ünitelerinin yanlış seçilmesi veya yerleştirilmesi, etkinliklerinde keskin bir düşüşe yol açar.

Katodik korozyon koruması

Yeraltı metal yapılarının korozyona karşı elektrokimyasal korumanın en yaygın yöntemi, korunan metal yüzeyin katodik polarizasyonuyla gerçekleştirilen katodik korumadır. Uygulamada bu, korumalı boru hattının katodik koruma istasyonu adı verilen harici bir doğru akım kaynağının negatif kutbuna bağlanmasıyla gerçekleştirilir. Kaynağın pozitif kutbu bir kablo ile metal, grafit veya iletken kauçuktan yapılmış harici bir ek elektroda bağlanır. Bu harici elektrot, topraktaki yeraltı saha boru hatları durumunda korunan nesneyle aynı aşındırıcı ortama yerleştirilir. Böylece kapalı bir elektrik devresi oluşur: ek harici elektrot - toprak elektroliti - boru hattı - katot kablosu - DC kaynağı - anot kablosu. Bu elektrik devresinin bir parçası olarak boru hattı katottur ve doğru akım kaynağının pozitif kutbuna bağlanan ek bir harici elektrot anot haline gelir. Bu elektroda anot topraklaması denir. Boru hattına bağlı akım kaynağının negatif yüklü kutbu, harici anodik topraklamanın varlığında boru hattını katodik olarak polarize ederken, anot ve katot bölümlerinin potansiyeli pratik olarak eşitlenir.

Böylece, katodik koruma sistemi korumalı bir yapı, bir doğru akım kaynağı (katodik koruma istasyonu), anot topraklaması, anot ve katot hatlarının bağlanması, çevredeki elektriksel olarak iletken ortamdan (toprak) ve ayrıca izleme sisteminin elemanlarından - kontrolden oluşur. ve ölçüm noktaları.

Drenaj korozyon koruması

Boru hatlarının kaçak akımlardan kaynaklanan korozyona karşı drenaj koruması, bu akımların bir kaynağa veya toprağa yönlendirilmiş drenajı ile gerçekleştirilir. Drenaj korumasının montajı çeşitli tiplerde olabilir: toprak, doğrudan, polarize ve güçlendirilmiş drenaj.

Pirinç. 3. Drenaj koruma istasyonu

Toprak drenajı, boru hatlarının anot bölgelerinin yerlerinde ek elektrotlarla topraklanmasıyla gerçekleştirilir, doğrudan drenaj, boru hattı ile bir kaçak akım kaynağının negatif kutbu, örneğin elektrikli bir demiryolu ağı arasında bir elektrik köprüsü oluşturularak gerçekleştirilir. demiryolu. Polarize drenaj, doğrudan drenajın aksine yalnızca tek yönlü iletkenliğe sahiptir, bu nedenle raylarda pozitif bir potansiyel göründüğünde drenaj otomatik olarak kapatılır. Geliştirilmiş drenajda, devreye ek olarak bir akım dönüştürücü dahil edilerek drenaj akımının arttırılması sağlanır.

Metal boruların işlenmesi için çeşitli yöntemler vardır, ancak bunlardan en etkili olanı boru hatlarının korozyona karşı katodik korunmasıdır. Çatlak, boşluk ve kopma oluşumuna yol açacak olan erken basınçsızlaşmanın önlenmesi gerekir.

Metal korozyonu, metalin atomlarının değiştiği doğal bir süreçtir. Sonuç olarak elektronları oksitleyici maddelere geçerek malzemenin yapısının tahrip olmasına yol açar.

Yeraltı boru hatları için korozyona etki eden ek bir faktör toprağın bileşimidir. Aşındırıcı galvanik hücrelerin oluşumuna neden olan farklı elektrot potansiyeline sahip alanlar içerir.

Aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli korozyon türleri vardır:

• Sağlam. Geniş bir sürekli dağıtım alanı ile ayırt edilir. Nadir durumlarda, genellikle metal yapıya derinlemesine nüfuz etmediği için boru hattına zarar verir;


• Yerel korozyon – en çok olur yaygın neden kapsamadığı için boşluklar geniş alan ama derinlere nüfuz eder. Çukurlaşma, filamentli, yüzey altı, sivilceli, bıçaklı, taneler arası, korozyon kırılganlığı ve çatlama olarak ayrılır.

Yeraltı boru hatlarını koruma yöntemleri

Metal korozyonuna karşı koruma aktif veya pasif olabilir. Pasif yöntemler, boru hattının çevredeki topraktan etkilenmeyeceği koşulların yaratılmasını içerir. Bu amaçla özel koruyucu bileşikler bu da bir engel haline geliyor. En yaygın kullanılan kaplamalar bitüm, epoksi reçineler, polimer bantlar veya kömür katranı ziftidir.

Aktif yöntem için boru hatlarının korozyona karşı katodik koruması en sık kullanılır. Metalin çözünme hızını azaltmayı mümkün kılan polarizasyonun yaratılmasına dayanır. Bu etki korozyon potansiyelinin daha negatif bir alana kaydırılmasıyla gerçekleşir. Bunu yapmak için metal yüzey ile toprak arasında bir elektrik akımı geçirilir ve bu da korozyon oranını önemli ölçüde azaltır.

Katodik korumayı uygulama yöntemleri:

• Korunan boruya ve anot topraklamasına bağlı harici akım kaynaklarının kullanılması;


• Galvanik yöntemin kullanılması (magnezyum kurban anot koruyucuları).

Boru hatlarının dış kaynaklar kullanılarak korozyona karşı katodik korunması daha karmaşıktır. Doğru akım sağlayan özel tasarımların kullanılmasını gerektirdiğinden. Galvanik yöntem ise koruyucular aracılığıyla uygulanarak yalnızca elektrik direnci düşük olan topraklarda etkin koruma sağlanmasına olanak sağlar.

Boru hattını ve anodik yöntemi korumak için kullanılabilir. Agresif kimyasal ortamla temas koşullarında kullanılır. Anodik yöntem, metalin aktif durumunun pasif duruma dönüştürülmesine ve harici bir anodun etkisiyle korunmasına dayanmaktadır.

Uygulamadaki bazı zorluklara rağmen, Bu method Boru hatlarının korozyona karşı katodik korumasının uygulanamadığı durumlarda aktif olarak kullanılmaktadır.

Sergide boru hatlarının korozyona karşı katodik korunmasına örnekler

Expocentre Fuar Alanı'nda her yıl düzenlenen sektör fuarı "Neftegaz"da bu alandaki kullanım deneyimleri ve yeni gelişmeler vurgulanıyor.

Sergi, büyük bir sektör etkinliği ve uzmanları yeni gelişmelerle tanıştırmak ve yeni projeler başlatmak için mükemmel bir platformdur. Neftegaz sergisi Moskova'daki Krasnaya Presnya'daki Expocentre Fuar Alanında gerçekleştirilecek.

Diğer yazılarımızı okuyun.

Çeşitli metal yapıların pastan elektrokimyasal olarak korunmasında sıklıkla kullanılan yöntemlerden biri katodik korumadır. Çoğu durumda metal yüzeylere özel kaplamaların uygulanmasıyla birlikte kullanılır.

1 Katodik koruma hakkında genel bilgi

Metallerin bu şekilde korunması ilk kez 1820'lerde Humphry Davy tarafından tanımlandı. Onun raporlarına dayanarak, 1824 yılında HMS Samarang gemisinde sağlanan teori test edildi. Geminin bakır kaplamasına demir anot koruyucular takılarak bakırın paslanma oranı önemli ölçüde azaltıldı. Teknik geliştirilmeye başlandı ve bugün her türlü metal yapının (boru hatları, araba parçaları vb.) katotu en etkili ve yaygın olarak kullanılan olarak kabul edilmektedir.

Endüstriyel koşullarda, metallerin bu şekilde korunması (buna genellikle katodik polarizasyon denir) iki ana yöntem kullanılarak gerçekleştirilir.

1. Tahribata karşı korunan yapı, harici bir akım kaynağına bağlanmaktadır. Bu durumda metal ürün katot görevi görür. Ve anotlar atıl ek elektrotlardır. Bu teknik genellikle boru hatlarını, kaynaklı metal temelleri ve sondaj platformlarını korumak için kullanılır.
2. Galvanik tipin katodik polarizasyonu. Bu şemada metal yapı, elektronegatif potansiyeli daha yüksek olan bir metalle (alüminyum, magnezyum, alüminyum alaşımları, çinko) temas halindedir. Bu durumda anot, her iki metali de (ana ve koruyucu) ifade eder. Çözünme (tamamen anlamındadır) elektrokimyasal süreç) elektronegatif malzeme, korunan ürün üzerinden gerekli katot akımının akışına yol açar. Zamanla “koruyucu” metal tamamen yok olur. Galvanik polarizasyon, yalıtım katmanına sahip yapıların yanı sıra nispeten küçük metal ürünler için de etkilidir.

Bulunan ilk teknik geniş uygulama Dünya çapında. Oldukça basit ve ekonomik olarak uygulanabilir olup, metalin korunmasını mümkün kılar. genel korozyon ve birçok çeşidinden - “paslanmaz çeliğin” tanecikler arası korozyonu, pirinç ürünlerin altında çalıştıkları gerilimlerden dolayı çukurlaşma, çatlama.

Galvanik devre ABD'de daha fazla kullanım alanı buldu. Ülkemizde etkinliği yüksek olmasına rağmen daha az kullanılmaktadır. Rusya'da metaller için fedakarlık korumasının sınırlı kullanımı, ülkemizdeki birçok boru hattına özel bir kaplama uygulanmamasından kaynaklanmaktadır ve bu da önkoşul korozyon önleyici galvanik tekniklerin uygulanması için.

2 Metallerin standart katodik polarizasyonu nasıl çalışır?

Katodik korozyon koruması, üst üste gelen akımın kullanılmasıyla sağlanır. Endüstriyel frekanslı alternatif akımın gerekli doğru akıma değiştirildiği bir doğrultucudan veya başka bir (harici) akım kaynağından yapıya beslenir. Korunan nesne doğrultulmuş akıma (“eksi” kutba) bağlanır. Dolayısıyla yapı bir katottur. Anodik topraklama (ikinci elektrot) “artı”ya bağlanır.

İkincil elektrot ile yapı arasında iyi bir elektrolitik ve elektronik temasın olması önemlidir. Birincisi anot ve korunan nesnenin daldırıldığı toprak tarafından sağlanır. Bu durumda toprak elektrolitik bir ortam görevi görür. Elektronik temas, metalik malzemelerden yapılmış iletkenler kullanılarak sağlanır.

Katodik korozyon önleyici korumanın düzenlenmesi, elektrolitik ortam ile polarizasyon potansiyeli göstergesi (veya yapının kendisi) arasındaki koruyucu potansiyelin kesin olarak tanımlanmış bir değerde tutulmasıyla gerçekleştirilir. Gösterge, yüksek dirençli ölçeğe sahip bir voltmetre ile ölçülür.

Burada potansiyelin yalnızca bir polarizasyon bileşenine değil, aynı zamanda başka bir bileşene (ohmik) voltajda bir düşüşe de sahip olduğunu anlamak gerekir. Bu düşüş, katot akımının etkin direnç üzerinden akışı nedeniyle meydana gelir. Üstelik katodik korumanın kalitesi yalnızca ürünün paslanmaya karşı korunan yüzeyindeki polarizasyona bağlıdır. Bu nedenle metal bir yapının güvenliğinin iki özelliği ayırt edilir: en yüksek ve en düşük polarizasyon potansiyelleri.

Yukarıdakilerin tümü dikkate alınarak metallerin polarizasyonunun etkili bir şekilde düzenlenmesi, ohmik bileşenin göstergesinin ortaya çıkan potansiyel farkın değerinden hariç tutulması durumunda mümkün olur. Bu, polarizasyon potansiyelini ölçmek için özel bir devre kullanılarak gerçekleştirilebilir. Pek çok özel terim ve kavramla dolu olduğundan bu makale çerçevesinde açıklamayacağız.

Kural olarak, korozyondan korunan ürünlerin dış yüzeyine özel koruyucu malzemelerin uygulanmasıyla birlikte katot teknolojisi kullanılır.

Yalıtımsız boru hatlarını ve diğer yapıları korumak için, ekonomik açıdan kârsız ve teknik açıdan zor olan önemli akımların kullanılması gerekir.

3 Araç elemanlarının katodik koruması

Korozyon aktif ve çok agresif bir süreçtir. Otomobil bileşenlerinin paslanmaya karşı yüksek kalitede korunması, otomobil tutkunları için birçok soruna neden oluyor. İstisnasız tüm araçlar aşındırıcı tahribatlara maruz kalır çünkü paslanma, arabanın boyasında küçük bir çizik göründüğünde bile başlar.

Bir arabayı korozyondan korumak için katodik teknoloji günümüzde oldukça yaygındır. Her türlü mastiğin kullanımıyla birlikte kullanılır. Bu teknik, paslanmanın etkili ve uzun süreli önlenmesine yol açan belirli bir araba parçasının yüzeyine elektrik potansiyelinin uygulanmasını ifade eder.

Açıklanan korumayla araç Katot, en savunmasız bileşenlerinin üzerine yerleştirilen özel plakalardan oluşur. Ve anotun rolü arabanın gövdesi tarafından oynanır. Böyle bir potansiyel dağılımı, yalnızca katot plakaları tahrip edildiğinden ve ana metalin paslanmadığından makine gövdesinin bütünlüğünü sağlar.

Altında güvenlik açıkları Katodik yöntem kullanılarak korunabilen araçlar şunları anlayacaktır:

• tabanın arka ve ön kısımları;
• arka tekerlek kemeri;
• park lambalarının ve farların kendilerinin sabitleneceği alanlar;
• kanat-tekerlek bağlantıları;
• kapıların ve eşiklerin iç alanları;
• tekerlek korumalarının (ön) arkasındaki boşluk.

Arabayı korumak için özel bir elektronik modül (bazı ustalar bunu kendileri yapar) ve koruyucu plakalar satın almanız gerekir. Modül, aracın iç kısmına monte edilir ve araç içi ağa bağlanır (araç motoru kapatıldığında güç verilmesi gerekir). Cihazın kurulumu tam anlamıyla 10-15 dakika sürer. Üstelik minimum enerji harcar ve çok yüksek kalitede korozyona karşı korumayı garanti eder.

Koruyucu plakalar farklı boyutlarda olabilir. Sayıları ayrıca arabanın neresine monte edildiklerine ve elektrotun geometrik parametrelerine bağlı olarak da değişir. Pratikte ne kadar az tabağa ihtiyacınız varsa o kadar çok daha büyük boyut bir elektrodu vardır.

Katodik yöntemi kullanan araba korozyon koruması da diğer karşılaştırmalı yöntemlerle gerçekleştirilir. basit yollarla. En temel olanı, araç aküsünün pozitif kablosunu normal bir metal garaja bağlamaktır. Bağlantı için bir direnç kullanmanız gerektiğini lütfen unutmayın.

4 Katodik polarizasyon yöntemi kullanılarak boru hatlarının korunması

Boru hatlarının çeşitli amaçlarla basınçsız hale getirilmesi, çoğu durumda kopma, çatlak ve boşlukların ortaya çıkmasından kaynaklanan korozyon tahribatı nedeniyle meydana gelir. Yeraltı iletişimleri özellikle paslanmaya karşı hassastır. Toprağın heterojenliği ve boruların yapıldığı metallerin heterojen bileşimi nedeniyle üzerlerinde farklı potansiyellere sahip bölgeler (elektrotlar) oluşur. Bu bölgelerin ortaya çıkması nedeniyle aşındırıcı galvanik bileşenlerin aktif oluşum süreci başlar.

Makalenin başında açıklanan şemalara (galvanizleme veya harici bir enerji kaynağı) göre gerçekleştirilen boru hatlarının katodik polarizasyonu, çalışmaları sırasında boru malzemesinin çözünme hızının azaltılmasına dayanmaktadır. Böyle bir azalma, korozyon potansiyelinin doğal potansiyele göre daha olumsuz göstergelere sahip bir bölgeye kaydırılmasıyla sağlanır.

20. yüzyılın ilk üçte birinde metallerin katodik polarizasyon potansiyeli belirlendi. Göstergesi -0,85 volttur. Çoğu toprakta metal yapıların doğal potansiyeli -0,55 ile -0,6 volt arasındadır.

Bu şu anlama gelir: etkili koruma boru hatları, korozyon potansiyelini negatif tarafa 0,25-0,3 volt "hareket ettirmek" gerekir. Böyle bir büyüklükte, paslanmanın iletişim durumu üzerindeki pratik etkisi neredeyse tamamen dengelenmiştir (yıllık korozyon oranı 10 mikrometreden fazla değildir).

Mevcut bir kaynağın (harici) kullanıldığı tekniğin emek yoğun ve oldukça karmaşık olduğu düşünülmektedir. Ama sağlar yüksek seviye boru hatlarının korunması, enerji kaynağı hiçbir şeyle sınırlı değildir, toprağın direncinin (özel) koruyucu önlemlerin kalitesi üzerinde minimum etkisi vardır.

Katodik polarizasyona yönelik güç kaynakları genellikle 0,4'teki havai elektrik hatlarıdır; 6 ve 10 kV. Bulunmayan bölgelerde gaz, termik ve dizel jeneratörlerin enerji kaynağı olarak kullanılmasına izin verilmektedir.

“Koruyucu” akım boru hatlarının uzunluğu boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. En büyük değeri, kaynağın bağlandığı yerde, drenaj noktası adı verilen yerde not edilir. Bu noktaya olan mesafe ne kadar fazla olursa borular o kadar az korunur. Aynı zamanda doğrudan bağlantı alanındaki aşırı akım Negatif etki boru hattında - metallerin hidrojenle çatlama olasılığı yüksektir.

Galvanik anotların kullanıldığı yöntem, düşük dirençli (50 ohm*m'ye kadar) topraklarda iyi verimlilik göstermektedir. Özel bir sonuç vermediğinden yüksek direnç grubuna ait topraklarda kullanılmaz. Anotların alüminyum, magnezyum ve çinko bazlı alaşımlardan yapıldığını buraya eklemekte fayda var.

5 Katodik koruma istasyonları (CPS) hakkında kısaca

Yeraltına döşenen boru hatlarının korozyona karşı korunması için, aşağıdakiler de dahil olmak üzere güzergah boyunca SCP'ler kurulur:

• anodik topraklama;
• akım kaynağı;
• kontrol ve ölçüm noktası;
• bağlantı işlevlerini yerine getiren kablolar ve teller.

İstasyonlar elektrik ağlarına veya otonom cihazlara bağlanır. Bir yeraltı koridoruna iki veya daha fazla boru hattı döşendiğinde VCS'de birden fazla topraklama bağlantısı ve enerji kaynağı kurulmasına izin verilir. Ancak bu, korozyon önleyici tedbirlerin maliyetlerinde bir artışa neden olur.

Çok hatlı iletişimde yalnızca bir kurulum kuruluysa borulara bağlantısı özel bloklar kullanılarak gerçekleştirilir. Boru ürünlerine kör köprüler takıldığında oluşan güçlü galvanik çiftlerin oluşmasına izin vermezler. Bu bloklar boruları birbirinden izole eder ve aynı zamanda her bir boru hattı elemanı için gerekli potansiyelin seçilmesini mümkün kılarak yapının paslanmaya karşı maksimum korunmasını garanti eder.

Katot istasyonlarındaki çıkış voltajı otomatik olarak (bu durumda kurulum tristörlerle donatılmıştır) veya manuel olarak (gerekirse operatör transformatör sargılarını değiştirir) ayarlanabilir. VSC'lerin zamanla değişen koşullar altında çalıştığı durumlarda, istasyonların otomatik voltaj regülasyonu ile çalıştırılması tavsiye edilir.

(Belirli) toprağın direncini, kaçak akımların görünümünü ve etkileyen diğer faktörleri kendileri izlerler. olumsuz etki koruma kalitesine göre değişir ve VCS'nin çalışmasını otomatik olarak ayarlar. Ancak devresindeki koruyucu akımın ve direnç değerinin değişmeden kaldığı sistemlerde, çıkış voltajının manuel olarak ayarlandığı ayarların kullanılması daha iyidir.

Otomatik modda düzenlemenin iki göstergeden birine göre yapıldığını ekleyelim:

• koruma akımı (galvanostatik dönüştürücüler);
• korunan nesnenin potansiyeline göre (potansiyostatik dönüştürücüler).

6 Bilinen katodik koruma istasyonlarına ilişkin bilgiler

Popüler yerli VCS'ler arasında birkaç kurulum ayırt edilebilir. İstasyona yoğun talep var Minerva–3000 Fransız ve Rus mühendisler tarafından Gazprom tesisleri için geliştirilen güçlü bir sistem. Bir Minerva, 30 kilometreye kadar boru hatlarını paslanmaya karşı güvenilir bir şekilde korumak için yeterlidir. İstasyonun aşağıdaki ana avantajları vardır:

• tüm bileşenlerinin benzersiz üretilebilirliği;
• VCS'nin artan gücü (çok zayıf koruyucu kaplamayla iletişimi korumak mümkündür);
• istasyon çalışma modlarının 15 saniye boyunca kendi kendini iyileştirmesi (acil durum aşırı yüklemelerinden sonra);
• çalışma koşullarının ve termal kontrol sisteminin izlenmesi için yüksek hassasiyetli dijital ekipmanın mevcudiyeti;
• ölçüm ve giriş devrelerinde aşırı gerilime karşı koruyucu devrelerin varlığı;
• hareketli parçaların olmaması ve elektrik kabininin sıkılığı.

Ek olarak Minerva–3000 istasyonun çalışması üzerinde uzaktan kontrol için kurulumları bağlayabilirsiniz ve uzaktan kumanda onun ekipmanı.

Sistemler aynı zamanda mükemmel teknik performansa sahiptir ASKG-TM– elektrik kablolarının, şehir ve ana boru hatlarının yanı sıra gaz ve petrol ürünlerinin depolandığı tankların korunmasına yönelik modern telemekanize uyarlanabilir istasyonlar. Bu tür cihazlar farklı çıkış gücü değerlerine (1'den 5 kilowatt'a kadar) sahiptir. Belirli bir VCS çalışma modunu seçmenize, istasyon parametrelerini izlemenize ve değiştirmenize, ayrıca gelen bilgileri işleyip operatöre göndermenize olanak tanıyan çok işlevli bir telemetri kompleksine sahiptirler.

Kullanım faydaları ASKG-TM:

• OPC teknolojisinin desteği nedeniyle SCADA komplekslerine entegrasyon imkanı;
• yedekleme ve ana iletişim kanalı;
• güç değerinin seçimi (çıkış);
• artan hata toleransı;
• geniş çalışma sıcaklığı aralığı;
• çıkış parametrelerini ayarlamanın benzersiz doğruluğu;
• sistem güç çıkışlarının voltaj koruması.

İnternetteki özel sitelerde bulunması kolay olan SKZ ve diğer türler vardır.

7 Katodik polarizasyon kullanılarak hangi nesneler korunabilir?

Söz konusu polarizasyon teknikleri, arabaları ve boru hatlarını korumanın yanı sıra, betonarme yapılarda (binalar, yol tesisleri, temeller vb.) bulunan donatıları korozyondan korumak için aktif olarak kullanılmaktadır. Tipik olarak bağlantı parçaları, klorürler ve su girdiğinde aktif olarak paslanan tek bir elektrik sistemidir.

Katodik polarizasyon, beton sanitasyonu ile birlikte korozyon süreçlerini durdurur. Bu durumda iki tip anotun kullanılması gerekir:

• ana olanlar titanyum, grafit veya bunların metal oksit kaplamanın yanı sıra silikon dökme demir ile kombinasyonundan yapılmıştır;
• dağıtım çubukları - ek bir metal koruma katmanına veya metalik olmayan, elektriksel olarak iletken bir kaplamaya sahip titanyum alaşımlarından yapılmış çubuklar.

Betonarme yapıya sağlanan dış akım düzenlenerek donatının potansiyeli seçilir.

Polarizasyon, sabit yapıların korunmasında vazgeçilmez bir teknik olarak kabul edilmektedir. kıta sahanlığı, gaz ve petrol alanlarında. Bu tür nesnelerin üzerindeki orijinal koruyucu kaplamalar onarılamaz (sökülmesi ve kuru hangarlara taşınması gerekir), bu da tek bir seçeneğin kaldığı anlamına gelir - metallerin katodik koruması.

Deniz korozyonuna karşı koruma sağlamak için sivil gemilerde çinko, magnezyum ve alüminyum alaşımlarından yapılmış anotlar kullanılarak galvanik polarizasyon kullanılır. Kıyıda (onarım ve demirleme sırasında), gemiler, anotları platinleştirilmiş titanyumdan yapılmış olan SCZ'ye bağlanır.

Katodik koruma aynı zamanda kapların ve konteynerlerin iç kısımlarının yanı sıra endüstriyel atık su ve diğer agresif elektrolitlerle temas eden boruların tahrip olmasına karşı koruma sağlamak için de kullanılır. Bu durumda polarizasyon, bu yapıların bakım gerektirmeden kullanım süresini 2-3 kat artırır.