Cathodic Protection: Mga Aplikasyon at Pamantayan

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang Corrosion ay isang kemikal at electrochemical reaction ng isang metal sa kapaligiran nito, na nagdudulot ng pinsala dito. Ito ay dumadaloy sa iba't ibang bilis, na maaaring bawasan. Mula sa isang praktikal na pananaw, ang anticorrosive cathodic na proteksyon ng mga istrukturang metal na nakikipag-ugnay sa lupa, tubig at transported media ay interesado. Ang mga panlabas na ibabaw ng mga tubo ay lalo na napinsala ng impluwensya ng lupa at ligaw na agos.

Ang kaagnasan sa loob ay depende sa mga katangian ng medium. Kung ito ay gas, dapat itong lubusang linisin mula sa kahalumigmigan at mga agresibong sangkap: hydrogen sulfide, oxygen, atbp.

Prinsipyo sa paggawa

Ang mga bagay ng proseso ng electrochemical corrosion ay ang kapaligiran, ang metal at ang interface sa pagitan ng mga ito. Ang daluyan, na kadalasang mamasa-masa na lupa o tubig, ay may magandang electrical conductivity. Ang isang electrochemical reaction ay nagaganap sa interface sa pagitan nito at ng metal na istraktura. Kung ang kasalukuyang ay positibo (anode electrode), ang mga iron ions ay pumasa sa nakapalibot na solusyon, na nagreresulta sa isang mass loss ng metal. Ang reaksyon ay nagdudulot ng kaagnasan. Sa isang negatibong kasalukuyang (cathode electrode), ang mga pagkalugi na ito ay wala, dahil saang mga electron ay inililipat sa solusyon. Ang pamamaraan ay ginagamit sa electroplating para sa coating steel na may non-ferrous metals.

Nakakamit ang proteksyon ng cathodic corrosion kapag may negatibong potensyal na inilapat sa isang bagay na bakal.

Upang gawin ito, isang anode electrode ang inilalagay sa lupa at isang positibong potensyal ay konektado dito mula sa pinagmumulan ng kuryente. Ang minus ay inilapat sa protektadong bagay. Ang proteksyon ng cathodic-anodic ay humahantong sa aktibong pagkasira ng kaagnasan ng anode electrode lamang. Samakatuwid, dapat itong baguhin pana-panahon.

Negatibong epekto ng electrochemical corrosion

Ang kaagnasan ng mga istruktura ay maaaring mangyari dahil sa pagkilos ng mga ligaw na agos mula sa ibang mga sistema. Ang mga ito ay kapaki-pakinabang para sa mga target na bagay, ngunit nagdudulot ng malaking pinsala sa mga kalapit na istruktura. Ang mga ligaw na agos ay maaaring kumalat mula sa mga riles ng mga nakuryenteng sasakyan. Dumaan sila patungo sa substation at pumasok sa mga pipeline. Kapag iniiwan ang mga ito, ang mga seksyon ng anode ay nabuo, na nagiging sanhi ng matinding kaagnasan. Para sa proteksyon, ginagamit ang electrical drainage - isang espesyal na pag-alis ng mga alon mula sa pipeline patungo sa kanilang pinagmulan. Posible rin dito ang proteksyon ng cathodic ng mga pipeline laban sa kaagnasan. Para magawa ito, kailangan mong malaman ang halaga ng ligaw na agos, na sinusukat ng mga espesyal na device.

Ayon sa mga resulta ng mga pagsukat ng elektrikal, isang paraan ng pagprotekta sa pipeline ng gas ay pinili. Ang isang unibersal na lunas ay isang passive na paraan ng paghihiwalay ng mga tubo mula sa pakikipag-ugnay sa lupa gamit ang mga insulating coatings. Ang proteksyon ng cathodic ng pipeline ng gas ay tumutukoy sa aktibong paraan.

Proteksyon ng mga pipeline

Ang mga disenyo sa lupa ay protektado mula sa kaagnasan kung ikinonekta mo ang minus ng isang DC source sa kanila, at ang plus sa mga anode electrodes na nakabaon sa malapit sa lupa. Ang kasalukuyang ay pupunta sa istraktura, pinoprotektahan ito mula sa kaagnasan. Sa ganitong paraan, isinasagawa ang cathodic protection ng mga pipeline, tank o pipeline na nasa lupa.

Mabababa ang anode electrode at dapat palitan ng pana-panahon. Para sa isang tangke na puno ng tubig, ang mga electrodes ay inilalagay sa loob. Sa kasong ito, ang likido ay ang electrolyte kung saan dadaloy ang kasalukuyang mula sa mga anod patungo sa ibabaw ng lalagyan. Ang mga electrodes ay mahusay na kinokontrol at madaling baguhin. Sa lupa, mas mahirap itong gawin.

Power supply

Malapit sa mga pipeline ng langis at gas, sa mga network ng heating at supply ng tubig na nangangailangan ng proteksyon ng cathodic, ang mga istasyon ay naka-install kung saan ang boltahe ay ibinibigay sa mga bagay. Kung sila ay inilagay sa labas, ang kanilang antas ng proteksyon ay dapat na hindi bababa sa IP34. Anuman ay angkop para sa mga tuyong silid.

Ang mga istasyon para sa cathodic na proteksyon ng mga pipeline ng gas at iba pang malalaking istruktura ay may kapasidad na 1 hanggang 10 kW.

Ang kanilang mga parameter ng enerhiya ay pangunahing nakadepende sa mga sumusunod na salik:

• paglaban sa pagitan ng lupa at anode;
• conductivity ng lupa;
• haba ng zone ng proteksyon;
• insulating action ng coating.

Tradisyunal, ang cathodic protection converter ay isang transformer installation. Ngayon ito ay pinapalitan ng isang inverter, na may mas maliit na sukat, mas mahusay na kasalukuyang katatagan at mas mahusay na kahusayan. Sa mahahalagang lugar, naka-install ang mga controller na may mga function ng pag-regulate ng current at boltahe, pagpantay-pantay ng mga potensyal na proteksiyon, atbp.

Ang kagamitan ay ipinakita sa merkado sa iba't ibang bersyon. Para sa mga partikular na pangangailangan, ginagamit ang indibidwal na disenyo upang matiyak ang pinakamahusay na mga kondisyon sa pagpapatakbo.

Mga parameter ng power source

Para sa proteksyon ng kaagnasan para sa bakal, ang potensyal na proteksiyon ay 0.44 V. Sa pagsasagawa, dapat itong mas malaki dahil sa impluwensya ng mga inklusyon at kondisyon ng ibabaw ng metal. Ang maximum na halaga ay 1 V. Sa pagkakaroon ng mga coatings sa metal, ang kasalukuyang sa pagitan ng mga electrodes ay 0.05 mA/m². Kung nabigo ang pagkakabukod, tataas ito sa 10mA/m^2.

Cathodic na proteksyon ay mabisa sa kumbinasyon ng iba pang mga pamamaraan, dahil mas kaunting kuryente ang natupok. Kung may patong na pintura sa ibabaw ng istraktura, tanging ang mga lugar kung saan ito nasira ang pinoprotektahan ng electrochemical method.

Mga tampok ng proteksyon ng cathodic

1. Pinapatakbo ng mga istasyon o mobile generator.
2. Ang lokasyon ng anode grounding ay depende sa mga detalye ng mga pipeline. Ang paraan ng paglalagay ay maaaring ipamahagi o i-concentrate, pati na rin matatagpuan sa iba't ibang lalim.
3. Ang anode material ay pinili na may mababang solubility upang tumagal ng 15 taon.
4. Proteksiyon na potensyalang mga patlang para sa bawat pipeline ay kinakalkula. Hindi ito kinokontrol kung walang protective coatings sa mga istruktura.

Gazprom standard na kinakailangan para sa cathodic protection

• Ng pagkilos sa buong buhay ng protective equipment.
• Surge protection.
• Paglalagay ng istasyon sa mga block box o sa isang stand-alone na anti-vandal na disenyo.
• Pinili ang anode grounding sa mga lugar na may minimal na electrical resistance ng lupa.
• Napili ang mga katangian ng transducer na isinasaalang-alang ang pagtanda ng protective coating ng pipeline.

Proteksyon sa pagtapak

Ang pamamaraan ay isang uri ng cathodic protection na may koneksyon ng mga electrodes mula sa mas electronegative na metal sa pamamagitan ng electrically conductive medium. Ang pagkakaiba ay nakasalalay sa kawalan ng isang mapagkukunan ng enerhiya. Ang tread ay sumisipsip ng kaagnasan sa pamamagitan ng pagkatunaw sa isang electrically conductive na kapaligiran.

Sa ilang taon, dapat palitan ang anode kapag ito ay naubos.

Ang epekto ng anode ay tumataas kasabay ng pagbaba ng contact resistance nito sa medium. Sa paglipas ng panahon, maaari itong matakpan ng isang kinakaing unti-unting layer. Ito ay humahantong sa isang pagkasira sa electrical contact. Sa pamamagitan ng paglalagay ng anode sa isang halo ng asin na tumutunaw sa mga produktong corrosion, nagpapabuti ang kahusayan.

Limitado ang impluwensya ng tagapagtanggol. Ang saklaw ay tinutukoy ng electrical resistance ng medium at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng anode at cathode.

Ginagamit ang proteksiyong proteksyon kapag walang pinagmumulan ng enerhiya o kapag ginagamit ang mga itohindi praktikal sa ekonomiya. Ito ay hindi rin kanais-nais sa acidic na mga aplikasyon dahil sa mataas na rate ng paglusaw ng mga anod. Ang mga tagapagtanggol ay inilalagay sa tubig, sa lupa o sa isang neutral na kapaligiran. Ang mga anod ay karaniwang hindi gawa sa mga purong metal. Hindi pantay na natutunaw ang zinc, masyadong mabilis na nabubulok ang magnesium, at nabubuo ang malakas na oxide film sa aluminum.

Mga materyales sa pagtapak

Upang magkaroon ang mga protector ng mga kinakailangang katangian ng pagganap, ang mga ito ay ginawa mula sa mga haluang metal na may mga sumusunod na alloying additives.

• Zn + 0.025-0.15% Cd+ 0.1-0.5% Al - proteksyon ng kagamitan sa tubig dagat.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (mga fraction ng isang porsyento) - pagpapatakbo ng mga istruktura sa umaagos na tubig dagat.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - proteksyon ng maliliit na istruktura sa lupa o tubig na may mababang konsentrasyon ng asin.

Ang maling paggamit ng ilang uri ng mga tagapagtanggol ay humahantong sa mga negatibong kahihinatnan. Ang magnesium anodes ay maaaring magdulot ng pag-crack ng kagamitan dahil sa pagbuo ng hydrogen embrittlement.

Ang pinagsamang sacrificial cathodic protection na may mga anti-corrosion coatings ay nagpapataas ng pagiging epektibo nito.

Napabuti ang pamamahagi ng kasalukuyang proteksyon at mas kaunting anode ang kinakailangan. Pinoprotektahan ng isang solong magnesium anode ang isang bitumen-coated pipeline para sa 8 km, at isang uncoated pipeline para lamang sa 30 m.

Pagprotekta sa katawan ng kotse mula sa kaagnasan

Kung nasira ang coating, ang kapal ng katawan ng kotse ay maaaring bumaba ng hanggang 1 mm sa loob ng 5 taon, i.e.kalawangin. Ang pagpapanumbalik ng proteksiyon na layer ay mahalaga, ngunit bilang karagdagan dito, mayroong isang paraan upang ganap na ihinto ang proseso ng kaagnasan gamit ang proteksyon ng cathodic-protection. Kung gagawin mong cathode ang katawan, hihinto ang kaagnasan ng metal. Ang anodes ay maaaring maging anumang conductive surface na matatagpuan sa malapit: mga metal plate, ground loop, garahe body, basang ibabaw ng kalsada. Sa kasong ito, ang kahusayan ng proteksyon ay tumataas sa isang pagtaas sa lugar ng mga anod. Kung ang anode ay isang ibabaw ng kalsada, isang "buntot" ng metallized na goma ang ginagamit upang makontak ito. Ito ay inilagay sa tapat ng mga gulong upang ang mga splashes ay gumaling. Ang "buntot" ay nakahiwalay sa katawan.

Ang baterya plus ay konektado sa anode sa pamamagitan ng isang 1 kΩ resistor at isang LED na konektado sa serye kasama nito. Kapag ang circuit ay sarado sa pamamagitan ng anode, kapag ang minus ay konektado sa katawan, sa normal na mode ang LED ay halos hindi kapansin-pansing kumikinang. Kung ito ay nasusunog nang maliwanag, pagkatapos ay isang maikling circuit ang naganap sa circuit. Dapat mahanap at maalis ang dahilan.

Para sa proteksyon, dapat na naka-install ang fuse sa serye sa circuit.

Kapag ang kotse ay nasa garahe, ito ay konektado sa isang grounding anode. Habang nagmamaneho, ginagawa ang koneksyon sa pamamagitan ng "buntot".

Konklusyon

Ang Cathodic protection ay isang paraan para pahusayin ang operational reliability ng mga underground pipeline at iba pang istruktura. Kasabay nito, ang negatibong epekto nito sa mga kalapit na pipeline mula sa impluwensya ng ligaw na agos ay dapat isaalang-alang.