Cauruļvadu katodu korozijas aizsardzība: iekārtas, darbības princips

Korozijas aizsardzības līdzekļi var pagarināt metāla konstrukcijas kalpošanas laiku, kā arī saglabāt tā tehniskās un fizikālās īpašības ekspluatācijas laikā. Neraugoties uz dažādām metodēm pretkorozijas iedarbības nodrošināšanai, retos gadījumos ir iespējams pilnīgi aizsargāt priekšmetus no rūsas bojājumiem.

Šādas aizsardzības efektivitāte ir atkarīga ne tikai no aizsardzības tehnoloģijas kvalitātes, bet arī no tā piemērošanas nosacījumiem. Jo īpaši, lai saglabātu cauruļvadu metālisko struktūru, to labākās īpašības demonstrē elektroķīmiskā aizsardzība pret koroziju, kuras pamatā ir katodi. Protams, šāda veida sakaru veidošanās novēršana nav vienīgā šīs tehnoloģijas izmantošanas sfēra, bet, ņemot vērā raksturlielumu kombināciju, šo virzienu var uzskatīt par vissvarīgāko elektroķīmiskās aizsardzības jomā.

Vispārīga informācija par elektroķīmisko aizsardzību

Metālu aizsardzība pret rūsēšanu, izmantojot elektroķīmisko iedarbību, balstās uz materiāla elektroda potenciāla atkarību no korozijas procesa ātruma. Metāla konstrukcijas jādarbina potenciāla diapazonā, ja to anodiskais šķīdums būs zemāks par pieļaujamo robežu. Starp citu, pēdējo minēto nosaka tehniskā dokumentācija par struktūras darbību.

Praksē elektroķīmiskā aizsardzība pret koroziju ietver savienojumu ar gatavā produkta avotu ar pastāvīgu strāvu. Aizsargājamā objekta virsmas un struktūras elektriskais lauks veido elektrodu polarizāciju, kas arī kontrolē korozīvu bojājumu procesu. Būtībā anodas zonas uz metāla konstrukcijas kļūst katodiskas, kas ļauj novirzīt negatīvos procesus, nodrošinot mērķa objekta struktūras drošību.

Katodiskās aizsardzības princips

Ir katoda un anodiska elektroķīmiskā tipa aizsardzība. Pirmais jēdziens, ko izmanto cauruļvadu aizsardzībai, joprojām ieguva vislielāko popularitāti. Saskaņā ar vispārējo principu, kad šī metode ir ieviesta, tiek veikta strāva objektam ar negatīvu pole no ārējā avota. Tieši tādēļ var aizsargāt tērauda vai vara caurules, radot katoda sekciju polarizāciju ar to potenciāla pāreju uz anoda stāvokli. Tā rezultātā aizsargātās struktūras korozīvā aktivitāte tiks samazināta līdz gandrīz nullei.

Tajā pašā laikā katodiskai aizsardzībai var būt dažādas versijas. Plaši tiek izmantota iepriekš aprakstīta polarizācijas metode no ārējiem avotiem, taču efektīva ir elektrolīta deaerācijas metode ar katodu procesu ātruma samazināšanos, kā arī aizsargbarjeras izveidošana.

Vairāk nekā vienu reizi jau tika atzīmēts, ka katodiskās aizsardzības princips tiek realizēts ārējā strāvas avota dēļ. Faktiski, savā darbā un ir galvenā funkcija pretkorozijas aizsardzībai. Šos uzdevumus izpilda speciālās stacijas, kuras parasti tiek iekļautas cauruļvadu apkopes vispārējā infrastruktūrā.

Katodu korozijas aizsardzības stacijas

Katodstaru galvenā funkcija ir stabils mērķa metāla priekšmeta pašreizējais piegāde saskaņā ar katodiskās polarizācijas metodi. Tie izmanto šādu aprīkojumu pazemes gāzes un naftas cauruļvadu infrastruktūrā, ūdensapgādes cauruļvados, siltuma tīklos utt.

Šādu avotu ir daudz šķirņu, un visbiežāk katodiskās aizsardzības ierīce ietver:

• Strāvas pārveidotāja iekārtas;
• Vadi savienojumam ar aizsargājamo objektu;
• Anods zemējums

Šajā gadījumā staciju atdalīšana ir inverterā un transformatorā. Ir arī citas klasifikācijas, bet tās ir orientētas uz augu segmentēšanu vai pielietojumu, vai arī ar ieejas datu tehniskajiem parametriem un parametriem. Pamata darbības principi vislabāk ilustrē katra posma divu veidu.

Transformatoru iekārtas katodiskai aizsardzībai

Jāatzīmē, ka šāda veida stacija ir novecojusi. To aizstāj ar invertora analogiem, kuriem ir gan plusi, gan mīnusi. Jebkurā gadījumā transformatoru modeļi tiek izmantoti pat jaunos elektroķīmiskās aizsardzības punktos.

Šo objektu pamatā ir zemfrekvences transformators ar 50 Hz frekvenci un tiristoru pārveidotājs. Tīrristes vadības sistēmai tiek izmantotas visvienkāršākās ierīces, tostarp fāzu impulsa jaudas regulatori. Atbildīgāka pieeja vadības uzdevumu risināšanai ietver kontrolieru izmantošanu ar plašu funkciju klāstu.

Modernā katodiskā aizsardzība pret cauruļvadu koroziju ar šādām iekārtām ļauj pielāgot izejas strāvas, sprieguma vērtības un pat aizsardzības potenciāla parametrus. Kas attiecas uz transformatora iekārtu trūkumiem, to jauda ar zemu jaudas koeficientu tiek samazināta līdz pat lielai strāvai. Šo defektu izskaidro nevis sinusoidālā strāvas forma.

Pilnībā novēršot pulsācijas problēmu zināmā mērā, sistēmā tiek ieviests zemfrekvences droselis, bet tā izmēri atbilst transformatora izmēriem, kas ne vienmēr nodrošina šādu papildinājumu.

Invertora stacija katodiskai aizsardzībai

Inverter tipa iekārtas ir balstītas uz impulsa augstfrekvences pārveidotājiem. Viena no galvenajām šāda veida stacijas izmantošanas priekšrocībām ir augsta efektivitāte, sasniedzot 95%. Salīdzinājumam, transformatoru ražotnēs šis skaitlis vidēji sasniedz 80%.

Dažreiz cits cienīgums nāk uz priekšu. Piemēram, invertora staciju mazie izmēri paplašina to pielietošanas iespējas sarežģītās jomās. Ir arī finansiālas priekšrocības, kas apstiprina šādu iekārtu izmantošanas praksi. Tādējādi cauruļvadu katodu korozijas pārveidotājs ātri atmaksājas un prasa minimālus ieguldījumus tehniskajā saturā. Tomēr šīs īpašības ir skaidri redzamas tikai salīdzinājumā ar transformatoru iekārtām, bet šodien ir efektīvāki jauni cauruļvadu piegādes veidi.

Katoda staciju konstrukcijas

Šādas iekārtas tiek piedāvātas tirgū dažādās ēkās, formās un izmēros. Protams, šādu sistēmu individuāla projektēšana ir plaši izplatīta, kas ļauj ne tikai iegūt optimālu dizainu īpašām vajadzībām, bet arī nodrošināt nepieciešamos darbības parametrus.

Stacijas raksturlielumu stingrs aprēķins ļauj vēl vairāk optimizēt tā uzstādīšanas, transportēšanas un uzglabāšanas izmaksas. Piemēram, maziem objektiem ir diezgan piemērota katoda aizsardzība pret cauruļvadu koroziju uz frekvences pārveidotāja pamata ar masu 10-15 kg un jaudu 1,2 kW. Iekārtu ar šīm īpašībām var apkalpot vieglais automobilis, tomēr liela mēroga projektiem var izmantot lielākas un smagākas stacijas, kas prasa kravas automašīnu, celtņu un montāžas mezglu savienošanu.

Aizsardzības funkcionalitāte

Īpaša uzmanība katoda staciju attīstībā ir paredzēta pašas iekārtas aizsardzībai. Šajā nolūkā sistēmas ir integrētas, lai novērstu staciju īssavienojumus un pārrāvumus. Pirmajā gadījumā tiek izmantoti speciālie drošinātāji, kas ļauj apstrādāt iekārtu ārkārtas darbību.

Attiecībā uz spriegumiem un pārrāvumiem spriegumā katodiskās aizsardzības stacija, visticamāk, tos nopietni neietekmēs, taču var rasties elektriskās strāvas trieciena risks. Piemēram, ja normālā režīmā iekārta darbojas ar zemu spriegumu, tad pēc pārtraukuma indikatoru leņķis var sasniegt 120 V.

Citi elektroķīmiskās aizsardzības veidi

Papildus katodiskajai aizsardzībai tiek praktizētas gan elektriskas drenāžas tehnoloģijas, gan aizsargu metodes korozijas novēršanai. Visdaudzsološākais virziens tiek uzskatīts par īpašu aizsardzību pret koroziju. Šajā gadījumā aktīvie elementi ir savienoti ar mērķa objektu, nodrošinot virsmas pārveidošanu ar katodiem, izmantojot strāvu. Piemēram, tērauda cauruli gāzes cauruļvadā var aizsargāt ar cinka vai alumīnija baloniem.

Secinājums

Elektroķīmiskās aizsardzības metodes nav saistītas ar jaunām un, jo īpaši, novatoriskām. Šo metožu izmantošanas efektivitāte cīņā pret rūsēšanas procesiem jau sen ir apgūta. Tomēr šīs metodes plašu izplatību kavē viena nopietna kļūda. Fakts ir tāds, ka katoda aizsardzība pret cauruļvadu koroziju neizbēgami rada tā saucamās ceļojošās strāvas. Tie nav bīstami mērķa dizainam, bet var negatīvi ietekmēt blakus esošos objektus. Jo īpaši ceļojošais strāva veicina to pašu koroziju pie blakus esošo cauruļu metāla virsmas.