Katoodkaitse: rakendused ja standardid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Korrosioon on metalli keemiline ja elektrokeemiline reaktsioon keskkonnaga, mis põhjustab metalli kahjustamist. See voolab erinevatel kiirustel, mida saab vähendada. Praktilisest vaatenurgast pakub huvi maapinna, vee ja transporditava keskkonnaga kokkupuutuvate metallkonstruktsioonide korrosioonivastane katoodkaitse. Pinnase ja hulkvoolude mõjul kahjustavad eriti torude välispindu.

Sisekorrosioon sõltub keskkonna omadustest. Kui tegemist on gaasiga, tuleb see põhjalikult puhastada niiskusest ja agressiivsetest ainetest: vesiniksulfiid, hapnik jne.

Tööpõhimõte

Elektrokeemilise korrosiooni protsessi objektid on keskkond, metall ja nendevaheline liides. Sööde, milleks on tavaliselt niiske pinnas või vesi, on hea elektrijuhtivusega. Selle ja metallkonstruktsiooni vahelisel liidespinnal toimub elektrokeemiline reaktsioon. Kui vool on positiivne (anoodelektrood), lähevad raua ioonid ümbritsevasse lahusesse, mille tulemuseks on metalli massikadu. Reaktsioon põhjustab korrosiooni. Negatiivse vooluga (katoodelektroodiga) need kaod puuduvad, kuna inelektronid kantakse lahusesse. Meetodit kasutatakse galvaniseerimisel terase katmiseks värviliste metallidega.

Katoodkorrosioonikaitse saavutatakse, kui raudesemele rakendatakse negatiivset potentsiaali.

Selleks asetatakse maasse anoodelektrood ja sellega ühendatakse toiteallikast positiivne potentsiaal. Miinus rakendatakse kaitstavale objektile. Katood-anoodkaitse põhjustab ainult anoodi elektroodi aktiivset korrosioonikahjustust. Seetõttu tuleks seda perioodiliselt muuta.

Elektrokeemilise korrosiooni negatiivne mõju

Struktuuride korrosioon võib tekkida teistest süsteemidest lähtuvate hajuvate voolude mõjul. Need on kasulikud sihtobjektide jaoks, kuid põhjustavad olulist kahju lähedal asuvatele struktuuridele. Elektrifitseeritud sõidukite rööbastelt võivad hulkuvad hoovused levida. Need liiguvad alajaama poole ja sisenevad torustikesse. Nendest lahkudes moodustuvad anoodi sektsioonid, mis põhjustavad intensiivset korrosiooni. Kaitseks kasutatakse elektrilist drenaaži - spetsiaalset voolude eemaldamist torujuhtmest nende allikani. Siin on võimalik ka torustike katoodkaitse korrosiooni eest. Selleks peate teadma hajuvoolude väärtust, mida mõõdetakse spetsiaalsete seadmetega.

Vastav alt elektrimõõtmiste tulemustele valitakse gaasitorustiku kaitsmise meetod. Universaalne vahend on passiivne meetod torude isoleerimiseks maapinnaga kokkupuutest isolatsioonikatete abil. Gaasijuhtme katoodkaitse viitab aktiivsele meetodile.

Torujuhtmete kaitse

Maapinnas olevad konstruktsioonid on korrosiooni eest kaitstud, kui ühendate nendega alalisvooluallika miinuspunkti ja lähedal asuvate anoodelektroodidega. Vool läheb konstruktsiooni, kaitstes seda korrosiooni eest. Sel viisil teostatakse maapinnas asuvate torustike, mahutite või torustike katoodkaitse.

Anoodelektrood laguneb ja seda tuleks perioodiliselt välja vahetada. Veega täidetud paagi jaoks asetatakse elektroodid sisse. Sel juhul on vedelik elektrolüüt, mille kaudu voolab vool anoodidelt mahuti pinnale. Elektroodid on hästi juhitavad ja neid on lihtne vahetada. Maapinnal on seda keerulisem teha.

Toiteallikas

Nafta- ja gaasitorustike lähedusse, katoodkaitset vajavatesse kütte- ja veevarustusvõrkudesse paigaldatakse jaamad, millest antakse pinget objektidele. Kui need on paigutatud õue, peab nende kaitseaste olema vähem alt IP34. Kuivadesse ruumidesse sobivad kõik.

Gaasitorustike ja muude suurte ehitiste katoodkaitse jaamade võimsus on 1–10 kW.

Nende energiaparameetrid sõltuvad peamiselt järgmistest teguritest:

• mulla ja anoodi vaheline takistus;
• pinnase juhtivus;
• kaitsevööndi pikkus;
• katte isoleeriv toime.

Traditsiooniliselt on katoodkaitsemuundur trafo paigaldus. Nüüd asendatakse see inverteriga, millel on väiksemad mõõtmed, parem voolu stabiilsus ja suurem efektiivsus. Olulistes piirkondades paigaldatakse kontrollerid, mille ülesandeks on voolu ja pinge reguleerimine, kaitsepotentsiaalide võrdsustamine jne.

Seadmeid pakutakse turul erinevates versioonides. Spetsiifiliste vajaduste jaoks kasutatakse individuaalset disaini, et tagada parimad töötingimused.

Toiteallika parameetrid

Raua korrosioonikaitseks on kaitsepotentsiaal 0,44 V. Praktikas peaks see olema suurem, kuna see võib olla tingitud lisandite mõjust ja metallpinna seisukorrast. Maksimaalne väärtus on 1 V. Metalli katete olemasolul on elektroodide vaheline vool 0,05 mA/m². Kui isolatsioon ebaõnnestub, tõuseb see väärtuseni 10mA/m^2.

Katoodkaitse on tõhus koos teiste meetoditega, kuna kulub vähem elektrit. Kui konstruktsiooni pinnal on värvikiht, on elektrokeemilise meetodiga kaitstud ainult need kohad, kus see on purunenud.

Katoodkaitse omadused

1. Toiteallikaks on jaamad või mobiiligeneraatorid.
2. Anoodi maanduse asukoht sõltub torujuhtmete eripärast. Paigutamise meetod võib olla hajutatud või kontsentreeritud, samuti paikneda erinevatel sügavustel.
3. Anoodimaterjal on valitud madala lahustuvusega, et see kestaks 15 aastat.
4. Kaitsepotentsiaalväljad arvutatakse iga torujuhtme jaoks. See ei ole reguleeritud, kui konstruktsioonidel puuduvad kaitsekatted.

Gazpromi standardnõuded katoodkaitsele

• Toimib kogu kaitsevahendite kasutusaja jooksul.
• Liigpingekaitse.
• Jaama paigutamine plokkkastidesse või eraldiseisva vandaalivastase kujundusega.
• Anoodi maandus on valitud piirkondades, kus pinnase elektritakistus on minimaalne.
• Anduri karakteristikute valimisel võetakse arvesse torujuhtme kaitsekatte vananemist.

Turvisekaitse

Meetod on katoodkaitse tüüp, mille käigus ühendatakse elektroodid elektronegatiivsemast metallist läbi elektrit juhtiva keskkonna. Erinevus seisneb energiaallika puudumises. Turvis neelab korrosiooni, lahustades elektrit juhtivasse keskkonda.

Mõne aasta pärast tuleks anood välja vahetada, kuna see kulub.

Anoodi mõju suureneb koos selle kokkupuutetakistuse vähenemisega keskkonnaga. Aja jooksul võib see katta söövitava kihiga. See viib elektrikontakti katkemiseni. Pannes anoodi soolasegusse, mis lahustab korrosiooniprodukte, paraneb efektiivsus.

Kaitsja mõju on piiratud. Vahemiku määrab keskkonna elektritakistus ning anoodi ja katoodi potentsiaalide erinevus.

Kaitsekaitset kasutatakse energiaallikate puudumisel või nende kasutamiselmajanduslikult ebaotstarbekas. Samuti on see ebasoodne happelistes rakendustes anoodide suure lahustumiskiiruse tõttu. Kaitsmed paigaldatakse vette, pinnasesse või neutraalsesse keskkonda. Anoodid ei ole tavaliselt valmistatud puhastest metallidest. Tsink lahustub ebaühtlaselt, magneesium korrodeerub liiga kiiresti ja alumiiniumile moodustub tugev oksiidkile.

Turvise materjalid

Et kaitsmetel oleks vajalikud tööomadused, on need valmistatud järgmiste legeerivate lisanditega sulamitest.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - seadmete kaitse merevees.
• Al + 8% Zn + 5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (protsendiosad) - tarindite töötamine voolavas merevees.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - väikeste konstruktsioonide kaitse madala soolasisaldusega pinnases või vees.

Mõnda tüüpi kaitsevahendite ebaõige kasutamine põhjustab negatiivseid tagajärgi. Magneesiumanoodid võivad põhjustada vesiniku rabestumise tõttu seadmete pragunemist.

Kombineeritud katoodkaitse koos korrosioonivastaste katetega suurendab selle tõhusust.

Kaitsevoolujaotus on täiustatud ja anoote on vaja oluliselt vähem. Üks magneesiumanood kaitseb bituumeniga kaetud torustikku 8 km ja katmata torujuhet vaid 30 m.

Autokerede kaitsmine korrosiooni eest

Kate purunemisel võib auto kere paksus 5 aastaga väheneda kuni 1 mm, s.o.läbi roostetama. Kaitsekihi taastamine on oluline, kuid lisaks sellele on võimalus katoodkaitse abil korrosiooniprotsess täielikult peatada. Kui muudate korpuse katoodiks, peatub metalli korrosioon. Anoodid võivad olla mis tahes läheduses asuvad juhtivad pinnad: metallplaadid, maandusaas, garaažikere, märg teepind. Sel juhul suureneb kaitse tõhusus anoodide pindala suurenemisega. Kui anood on teekate, kasutatakse sellega kontakteerumiseks metalliseeritud kummist "saba". See asetatakse rataste vastas, et pritsmed paraneksid. "Saba" on kehast isoleeritud.

Aku pluss on ühendatud anoodiga läbi 1 kΩ takisti ja sellega järjestikku ühendatud LED-i. Kui vooluahel on anoodi kaudu suletud, kui miinus on korpusega ühendatud, helendab tavarežiimis LED vaevumärgatav alt. Kui põleb ered alt, siis on vooluringis tekkinud lühis. Põhjus tuleb leida ja kõrvaldada.

Kaitse tagamiseks tuleb vooluahelasse järjestikku paigaldada kaitsme.

Kui auto on garaažis, on see ühendatud maandusanoodiga. Sõidu ajal luuakse ühendus läbi "saba".

Järeldus

Katoodkaitse on viis maa-aluste torustike ja muude ehitiste töökindluse parandamiseks. Samal ajal tuleks arvesse võtta selle negatiivset mõju naabruses asuvatele torujuhtmetele juhuslike voolude mõjul.