Կաթոդիկ պաշտպանություն. կիրառություններ և ստանդարտներ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Կոռոզիան մետաղի քիմիական և էլեկտրաքիմիական ռեակցիան է իր միջավայրի հետ՝ վնասելով նրան։ Այն հոսում է տարբեր արագություններով, որոնք կարելի է նվազեցնել։ Գործնական տեսանկյունից հետաքրքրություն է ներկայացնում մետաղական կոնստրուկցիաների հակակոռոզիոն կաթոդիկ պաշտպանությունը հողի, ջրի և տեղափոխվող կրիչների հետ շփման մեջ: Հողի և թափառող հոսանքների ազդեցությունից հատկապես վնասվում են խողովակների արտաքին մակերեսները։

Ներքին կոռոզիան կախված է միջավայրի հատկություններից: Եթե գազ է, ապա պետք է մանրակրկիտ մաքրել խոնավությունից և ագրեսիվ նյութերից՝ ջրածնի սուլֆիդից, թթվածնից և այլն։

Աշխատանքի սկզբունք

Էլեկտրաքիմիական կոռոզիայի գործընթացի օբյեկտներն են շրջակա միջավայրը, մետաղը և դրանց միջև եղած միջերեսը: Միջավայրը, որը սովորաբար խոնավ հող կամ ջուր է, լավ էլեկտրական հաղորդունակություն ունի: Էլեկտրաքիմիական ռեակցիա է տեղի ունենում դրա և մետաղական կառուցվածքի միջերեսում: Եթե հոսանքը դրական է (անոդային էլեկտրոդ), երկաթի իոնները անցնում են շրջակա լուծույթի մեջ, ինչի արդյունքում մետաղի զանգվածային կորուստ է տեղի ունենում։ Ռեակցիան առաջացնում է կոռոզիա: Բացասական հոսանքով (կաթոդային էլեկտրոդ) այդ կորուստները բացակայում են, քանի որ ներսէլեկտրոնները տեղափոխվում են լուծույթ: Մեթոդն օգտագործվում է գունավոր մետաղներով պողպատի երեսպատման համար:

Կաթոդիկ կոռոզիայից պաշտպանություն ձեռք է բերվում, երբ բացասական ներուժը կիրառվում է երկաթե առարկայի վրա:

Դա անելու համար հողի մեջ տեղադրվում է անոդ էլեկտրոդ, որի հետ էլեկտրաէներգիայի աղբյուրից միացվում է դրական պոտենցիալ: Մինուսը կիրառվում է պաշտպանված օբյեկտի վրա: Կաթոդիկ-անոդային պաշտպանությունը հանգեցնում է միայն անոդային էլեկտրոդի ակտիվ կորոզիայի ոչնչացմանը: Հետևաբար, այն պետք է պարբերաբար փոխվի։

Էլեկտրաքիմիական կոռոզիայի բացասական ազդեցություն

Կառուցվածքների կոռոզիան կարող է առաջանալ այլ համակարգերի թափառող հոսանքների ազդեցությամբ: Դրանք օգտակար են թիրախային օբյեկտների համար, սակայն զգալի վնաս են հասցնում մոտակա կառույցներին: Թափառող հոսանքները կարող են տարածվել էլեկտրաֆիկացված մեքենաների ռելսերից: Նրանք անցնում են դեպի ենթակայան և մտնում խողովակաշարեր։ Դրանք թողնելիս առաջանում են անոդային հատվածներ՝ առաջացնելով ինտենսիվ կոռոզիա։ Պաշտպանության համար օգտագործվում է էլեկտրական ջրահեռացում՝ խողովակաշարից դեպի իրենց աղբյուր հոսանքների հատուկ հեռացում: Այստեղ հնարավոր է նաև խողովակաշարերի կաթոդիկ պաշտպանություն կոռոզիայից: Դա անելու համար հարկավոր է իմանալ թափառող հոսանքների արժեքը, որը չափվում է հատուկ սարքերի միջոցով։

Էլեկտրական չափումների արդյունքներով ընտրվում է գազատարի պաշտպանության մեթոդ. Ունիվերսալ միջոցը խողովակները գետնի հետ շփումից մեկուսացնելու պասիվ մեթոդ է, օգտագործելով մեկուսիչ ծածկույթներ:Գազատարի կաթոդիկ պաշտպանությունը վերաբերում է ակտիվ մեթոդին։

Խողովակաշարերի պաշտպանություն

Գետնի նախագծումները պաշտպանված են կոռոզիայից, եթե դրանց հետ միացնեք DC աղբյուրի մինուսը, իսկ պլյուսը՝ հողի մեջ թաղված մոտակայքում թաղված անոդային էլեկտրոդներին: Ընթացիկը գնալու է կառույց՝ պաշտպանելով այն կոռոզիայից։ Այս կերպ իրականացվում է գետնի մեջ գտնվող խողովակաշարերի, տանկերի կամ խողովակաշարերի կաթոդային պաշտպանություն։

Անոդային էլեկտրոդը կքայքայվի և պետք է պարբերաբար փոխարինվի: Ջրով լցված տանկի համար էլեկտրոդները տեղադրվում են ներսում: Այս դեպքում հեղուկը կլինի այն էլեկտրոլիտը, որի միջոցով հոսանքը կհոսի անոդներից դեպի տարայի մակերեսը: Էլեկտրոդները լավ կառավարվում են և հեշտությամբ փոխվում են: Հողում դա ավելի դժվար է անել:

Էլեկտրամատակարարում

Նավթի և գազատարների մոտ, ջեռուցման և ջրամատակարարման ցանցերում, որոնք պահանջում են կաթոդիկ պաշտպանություն, տեղադրվում են կայաններ, որոնցից լարումը մատակարարվում է օբյեկտներին: Եթե դրանք դրված են դրսում, ապա դրանց պաշտպանության աստիճանը պետք է լինի առնվազն IP34: Ցանկացածը հարմար է չոր սենյակների համար։

Գազատարների և այլ խոշոր կառույցների կաթոդային պաշտպանության կայաններն ունեն 1-ից 10 կՎտ հզորություն։

Նրանց էներգիայի պարամետրերը հիմնականում կախված են հետևյալ գործոններից.

• դիմադրություն հողի և անոդի միջև;
• հողի հաղորդունակություն;
• պաշտպանական գոտու երկարությունը;
• ծածկույթի մեկուսիչ ազդեցություն:

Ավանդաբար, կաթոդիկ պաշտպանության փոխարկիչը տրանսֆորմատորային տեղադրում է: Այժմ այն փոխարինվում է ինվերտորով, որն ունի ավելի փոքր չափսեր, ավելի լավ հոսանքի կայունություն և ավելի մեծ արդյունավետություն։ Կարևոր տեղամասերում տեղադրվում են կարգավորիչներ, որոնք ունեն հոսանքի և լարման կարգավորման, պաշտպանիչ պոտենցիալների հավասարեցման և այլն գործառույթներ։

Սարքավորումները շուկայում ներկայացված են տարբեր տարբերակներով։ Հատուկ կարիքների համար անհատական դիզայնը օգտագործվում է լավագույն աշխատանքային պայմաններն ապահովելու համար:

Էլեկտրաէներգիայի աղբյուրի պարամետրեր

Երկաթի կոռոզիայից պաշտպանության համար պաշտպանիչ պոտենցիալը 0,44 Վ է: Գործնականում այն պետք է լինի ավելի մեծ՝ ներդիրների ազդեցության և մետաղի մակերեսի վիճակի պատճառով: Առավելագույն արժեքը 1 Վ է: Մետաղի վրա ծածկույթների առկայության դեպքում էլեկտրոդների միջև հոսանքը կազմում է 0,05 մԱ/մ²: Եթե մեկուսացումը ձախողվի, այն բարձրանում է մինչև 10 մԱ/մ^2.

Կաթոդիկ պաշտպանությունը արդյունավետ է այլ մեթոդների հետ համատեղ, քանի որ ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա է ծախսվում: Կառույցի մակերեսին ներկային ծածկույթի առկայության դեպքում էլեկտրաքիմիական մեթոդով պաշտպանվում են միայն այն հատվածները, որտեղ այն կոտրված է։

Կաթոդիկ պաշտպանության առանձնահատկությունները

1. սնուցվում է կայաններով կամ շարժական գեներատորներով:
2. Անոդային հիմնավորման տեղը կախված է խողովակաշարերի առանձնահատկություններից: Տեղադրման մեթոդը կարող է բաշխված կամ կենտրոնացված լինել, ինչպես նաև տեղակայվել տարբեր խորություններում:
3. Անոդ նյութը ընտրված է ցածր լուծելիությամբ, որպեսզի պահպանվի 15 տարի:
4. Պաշտպանիչ ներուժհաշվարկվում են յուրաքանչյուր խողովակաշարի դաշտերը: Այն չի կարգավորվում, եթե կառուցվածքների վրա պաշտպանիչ ծածկույթներ չկան։

Գազպրոմի ստանդարտ պահանջներ կաթոդիկ պաշտպանության համար

• Գործողություն պաշտպանիչ սարքավորումների ողջ կյանքի ընթացքում։
• Պաշտպանություն ալիքներից։
• Կայարանի տեղադրում բլոկային տուփերում կամ առանձին հակավանդալ դիզայնի մեջ:
• Անոդային հիմնավորումն ընտրվում է հողի նվազագույն էլեկտրական դիմադրություն ունեցող տարածքներում:
• Փոխարկիչի բնութագրերն ընտրվում են՝ հաշվի առնելով խողովակաշարի պաշտպանիչ ծածկույթի ծերացումը։

Քայլի պաշտպանություն

Մեթոդը կաթոդիկ պաշտպանության տեսակ է՝ ավելի էլեկտրաբացասական մետաղից էլեկտրոդների միացումով էլեկտրական հաղորդիչ միջավայրի միջոցով: Տարբերությունը էներգիայի աղբյուրի բացակայության մեջ է: Քայլքը կլանում է կոռոզիան՝ լուծարվելով էլեկտրահաղորդիչ միջավայրում:

Մի քանի տարի անց անոդը պետք է փոխարինվի, քանի որ այն մաշվում է:

Անոդի ազդեցությունը մեծանում է միջավայրի հետ շփման դիմադրության նվազմամբ: Ժամանակի ընթացքում այն կարող է ծածկվել քայքայիչ շերտով։ Սա հանգեցնում է էլեկտրական շփման խզման: Անոդը դնելով աղի խառնուրդի մեջ, որը լուծում է կոռոզիոն արտադրանքը, արդյունավետությունը բարելավվում է:

Պաշտպանի ազդեցությունը սահմանափակ է. Շրջանակը որոշվում է միջավայրի էլեկտրական դիմադրությամբ և անոդի և կաթոդի միջև պոտենցիալ տարբերությամբ:

Պաշտպանիչ պաշտպանությունն օգտագործվում է էներգիայի աղբյուրների բացակայության կամ դրանց օգտագործման դեպքումտնտեսապես անիրագործելի։ Այն նաև անբարենպաստ է թթվային կիրառություններում՝ անոդների լուծարման բարձր արագության պատճառով: Պաշտպանները տեղադրվում են ջրի, հողի կամ չեզոք միջավայրում: Անոդները սովորաբար չեն պատրաստվում մաքուր մետաղներից: Ցինկը լուծվում է անհավասարաչափ, մագնեզիումը շատ արագ կոռոզիայի է ենթարկվում, և ալյումինի վրա ձևավորվում է ուժեղ օքսիդ թաղանթ:

Քայլքի նյութեր

Որպեսզի պաշտպանիչները ունենան անհրաժեշտ կատարողական հատկություններ, դրանք պատրաստված են համաձուլվածքներից՝ հետևյալ համաձուլվածքային հավելումներով։

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - սարքավորումների պաշտպանություն ծովի ջրում:
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (տոկոսի մասնաբաժիններ) - կառուցվածքների գործարկումը հոսող ծովի ջրում:
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - փոքր կառուցվածքների պաշտպանություն հողում կամ ջրում աղի ցածր խտությամբ:

Որոշ տեսակի պաշտպանիչների ոչ ճիշտ օգտագործումը հանգեցնում է բացասական հետևանքների։ Մագնեզիումի անոդները կարող են առաջացնել սարքավորումների ճաքեր՝ ջրածնային փխրունության զարգացման պատճառով:

Հակակոռոզիոն ծածկույթների հետ համակցված զոհաբերական կաթոդիկ պաշտպանությունը բարձրացնում է դրա արդյունավետությունը:

Պաշտպանիչ հոսանքի բաշխումը բարելավվել է և զգալիորեն ավելի քիչ անոդներ են պահանջվում: Մեկ մագնեզիումի անոդը պաշտպանում է բիտումապատ խողովակաշարը 8 կմ, իսկ չծածկված խողովակաշարը՝ ընդամենը 30 մ:

Մեքենաների թափքի պաշտպանություն կոռոզիայից

Եթե ծածկույթը կոտրված է, ապա մեքենայի թափքի հաստությունը 5 տարում կարող է նվազել մինչև 1 մմ, այսինքն.ժանգոտվել. Պաշտպանիչ շերտի վերականգնումը կարևոր է, բայց բացի դրանից, կա կոռոզիոն գործընթացն ամբողջությամբ դադարեցնելու միջոց՝ օգտագործելով կաթոդապաշտպանիչ պաշտպանությունը։ Եթե մարմինը վերածում եք կաթոդի, ապա մետաղի կոռոզիան դադարում է։ Անոդները կարող են լինել մոտակայքում գտնվող ցանկացած հաղորդիչ մակերես՝ մետաղական թիթեղներ, հողային հանգույց, ավտոտնակի մարմին, թաց ճանապարհի մակերես: Այս դեպքում պաշտպանության արդյունավետությունը մեծանում է անոդների տարածքի մեծացմամբ: Եթե անոդը ճանապարհի մակերես է, ապա դրա հետ շփվելու համար օգտագործվում է մետաղացված ռետինե «պոչ»: Այն տեղադրվում է անիվների հակառակ ուղղությամբ, որպեսզի շաղ տալը լավանում է: «Պոչը» մեկուսացված է մարմնից։

Մարտկոցի պլյուսը միացված է անոդին 1 կՕմ ռեզիստորի և դրա հետ սերիական միացված LED-ի միջոցով: Երբ շղթան փակվում է անոդով, երբ մինուսը միացված է մարմնին, նորմալ ռեժիմում LED-ը հազիվ նկատելիորեն փայլում է։ Եթե այն վառ է վառվում, ապա միացումում կարճ միացում է տեղի ունեցել: Պատճառը պետք է գտնել և վերացնել։

Պաշտպանության համար միացումում պետք է տեղադրվի ապահովիչ:

Երբ մեքենան գտնվում է ավտոտնակում, այն միացված է հողակցող անոդին։ Վարելիս կապը կատարվում է «պոչի» միջոցով։

Եզրակացություն

Կաթոդիկ պաշտպանությունը ստորգետնյա խողովակաշարերի և այլ կառույցների շահագործման հուսալիությունը բարելավելու միջոց է: Միևնույն ժամանակ պետք է հաշվի առնել դրա բացասական ազդեցությունը հարևան խողովակաշարերի վրա՝ թափառող հոսանքների ազդեցությունից։