הגנה קתודית: יישומים ותקנים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

קורוזיה היא תגובה כימית ואלקטרוכימית של מתכת עם הסביבה שלה, הגורמת לה נזק. זה זורם במהירויות שונות, אשר ניתן להפחית. מנקודת מבט מעשית, הגנה קתודית אנטי-קורוזיבית של מבני מתכת במגע עם הקרקע, המים והמדיה המועברת היא מעניינת. המשטחים החיצוניים של צינורות נפגעים במיוחד מהשפעת אדמה וזרמי תועים.

קורוזיה בפנים תלויה בתכונות המדיום. אם מדובר בגז, יש לנקות אותו היטב מלחות ומחומרים אגרסיביים: מימן גופרתי, חמצן וכו'.

עקרון העבודה

מושאי תהליך הקורוזיה האלקטרוכימית הם הסביבה, המתכת והממשק ביניהם. לתווך, שהוא בדרך כלל אדמה לחה או מים, יש מוליכות חשמלית טובה. תגובה אלקטרוכימית מתרחשת בממשק בינו לבין מבנה המתכת. אם הזרם חיובי (אלקטרודת האנודה), יוני הברזל עוברים לתמיסה שמסביב, וכתוצאה מכך אובדן מסה של המתכת. התגובה גורמת לקורוזיה. עם זרם שלילי (אלקטרודה קתודה), הפסדים אלה נעדרים, שכן באלקטרונים מועברים לתמיסה. השיטה משמשת בציפוי אלקטרוני לציפוי פלדה במתכות לא ברזליות.

הגנה מפני קורוזיה קתודית מושגת כאשר מופעל פוטנציאל שלילי על חפץ ברזל.

כדי לעשות זאת, אלקטרודת אנודה מונחת באדמה ומחברת אליה פוטנציאל חיובי ממקור מתח. המינוס מוחל על האובייקט המוגן. הגנה קתודית-אנודית מובילה להרס קורוזיה אקטיבי של אלקטרודת האנודה בלבד. לכן, יש לשנות אותו מעת לעת.

השפעה שלילית של קורוזיה אלקטרוכימית

קורוזיה של מבנים יכולה להתרחש כתוצאה מפעולה של זרמים תועים ממערכות אחרות. הם שימושיים עבור חפצי מטרה, אך גורמים נזק משמעותי למבנים סמוכים. זרמים תועים יכולים להתפשט ממסילות הרכבים המחושמלים. הם עוברים לכיוון תחנת המשנה ונכנסים לצנרת. כאשר עוזבים אותם, קטעי אנודה נוצרים, הגורמים לקורוזיה עזה. להגנה נעשה שימוש בניקוז חשמלי - הסרה מיוחדת של זרמים מהצינור למקורם. הגנה קתודית של צינורות מפני קורוזיה אפשרית גם כאן. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את הערך של זרמי תועה, הנמדד על ידי מכשירים מיוחדים.

לפי תוצאות מדידות חשמל, נבחרת שיטה להגנה על צינור הגז. תרופה אוניברסלית היא שיטה פסיבית לבידוד צינורות ממגע עם הקרקע באמצעות ציפויים מבודדים.הגנה קתודית על צינור הגז מתייחסת לשיטה הפעילה.

הגנה על צינורות

עיצובים באדמה מוגנים מפני קורוזיה אם מחברים אליהם את המינוס של מקור DC, ואת הפלוס לאלקטרודות האנודה הקבורות בקרבת מקום באדמה. הזרם יעבור למבנה, ויגן עליו מפני קורוזיה. בדרך זו מתבצעת הגנה קתודית על צינורות, מכלים או צינורות הנמצאים בקרקע.

אלקטרודת האנודה תתקלקל ויש להחליפה מעת לעת. עבור מיכל מלא במים, האלקטרודות ממוקמות בפנים. במקרה זה, הנוזל יהיה האלקטרוליט שדרכו יזרום הזרם מהאנודות אל פני המיכל. האלקטרודות נשלטות היטב וקלות להחלפה. באדמה, זה יותר קשה לעשות.

ספק כוח

ליד צינורות נפט וגז, ברשתות הסקה ואספקת מים הדורשות הגנה קתודית, מותקנות תחנות שמהן מסופק מתח לחפצים. אם הם ממוקמים בחוץ, מידת ההגנה שלהם חייבת להיות לפחות IP34. כל אחד מתאים לחדרים יבשים.

תחנות להגנה קתודית על צינורות גז ומבנים גדולים אחרים בעלות הספק של 1 עד 10 קילוואט.

פרמטרי האנרגיה שלהם תלויים בעיקר בגורמים הבאים:

• התנגדות בין אדמה לאנודה;
• מוליכות קרקע;
• אורך אזור ההגנה;
• פעולת בידוד של הציפוי.

באופן מסורתי, ממיר הגנה קתודי הוא מתקן שנאי. כעת הוא מוחלף במהפך, בעל ממדים קטנים יותר, יציבות זרם טובה יותר ויעילות רבה יותר. באזורים חשובים מותקנים בקרים בעלי פונקציות של ויסות זרם ומתח, השוואת פוטנציאל הגנה וכו'

ציוד מוצג בשוק בגרסאות שונות. לצרכים ספציפיים, נעשה שימוש בעיצוב אישי כדי להבטיח את תנאי ההפעלה הטובים ביותר.

פרמטרים של מקור כוח

להגנה מפני קורוזיה לברזל, פוטנציאל ההגנה הוא 0.44 V. בפועל, הוא צריך להיות גדול יותר בשל השפעת התכלילים ומצב משטח המתכת. הערך המרבי הוא 1 V. בנוכחות ציפויים על המתכת, הזרם בין האלקטרודות הוא 0.05 mA/m². אם הבידוד נכשל, הוא עולה ל-10mA/m^2.

הגנה קתודית יעילה בשילוב עם שיטות אחרות, שכן צורכים פחות חשמל. אם יש ציפוי צבע על פני המבנה, רק המקומות שבהם הוא נשבר מוגנים בשיטה האלקטרוכימית.

תכונות של הגנה קתודית

1. מופעל על ידי תחנות או גנרטורים ניידים.
2. מיקום הארקת האנודה תלוי במפרטים של צינורות. ניתן להפיץ או לרכז את שיטת ההצבה, כמו גם למקם בעומקים שונים.
3. חומר האנודה נבחר עם מסיסות נמוכה כדי להחזיק מעמד למשך 15 שנים.
4. פוטנציאל הגנהשדות עבור כל צינור מחושב. זה לא מוסדר אם אין ציפוי מגן על המבנים.

דרישות התקן של גזפרום להגנה קתודית

• פעולה במהלך כל חיי ציוד המגן.
• הגנה מפני מתח.
• מיקום התחנה בקופסאות בלוק או בעיצוב עצמאי נגד ונדלי.
• הארקת אנודה נבחרה באזורים עם התנגדות חשמלית מינימלית של האדמה.
• המאפיינים של המתמר נבחרים תוך התחשבות בהזדקנות הציפוי המגן של הצינור.

הגנה על דריכה

השיטה היא סוג של הגנה קתודית עם חיבור של אלקטרודות ממתכת אלקטרונית שלילית יותר דרך תווך מוליך חשמלי. ההבדל טמון בהיעדר מקור אנרגיה. המשטח סופג קורוזיה על ידי התמוססות לתוך סביבה מוליכה חשמלית.

בעוד כמה שנים יש להחליף את האנודה כשהיא מתבלה.

השפעת האנודה גדלה עם ירידה בהתנגדות המגע שלה עם המדיום. עם הזמן, הוא יכול להיות מכוסה בשכבה קורוזיבית. זה מוביל להתמוטטות במגע חשמלי. על ידי הנחת האנודה בתערובת מלח הממיסה מוצרי קורוזיה, היעילות משתפרת.

השפעתו של המגן מוגבלת. הטווח נקבע על ידי ההתנגדות החשמלית של המדיום והפרש הפוטנציאל בין האנודה לקתודה.

הגנת מגן משמשת בהיעדר מקורות אנרגיה או בעת השימוש בהםלא מעשי מבחינה כלכלית. זה גם חסרון ביישומים חומציים בגלל קצב הפירוק הגבוה של האנודות. מגנים מותקנים במים, באדמה או בסביבה ניטרלית. אנודות בדרך כלל אינן עשויות ממתכות טהורות. אבץ מתמוסס בצורה לא אחידה, מגנזיום מתכלה מהר מדי ונוצר סרט תחמוצת חזק על אלומיניום.

חומרי דריכה

כדי שהמגנים יהיו בעלי תכונות הביצועים הנחוצות, הם עשויים מסגסוגות עם תוספי הסגסוג הבאים.

• Zn + 0.025-0.15% Cd+ 0.1-0.5% Al - הגנה על ציוד במי ים.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (שברירי אחוז) - פעולת מבנים במי ים זורמים.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - הגנה על מבנים קטנים באדמה או במים עם ריכוז מלחים נמוך.

שימוש שגוי בכמה סוגים של מגנים מוביל להשלכות שליליות. אנודות מגנזיום עלולות לגרום לפיצוח ציוד עקב התפתחות של התפרקות מימן.

הגנה קתודית משולבת עם ציפויים נגד קורוזיה מגבירה את יעילותה.

הפצת זרם מגן משופרת ונדרשות פחות אנודות באופן משמעותי. אנודת מגנזיום בודדת מגנה על צינור מצופה ביטומן למשך 8 ק מ, וצינור לא מצופה ל-30 מ' בלבד.

הגנה על מרכבי רכב מפני קורוזיה

אם הציפוי נשבר, עובי מרכב המכונית יכול לרדת עד 1 מ"מ תוך 5 שנים, כלומר.חלודה דרך. שיקום שכבת המגן חשוב, אך בנוסף לו, יש דרך לעצור לחלוטין את תהליך הקורוזיה באמצעות מיגון קתודי-מגן. אם הופכים את הגוף לקתודה, הקורוזיה של המתכת נעצרת. אנודות יכולות להיות כל משטח מוליכים הנמצא בקרבת מקום: לוחות מתכת, לולאת קרקע, גוף מוסך, משטח כביש רטוב. במקרה זה, יעילות ההגנה עולה עם עלייה בשטח האנודות. אם האנודה היא משטח דרך, משתמשים ב"זנב" של גומי מתכתי כדי ליצור איתה קשר. הוא ממוקם מול הגלגלים כך שהנתזים משתפרים. "זנב" מבודד מהגוף.

הסוללה פלוס מחוברת לאנודה דרך נגד 1 kΩ ונורית המחוברת איתה בסדרה. כאשר המעגל סגור דרך האנודה, כאשר המינוס מחובר לגוף, במצב רגיל הנורית בקושי זוהרת באופן מורגש. אם הוא נשרף בבהירות, אז התרחש קצר חשמלי במעגל. יש למצוא את הסיבה ולבטל אותה.

להגנה, יש להתקין נתיך בסדרה במעגל.

כשהמכונית במוסך, היא מחוברת לאנודה הארקה. תוך כדי נסיעה, החיבור מתבצע דרך ה"זנב".

מסקנה

הגנה קתודית היא דרך לשפר את האמינות התפעולית של צינורות תת-קרקעיים ומבנים אחרים. יחד עם זאת, יש לקחת בחשבון את השפעתו השלילית על צינורות שכנים מהשפעת זרמים תועים.