הגנה מפני קורוזיה קתודית של צינורות: ציוד, עקרון הפעולה

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

אמצעי הגנה מפני קורוזיה מאפשרים להאריך את חיי השירות של מבנה מתכת, כמו גם לשמר את התכונות הטכניות והפיזיקליות שלו במהלך הפעולה. למרות מגוון השיטות למתן פעולה נגד קורוזיה, ניתן להגן לחלוטין על חפצים מפני נזקי חלודה רק במקרים נדירים.

היעילות של הגנה כזו תלויה לא רק באיכות טכנולוגיית הדריכה, אלא גם בתנאי היישום שלה. בפרט, כדי לשמר את מבנה המתכת של צינורות, הגנת קורוזיה אלקטרוכימית המבוססת על פעולת הקתודות מדגימה את התכונות הטובות ביותר שלה. מניעת היווצרות חלודה בתקשורת כזו, כמובן, אינה התחום היחיד של טכנולוגיה זו, אך מבחינת שילוב המאפיינים, כיוון זה יכול להיחשב כרלוונטי ביותר להגנה אלקטרוכימית.

מידע כללי על הגנה אלקטרוכימית

הגנה על מתכות מפני חלודה באמצעות פעולה אלקטרוכימית מבוססת על תלות פוטנציאל האלקטרודה של החומר בקצב תהליך הקורוזיה. יש להשתמש במבני מתכת בזהטווח פוטנציאלי שבו הפירוק האנודי שלהם יהיה מתחת לגבול המקובל. האחרון, אגב, נקבע לפי התיעוד הטכני לתפעול המתקן.

בפועל, הגנת קורוזיה אלקטרוכימית כוללת חיבור מקור עם זרם ישר למוצר המוגמר. השדה החשמלי על פני השטח ובמבנה האובייקט המוגן יוצר את הקיטוב של האלקטרודות, השולט גם בתהליך של נזקי קורוזיה. למעשה, אזורי האנודה על מבנה המתכת הופכים קתודיים, מה שמאפשר עקירת תהליכים שליליים, מה שמבטיח שמבנה אובייקט המטרה נשמר.

עקרון הפעולה של הגנה קתודית

יש הגנה קתודית ואנודה מסוג אלקטרוכימי. עם זאת, הרעיון הראשון, המשמש להגנה על צינורות, זכה לפופולריות הגדולה ביותר. על פי העיקרון הכללי, בעת יישום שיטה זו, זרם עם קוטב שלילי מסופק לאובייקט ממקור חיצוני. בפרט ניתן להגן בצורה זו על צינור פלדה או נחושת, וכתוצאה מכך יתרחש הקיטוב של קטעי הקתודה עם מעבר הפוטנציאלים שלהם למצב האנודה. כתוצאה מכך, הפעילות הקורוזיבית של המבנה המוגן תפחת לכמעט אפס.

במקביל, להגנה קתודית יכולות להיות גרסאות שונות. הטכניקה המתוארת לעיל של קיטוב ממקור חיצוני נהוגה רבות, אך שיטת פינוי האלקטרוליטים עם ירידה בקצב התהליכים הקתודיים, כמו גם יצירת מחסום מגן, עובדת ביעילות.

צוין יותר מפעם אחת שעיקרון ההגנה הקתודית מיושם על ידי מקור זרם חיצוני. למעשה, התפקיד העיקרי של הגנה נגד קורוזיה טמון בעבודתה. משימות אלו מבוצעות על ידי תחנות מיוחדות, אשר, ככלל, הן חלק מתשתית תחזוקת הצינורות הכללית.

תחנות הגנת קורוזיה קתודיות

הפונקציה העיקרית של תחנת הקתודה היא לספק זרם יציב לאובייקט המתכתי של המטרה לפי שיטת הקיטוב הקתודה. ציוד כזה משמש בתשתית של צינורות גז ונפט תת קרקעיים, בצינורות אספקת מים, רשתות הסקה וכו'.

ישנם סוגים רבים של מקורות כאלה, בעוד שהתקן ההגנה הקתודי הנפוץ ביותר מספק את נוכחותם של:

• ציוד ממיר נוכחי;
• חוטים לחיבור לאובייקט המוגן;
• אלקטרודת הארקה של האנודה.

במקביל, יש חלוקה של תחנות לתחנות מהפך ושנאי. ישנם סיווגים אחרים, אך הם מתמקדים בפילוח של התקנות לפי יישום או לפי מאפיינים טכניים ופרמטרים של נתוני קלט. עקרונות הפעולה הבסיסיים מומחשים בצורה הברורה ביותר על ידי שני הסוגים המצוינים של תחנות קתודה.

התקנות שנאי להגנה קתודית

יש לציין מיד שסוג זה של תחנה מיושן. זה מוחלף על ידי אנלוגים אינוורטר, שיש להם גם פלוסים וגם מינוסים. בכל מקרה,דגמי שנאים נמצאים בשימוש אפילו בנקודות הגנה אלקטרוכימיות חדשות.

הבסיס של אובייקטים כאלה הוא שנאי בתדר נמוך של 50 הרץ וממיר תיריסטור. עבור מערכת בקרת התיריסטור, נעשה שימוש במכשירים הפשוטים ביותר, כולל בקרי הספק פאזה. גישה אחראית יותר לפתרון בעיות בקרה כוללת שימוש בבקרים עם פונקציונליות רחבה.

הגנת קורוזיה קתודית מודרנית של צינורות עם ציוד כזה מאפשרת לך להתאים את הפרמטרים של זרם המוצא, מחווני המתח, כמו גם להשוות פוטנציאל הגנה. באשר לחסרונות של ציוד שנאים, הם מסתכמים בדרגה גבוהה של אדוות זרם במוצא בגורם הספק נמוך. פגם זה אינו מוסבר על ידי הצורה הסינוסואידאלית של הזרם.

כדי לפתור את הבעיה באדוות, ניתן במידה מסוימת להכניס למערכת משנק בתדר נמוך, אך מידותיו תואמות את מידות השנאי עצמו, מה שלא תמיד עושה כזה תוספת אפשרית.

תחנת מהפך להגנה קתודית

התקנות מסוג אינוורטר מבוססות על ממירי תדר גבוה פולסים. אחד היתרונות המרכזיים בשימוש בתחנות מסוג זה הוא יעילות גבוהה, שמגיעה ל-95%. לשם השוואה, עבור התקנות שנאים, נתון זה מגיע לממוצע של 80%.

לפעמים מעלות אחרות באות לידי ביטוי. לדוגמה, הממדים הקטנים של תחנות אינוורטר מתרחביםהזדמנויות לשימוש בהם באזורים קשים. ישנם גם יתרונות פיננסיים, אשר מאושרים על ידי הנוהג של שימוש בציוד כזה. לפיכך, הגנה מפני קורוזיה קתודית של צינורות משתלמת במהירות ודורשת השקעה מינימלית בתחזוקה טכנית. עם זאת, איכויות אלו נראות בבירור רק בהשוואה להתקנות שנאים, אך כיום ישנם אמצעים חדשים יעילים יותר לספק זרם לצינורות.

עיצובים של תחנות קתודה

ציוד כזה זמין בשוק במקרים, צורות ומידות שונות. כמובן שגם העיסוק בתכנון פרטני של מערכות כאלה הוא נרחב, מה שמאפשר לא רק לקבל תכנון אופטימלי לצרכים ספציפיים, אלא גם לספק את הפרמטרים התפעוליים הדרושים.

חישוב קפדני של מאפייני התחנה מאפשר לך לייעל עוד יותר את עלות ההתקנה, ההובלה והאחסון שלה. לדוגמה, הגנה קתודית מפני קורוזיה של צינורות המבוססת על מהפך עם מסה של 10-15 ק ג והספק של 1.2 קילוואט מתאימה למדי לחפצים קטנים. ציוד בעל מאפיינים כאלה יכול לקבל שירות באמצעות מכונית, עם זאת, עבור פרויקטים בקנה מידה גדול, ניתן להשתמש בתחנות מסיביות וכבדות יותר, הדורשות חיבור של משאיות, מנוף וצוותי התקנה.

פונקציונליות מגן

תשומת לב מיוחדת בפיתוח תחנות קתודה ניתנת להגנה על הציוד עצמו. לשם כך, אנו משלביםמערכות המאפשרות הגנה על תחנות מפני קצרים והפסקות עומס. במקרה הראשון, נעשה שימוש בנתיכים מיוחדים לטיפול בהפעלת המתקנים בחירום.

באשר לנחשולי מתח והפסקות, סביר להניח שתחנת הגנה קתודית לא תושפע מהם באופן רציני, אך עלולה להיות סכנה להתחשמלות. לדוגמה, אם במצב רגיל הציוד מופעל עם מתח קטן, אז לאחר הפסקה, הקפיצה במדדים יכולה להביא עד 120 V.

סוגים אחרים של הגנה אלקטרוכימית

בנוסף להגנה קתודית, מתורגלות גם טכנולוגיות ניקוז חשמלי, וכן שיטות דריכה למניעת קורוזיה. הכיוון המבטיח ביותר נחשב להגנה מיוחדת מפני היווצרות קורוזיה. במקרה זה, אלמנטים פעילים מחוברים גם לאובייקט המטרה, המבטיחים את הטרנספורמציה של פני השטח עם קתודות באמצעות זרם. לדוגמה, צינור פלדה כחלק מצינור גז יכול להיות מוגן על ידי גלילי אבץ או אלומיניום.

מסקנה

לא ניתן לסווג שיטות הגנה אלקטרוכימיות כחדשות ויותר מכך, כחדשניות. האפקטיביות של השימוש בטכניקות כאלה במאבק בתהליכי החלודה נשלטה במשך זמן רב. עם זאת, חיסרון רציני אחד מונע את התפוצה הרחבה של שיטה זו. העובדה היא כי הגנת קורוזיה קתודית של צינורות מייצרת בהכרח מה שנקרא זרמים תועים. הם אינם מסוכנים למבנה המטרה, אך עלולים להשפיע לרעה עלחפצים קרובים. במיוחד, זרם התועה תורם להתפתחות של אותה קורוזיה על פני המתכת של צינורות סמוכים.