Corrosie is chemisch en elektrochemischde reactie van het metaal met de omgeving, waardoor de schade wordt veroorzaakt. Het stroomt met verschillende snelheden, die kunnen worden verminderd. Vanuit praktisch oogpunt is de corrosiewerende kathodische bescherming van metalen constructies in contact met de grond, met water en met de getransporteerde media van belang. Vooral de buitenoppervlakken van leidingen worden beschadigd onder invloed van grond en zwerfstromen.
Intern hangt corrosie af van de eigenschappen van het medium. Als het een gas is, moet het grondig worden gereinigd van vocht en bijtende stoffen: waterstofsulfide, zuurstof, enz.
Werkingsprincipe
Objecten van het elektrochemische corrosieproceszijn het medium, het metaal en de interfaces daartussen. Het medium, dat meestal natte grond of water is, heeft een goede elektrische geleidbaarheid. Een elektrochemische reactie vindt plaats op het grensvlak tussen het en de metalen structuur. Als de stroom positief is (anode-elektrode), gaan ijzerionen in de omringende oplossing, wat leidt tot verlies van metaalmassa. De reactie is bijtend. Bij een negatieve stroom (kathode-elektrode) zijn deze verliezen afwezig, omdat elektronen in de oplossing terechtkomen. De methode wordt gebruikt bij galvaniseren voor het aanbrengen van non-ferrometaalcoatings op staal.
Kathodische corrosiebescherming wordt bereikt wanneer een negatief potentiaal op het ijzeren voorwerp wordt uitgeoefend.
Hiervoor wordt een anode-elektrode in de grond geplaatst ensluit er een positief potentiaal van een stroombron op aan. De min wordt naar het beschermde object gevoerd. Kathodisch-anodische bescherming leidt tot actieve vernietiging door alleen corrosie van de anode-elektrode. Daarom moet het regelmatig worden gewijzigd.
De negatieve effecten van elektrochemische corrosie
Corrosie van constructies kan ontstaan doorde werking van zwerfstromen afkomstig van andere systemen. Ze zijn handig voor doelen, maar veroorzaken aanzienlijke schade aan nabijgelegen constructies. Zwerfstromen kunnen zich verspreiden vanaf de rails van geëlektrificeerde voertuigen. Ze gaan richting het onderstation en komen op de pijpleidingen terecht. Bij het verlaten ervan worden anodegebieden gevormd die intense corrosie veroorzaken. Ter bescherming wordt elektrische afvoer gebruikt - een speciale afvoer van stromen van de pijpleiding naar hun bron. Ook hier is kathodische corrosiebescherming van pijpleidingen mogelijk. Om dit te doen, moet u de grootte van de zwerfstromen kennen, die wordt gemeten met speciale apparaten.
Op basis van de resultaten van elektrische metingen,methode om de gasleiding te beschermen. Een universele remedie is een passieve manier om leidingen te isoleren van contact met de grond met behulp van isolerende coatings. Kathodische bescherming van een gasleiding is een actieve methode.
Pijpleidingbescherming
Structuren in de grond beschermen tegen corrosie alsverbind met hen de minus van de gelijkstroombron en de plus met de anode-elektroden die vlakbij in de grond zijn begraven. De stroom zal naar de constructie stromen en deze tegen corrosie beschermen. Zo wordt kathodische bescherming van pijpleidingen, tanks of pijpleidingen in de grond uitgevoerd.
De anode-elektrode zal instorten en zou moetenperiodiek veranderen. Voor een tank gevuld met water worden de elektroden erin geplaatst. In dit geval is de vloeistof de elektrolyt, waardoor de stroom van de anodes naar het oppervlak van de container gaat. De elektroden zijn goed gecontroleerd en gemakkelijk te vervangen. Het is moeilijker om dit in de grond te doen.
Stroomvoorziening
In de buurt van olie- en gaspijpleidingen, in verwarmingsnetten enwatervoorzieningen, waarvoor kathodische bescherming nodig is, brengen stations tot stand van waaruit spanning wordt geleverd aan objecten. Als ze buiten worden geplaatst, moet hun beschermingsgraad minimaal IP34 zijn. Alles is geschikt voor droge ruimtes.
Kathodische beschermingsstations voor gasleidingen en andere grote constructies hebben een vermogen van 1 tot 10 kW.
Hun energieparameters zijn voornamelijk afhankelijk van de volgende factoren:
- weerstand tussen grond en anode;
- elektrische geleidbaarheid van de bodem;
- lengte van de beschermende zone;
- isolerende werking van de coating.
Traditioneel kathodische beschermingsomvormeris een transformatorinstallatie. Nu wordt het vervangen door een inverter, die kleinere afmetingen, betere stroomstabiliteit en grotere efficiëntie heeft. In belangrijke gebieden zijn controllers geïnstalleerd die de functies hebben om stroom en spanning te regelen, beschermende potentialen te egaliseren, enz.
De apparatuur is in verschillende uitvoeringen op de markt verkrijgbaar. Voor specifieke behoeften wordt een individueel ontwerp toegepast om de beste bedrijfsomstandigheden te garanderen.
Stroombronparameters
Ter bescherming tegen corrosie voor ijzerbeschermendhet potentieel is 0,44 V. In de praktijk zou het hoger moeten zijn vanwege de invloed van insluitsels en de staat van het metaaloppervlak. De maximale waarde is 1 V. In aanwezigheid van coatings op het metaal is de stroom tussen de elektroden 0,05 mA / m2Als de isolatie is verbroken, stijgt deze tot 10 mA / m2.
Kathodische bescherming is effectief in combinatie met anderemanieren, omdat er minder energie wordt verbruikt. Als er een verf-en-laklaag op het oppervlak van de constructie zit, worden alleen de plaatsen waar deze is beschadigd elektrochemisch beschermd.
Kenmerken van kathodische bescherming
- Stroombronnen zijn stations of mobiele generatoren.
- De locatie van de anode-aardingsschakelaars is afhankelijk van de specifieke kenmerken van de pijpleidingen. De plaatsingsmethode kan worden verdeeld of geconcentreerd, maar ook op verschillende diepten.
- Het anodemateriaal is geselecteerd met een lage oplosbaarheid zodat het 15 jaar meegaat.
- Het beschermingsveldpotentiaal voor elke pijpleiding wordt berekend. Het is niet gereguleerd als er geen beschermende coatings op de constructies zitten.
Gazprom's standaardvereisten voor kathodische bescherming
- Actie gedurende de gehele levensduur van beschermingsmiddelen.
- Overspanningsbeveiliging.
- Het station plaatsen in blokdozen of in een vrijstaande vandalismebestendige uitvoering.
- Anode-aarding wordt geselecteerd in gebieden met een minimale elektrische weerstand van de grond.
- De kenmerken van de transducer worden gekozen rekening houdend met de veroudering van de beschermende coating van de pijpleiding.
Beschermende bescherming
De methode is een soort kathodische bescherming methet verbinden van elektroden van een meer elektronegatief metaal via een elektrisch geleidend medium. Het verschil zit hem in het ontbreken van een energiebron. De beschermer neemt corrosie aan door op te lossen in een elektrisch geleidende omgeving.
Na een paar jaar moet de anode worden vervangen als deze zich ontwikkelt.
Het effect van de anode neemt toe met een afname ervanovergangsweerstand met het medium. Na verloop van tijd kan het bedekt worden met een corrosieve laag. Dit leidt tot een storing in elektrisch contact. Als de anode in een zoutmengsel wordt geplaatst dat de corrosieproducten oplost, neemt de efficiëntie toe.
Het loopvlakeffect is beperkt. Het bereik wordt bepaald door de elektrische weerstand van het medium en het potentiaalverschil tussen anode en kathode.
Beschermende bescherming wordt toegepast bij afwezigheidenergiebronnen of wanneer het gebruik ervan economisch onpraktisch is. Het is ook nadelig in zure omgevingen vanwege de hoge oplossnelheid van de anodes. Beschermers worden geïnstalleerd in water, in de grond of in een neutrale omgeving. Zuivere metalen anodes worden meestal niet gemaakt. Het oplossen van zink is ongelijk, magnesium corrodeert te snel en er vormt zich een sterke oxidefilm op het aluminium.
Beschermende materialen
Om ervoor te zorgen dat de beschermers de vereiste prestatie-eigenschappen hebben, zijn ze gemaakt van legeringen met de volgende legeringstoevoegingen.
- Zn + 0,025-0,15% Cd + 0,1-0,5% Al - bescherming van apparatuur in zeewater.
- Al + 8% Zn + 5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fracties van een procent) - werking van constructies in stromend zeewater.
- Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - bescherming van kleine constructies in de bodem of in water met een lage zoutconcentratie.
Onjuist gebruik van sommige soorten beschermers leidt tot negatieve gevolgen. Magnesiumanodes kunnen scheuren in apparatuur veroorzaken als gevolg van de ontwikkeling van waterstofverbrossing.
Gecombineerde beschermende kathodische bescherming met anticorrosieve coatings verhoogt de effectiviteit.
De verdeling van de beveiligingsstroom wordt verbeterd en er zijn beduidend minder anodes nodig. Een enkele magnesiumanode beschermt een met bitumen beklede pijpleiding over een lengte van 8 km en een ongecoate slechts 30 m.
Bescherming van carrosserieën tegen corrosie
Als de coating is gebroken, de dikte van de carrosseriekan in 5 jaar afnemen tot 1 mm, dat wil zeggen, het kan door en door roesten. Het herstel van de beschermlaag is belangrijk, maar daarnaast is er een manier om het corrosieproces volledig te stoppen door middel van kathodische bescherming. Als je het lichaam in een kathode verandert, stopt de metaalcorrosie. Anodes kunnen alle geleidende oppervlakken zijn die zich in de buurt bevinden: metalen platen, aardingslus, garagecarrosserie, nat wegdek. In dit geval neemt de effectiviteit van de bescherming toe met een toename van het oppervlak van de anodes. Als de anode een wegdek is, wordt er een gemetalliseerde rubberen "staart" gebruikt om ermee in contact te komen. Het wordt tegen de wielen geplaatst voor beter spatten. De staart is geïsoleerd van het lichaam.
De plus van de accu is verbonden met de anodevia een weerstand van 1 kΩ en een daarmee in serie geschakelde LED. Wanneer het circuit is gesloten via de anode, wanneer de min is aangesloten op het lichaam, brandt in de normale modus de LED nauwelijks. Als het fel brandt, is er kortsluiting in het circuit. De reden moet worden gevonden en geëlimineerd.
Ter bescherming moet een zekering in serie in het circuit worden geïnstalleerd.
Als de auto in de garage staat, is hij verbonden met de massa-anode. Tijdens beweging vindt de verbinding plaats via de "staart".
conclusie
Kathodische bescherming is een manier om te vergrotenoperationele betrouwbaarheid van ondergrondse pijpleidingen en andere constructies. In dit geval dient men rekening te houden met de negatieve invloed van zwerfstromen op aangrenzende pijpleidingen.
