Csővezetékek katódos korrózióvédelme: felszereltség, működési elv

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A korrózió elleni védőeszközök lehetővé teszik a fémszerkezetek élettartamának meghosszabbítását, valamint műszaki és fizikai tulajdonságainak megőrzését az üzemeltetés során. A korróziógátló hatás biztosítására szolgáló módszerek sokfélesége ellenére csak ritka esetekben lehetséges a tárgyak teljes védelme a rozsdásodástól.

Az ilyen védelem hatékonysága nemcsak a futófelület-technológia minőségétől függ, hanem az alkalmazás körülményeitől is. Különösen a csővezetékek fémszerkezetének megőrzése érdekében a katódok működésén alapuló elektrokémiai korrózióvédelem bizonyítja legjobb tulajdonságait. Természetesen az ilyen kommunikációkon a rozsdaképződés megelőzése nem az egyetlen hatóköre ennek a technológiának, de a jellemzők kombinációja szempontjából ez az irány tekinthető a legrelevánsabbnak az elektrokémiai védelem szempontjából.

Általános tudnivalók az elektrokémiai védelemről

A fémek rozsdától való védelme elektrokémiai hatás révén az anyag elektródapotenciáljának a korróziós folyamat sebességétől való függésén alapul. Ebben fémszerkezeteket kell használnipotenciáltartomány, ahol anódos oldódásuk az elfogadható határ alatt lesz. Ez utóbbit egyébként a létesítmény üzemeltetési műszaki dokumentációja határozza meg.

A gyakorlatban az elektrokémiai korrózióvédelem magában foglalja egy egyenáramú forrás csatlakoztatását a késztermékhez. A védett tárgy felületén és szerkezetében az elektromos tér az elektródák polarizációját alakítja ki, amely a korróziós károsodás folyamatát is szabályozza. Lényegében a fémszerkezet anódzónái katódossá válnak, ami lehetővé teszi a negatív folyamatok elmozdulását, biztosítva a céltárgy szerkezetének megőrzését.

A katódos védelem működési elve

Elektrokémiai típusú katódos és anódos védelem van. Ennek ellenére az első koncepció, amelyet a csővezetékek védelmére használnak, a legnagyobb népszerűségnek örvend. Az általános elv szerint ennek a módszernek a megvalósítása során negatív pólusú áramot táplálnak az objektumhoz külső forrásból. Különösen egy acél vagy rézcső védhető így, aminek következtében a katódszakaszok polarizációja a potenciáljuknak az anód állapotba való átmenetével történik. Ennek eredményeként a védett szerkezet korrozív aktivitása majdnem nullára csökken.

Ugyanakkor a katódos védelemnek különböző változatai lehetnek. A fent leírt külső forrásból történő polarizációs technikát széles körben alkalmazzák, de hatékonyan működik a katódos folyamatok sebességének csökkentésével járó elektrolit légtelenítés, valamint védőgát kialakítása is.

Nem egyszer megjegyezték már, hogy a katódos védelem elvét külső áramforrás valósítja meg. Valójában a korrózióvédelem fő funkciója a munkájában rejlik. Ezeket a feladatokat speciális állomások látják el, amelyek általában az általános csővezeték-karbantartási infrastruktúra részét képezik.

Katódos korrózióvédő állomások

A katódállomás fő funkciója, hogy a katód polarizációs módszerének megfelelően stabil áramot biztosítson a cél fémtárgynak. Az ilyen berendezéseket a földalatti gáz- és olajvezetékek infrastruktúrájában, vízvezetékekben, fűtési hálózatokban stb. használják.

Az ilyen forrásoknak sokféle változata létezik, míg a leggyakoribb katódos védelmi eszköz a következők jelenlétét biztosítja:

• áramátalakító berendezés;
• vezetékek a védett objektumhoz való csatlakozáshoz;
• anód földelő elektróda.

Ugyanakkor az állomások felosztása inverteres és transzformátoros. Léteznek más osztályozások is, de ezek a létesítmények szegmentálására irányulnak akár alkalmazás, akár műszaki jellemzők és bemeneti adatok paraméterei szerint. A működési alapelveket legvilágosabban a jelzett kétféle katódállomás szemlélteti.

Transzformátor telepítés a katódos védelemhez

Rögtön meg kell jegyezni, hogy az ilyen típusú állomás elavult. Felváltják az inverter analógjai, amelyeknek előnyei és hátrányai is vannak. Akárhogyan is,A transzformátormodelleket még új elektrokémiai védelmi pontokon is használják.

Az ilyen objektumok alapja egy 50 Hz-es kisfrekvenciás transzformátor és egy tirisztoros átalakító. A tirisztoros vezérlőrendszerhez a legegyszerűbb eszközöket használják, beleértve a fázis-impulzus teljesítményszabályozókat. A vezérlési problémák megoldásának felelősségteljesebb megközelítése széles funkcionalitású vezérlők használatát jelenti.

Az ilyen berendezésekkel ellátott csővezetékek modern katódos korrózióvédelme lehetővé teszi a kimeneti áram és a feszültségjelzők paramétereinek beállítását, valamint a védőpotenciálok kiegyenlítését. Ami a transzformátorberendezések hátrányait illeti, azok a kimeneten alacsony teljesítménytényező melletti nagy fokú áramhullámra vezethetők vissza. Ez a hiba nem magyarázható az áram szinuszos alakjával.

A hullámosság problémájának megoldásához egy bizonyos mértékig be lehet helyezni egy alacsony frekvenciájú fojtótekercset a rendszerbe, de annak méretei megfelelnek magának a transzformátornak, ami nem mindig teszi lehetővé kiegészítés lehetséges.

Katódos védelmi inverter állomás

Az inverter típusú telepítések impulzusos nagyfrekvenciás átalakítókon alapulnak. Az ilyen típusú állomások használatának egyik fő előnye a nagy hatékonyság, amely eléri a 95%-ot. Összehasonlításképpen a transzformátorok esetében ez a szám átlagosan eléri a 80%-ot.

Néha más erények is előtérbe kerülnek. Például az inverter állomások kis méretei bővülneknehéz területeken való felhasználásuk lehetőségei. Vannak pénzügyi előnyök is, amelyeket az ilyen berendezések használatának gyakorlata is megerősít. Így a csővezetékek inverteres katódos korrózióvédelme gyorsan megtérül, és minimális műszaki karbantartási befektetést igényel. Ezek a tulajdonságok azonban csak a transzformátoros telepítésekkel összehasonlítva láthatóak egyértelműen, de ma már léteznek hatékonyabb új eszközök a csővezetékek áramellátására.

Katódállomások tervezése

Az ilyen berendezések különböző tokban, formákban és méretekben kaphatók a piacon. Természetesen az ilyen rendszerek egyedi tervezésének gyakorlata is elterjedt, ami lehetővé teszi, hogy ne csak az egyedi igényekhez optimális tervezést kapjunk, hanem a szükséges működési paramétereket is biztosítsuk.

Az állomás jellemzőinek szigorú kiszámítása lehetővé teszi a telepítési, szállítási és tárolási költségek további optimalizálását. Például a 10-15 kg tömegű és 1,2 kW teljesítményű inverteren alapuló csővezetékek korrózió elleni katódos védelme meglehetősen alkalmas kis tárgyakhoz. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező berendezéseket személygépkocsival is lehet szervizelni, azonban a nagy projektekhez masszívabb és nehezebb állomások is használhatók, amelyekhez teherautók, daru és szerelőcsapatok csatlakoztatása szükséges.

Védelmi funkciók

A katódállomások fejlesztése során különös figyelmet fordítanak magának a berendezésnek a védelmére. Ennek érdekében integráljukrendszerek, amelyek lehetővé teszik az állomások védelmét a rövidzárlatoktól és a terhelési megszakításoktól. Az első esetben speciális biztosítékokat használnak a berendezések vészhelyzeti működtetésére.

Ami az áramingadozásokat és leállásokat illeti, a katódos védelmi állomást valószínűleg nem érintik komolyan, de fennáll az áramütés veszélye. Például, ha normál üzemmódban a berendezést kis feszültséggel üzemeltetik, akkor szünet után az ugrásjelzők akár 120 V-ot is hozhatnak.

Egyéb típusú elektrokémiai védelem

A katódos védelem mellett az elektromos vízelvezetési technológiákat, valamint a korrózió megelőzésére szolgáló futófelületi módszereket is alkalmazzák. A legígéretesebb iránynak a korrózióképződés elleni speciális védelmet tartják. Ebben az esetben a célobjektumhoz aktív elemek is kapcsolódnak, amelyek áram segítségével biztosítják a felület katódokkal történő átalakítását. Például egy acélcsövet a gázvezeték részeként cink- vagy alumíniumpalackokkal lehet védeni.

Következtetés

Az elektrokémiai védelem módszerei nem minősíthetők újnak és ráadásul innovatívnak. Az ilyen technikák alkalmazásának hatékonyságát a rozsdásodási folyamatok elleni küzdelemben már régóta elsajátították. Egy komoly hátránya azonban gátolja ennek a módszernek a széles körű elterjedését. A helyzet az, hogy a csővezetékek katódos korrózióvédelme elkerülhetetlenül úgynevezett szórt áramokat generál. Nem veszélyesek a célszerkezetre, de negatív hatással lehetnekközeli tárgyakat. Különösen a szórt áram járul hozzá a szomszédos csövek fémfelületén ugyanolyan korrózió kialakulásához.