Katódová korózna ochrana potrubí: zariadenie, princíp činnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Prostriedky ochrany proti korózii umožňujú predĺžiť životnosť kovovej konštrukcie, ako aj zachovať jej technické a fyzikálne vlastnosti počas prevádzky. Napriek rôznym metódam zabezpečenia antikorózneho pôsobenia je možné úplne chrániť predmety pred poškodením hrdzou len v ojedinelých prípadoch.

Účinnosť takejto ochrany závisí nielen od kvality technológie dezénu, ale aj od podmienok jej aplikácie. Najmä na zachovanie kovovej konštrukcie potrubí vykazuje svoje najlepšie vlastnosti elektrochemická ochrana proti korózii založená na prevádzke katód. Prevencia tvorby hrdze na takýchto komunikáciách, samozrejme, nie je jediným rozsahom tejto technológie, ale z hľadiska kombinácie charakteristík možno tento smer považovať za najrelevantnejší pre elektrochemickú ochranu.

Všeobecné informácie o elektrochemickej ochrane

Ochrana kovov pred hrdzou prostredníctvom elektrochemického pôsobenia je založená na závislosti elektródového potenciálu materiálu na rýchlosti korózneho procesu. V tom musia byť použité kovové konštrukciepotenciálny rozsah, kde ich anodické rozpúšťanie bude pod prijateľným limitom. Ten je mimochodom určený technickou dokumentáciou pre prevádzku zariadenia.

V praxi elektrochemická ochrana proti korózii zahŕňa pripojenie zdroja s jednosmerným prúdom k hotovému výrobku. Elektrické pole na povrchu a v štruktúre chráneného objektu tvorí polarizáciu elektród, ktorá riadi aj proces korózneho poškodenia. V podstate sa anódové zóny na kovovej konštrukcii stanú katodickými, čo umožňuje vytesnenie negatívnych procesov, čím sa zabezpečí zachovanie štruktúry cieľového objektu.

Princíp fungovania katódovej ochrany

Existuje katódová a anódová ochrana elektrochemického typu. Najväčšiu obľubu si však získal prvý koncept, ktorý sa používa na ochranu potrubí. Podľa všeobecného princípu sa pri implementácii tejto metódy do objektu privádza prúd s negatívnym pólom z externého zdroja. Týmto spôsobom môže byť chránená najmä oceľová alebo medená rúrka, v dôsledku čoho dôjde k polarizácii katódových úsekov s prechodom ich potenciálov do anódového stavu. V dôsledku toho sa korozívna aktivita chránenej konštrukcie zníži takmer na nulu.

Katódová ochrana môže mať zároveň rôzne verzie. Vyššie opísaná technika polarizácie z externého zdroja je široko praktizovaná, ale efektívne funguje aj metóda odvzdušnenia elektrolytu so znížením rýchlosti katódových procesov, ako aj vytvorením ochrannej bariéry.

Viac ako raz bolo spomenuté, že princíp katódovej ochrany je implementovaný externým zdrojom prúdu. V skutočnosti hlavná funkcia antikoróznej ochrany spočíva v jej práci. Tieto úlohy vykonávajú špeciálne stanice, ktoré sú spravidla súčasťou všeobecnej infraštruktúry údržby potrubí.

Stanice katódovej koróznej ochrany

Hlavnou funkciou katódovej stanice je poskytovať stabilný prúd cieľovému kovovému predmetu podľa metódy katódovej polarizácie. Takéto zariadenia sa používajú v infraštruktúre podzemných plynovodov a ropovodov, vo vodovodných potrubiach, vykurovacích sieťach atď.

Existuje mnoho druhov takýchto zdrojov, pričom najbežnejšie zariadenie katódovej ochrany zabezpečuje prítomnosť:

• zariadenie na prevod prúdu;
• drôty na pripojenie k chránenému objektu;
• anódová uzemňovacia elektróda.

Zároveň dochádza k rozdeleniu staníc na invertorové a transformátorové. Existujú aj iné klasifikácie, ale tie sú zamerané na segmentáciu inštalácií buď podľa aplikácie alebo podľa technických charakteristík a parametrov vstupných údajov. Základné princípy činnosti sú najzreteľnejšie znázornené naznačenými dvoma typmi katódových staníc.

Inštalácie transformátorov na katódovú ochranu

Hneď treba poznamenať, že tento typ stanice je zastaraný. Nahrádzajú ho invertorové analógy, ktoré majú plusy aj mínusy. každopádne,modely transformátorov sa používajú aj na nových miestach elektrochemickej ochrany.

Základom takýchto objektov je 50 Hz nízkofrekvenčný transformátor a tyristorový menič. Pre tyristorový riadiaci systém sa používajú najjednoduchšie zariadenia vrátane fázovo-pulzných regulátorov výkonu. Zodpovednejší prístup k riešeniu problémov s ovládaním zahŕňa použitie ovládačov so širokou funkčnosťou.

Moderná katódová antikorózna ochrana potrubí s takýmto zariadením umožňuje upravovať parametre výstupného prúdu, indikátory napätia, ako aj vyrovnávať ochranné potenciály. Pokiaľ ide o nevýhody transformátorových zariadení, tieto sa znižujú na vysoký stupeň zvlnenia prúdu na výstupe pri nízkom účinníku. Táto chyba sa nedá vysvetliť sínusovým tvarom prúdu.

Na vyriešenie problému s vlnením je do určitej miery možné zaviesť do systému nízkofrekvenčnú tlmivku, ktorej rozmery však zodpovedajú rozmerom samotného transformátora, čo nie vždy pridanie možné.

Invertorová stanica katódovej ochrany

Inštalácie invertorového typu sú založené na impulzných vysokofrekvenčných meničoch. Jednou z hlavných výhod používania staníc tohto typu je vysoká účinnosť, dosahujúca 95 %. Pre porovnanie, pri transformátorových inštaláciách toto číslo dosahuje v priemere 80 %.

Niekedy vystupujú do popredia iné cnosti. Rozširujú sa napríklad malé rozmery invertorových stanícmožnosti ich využitia v náročných oblastiach. Existujú aj finančné výhody, ktoré potvrdzuje prax používania takýchto zariadení. Invertorová katódová korózna ochrana potrubí sa teda rýchlo vypláca a vyžaduje minimálne investície do technickej údržby. Tieto vlastnosti sú však zreteľne viditeľné iba v porovnaní s transformátorovými inštaláciami, ale dnes existujú efektívnejšie nové spôsoby poskytovania prúdu pre potrubia.

Návrhy katódových staníc

Takéto vybavenie je na trhu dostupné v rôznych obaloch, tvaroch a rozmeroch. Rozšírená je samozrejme aj prax individuálneho návrhu takýchto systémov, čo umožňuje nielen získať optimálny návrh pre špecifické potreby, ale aj zabezpečiť potrebné prevádzkové parametre.

Prísny výpočet charakteristík stanice umožňuje ďalej optimalizovať náklady na jej inštaláciu, prepravu a skladovanie. Napríklad katódová ochrana potrubí proti korózii založená na invertore s hmotnosťou 10-15 kg a výkonom 1,2 kW je celkom vhodná pre malé predmety. Zariadenia s takýmito charakteristikami je možné obsluhovať autom, avšak pri veľkých projektoch môžu byť použité masívnejšie a ťažšie stanice, ktoré si vyžadujú spojenie nákladných áut, žeriavu a montážnych tímov.

Ochranná funkcia

Pri vývoji katódových staníc sa venuje osobitná pozornosť ochrane samotného zariadenia. Aby sme to dosiahli, integrujeme sasystémy, ktoré umožňujú ochranu staníc pred skratmi a prerušeniami záťaže. V prvom prípade sa na núdzovú prevádzku zariadení používajú špeciálne poistky.

Pokiaľ ide o prepätia a prerušenia, nie je pravdepodobné, že by stanica katódovej ochrany bola vážne ovplyvnená, ale môže existovať nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom. Napríklad, ak je zariadenie v normálnom režime prevádzkované s malým napätím, potom po prestávke môže skok v indikátoroch priniesť až 120 V.

Iné typy elektrochemickej ochrany

Okrem katódovej ochrany sa praktizujú aj technológie elektrického odvodnenia, ako aj metódy dezénu na predchádzanie korózii. Za najsľubnejší smer sa považuje špeciálna ochrana proti tvorbe korózie. V tomto prípade sú k cieľovému objektu pripojené aj aktívne prvky, ktoré pomocou prúdu zabezpečujú transformáciu povrchu s katódami. Napríklad oceľové potrubie ako súčasť plynovodu môže byť chránené zinkovými alebo hliníkovými fľašami.

Záver

Metódy elektrochemickej ochrany nemožno klasifikovať ako nové a navyše inovatívne. Účinnosť použitia takýchto techník v boji proti procesom hrdzavenia je už dlho zvládnutá. Jedna vážna nevýhoda však bráni širokému rozšíreniu tejto metódy. Faktom je, že katódová antikorózna ochrana potrubí nevyhnutne vytvára takzvané bludné prúdy. Nie sú nebezpečné pre cieľovú štruktúru, ale môžu mať negatívny vplyv nablízkych objektov. Bludný prúd prispieva najmä k rozvoju rovnakej korózie na kovovom povrchu priľahlých potrubí.