Катодний захист від корозії трубопроводів: обладнання, принцип роботи

Засоби захисту від корозії дозволяють продовжититермін служби металевої конструкції, а також зберегти її техніко-фізичні властивості в процесі експлуатації. Незважаючи на різноманітність методів забезпечення протикорозійного дії, повністю вберегти об'єкти від ураження іржею вдається лише в рідкісних випадках.

Ефективність такого захисту залежить не тільки відякості протекторной технології, але і від умов її застосування. Зокрема, для заощадження металевої структури трубопроводів свої кращі властивості демонструє електрохімічний захист від корозії, заснована на роботі катодів. Попередження утворення іржі на подібних комунікаціях, зрозуміло, не єдина сфера застосування даної технології, але за сукупністю характеристик цей напрям можна розглядати як найбільш актуальне для електрохімічної протекції.

Загальні відомості про електрохімічного захисту

Захист металів від іржі за допомогоюелектрохімічного впливу грунтується на залежності величини електродного потенціалу матеріалу від швидкості процесу корозії. Металеві конструкції повинні експлуатуватися в тому діапазоні потенціалів, де їх анодне розчинення буде нижче допустимої межі. Останній, до слова, визначається технічною документацією по експлуатації споруди.

На практиці електрохімічний захист від корозіїпередбачає підключення до готового виробу джерела з постійним струмом. Електричне поле на поверхні і в структурі об'єкта, що захищається формує поляризацію електродів, за рахунок якої управляється і процес корозійного ураження. По суті, анодні зони на металевій конструкції стають катодними, що дозволяє зміщувати негативні процеси, забезпечуючи збереження структури цільового об'єкта.

Принцип роботи катодного захисту

Існує катодний і анодний захистелектрохімічного типу. Найбільшу популярність все ж отримала перша концепція, яка і застосовується для захисту трубопроводів. За загальним принципом, при реалізації даного методу до об'єкта підводиться струм з негативним полюсом від зовнішнього джерела. Зокрема, таким чином може захищатися труба сталева або мідна, в результаті чого буде відбуватися поляризація катодних ділянок з переходом їх потенціалів в анодное стан. В результаті корозійна активність захищається буде зведена практично до нуля.

При цьому і катодний захист може мати різніваріанти виконання. Широко практикується вищеописана техніка поляризації від зовнішнього джерела, але ефективно діє і метод деаерації електроліту зі зменшенням швидкості катодних процесів, а також створенням протекторного бар'єру.

Уже не раз зазначалося, що принцип катодногозахисту реалізується за рахунок зовнішнього джерела струму. Власне, в його роботі і полягає головна функція антикорозійного захисту. Виконують ці завдання спеціальні станції, які, як правило, входять в загальну інфраструктуру технічного обслуговування трубопроводів.

Станції катодного захисту від корозії

Головна функція катодного станції полягає встабільному забезпеченні струмом цільового металевого об'єкта відповідно до методу катодного поляризації. Використовують таке обладнання в інфраструктурі підземних газо- і нафтопроводів, в трубах водопостачання, теплових мережах і т.д.

Існує безліч різновидів таких джерел, при цьому найбільш поширений пристрій катодного захисту передбачає наявність у складі:

• обладнання перетворювача струму;
• дроти для підведення до захищається;
• анодного заземлювача.

При цьому існує поділ станцій наінверторні і трансформаторні. Мають місце і інші класифікації, але вони орієнтовані на сегментацію установок або за сферами застосування, або ж за технічними характеристиками і параметрами вхідних даних. Базові принципи роботи найбільш яскраво ілюструють позначені два типи катодних станцій.

Трансформаторні установки катодного захисту

Відразу слід зазначити, що даний вид станційє устаревающим. На його зміну як раз і приходять інверторні аналоги, які мають як плюси, так і мінуси. Так чи інакше, трансформаторні моделі застосовуються навіть на нових пунктах забезпечення електрохімічного захисту.

В якості основи таких об'єктів використовуєтьсянизькочастотний трансформатор на 50 Гц і тиристорний перетворювач. Для системи управління тиристорами застосовуються найпростіші пристрої, серед яких фазоімпульсной регулятори потужності. Більш відповідальний підхід до вирішення завдань управління передбачає використання контролерів з широким функціоналом.

Сучасна катодний захист від корозіїтрубопроводів з таким оснащенням дозволяє регулювати параметри вихідного струму, показники напруги, а також вирівнювати захисні потенціали. Що стосується недоліків трансформаторного обладнання, то вони зводяться до високого ступеня пульсації струму на виході при низькому коефіцієнті потужності. Пояснюється ця вада НЕ синусоїдою формою струму.

Вирішити проблему з пульсацією в певній мірідозволяє впровадження в систему низькочастотного дроселя, але його габарити відповідають розмірам самого трансформатора, що не завжди робить можливим таке доповнення.

Інверторна станція катодного захисту

Установки інверторного типу базуються наімпульсних високочастотних перетворювачах. Одним з головних переваг від використання станцій цього типу є високий ККД, що досягає 95%. Для порівняння, у трансформаторних установок цей показник в середньому досягає 80%.

Іноді на перший план виходять і іншігідності. Наприклад, невеликі габарити інверторних станцій розширюють можливості для їх застосування на складних ділянках. Є й фінансові переваги, які підтверджує практика застосування такого обладнання. Так, инверторная катодний захист від корозії трубопроводів швидко окупається і вимагає мінімальних вкладень в технічне утримання. Втім, ці якості чітко помітні лише при порівнянні з трансформаторними установками, але вже сьогодні з'являються більш ефективні нові засоби забезпечення струму для трубопроводів.

Конструкції катодних станцій

Таке обладнання представлено на ринку в різнихкорпусах, формах і габаритах. Звичайно, поширена і практика індивідуального проектування таких систем, що дозволяє не тільки отримати оптимальну для конкретних потреб конструкцію, але і забезпечити необхідні експлуатаційні параметри.

Строгий розрахунок характеристик станції дозволяє вНадалі оптимізувати витрати на її установку, транспортування і зберігання. Наприклад, для невеликих об'єктів цілком підійде катодний захист від корозії трубопроводів на инверторной основі масою в 10-15 кг і потужністю 1,2 кВт. Устаткування з такими характеристиками можна обслужити і легковим автомобілем, проте для масштабних проектів можуть застосовуватися і більш масивні і важкі станції, пов'язані з роботою вантажної техніки, підйомного крана і бригад монтажників.

Захисний функціонал

Особливу увагу при розробці катодних станційприділяється захисту самого обладнання. Для цього інтегруються системи, що дозволяють охороняти станції від короткого замикання і обриву навантажень. У першому випадку використовуються спеціальні запобіжники, що дозволяють обробляти аварійні режими роботи установок.

Що стосується стрибків і обривів напруги, тостанція катодного захисту навряд чи серйозно постраждає від них, але зате може виникнути небезпека ураження струмом. Наприклад, якщо в звичайному режимі обладнання експлуатується невеликим напругою, то після обриву стрибок в показниках може довести до 120 В.

Інші види електрохімічного захисту

Крім катодного захисту практикуються і технологіїелектричного дренажу, а також протекторні методи запобігання корозії. Найбільш перспективним напрямком вважається саме спеціальна протекція від утворення корозії. В даному випадку також до цільового об'єкту підключаються активні елементи, що забезпечують перетворення поверхні з катодами за допомогою струму. Наприклад, труба сталева в складі газопроводу може бути захищена цинковими або алюмінієвими циліндрами.

висновок

Способи електрохімічного захисту не можна віднести доновим і, тим більше, інноваційним. Ефективність застосування подібних методик в боротьбі з процесами іржавіння освоєна давно. Однак, широкому поширенню цього способу перешкоджає один серйозний недолік. Справа в тому, що катодний захист від корозії трубопроводів неминуче виробляє так звані блукаючі струми. Вони не є небезпечними для цільової конструкції, але можуть чинити негативний вплив на близько розташованих об'єкти. Зокрема, блукаючий струм сприяє розвитку тієї ж корозії на металевій поверхні сусідніх труб.