الحماية الكاثودية: التطبيقات والمعايير

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

التآكل هو تفاعل كيميائي وكهروكيميائي للمعدن مع بيئته مما يتسبب في تلفه. يتدفق بسرعات مختلفة يمكن تقليلها. من وجهة نظر عملية ، تعتبر الحماية الكاثودية المضادة للتآكل للهياكل المعدنية عند ملامستها للأرض والمياه والوسائط المنقولة ذات أهمية. تتضرر الأسطح الخارجية للأنابيب بشكل خاص بسبب تأثير التربة والتيارات الشاردة.

التآكل الداخلي يعتمد على خصائص الوسط. إذا كان غازًا ، فيجب تنظيفه تمامًا من الرطوبة والمواد العدوانية: كبريتيد الهيدروجين والأكسجين وما إلى ذلك.

مبدأ العمل

أهداف عملية التآكل الكهروكيميائي هي البيئة والمعدن والواجهة بينهما. الوسط ، الذي عادة ما يكون تربة أو ماءًا رطبًا ، لديه موصلية كهربائية جيدة. يحدث تفاعل كهروكيميائي عند السطح البيني بينه وبين الهيكل المعدني. إذا كان التيار موجبًا (قطب الأنود) ، فإن أيونات الحديد تنتقل إلى المحلول المحيط ، مما يؤدي إلى فقد كتلة المعدن. التفاعل يسبب التآكل. مع وجود تيار سلبي (قطب كاثود) ، فإن هذه الخسائر غائبة ، منذ فييتم نقل الإلكترونات إلى المحلول. تستخدم الطريقة في الطلاء الكهربائي لطلاء الفولاذ بالمعادن غير الحديدية.

يتم تحقيق الحماية من التآكل الكاثودي عند تطبيق جهد سلبي على جسم حديدي.

للقيام بذلك ، يتم وضع قطب أنود في الأرض ويتم توصيل جهد إيجابي به من مصدر طاقة. يتم تطبيق علامة الطرح على الكائن المحمي. تؤدي الحماية الكاثودية الأنودية إلى تدمير التآكل النشط لقطب الأنود فقط. لذلك يجب تغييره بشكل دوري.

التأثير السلبي للتآكل الكهروكيميائي

يمكن أن يحدث تآكل الهياكل من عمل التيارات الشاردة من الأنظمة الأخرى. إنها مفيدة للأشياء المستهدفة ، ولكنها تسبب أضرارًا كبيرة للهياكل القريبة. يمكن أن تنتشر التيارات الشاردة من قضبان المركبات المكهربة. يمرون نحو المحطة الفرعية ويدخلون خطوط الأنابيب. عند تركهم ، تتشكل أقسام الأنود ، مما يتسبب في تآكل شديد. للحماية ، يتم استخدام الصرف الكهربائي - إزالة خاصة للتيارات من خط الأنابيب إلى مصدرها. الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب من التآكل ممكنة هنا أيضًا. للقيام بذلك تحتاج إلى معرفة قيمة التيارات الشاردة والتي تقاس بأجهزة خاصة.

وفقًا لنتائج القياسات الكهربائية ، يتم تحديد طريقة لحماية خط أنابيب الغاز. العلاج الشامل هو طريقة سلبية لعزل الأنابيب عن ملامسة الأرض باستخدام الطلاء العازل.تشير الحماية الكاثودية لخط أنابيب الغاز إلى الطريقة النشطة.

حماية خطوط الأنابيب

التصاميم في الأرض محمية من التآكل إذا قمت بتوصيل ناقص مصدر التيار المستمر بها ، والإضافة إلى أقطاب الأنود المدفونة في مكان قريب في الأرض. سوف يذهب التيار إلى الهيكل ، وحمايته من التآكل. بهذه الطريقة يتم تنفيذ الحماية الكاثودية للأنابيب أو الخزانات أو خطوط الأنابيب الموجودة في الأرض.

سوف يتحلل القطب الموجب ويجب استبداله بشكل دوري. بالنسبة لخزان مملوء بالماء ، توضع الأقطاب الكهربائية بالداخل. في هذه الحالة ، سيكون السائل هو المنحل بالكهرباء الذي يتدفق من خلاله التيار من الأنودات إلى سطح الحاوية. يتم التحكم في الأقطاب بشكل جيد ويسهل تغييرها. في الأرض ، هذا أكثر صعوبة.

امدادات الطاقة

بالقرب من خطوط أنابيب النفط والغاز ، في شبكات التدفئة وإمدادات المياه التي تتطلب حماية كاثودية ، يتم تثبيت المحطات التي يتم من خلالها توفير الجهد للأشياء. إذا تم وضعها في الهواء الطلق ، فيجب أن تكون درجة الحماية الخاصة بهم IP34 على الأقل. أي مناسب للغرف الجافة.

محطات الحماية الكاثودية لأنابيب الغاز وغيرها من الهياكل الكبيرة لها قدرة من 1 إلى 10 كيلوواط.

تعتمد معلمات الطاقة الخاصة بهم بشكل أساسي على العوامل التالية:

• المقاومة بين التربة والأنود
• موصلية التربة
• طول منطقة الحماية
• عمل عازل للطلاء

تقليديا ، محول الحماية الكاثودية هو تركيب محول. الآن يتم استبداله بعاكس ، ذو أبعاد أصغر ، واستقرار أفضل للتيار وكفاءة أكبر. في المناطق المهمة ، يتم تثبيت وحدات التحكم التي لها وظائف تنظيم التيار والجهد ، ومعادلة إمكانات الحماية ، وما إلى ذلك.

المعدات معروضة في السوق في إصدارات مختلفة. لاحتياجات محددة ، يتم استخدام التصميم الفردي لضمان أفضل ظروف التشغيل.

معلمات مصدر الطاقة

للحماية من التآكل للحديد ، تبلغ إمكانية الحماية 0.44 فولت. في الممارسة العملية ، يجب أن تكون أكبر بسبب تأثير التضمينات وحالة سطح المعدن. القيمة القصوى هي 1 فولت في حالة وجود طلاءات على المعدن ، فإن التيار بين الأقطاب هو 0.05 مللي أمبير / م². إذا فشل العزل ، يرتفع إلى 10mA / m^2.

الحماية الكاثودية فعالة مع طرق أخرى ، حيث يتم استهلاك كهرباء أقل. إذا كان هناك طلاء دهان على سطح الهيكل ، فإن الأماكن المكسورة فقط هي التي تحمي بالطريقة الكهروكيميائية.

ميزات الحماية الكاثودية

1. مدعوم من محطات أو مولدات متحركة.
2. يعتمد موقع تأريض الأنود على خصائص خطوط الأنابيب. طريقة التنسيب يمكن توزيعها أو تركيزها وكذلك تحديد موقعها على أعماق مختلفة.
3. يتم اختيار مادة الأنود ذات القابلية المنخفضة للذوبان لتستمر لمدة 15 عامًا.
4. إمكانية الحمايةيتم حساب الحقول لكل خط أنابيب. لا يتم تنظيم ذلك في حالة عدم وجود طلاءات واقية على الهياكل.

متطلبات غازبروم القياسية للحماية الكاثودية

• الإجراءات خلال العمر الافتراضي الكامل لمعدات الحماية.
• زيادة الحماية.
• وضع المحطة في صناديق بلوك أو في تصميم مستقل مضاد للتخريب.
• يتم تحديد تأريض الأنود في المناطق ذات المقاومة الكهربائية الدنيا للتربة.
• يتم تحديد خصائص محول الطاقة مع الأخذ في الاعتبار شيخوخة الطبقة الواقية لخط الأنابيب.

حماية المداس

الطريقة هي نوع من الحماية الكاثودية مع توصيل أقطاب كهربائية من معدن أكثر كهربيًا عبر وسيط موصل كهربيًا. يكمن الاختلاف في عدم وجود مصدر للطاقة. يمتص المداس التآكل عن طريق الذوبان في بيئة موصلة للكهرباء.

في غضون سنوات قليلة يجب استبدال الأنود لأنه يبلى.

يزيد تأثير الأنود مع انخفاض مقاومة التلامس مع الوسط. بمرور الوقت ، يمكن تغطيتها بطبقة أكالة. هذا يؤدي إلى انهيار الاتصال الكهربائي. بوضع القطب الموجب في خليط ملح يذيب منتجات التآكل ، تتحسن الكفاءة.

تأثير الحامي محدود. يتم تحديد النطاق من خلال المقاومة الكهربائية للوسيط وفرق الجهد بين الأنود والكاثود.

يتم استخدام الحماية الوقائية في حالة عدم وجود مصادر للطاقة أو عند استخدامهاغير عملي اقتصاديًا. كما أنه غير مفيد في التطبيقات الحمضية بسبب ارتفاع معدل انحلال الأنودات. يتم تثبيت الواقيات في الماء أو في التربة أو في بيئة محايدة. عادة لا تكون الأنودات مصنوعة من معادن نقية. يذوب الزنك بشكل غير متساو ، ويتآكل المغنيسيوم بسرعة كبيرة ، ويتشكل فيلم أكسيد قوي على الألومنيوم.

فقي المواد

من أجل أن تتمتع الواقيات بخصائص الأداء اللازمة ، فهي مصنوعة من السبائك مع إضافات صناعة السبائك التالية.

• Zn + 0.025-0.15٪ Cd + 0.1-0.5٪ Al - حماية المعدات في مياه البحر.
• Al + 8٪ Zn + 5٪ Mg + Cd، In، Gl، Hg، Tl، Mn، Si (أجزاء من نسبة مئوية) - تشغيل الهياكل في مياه البحر الجارية.
• Mg + 5-7٪ Al + 2-5٪ Zn - حماية الهياكل الصغيرة في التربة أو الماء مع تركيز الملح المنخفض.

يؤدي الاستخدام غير الصحيح لبعض أنواع الواقيات إلى عواقب سلبية. يمكن أن تسبب أنودات المغنيسيوم تكسير المعدات بسبب تطور تقصف الهيدروجين.

الجمع بين الحماية الكاثودية القربانية مع الطلاءات المضادة للتآكل يزيد من فعاليتها.

تم تحسين توزيع التيار الوقائي ويحتاج عدد أقل بكثير من الأنودات. يحمي الأنود المفرد من المغنيسيوم خط أنابيب مطلي بالبيتومين لمسافة 8 كيلومترات ، وخط أنابيب غير مطلي بطول 30 مترًا فقط.

حماية أجسام السيارات من التآكل

في حالة كسر الطلاء ، يمكن أن ينخفض سمك جسم السيارة حتى 1 مم في 5 سنوات ، أيالصدأ من خلال. إن استعادة الطبقة الواقية أمر مهم ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، هناك طريقة لإيقاف عملية التآكل تمامًا باستخدام الحماية الكاثودية الواقية. إذا قمت بتحويل الجسم إلى كاثود ، فإن تآكل المعدن يتوقف. يمكن أن تكون الأنودات أي أسطح موصلة موجودة في مكان قريب: الألواح المعدنية ، والحلقة الأرضية ، وجسم المرآب ، وسطح الطريق الرطب. في هذه الحالة ، تزداد كفاءة الحماية مع زيادة مساحة الأنودات. إذا كان الأنود عبارة عن سطح طريق ، فسيتم استخدام "ذيل" من المطاط المعدني للاتصال به. يتم وضعها مقابل العجلات بحيث تتحسن البقع. "الذيل" معزول عن الجسد

يتم توصيل البطارية الإضافية بالقطب الموجب من خلال المقاوم 1 كيلو أوم ومصباح LED متصل على التوالي به. عندما يتم إغلاق الدائرة من خلال الأنود ، عندما يكون الطرح متصلاً بالجسم ، في الوضع العادي ، بالكاد يضيء مؤشر LED بشكل ملحوظ. إذا اشتعلت النيران بشكل مشرق ، فقد حدثت دائرة كهربائية قصيرة في الدائرة. يجب إيجاد السبب والقضاء عليه.

للحماية ، يجب تثبيت المصهر على التوالي في الدائرة.

عندما تكون السيارة في المرآب ، يتم توصيلها بمصعد تأريض. أثناء القيادة يتم التوصيل من خلال "الذيل".

الخلاصة

الحماية الكاثودية هي طريقة لتحسين الموثوقية التشغيلية لخطوط الأنابيب تحت الأرض وغيرها من الهياكل. في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار تأثيرها السلبي على خطوط الأنابيب المجاورة من تأثير التيارات الشاردة.