الحماية من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب: المعدات ، مبدأ التشغيل

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

تسمح وسائل الحماية ضد التآكل بإطالة عمر الخدمة للهيكل المعدني ، وكذلك الحفاظ على خصائصه التقنية والفيزيائية أثناء التشغيل. على الرغم من تنوع الطرق لتوفير عمل مضاد للتآكل ، فمن الممكن حماية الأشياء تمامًا من أضرار الصدأ فقط في حالات نادرة.

فعالية هذه الحماية لا تعتمد فقط على جودة تقنية المداس ، ولكن أيضًا على شروط تطبيقها. على وجه الخصوص ، للحفاظ على الهيكل المعدني لخطوط الأنابيب ، توضح الحماية من التآكل الكهروكيميائي المستند إلى تشغيل الكاثودات أفضل خصائصها. إن منع تكون الصدأ في مثل هذه الاتصالات ، بالطبع ، ليس هو النطاق الوحيد لهذه التقنية ، ولكن من حيث مزيج الخصائص ، يمكن اعتبار هذا الاتجاه هو الأكثر صلة بالحماية الكهروكيميائية.

معلومات عامة حول الحماية الكهروكيميائية

تعتمد حماية المعادن من الصدأ من خلال العمل الكهروكيميائي على اعتماد جهد القطب الكهربائي للمادة على معدل عملية التآكل. يجب استخدام الهياكل المعدنية في ذلكالنطاق المحتمل حيث سيكون انحلالها الأنودي أقل من الحد المقبول. هذا الأخير ، بالمناسبة ، يتم تحديده من خلال الوثائق الفنية لتشغيل المرفق.

من الناحية العملية ، تتضمن الحماية من التآكل الكهروكيميائي توصيل مصدر بتيار مباشر بالمنتج النهائي. يشكل المجال الكهربائي على السطح وفي بنية الجسم المحمي استقطاب الأقطاب الكهربائية ، والذي يتحكم أيضًا في عملية تلف التآكل. في جوهرها ، تصبح مناطق الأنود على الهيكل المعدني كاثودية ، مما يسمح بإزاحة العمليات السلبية ، مما يضمن الحفاظ على بنية الكائن المستهدف.

مبدأ تشغيل الحماية الكاثودية

يوجد حماية كاثودية وأنود من النوع الكهروكيميائي. ومع ذلك ، فإن المفهوم الأول ، الذي يستخدم لحماية خطوط الأنابيب ، قد حظي بشعبية كبيرة. وفقًا للمبدأ العام ، عند تنفيذ هذه الطريقة ، يتم توفير تيار بقطب سالب للكائن من مصدر خارجي. على وجه الخصوص ، يمكن حماية الأنابيب الفولاذية أو النحاسية بهذه الطريقة ، ونتيجة لذلك سيحدث استقطاب مقاطع الكاثود مع انتقال إمكاناتها إلى حالة الأنود. نتيجة لذلك ، سيتم تقليل نشاط التآكل للهيكل المحمي إلى ما يقرب من الصفر.

في نفس الوقت ، يمكن أن يكون للحماية الكاثودية إصدارات مختلفة. يتم ممارسة تقنية الاستقطاب الموصوفة أعلاه من مصدر خارجي على نطاق واسع ، ولكن طريقة نزع الهواء بالكهرباء مع انخفاض في معدل العمليات الكاثودية ، بالإضافة إلى إنشاء حاجز وقائي ، تعمل أيضًا بشكل فعال.

لقد لوحظ أكثر من مرة أن مبدأ الحماية الكاثودية يتم تنفيذه بواسطة مصدر تيار خارجي. في الواقع ، تكمن الوظيفة الرئيسية للحماية من التآكل في عملها. يتم تنفيذ هذه المهام بواسطة محطات خاصة ، والتي ، كقاعدة عامة ، هي جزء من البنية التحتية العامة لصيانة خطوط الأنابيب.

محطات الحماية من التآكل الكاثودي

الوظيفة الرئيسية لمحطة الكاثود هي توفير تيار ثابت للجسم المعدني المستهدف وفقًا لطريقة استقطاب الكاثود. تستخدم هذه المعدات في البنية التحتية لأنابيب الغاز والنفط تحت الأرض ، وأنابيب إمدادات المياه ، وشبكات التدفئة ، وما إلى ذلك.

هناك العديد من أنواع هذه المصادر ، بينما يوفر جهاز الحماية الكاثودية الأكثر شيوعًا وجود:

• معدات المحول الحالية ؛
• أسلاك للاتصال بالكائن المحمي ؛
• قطب أرضي الأنود.

في نفس الوقت ، هناك تقسيم للمحطات إلى عاكس ومحولات. هناك تصنيفات أخرى ، لكنها تركز على تجزئة التركيبات إما عن طريق التطبيق أو من خلال الخصائص التقنية ومعلمات بيانات الإدخال. يتم توضيح المبادئ الأساسية للتشغيل بشكل أوضح من خلال النوعين المشار إليهما من محطات الكاثود.

تركيبات محولات للحماية الكاثودية

وتجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا النوع من المحطات قد عفا عليه الزمن. يتم استبداله بنظائره العاكس ، والتي لها إيجابيات وسلبيات. على أي حال،تستخدم نماذج المحولات حتى في نقاط الحماية الكهروكيميائية الجديدة.

أساس هذه الأشياء هو محول التردد المنخفض 50 هرتز ومحول الثايرستور. بالنسبة لنظام التحكم في الثايرستور ، يتم استخدام أبسط الأجهزة ، بما في ذلك أجهزة التحكم في الطاقة ذات النبضات الطورية. النهج الأكثر مسؤولية لحل مشاكل التحكم يتضمن استخدام وحدات تحكم ذات وظائف واسعة.

تسمح لك الحماية الحديثة من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب بمثل هذه المعدات بضبط معلمات تيار الخرج ، ومؤشرات الجهد ، وكذلك معادلة إمكانات الحماية. أما بالنسبة لعيوب معدات المحولات ، فإنها تنخفض إلى درجة عالية من تموج التيار عند الخرج عند معامل القدرة المنخفض. هذا الخلل لا يفسره الشكل الجيبي للتيار.

لحل مشكلة التموج ، إلى حد ما ، من الممكن إدخال خنق منخفض التردد في النظام ، لكن أبعاده تتوافق مع أبعاد المحول نفسه ، والذي لا يجعل مثل هذا دائمًا إضافة ممكن.

محطة عاكس الحماية الكاثودية

التركيبات من النوع العاكس تعتمد على المحولات النبضية عالية التردد. ومن أهم مزايا استخدام هذا النوع من المحطات هي الكفاءة العالية التي تصل إلى 95٪. للمقارنة ، بالنسبة لتركيبات المحولات ، يصل هذا الرقم إلى متوسط 80٪.

أحيانًا تظهر فضائل أخرى في المقدمة. على سبيل المثال ، تتوسع الأبعاد الصغيرة لمحطات العاكسفرص لاستخدامها في المناطق الصعبة. هناك أيضًا مزايا مالية تؤكدها ممارسة استخدام هذه المعدات. وبالتالي ، فإن الحماية من التآكل الكاثودي العاكس لخطوط الأنابيب تؤتي ثمارها بسرعة وتتطلب الحد الأدنى من الاستثمار في الصيانة الفنية. ومع ذلك ، فإن هذه الصفات مرئية بوضوح فقط عند مقارنتها بتركيبات المحولات ، ولكن توجد اليوم وسائل جديدة أكثر فعالية لتوفير التيار لخطوط الأنابيب.

تصاميم محطات الكاثود

هذه المعدات متوفرة في السوق في حالات وأشكال وأبعاد مختلفة. بالطبع ، ممارسة التصميم الفردي لهذه الأنظمة منتشرة أيضًا ، مما يجعل من الممكن ليس فقط الحصول على التصميم الأمثل لاحتياجات محددة ، ولكن أيضًا توفير المعلمات التشغيلية اللازمة.

يسمح لك الحساب الدقيق لخصائص المحطة بزيادة تحسين تكلفة تركيبها ونقلها وتخزينها. على سبيل المثال ، الحماية الكاثودية ضد تآكل خطوط الأنابيب على أساس عاكس بوزن 10-15 كجم وقوة 1.2 كيلو وات مناسبة تمامًا للأجسام الصغيرة. يمكن صيانة المعدات بمثل هذه الخصائص بواسطة السيارة ، ومع ذلك ، بالنسبة للمشاريع الكبيرة ، يمكن استخدام محطات أكثر ضخامة وثقيلة ، تتطلب توصيل شاحنات ورافعة وفرق تركيب.

وظيفة الحماية

يتم إيلاء اهتمام خاص في تطوير محطات الكاثود لحماية المعدات نفسها. للقيام بذلك ، ندمجالأنظمة التي تسمح بحماية المحطات من الدوائر القصيرة وفواصل التحميل. في الحالة الأولى ، يتم استخدام صمامات خاصة للتعامل مع التشغيل الطارئ للمنشآت.

بالنسبة للارتفاعات والانقطاعات في التيار الكهربائي ، فمن غير المحتمل أن تتأثر محطة الحماية الكاثودية بها بشكل خطير ، ولكن قد يكون هناك خطر حدوث صدمة كهربائية. على سبيل المثال ، إذا تم تشغيل الجهاز بجهد كهربائي صغير في الوضع العادي ، فعند حدوث انقطاع ، يمكن أن تصل مؤشرات القفزة إلى 120 فولت.

أنواع أخرى من الحماية الكهروكيميائية

بالإضافة إلى الحماية الكاثودية ، يتم أيضًا استخدام تقنيات الصرف الكهربائي ، بالإضافة إلى طرق المداس لمنع التآكل. يعتبر الاتجاه الواعد هو حماية خاصة ضد تكوين التآكل. في هذه الحالة ، ترتبط العناصر النشطة أيضًا بالكائن المستهدف ، مما يضمن تحويل السطح بالكاثود عن طريق التيار. على سبيل المثال ، يمكن حماية الأنبوب الفولاذي كجزء من خط أنابيب الغاز بواسطة أسطوانات الزنك أو الألومنيوم.

الخلاصة

لا يمكن تصنيف طرق الحماية الكهروكيميائية على أنها جديدة ، وعلاوة على ذلك ، مبتكرة. لقد تم إتقان فعالية استخدام مثل هذه التقنيات في مكافحة عمليات الصدأ لفترة طويلة. ومع ذلك ، هناك عيب واحد خطير يمنع التوزيع الواسع لهذه الطريقة. والحقيقة هي أن الحماية من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب تولد حتمًا ما يسمى بالتيارات الشاردة. فهي ليست خطرة على الهيكل المستهدف ، ولكن قد يكون لها تأثير سلبي عليهاالأشياء القريبة. على وجه الخصوص ، يساهم التيار الشارد في حدوث نفس التآكل على السطح المعدني للأنابيب المجاورة.