Катодная защита что такое: Недопустимое название — Википедия

alexxlab | 31.12.1991 | 0 | Разное

Содержание

Катодная защита

Катодная защита — электрическая защита металлической подземных сооружений на железных дорогах (кабельных линий, трубопроводов, фундаментов опор контактной сети и др.) от почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами; основана на формировании на защищаемом объекте потенциалов, отрицательных по отношению к земле, с помощью постороннего источника энергии — катодной станции. При К. з. выход блуждающих токов и связанный с ним унос металла с сооружения отсутствуют.
Токи Ik, протекающие в цепи К. з. от анодного заземлителя через землю в защищаемое сооружение, являющееся катодом, противоположны по направлению токам утечки из него.
В отличие от дренажной защиты К. з. с тяговыми рельсами не связана. Отрицат. вывод катодной станции соединяют с подземным сооружением (см. рис.), а положительный — с анодным заземлителем, который представляет собой заземляющее устройство, состоящее из малорастворимых под действием тока электродов (графит, высококремнистый чугун).


Для увеличения длины зоны защиты заземлители располагают в земле на расстоянии 50— 100 м от защищаемого сооружения. К. з. может быть применена в любой зоне потенциалов тяговой рельсовой сети электрифицированного на пост, и переменном токе железнодорожного транспорта.
Разновидностью К. з. является протекторная защита, наиболее эффективная в грунтах с низким уд. сопротивлением. Основой её являются протекторы — анодные электроды, погружаемые в грунт вдоль трассы защищаемого объекта и металлически соединяемые с ним. Для изготовления протекторов служат магний, алюминий, цинк и их сплавы. При такой защите создаются местные контуры для блуждающих токов. Благодаря более низкому потенциалу протекторов (например, равновесный электрохим. потенциал по норм, водородному электроду у магния 2,37, а у железа — 0,44 В) блуждающие токи стекают с них, защищая тем самым сооружение от электрокоррозии. Протекторная защита применяется, как правило, для защиты металлической сооружений от почвенной коррозии и от небольших блуждающих токов. При больших положит, потенциалах сооружений протекторная защита малоэффективна.

Что такое электрохимическая защита?

Что такое электрохимическая защита?

Электрохимическая защита – это эффективный способ защиты готовых изделий, конструкций и сооружений от электрохимической коррозии. Бывает, что в некоторых случаях возобновить защитный оберточный материал, лакокрасочное покрытие или же другое антикоррозионное покрытие невозможно, тогда целесообразно использовать электрохимическую защиту. Возобновлять антикоррозийное покрытие подземного трубопровода или же днища морского судна очень трудоемко и дорого, а иногда просто не представляется такая возможность. Электрохимическая защита надежно защищает изделие, конструкцию или сооружение от коррозии, предупреждая и останавливая разрушение подземных трубопроводов, днищ судов, различных резервуаров и т.п.

Электрохимическую защиту целесообразно применять в тех случаях, когда потенциал свободной коррозии находится в области интенсивного растворения основного металла либо когда идет интенсивное разрушение самой металлоконструкции (перепассивации). Для электрохимической защиты металлических конструкций и сооружений применяется множество различных средств.

Суть электрохимической защиты состоит в том, что к готовому металлическому изделию, конструкции или сооружению извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Постоянный электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. В результате катодной поляризации, бывшие анодными участки на поверхности металла, становятся катодными. А вследствие воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла самой конструкции, а прикрепленного анода.

Таким образом, в зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла изделия или конструкции, электрохимическую защиту можно разделить на

анодную и катодную.

При использовании анодной защиты, потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до тех пор, пока не будет достигнуто пассивное устойчивое состояние системы. При этом, достоинствами анодной электрохимической защиты является не только очень значительное замедление скорости коррозии, но также и тот факт, что в производимый продукт и среду не попадают продукты коррозии.

Катодная защита – является одним из основных видов защиты металлов от коррозии. Катодная защита, по сути, состоит в подключении к изделию внешнего тока от отрицательного полюса источника тока, который поляризует катодные участки коррозионных элементов, и благодаря этому приближает значение потенциала к анодному. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом антикоррозионная стойкость повышается, и коррозионные повреждения защищаемой конструкции практически сводятся к нулю. Анод же постепенно разрушается и его необходимо через некоторые интервалы времени заменять на новый.

ХиМиК.ru – ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА – Химическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА металлов от коррозии, основана на зависимости скорости коррозии от электродного потенциала металла. В общем случае эта зависимость имеет сложный характер и подробно описана в ст. Коррозия металлов. В принципе, металл или сплав должен эксплуатироваться в той области потенциалов, где скорость его анодного растворения меньше нек-рого конструктивно допустимого предела, к-рый определяют, исходя из срока службы оборудования или допустимого уровня загрязнения технол. среды продуктами коррозии. Кроме того, должна быть мала вероятность локальных коррозионных повреждений. Это т. наз. потенциостатич. защита.

К собственно электрохимической защите относят катодную защиту, при к-рой потенциал металла специально сдвигают из области активного растворения в более отрицат. область относительно потенциала коррозии, и анодную защиту, при к-рой электродный потенциал сдвигают в положит. область до таких значений, когда на пов-сти металла образуются пассивирующие слои (см. Пассивность металлов).

Катодная защита. Сдвиг потенциала металла м. б. осуществлен с помощью внеш. источника постоянного тока (станции катодной защиты) или соединением с др. металлом, более электроотрицательным по своему электродному потенциалу (т. наз. протекторный анод). При этом пов-сть защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех ее участках протекают только катодные процессы, а анодные, обусловливающие коррозию, перенесены на вспомогат. электроды. Если, однако, сдвиг потенциала в отрицат. сторону превысит определенное значение, возможна т. наз. перезащита, связанная с выделением водорода, изменением состава приэлектродного слоя и др. явлениями, что может привести к ускорению коррозии. Катодную защиту, как правило, совмещают с нанесением защитных покрытий; необходимо учитывать возможность отслаивания покрытия.

Катодную защиту широко применяют для защиты от морской коррозии. Гражданские суда защищают с помощью А1-, Mg- или Zn-протекторных анодов, к-рые размещают вдоль корпуса и вблизи винтов и рулей. Станции катодной защиты используют в тех случаях, когда требуется отключение защиты для устранения электрич. поля корабля, при этом потенциал обычно контролируют по хлорсеребряным электродам сравнения (х. с. э.). Критерием достаточности защиты является значение потенциала -0,75 В по х. с. э. или сдвиг от потенциала коррозии, составляющий 0,3 В (на практике обычно 0,05-0,2 В). Существуют автоматич. станции катодной защиты, расположенные на судне либо на берегу (при стоянке или ремонте). Аноды обычно изготовлены из платинированного титана, линейной или круглой формы, с околоанодными непроводящими экранами для улучшения распределения потенциала и плотности тока вдоль корпуса судна. Конструкция анодов обеспечивает их защиту от мех. повреждений (напр., в ледовых условиях).
Особенно важно использование катодной защиты для стационарных нефтегазопромысловых сооружений, трубопроводов и хранилищ к ним на континентальном шельфе. Подобные сооружения не могут быть введены в сухой док для восстановления защитного покрытия, поэтому электрохимическая защита является осн. методом предотвращения коррозии. Морская нефтепромысловая вышка, как правило, снабжена в своей подводной части протекторными анодами (на одну вышку приходится до 10 т и более протекторных сплавов).


Широко распространена катодная защита подземных сооружений. Практически все магистральные и городские трубопроводы, кабели, подземные хранилища и скважины, особенно в засоленных грунтах, снабжены устройствами для катодной защиты в сочетании с защитными покрытиями. Как правило, электрохимическая защита осуществляется от станций катодной защиты, протекторные аноды применяют лишь при отсутствии источников тока. Потенциал сооружения контролируют по сульфатно-медным электродам сравнения; ток катодной защиты периодически регулируют, исходя из потенциала защиты в разл. точках сооружения. По мере разрушения защитного покрытия ток защиты увеличивают. Протекторные аноды м. б. изготовлены из железокремниевых сплавов или графитопластов, снабжаются околоанодной засыпкой (кокс, уголь) для снижения общего сопротивления растеканию тока с анода в землю. По мере удаления анода от защищаемого сооружения увеличивают необходимое напряжение защиты (обычно до 48 В, для сильно удаленных анодов до 200 В), при этом улучшается распределение защитного тока. Для защиты разветвленных городских сетей или для совместной защиты неск. сооружений применяют глубинные аноды, расположенные под землей на глубине 50-150 м.
Важное значение имеет электрохимическая защита подземных сооружений в поле блуждающих токов, осн. причина возникновения таких токов – работа электротранспорта, реже – заземление электрооборудования. Борьба с коррозией в этих условиях сводится к контролю потенциала и установке дренажных устройств, обеспечивающих электрич. соединение источников токов утечки с защищаемым сооружением. Используют автоматич. дренажные устройства с включением и выключением в соответствии со значением защитного потенциала. Такие дренажные устройства обеспечивают надежную защиту вне зависимости от изменения знака потенциала на защищаемом сооружении.
Катодную защиту стальной арматуры в железобетоне применяют для свай, фундаментов, дорожных сооружений (в т. ч. горизонтальных покрытий) и зданий. Арматура, сваренная, как правило, в единую электрич. систему, корродирует при проникновении в бетон влаги и хлоридов. Последние могут попадать в результате воздействия морской воды или использования солей-антиобледенителей дорожных сооружений, применения хлоридов для ускорения твердения бетона. Весьма эффективна санация бетона старых зданий с установкой катодной защиты. При этом устанавливают первичные аноды из кремнистого чугуна, платинированных титана или ниобия, графита, титана с металлооксидным покрытием, к-рые обеспечивают подвод тока к вторичным (распределительным) анодам (титановой сетке с металлооксидным покрытием или электропроводящим неметаллич. покрытием, титановому стержню с покрытием), расположенным вдоль всей пов-сти сооружения и закрытым сверху относительно тонким слоем бетона. Потенциал арматуры регулируют, изменяя внеш. ток.
Разрабатываются способы катодной защиты кузовов транспортной техники (автомобилей). Протекторные аноды используют для защиты отд. декоративных элементов кузова, при этом электронные устройства обеспечивают постоянный или импульсный ток; аноды, наклеиваемые на кузов, изготавливают из электропроводящего полимера (напр., графитопласта, углепластика) или нержавеющей стали. Для увеличения зоны действия защиты необходимо размещать аноды в наиб. коррозионноопасных точках или использовать электропроводящую окраску.

Анодная защита применяется в хим. и смежных с ней отраслях пром-сти в принципиально иных условиях, чем катодная защита; оба типа электрохимической защиты в агрессивных средах дополняют друг друга. Металл конструкции или сооружения должен иметь область пассивности с достаточно низкой скоростью растворения, к-рая лимитируется не только разрушением металла, но и возможным загрязнением среды. Широко применяют анодную защиту для оборудования, работающего в серной к-те, средах на ее основе, водных р-рах аммиака и минер, удобрений, фосфорной к-те, в целлюлозно-бумажной пром-сти и ряде отд. произ-в (напр., роданида натрия). Особенно важна анодная защита теплообменного оборудования из легир. сталей в произ-ве серной к-ты; защита холодильников со стороны к-ты позволяет повысить рабочую т-ру, интенсифицировать теплообмен, повысить эксплуатац. надежность. Регулирование потенциала металла осуществляют автоматич. станциями анодной защиты (регуляторами потенциала), работающими с контролем потенциала и управляющим сигналом от электрода сравнения. Вспомогат. электроды изготавливают из высоколегир. сталей, кремнистого чугуна, платинированной латуни (бронзы) или меди. Электроды сравнения - выносные и погружные, близкие по составу к анионному составу агрессивной среды (сульфатно-ртутные, сульфатно-медные и т. п.). М. б. использованы любые электроды, имеющие в данной среде к.-л. устойчивый потенциал, напр. потенциал коррозии (электроды из чистого цинка) или потенциал электрохим. р-ции (осаждения покрытия, выделения хлора или кислорода). Зона действия защитных потенциалов зависит от области оптим. запассивированности металла и изменяется от неск. В (титановые сплавы) до неск. десятков мВ (нержавеющие стали при повышенных т-рах).
Анодная защита ванн для хим. осаждения покрытий обеспечивает защиту ванны от коррозии и случайных осаждений покрытия на стенки ванны. Возможно возникновение вторичной пассивной области потенциалов, расположенных положительнее области питтингообразования, что обеспечивает анодную защиту от питтинговой коррозии. Для стабилизации систем защиты применяют протекторные катоды с высоким положит. потенциалом (графитопластовые электроды), поляризация создается с помощью оксидных электродов или кислородных электродов, используемых в топливных элементах.
В злектрохим. произ-вах для защиты оборудования от токов утечки по электролиту устанавливают дополнит. электроды, устраняющие протекание тока через защищаемую пов-сть.

Лит.: Красноярский В. В., Электрохимический метод защиты металлов от коррозии, М., 1961; Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыксин Е. И., Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите, Л., 1972; Люблинский Е. Я., Протекторная зашита морских судов и сооружений от коррозии, Л., 1979; Кузуб B. C., Анодная защита технологического оборудования, М., 1989.

В. А. Макаров.

Установка Катодная защита

Катодная защита представляет собой метод, используемый для контроля коррозии на поверхности металла, проводя работу в качестве катода, сцепления с менее благородным металлом (растворимым анодом) или с катодным источником питания.
Катодные методы защиты обычно используются для защиты стальных трубопроводов, сооружений и резервуаров для хранения, судов, нефтяных платформ и структурных элементов нефтяных скважин.
Эта установка позволяет изучить катодную защиту с жертвенным анодом или подаваемым током (при постоянном потенциале и при постоянном токе). Опыты можно проводить при различной температуре и концентрации кислорода, с использованием различных видов электродов и анодов, а также разных металлических образцов с поверхностной обработкой или без нее.
 Установку можно подключать к персональному компьютеру (не входит в комплект) под управлением Windows и специализированным программным обеспечением для получения и хранения данных опытов.

Программа обучения
Это устройство дает возможность подробного анализа следующих тем:

  • Как использовать цифровой мультиметр
  • Измерение разности потенциалов образца в электролите
  • Электрод
  • Гальванический элемент
  • Первый и второй виды проводников
  • Критерии катодной защиты
  • Защитные аноды в Zn, Mg и Al
  • Катодная защита, подаваемая током системы
  • Расходный анод с подаваемым током (Fe)
  • Инертный анод (Ti / Pt и ММО)
  • Понятие сопротивления, схема для первого и второго видов проводников
  • Введение в конкретную концепцию сопротивления для трех различных видов первого проводника (Fe, Cu, Fe – Ni)
  • Введение в концепцию интерференции в связи с наличием внешних электрических полей на внутренних или погруженных структурах (блуждающие токи)
  • Наличие влияния воздуха на удельное сопротивление (эффект вдувания воздуха)
  • Введение в плотность тока и построение Кривой Тафеля
  • Влияние температуры через плотность тока (термостатическая клетка)
  • Наличие влияния воздуха на плотность тока (эффект вдувания воздуха)
  • Нанесение покрытия и плотность тока

Анодно-катодная защита для газгольдера

Чтобы продлить срок службы газгольдера, он должен быть защищён от коррозии при помощи системы электрохимической защиты.

Даже самого эффективного антикоррозийного покрытия недостаточно для того, чтобы полностью предотвратить коррозию подземного резервуара для хранения сжиженного газа. Без электрохимической защиты срок его службы окажется значительно короче.

Существует два основных метода электрохимической защиты газгольдеров: активный и протекторная. Первый используют преимущественно с газгольдерами, выпущенными в России – такими, как FAS или «Фасхиммаш» (иногда их называют немецкими или российско-германскими), РП, РПГ и украинским «Фобосом».

Все эти газгольдеры изготовлены из подверженной коррозии стали 09Г2С или ее модификаций. Чтобы отсрочить распространение ржавчины, как правило, используют станцию катодной защиты мощностью 0,75 кВт.

Это довольно накладный метод защиты от коррозии. Станция постоянно потребляет электроэнергию, однако другого выхода нет. Без защиты российский резервуар приходит в негодность уже через пять-семь лет.

Газгольдеры европейских производителей, в том числе газгольдеры АвтономГаз, изготовленные польским заводом Chemet, защищают при помощи протекторной анодно-катодной системы.

При использовании протекторной защиты в котловане устанавливают элементы, изготовленные из металлов с более электроотрицательным потенциалом, и соединяют их с подземным резервуаром проводом. После этого протектор «берёт удар» на себя: алюминий, из которого он сделан, окисляется, а железо резервуара, наоборот, восстанавливается.

Протекторная защита от коррозии не нуждается в электроэнергии, но требует периодической замены протектора. Чтобы заменить протектор, возле подземного резервуара вручную бурят шурф, укладывают туда новый протектор и переключают провода на него.

Срок службы протектора зависит от модели газгольдера.

  • Протекторы, которые защищают российские резервуары с битумным покрытием или европейские резервуары с эпоксидным покрытием, которое не прошло проверки во время монтажа, нужно менять каждый год. Столь малый срок службы связан с проницаемостью покрытия и расходовании жертвенного анода на восстановление железа резервуара, не защищаемого покрытием.
  • Европейские газгольдеры с неповреждённым эпоксидным покрытием требуют замены протектора один раз в три-семь лет.
  • Газгольдеры АвтономГаз, изготовленные из стали, которая не подвержена коррозии, и покрытие ударопрочным пластиком полиуретан, нуждаются в новом протекторе лишь один раз в пятнадцать лет.

Газгольдеры АвтономГаз  изготовлены из материалов, которые не подвержены коррозии. Тем не менее,  электрохимическая защита нужна. Она служит для подстраховки на случай непредвиденных ситуаций – например, таких, как повреждения покрытия во время земляных работ или вмешательства вандалов.

Кроме того, система защиты служит заземлителем. Заземление резервуара необходимо при заправке, так как при течении газа по шлангу возникает сильное статическое электричество. Обычное стальное заземление приводит к ухудшению антикоррозионных свойств резервуара, применение в качестве заземлителя анода в активаторе значительно улучшает стойкость резервуара к коррозии.

Каждый газгольдер АвтономГаз снабжён системой пассивной анодно-катодной защиты резервуара, состоящей из пятикилограммового магниевого анода и двенадцатикилограммового активатора Замена защиты осуществляется по результатам проверки при обслуживании. Клиентам, которые заправляются и обслуживаются в АвтономГаз, замена анодно-катодной защиты осуществляется бесплатно.

Катодная защита от коррозии – Журнал АКВА-ТЕРМ

Опубликовано: 29 июня 2010 г.

342

М. Иванов, к. х. н.

Коррозия металлов, особенно железа и нелегированной стали, наносит большой вред аппаратам и трубопроводам, эксплуатируемым в условиях контакта с водой и воздухом. Это приводит к снижению сроков службы оборудования и дополнительно создает условия для загрязнения воды продуктами коррозии.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Как известно, коррозия является электрохимическим процессом, при котором происходит окисление металла, то есть отдача его атомами электронов. Этот процесс осуществляется в микроскопической части поверхности, называемой анодной областью. Он приводит к нарушению целостности металла, атомы которого вступают в химические реакции, особенно активно – в присутствии кислорода воздуха и влаги.

Поскольку металлы хорошо проводят электрический ток, высвобожденные электроны свободно перетекают в другую микроскопическую область, где в присутствии воды и кислорода происходят восстановительные реакции. Такую область называют катодной.

Протеканию электрохимической коррозии можно противодействовать, произведя за счет приложения напряжения от внешнего источника постоянного тока сдвиг электродного потенциала металла до значений, при которых процесс коррозии не происходит.

На основе этого построены системы катодной защиты подземных трубопроводов, резервуаров и других металлических сооружений. В случае приложения к защищаемому металлу электрического потенциала на всей поверхности металлической конструкции устанавливаются такие значения потенциала, при которых могут протекать только восстановительные катодные процессы: например, катионы металла будут принимать электроны и превращаться в ионы более низкой степени окисления или нейтральные атомы.

Технически метод катодной защиты металлов осуществляется следующим образом (рис. 1). К защищаемой металлической конструкции, например стальному трубопроводу, подводится провод, который соединяют с отрицательным полюсом катодной станции, в результате этого трубопровод становится катодом. На некотором расстоянии от металлической конструкции в грунте располагается электрод, который с помощью провода соединяется с положительным полюсом и становится анодом. Разность потенциалов между катодом и анодом создают таким образом, чтобы полностью исключить протекание окислительных процессов на защищаемой конструкции. В этом случае через влажную почву между катодом и анодом в толще грунта будут протекать слабые токи. Для эффективной защиты требуется размещение нескольких анодных электродов по всей длине трубопровода. Если удается снизить разность потенциалов защищаемой конструкции и грунта до 0,85–1,2 В, то скорость протекания коррозии трубопровода уменьшается до существенно малых значений.

Итак, система катодной защиты включает в себя источник постоянного электрического тока, контрольно-измерительный пункт и анодное заземление. Обычно станция катодной защиты состоит из трансформатора переменного тока и диодного выпрямителя. Как правило, ее питание осуществляется от сети напряжением 220 В; существуют также станции, питаемые от линий высокого (6–10 кВ) напряжения.

Для эффективной работы катодной станции создаваемая ею разность потенциалов катода и анода должна быть не менее 0,75 В. В некоторых случаях для успешной защиты достаточно порядка 0,3 В. В то же время в качестве технических параметров станций катодной защиты используются величины номинальных значений выходного тока и выходного напряжения. Так, обычно номинальное выходное напряжение станций составляет от 20 до 48 В. При большом расстоянии между анодом и защищаемым объектом требуемое значение выходного напряжения станции достигает 200 В.

В качестве анодов применяют вспомогательные инертные электроды. Анодные заземлители, например модели АЗМ-3Х производства ЗАО «Катодъ» (пос. Развилка, Московская обл.), представляют собой отливки из коррозионно-стойкого сплава, снабженные специальным проводом с медной жилой в усиленной изоляции, а также герметизированной муфтой для присоединения к магистральному кабелю станции катодной защиты. Рациональнее всего использовать заземлители в средах высокой и средней коррозийной активности при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом•м. Для оптимального распределения напряженности поля и плотности тока по корпусу оборудования вокруг анодов располагают специальные экраны в виде засыпки из угля или кокса.

Для оценки эффективности работы станции катодной защиты необходима система, которая состоит из измерительного электрода и электрода сравнения и является основной частью контрольно-измерительного пункта. На основании показаний данных электродов производится регулирование разности потенциалов катодной защиты.

Измерительные электроды изготавливают из высоколегированной стали, кремнистого чугуна, платинированной латуни или бронзы, а также меди. Электроды сравнения – хлорсеребряные или сульфатно-медные. По своему конструктивному исполнению электроды сравнения могут быть погружными или выносными. Состав раствора, используемого в них, должен быть близким к составу среды, от вредного воздействия которой требуется защитить оборудование.

Можно отметить биметаллические электроды сравнения длительного действия типа ЭДБ, разработанные ВНИИГАЗом (Москва). Они предназначены для измерения разности потенциалов между подземным металлическим объектом (включая трубопровод) и землей для управления станцией катодной защиты в автоматическом режиме в условиях большой нагрузки и на значительной глубине, то есть там, где другие электроды не могут обеспечить постоянное поддержание заданного потенциала.

Оборудования для катодной защиты поставляется, в основном, отечественными производителями. Так, упомянутое ЗАО «Катодъ» предлагает станцию «Минерва-3000» (рис. 2), предназначенную для защиты магистральных водопроводных сетей. Ее номинальная выходную мощность – 3,0 кВт, выходное напряжение – 96 В, сила тока защиты – 30 А. Точность поддержания защитного потенциала и величины тока соответственно составляет 1 и 2 %. Величина пульсации – не более 1 %.

Другой российский производитель – ОАО «Энергомера» (Ставрополь) – поставляет модули марок МКЗ-М12, ПНКЗ-ППЧ-М10 и ПН-ОПЕ-М11, обеспечивающие эффективную катодную защиту подземных металлических сооружений в зонах высокой коррозионной опасности. Модуль МКЗ-М12 имеет номинальный ток 15 или 20 А; номинальное выходное напряжение – 24 В. Для моделей МКЗ-М12-15-24-У2 выходное напряжение составляет 30 В. Точность поддержания защитного потенциала достигает ±0,5 %, заданного тока ±1 %. Технический ресурс – 100 тыс. ч, а срок службы – не менее 20 лет.

ООО «Электронные технологии» (Тверь) предлагает станции катодной защиты «Тверца» (рис. 3), комплектуемые встроенным микропроцессором и телемеханической системой дистанционного управления. Контрольно-измерительные пункты оборудованы неполяризующимися электродами сравнения длительного действия с датчиками электрохимического потенциала, обеспечивающими измерение поляризационных потенциалов на трубопроводе. В состав этих станций включены также регулируемый источник катодного тока и блок датчиков электрических параметров цепи, который через контроллер соединен с устройством дистанционного доступа. Трансформатор данной станции выполнен на основе ферритовых сердечников типа Epcos. Используется также система управления преобразователем напряжения на основе микросхемы типа UCC 2808A.

Компания «Курс-ОП» (Москва) выпускает станции катодной защиты «Элкон», напряжение на выходе которых изменяется в диапазоне от 30 до 96 В, а выходной ток – в диапазоне от 20 до 60 А. Пульсации выходного напряжения – не более 2 %. Эти станции предназначены для защиты от почвенной коррозии однониточных, а с применением блока совместной защиты и многониточных трубопроводов в зонах отсутствия блуждающих токов в условиях умеренного климата (от –45 до +40 °С). В состав станций входят однофазный силовой трансформатор, преобразователь со ступенчатым регулированием выходного напряжения, высоковольтная аппаратура, двухполюсный разъединитель с ручным приводом и ограничители перенапряжений.

Можно также отметить установки катодной защиты серии НГК-ИПКЗ производства ООО «НПФ «Нефтегазкомплекс ЭХЗ» (Саратов), максимальный ток на выходе из которых составляет 20 или 100 А, а номинальное выходное напряжение – 48 В.

Один из поставщиков станций катодной защиты из стран СНГ – фирма «Гофман Электрик Технолоджис» (Харьков, Украина), предлагающая оборудование для электрохимической защиты от почвенной коррозии магистральных трубопроводов.


Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» # 4(44) 2008


вернуться назад

Читайте также:

Анодно-катодная защита от коррозии | gaz-mitex.ru

Производителем анодно-катодной защиты является Чешская компания «KADATEC s.r.o.». Анодно-катодная антикоррозийная защита – это мощный и экономичный инструмент, который используется для защиты газгольдеров от коррозии в местах дефекта пассивной изоляции, которые могут возникнуть в процессе монтажа газгольдера. Применение анодно-катодной защиты приводит к значительному продлению срока службы газгольдера.

Данный способ защиты основан на использовании принципа гальванических пар, где катодом является корпус газгольдера, а анодом более активный металл, например, магний. Если катод соединить с анодом электрическим кабелем, то возникнет электрический ток. Таким образом магний будет обогащать железо, которое входит в корпус газгольдера, электронами, тем самым защищая газгольдер от преждевременной коррозии.

Товары раздела “Анодно-катодная защита”.

Анодно-катодная защита S1.

Анодно-катодная защита S1 в основном применяется для защиты малогабаритных газгольдеров, объемом до 2 700 литров. В комплект входит: один гальванический анод из сплава магния, массой 2 кг.; электрические кабели и монтажная коробка, в которой производится соединение кабелей от анода и корпуса газгольдера.

Анодно-катодная защита S2.

Анодно-катодная защита S2 в основном применяется для защиты среднегабаритных газгольдеров, объемы которых от 2 700 до 10 000 литров. В комплект входит: два гальванический анода из сплава магния, каждый массой 2 кг.; электрические кабели и монтажная коробка, в которой производится соединение кабелей от анодов и корпуса газгольдера.

Анодно-катодная защита S4.

Анодно-катодная защита S4 в основном применяется для защиты крупногабаритных газгольдеров, объемы которых 10 000 литров (10 м3) и более. В комплект входит: четыре гальванический анода из сплава магния, каждый массой 2 кг.; электрические кабели и монтажная коробка, в которой производится соединение кабелей от анодов и корпуса газгольдера.

Основы катодной защиты

Коррозия — это естественное разрушительное явление, которое возникает, когда некоторые металлы подвергаются воздействию окружающей среды. Реакция между воздухом, влагой и металлической подложкой вызывает специфические химические реакции, в результате которых металл превращается в более химически стабильную форму оксида, гидроксида или сульфида. В металлах на основе железа, таких как сталь, коррозия проявляется в виде оксидов железа III, также известных как ржавчина.

Для возникновения электрохимической коррозии должны присутствовать три компонента: анод, катод и электролит.Анод и катод обычно соединены непрерывным электрическим путем, при этом оба погружены в один и тот же электролит. Во время этого процесса анод подвергается коррозии, а катод остается незатронутым.

Рисунок 1. Типичная электрохимическая ячейка, показывающая поток электронов от анода к катоду через электрическое соединение. (Источник: Alksub в английской Википедии / CC BY-SA)

Существуют различные методы предотвращения коррозии и борьбы с ней.Один из них известен как катодная защита (CP). Этот метод работает путем соединения металла, который нужно защитить, с более легко подверженным коррозии «жертвенным металлом». Этот жертвенный металл преимущественно подвергается коррозии (действуя как анод), в то время как рассматриваемый более ценный металлический объект (действуя как катод) остается защищенным. В этой статье мы объясним, как работает этот метод жертвенной защиты, и опишем его различные применения.

Чтобы понять, как работает катодная защита, мы должны сначала понять основы биметаллической коррозии, также известной как гальваническая коррозия.Биметаллическая коррозия, как следует из ее названия, представляет собой уникальный тип коррозии, возникающий при соединении двух металлов. Эта коррозия наблюдается в нескольких ситуациях, когда разнородные металлы находятся в прямом или косвенном контакте друг с другом. Биметаллическая коррозия обычно характеризуется ускоренной коррозией одного металла, в то время как другой остается незатронутым. Другими словами, один металл жертвует собой, защищая другой. (Более подробно этот процесс рассмотрен в статье «Почему два разнородных металла вызывают коррозию?»)

Коррозия в электрохимической ячейке обусловлена ​​главным образом свойством, известным как разность потенциалов.Эта разность потенциалов заставляет электроны течь от одного металла в ячейке (анод) к другому металлу (катод), генерируя при этом небольшое количество электричества. По мере того, как электроны вытекают из анода, происходит окисление, вызывающее разрушение или коррозию анодного металла. Между тем, когда электроны текут к катоду, происходит восстановление, дополнительно защищающее катодный металл.

При биметаллической коррозии эта разность потенциалов является прямым результатом разности электродных потенциалов между двумя разнородными металлами.Когда металл погружается в электролит, он принимает электродный потенциал, который отражает способность металла окисляться или восстанавливаться. Электродный потенциал различных металлов отображается в виде списка, известного как гальванический ряд. (Дополнительную информацию см. в разделе «Введение в гальваническую серию: гальваническая совместимость и коррозия».) Металлы, расположенные выше в таблице, считаются анодными (более электроотрицательными), в то время как металлы, расположенные ниже в таблице, являются более катодными (более электроположительными). .Чем дальше друг от друга находятся контактирующие металлы в гальваническом ряду, тем больше разность потенциалов между металлами и тем сильнее коррозия на аноде.

Катодная защита (CP) и метод ее работы

Хотя конструкция систем катодной защиты может быть сложной, их работа основана на концепции биметаллической или гальванической коррозии, описанной ранее. Понимая принципы этого типа коррозии, мы можем намеренно соединять металлы вместе, чтобы гарантировать катодную защиту одного из них от другого.Другими словами, если мы хотим защитить определенную металлическую конструкцию, мы можем создать условия, при которых этот металл станет катодом электрохимической ячейки. Электрически соединяя защищаемый металл с более анодным (электроотрицательным) металлом, мы можем гарантировать, что анод жертвует собой, корродируя преимущественно по сравнению с катодным аналогом.

В некоторых случаях внешние источники питания могут использоваться для подачи дополнительных электронов в электрохимический процесс, что может повысить эффективность катодной защиты.

Системы катодной защиты используются во многих отраслях промышленности для защиты широкого спектра конструкций в сложных или агрессивных средах. В частности, в нефтяной и газовой промышленности системы катодной защиты используются для предотвращения коррозии топливопроводов, стальных резервуаров для хранения, морских платформ и обсадных труб нефтяных скважин. В морской промышленности этот метод защиты также используется для стальных свай, пирсов, причалов и корпусов судов. Другой распространенный тип катодной защиты, известный как цинкование, обычно используется для защиты стальных элементов и конструкций.(Чтобы узнать больше, прочтите Гальванизация и ее эффективность в предотвращении коррозии.)

Типы катодной защиты (CP)

Как упоминалось ранее, катодная защита работает путем преднамеренного формирования гальванического элемента с другим жертвенным металлом. Это может быть достигнуто за счет использования двух различных типов катодной защиты: пассивной катодной защиты и катодной защиты подаваемого тока.

Пассивная катодная защита

В системах пассивной катодной защиты расходуемый анод прямо или косвенно соединен с защищаемым металлом.Разность потенциалов между двумя разнородными металлами генерирует достаточное количество электричества для формирования электрохимической ячейки и запуска гальванической или биметаллической коррозии.

Этот тип защиты обычно используется в нефтегазовой промышленности для защиты стальных конструкций морских буровых установок и платформ. Здесь алюминиевые стержни (или другой подходящий металл) монтируются непосредственно на стальные секции, чтобы взять на себя роль жертвенного металла. Аналогичным методом катодно защищают стальные водонагреватели, резервуары и сваи.

Рисунок 2. Схема защиты трубопровода расходуемым анодом с использованием методов пассивной катодной защиты. Обратите внимание на отсутствие внешнего источника питания.

Другим распространенным примером пассивной катодной защиты является горячеоцинкованная сталь. Во время этого процесса стальные элементы или конструкции погружаются в ванну с расплавленным цинком, который покрывает объект. Когда сталь удаляется из расплавленного цинка, она вступает в реакцию с воздухом и влагой, образуя защитный слой, известный как карбонат цинка, который создает гальванический элемент со сталью.

Когда стальной элемент поцарапан или поврежден, так что подложка обнажается, окружающее цинковое покрытие действует как расходуемый анод и подвергается коррозии преимущественно для защиты незащищенной стали. Этот тип защиты продолжается до тех пор, пока близлежащий цинк не истощится.

Катодная защита импульсным током (ICCP)

В больших сооружениях использование методов пассивной катодной защиты может оказаться нецелесообразным. Количество расходуемых анодов, необходимых для подачи достаточного тока для обеспечения адекватной защиты, может быть либо нереалистичным, либо нецелесообразным.Чтобы решить эту проблему, используется внешний источник питания, который помогает управлять электрохимическими реакциями. Этот метод известен как катодная защита подаваемым током (ICCP). Системы ICCP идеально подходят для защиты протяженных сооружений, таких как подземные трубопроводы. Фланцы соединительных труб обычно изолируются с помощью изоляционных комплектов, чтобы разделить трубы на более мелкие и удобные секции в целях защиты ICCP.

Рисунок 3. Схема объекта, защищаемого анодом методом катодной защиты подаваемым током (ICCP).Обратите внимание, как задействован внешний источник питания постоянного тока.

Ограничения катодной защиты

В крупных трубопроводных сетях может быть много пересечений, параллелизма и подходов вблизи системы КП трубопровода. Между трубопроводами могут возникать помехи постоянного тока, что ускоряет коррозию. Чтобы решить эту проблему, трубопроводы могут быть электрически соединены либо напрямую, либо через сопротивление.

Для трубопроводов с покрытием катодное отслоение может произойти из-за высоких уровней CP, когда качество нанесенного покрытия низкое.Более высокие температуры также могут способствовать катодному отслоению. Окружающая среда с высоким pH также вызывает беспокойство с точки зрения коррозионного растрескивания под напряжением.

Заключение

Катодная защита является популярным методом защиты от коррозии трубопроводов, морских нефтяных платформ и других стальных конструкций. Однако для эффективной реализации крайне важно понимать основные принципы биметаллической/гальванической коррозии. Выбор правильного типа системы катодной защиты зависит от нескольких факторов, включая экономическую эффективность и размер защищаемой конструкции.

Катодная защита и системы катодной защиты

Последнее обновление: февраль 2022 г. Продление срока службы объектов и оборудования является первостепенной задачей для операторов. В конце концов, коррозия является основной причиной преждевременного выхода из строя металлических конструкций. Для многих решением является установка систем катодной защиты (CP) и их регулярное тестирование.

Эти системы уже много лет используются в самых разных гражданских и промышленных целях.Обычно они устанавливаются во время первоначального строительства, крупных расширений или обновлений.

Чтобы узнать больше, просмотрите обучающее видео ниже или ознакомьтесь с часто задаваемыми вопросами внизу этой страницы.

В гальванической системе аноды подключаются к защищенной конструкции в цепи. Естественный потенциал этих анодов более отрицателен, чем потенциал конструкции. При включении в цепь ток катодной защиты течет от анода (более отрицательный) к конструкции (менее отрицательный).

При правильном применении гальванические аноды (также называемые протекторными анодами) могут защитить от коррозии подземные стальные, морские, внутренние и промышленные конструкции. Для работы им не требуется внешний источник питания, и их использование ограничено. Кроме того, эти аноды могут быть как долговечными, так и простыми в эксплуатации.

Часто разности потенциалов между гальваническим анодом и стальной конструкцией недостаточно для срабатывания защиты. В этих случаях источник питания (выпрямитель) может генерировать большую разность потенциалов, чтобы на защищаемую конструкцию мог поступать больший ток.Эта защита с питанием называется системой катодной защиты подаваемого тока (ICCP).

MATCOR обычно разрабатывает системы CP, которые защищают конструкции в течение 30 лет и более. Эти структуры включают в себя:

Системы CP служат дольше всего, когда они спроектированы должным образом. Лучшие инженеры-проектировщики имеют опыт работы со структурами, которые они пытаются защитить. Они также знают фразы проектирования систем, в том числе:

Инженеры-конструкторы, обладающие необходимым опытом и знаниями о конструкции, которую необходимо защитить от коррозии, должны выполнять все этапы проектирования системы.

Потенциальные изменения возникают естественным образом на незащищенном трубопроводе. Протекание тока и гальваническая коррозия трубопровода произойдет, когда вы перейдете от незначительного положительного к незначительному отрицательному. Применение CP-подобного линейного анода MATCOR, который проходит параллельно трубопроводу, приводит к тому, что ток сбрасывается с анода на трубопровод, предотвращая коррозию.

Что такое катодная защита?

Катодная защита (CP) представляет собой электрохимический процесс, который замедляет или останавливает коррозионные токи путем приложения постоянного тока к металлу.При правильном применении CP останавливает коррозионную реакцию, защищая целостность металлических конструкций.

Как работает катодная защита?

Катодная защита работает путем помещения анода или анодов (внешних устройств) в электролит для создания цепи. Ток течет от анода через электролит к поверхности конструкции. Коррозия движется к аноду, чтобы остановить дальнейшую коррозию конструкции.

Какие существуют два типа систем катодной защиты?

Два основных типа: гальванические и токовые.

Что такое анод?

Анод является одним из ключевых компонентов системы катодной защиты. Это компонент, от которого будет разряжаться постоянный ток. Это источник электронов в системе СР. Это компонент, который является более негативным по отношению к защищаемой конструкции.

Что такое катод?

Катод представляет собой катодно защищенную конструкцию, куда протекает ток после разряда с анода. Это компонент, который является более положительным по отношению к защищаемой конструкции.Когда катод получает электроны, он становится поляризованным или более электрически отрицательным.

Что такое электролит?

Электролит для целей катодной защиты представляет собой среду вокруг катода (защищаемой конструкции), обладающую достаточной электропроводностью, чтобы позволить току течь от анода к катоду. Анод и катод должны находиться в такой среде, которая позволяет току катодной защиты течь от анода к катоду. В некоторых случаях может быть несколько слоев или типов электролита, через которые может протекать ток.

Какие конструкции обычно требуют катодной защиты?

Несколько подземных или подводных конструкций требуют или могут выиграть от надлежащего применения катодной защиты. Это включает в себя все нефтегазовые стальные трубопроводы, системы водяных трубопроводов из стали и ковкого чугуна, днища резервуаров на надземных резервуарах большого диаметра, стояки пожарных гидрантов из ковкого чугуна и анкеры направляющего троса опоры HVAC являются примерами конструкций, которые обычно защищаются с помощью КП. Для морских сооружений катодная защита обычно применяется к стальным сваям и стенкам из шпунта на широком спектре морских прибрежных сооружений.Кроме того, корабли и другие крупные суда обычно используют CP. Это некоторые из распространенных приложений CP, но есть и множество других.

Что такое поляризация?

Когда ток катодной защиты течет от анода к защищаемой конструкции (катоду в цепи), электрический потенциал этой конструкции смещается в сторону более отрицательного электрического потенциала – обычно он измеряется в мВ. Этот сдвиг в потенциале называется поляризацией. Величина поляризации является мерой эффективности тока катодной защиты, и как только поляризация становится достаточной, конструкция считается катодно защищенной.Время, необходимое для полной поляризации структуры, может варьироваться в зависимости от структуры и ее окружения, но в некоторых случаях для полной поляризации структуры могут потребоваться недели.

Что такое деполяризация?

Когда ток катодной защиты перестанет течь от анода к катодно защищаемой структуре, поляризованная структура начнет деполяризоваться. Скорость деполяризации может варьироваться в зависимости от структуры и ее окружения.

Когда моя конструкция подвергается катодной защите? Каковы критерии катодной защиты?

В соответствии с международными стандартами NACE существуют два основных критерия, которые можно использовать для подтверждения того, что конструкция считается катодно-защищенной.Первый критерий — это 100 мВ поляризации — это довольно простой критерий для применения, поскольку вы измеряете потенциал конструкции без применения какой-либо CP (собственный потенциал), а затем после применения катодной защиты в течение достаточного периода времени для поляризации измеряете потенциал снова, и если разность потенциалов больше 100 мВ – это обычно известно как критерий сдвига 100 мВ. Другим критерием является критерий отключения потенциала 850 мВ. В этом случае не обязательно наличие собственного потенциала для использования в качестве базовой линии — этот критерий просто требует, чтобы потенциал конструкции был более отрицательным, чем -850 мВ после учета всех источников тока (путем их отключения на время мгновенное).

Что такое «Мгновенное выключение»?

Мгновенное отключение относится к процессу проведения измерений в момент отключения питания в системе CP с подаваемым током. При наличии нескольких источников тока все они должны быть отключены одновременно с помощью синхронизированных прерывателей. Целью выключения всех источников тока является устранение ИК-падений в цепи. Поскольку ток (I) течет по кабелю, существует сопротивление (R), которое ток должен преодолеть — это известно как падение напряжения, поскольку V = I x R.При попытке измерить уровень поляризации важно устранить ИК-падения в цепи, которые являются результатом протекания тока, создающего эти ИК-падения. При мгновенном отключении тока эти показания ИК-падения немедленно уменьшаются до нуля, поскольку ток (I) теперь равен нулю. Это означает, что поляризация, измеренная сразу после отключения тока, является током истинной поляризации. Время имеет решающее значение, потому что при отключении тока структура немедленно деполяризуется, и поляризационный потенциал начинает затухать.Цель мгновенных показаний поляризации при выключении состоит в том, чтобы поймать уровень поляризации при отключении питания и до того, как начнется процесс деполяризации.

Какие существуют типы анодов?

Аноды можно разделить на два основных типа анодов – гальванические аноды (часто называемые протекторными анодами) и аноды с подаваемым током. Гальванические последовательные аноды используют естественный перепад напряжения между анодом и конструкцией для отвода тока от анода к конструкции.Аноды с подаваемым током используют внешний источник питания для отвода тока от анода к конструкции.

Что такое гальванический или расходуемый анод?

Гальванические аноды в основном представляют собой металлические отливки, в которых не используется внешний источник питания для подачи тока. Они полагаются на естественную разность потенциалов между двумя металлами для управления током катодной защиты. Существует три основных типа гальванических анодов. Магний, который является наиболее активным из гальванических анодов и используется в основном в почве.Цинк, который является менее активным металлом и обычно используется в почвах с низким удельным сопротивлением и солоноватой воде. Цинк также является основным металлом в оцинкованных изделиях. И, наконец, алюминий, который в основном используется в морской воде. Обратите внимание, что гальванические аноды часто называют жертвенными анодами, потому что они расходуются во время реакции CP – это также верно и для многих анодов с подаваемым током. Термин «жертвенный» подразумевает отсутствие источника питания и использование анодов, причем эти аноды более активны, чем защищаемая конструкция.

Каковы преимущества гальванической анодной системы?

Системы с гальваническими анодами имеют два основных преимущества. Им не требуется источник питания — во многих приложениях стоимость подачи питания и установки источника питания может быть весьма значительной. Они практически не требуют регулярного технического обслуживания, поскольку отсутствует блок питания. При правильном применении эти два преимущества делают эти анодные системы экономически выгодными.

Каковы недостатки гальванических анодных систем?

Ограниченная мощность, в системах с гальваническим анодом движущая сила между анодом и конструкцией ограничена максимальным значением около 1 В и часто намного меньше 1 В движущей силы.Более крупные конструкции часто требуют большего тока, чем то, что может быть экономически обеспечено гальваническими анодами.
Ограниченный срок службы, гальванические аноды расходуют при относительно больших расходах в пересчете на несколько кг/ампер в год. Это значительно ограничивает срок службы анода в некоторых приложениях.

Ограниченное управление, гальванические аноды не имеют источника питания, мощность которого можно регулировать, изменяя мощность, подаваемую на анод. Системы с гальваническими анодами работают исключительно на основе сопротивления системы, зависящего от разницы напряжений между анодом и конструкцией.

Что такое анод под давлением?

Аноды под давлением предназначены для разряда тока при питании от внешнего источника постоянного тока. Обычно этот внешний источник представляет собой трансформатор/выпрямитель, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. При наличии достаточного количества внешних блоков питания анодные системы с подаваемым током могут разряжать ток, достаточный для защиты практически любой конструкции, независимо от размера или состояния покрытия. Поскольку аноды выбираются не на основе их уровня активности, вместо этого их можно выбирать на основе их характеристик тока разряда — какой ток они могут выдержать.Тремя наиболее распространенными анодами с подаваемым током являются графитовые, чугунные с высоким содержанием кремния и аноды электрокаталитического типа.

Каков ожидаемый срок службы анода?

Существует два основных класса анодов – это те аноды, которые вступают в электрохимическую реакцию, генерируя электрический ток. В эту группу входят магниевые, цинковые и алюминиевые, а также графитовые и чугунные аноды с высоким содержанием кремния. Эти аноды потребляют с определенной скоростью, основанной на генерируемом токе, и скорость их потребления может быть определена в килограммах массы, потребляемой на каждые столько ампер-лет работы.Всегда необходимо учитывать использование анода — вы никогда не сможете полностью израсходовать 100% массы анода — в какой-то момент деградация анода повлияет на его работоспособность. Таким образом, для этих электрохимически реактивных анодов вполне возможно рассчитать ожидаемый срок службы анода.

Существует второй класс анодов – те аноды, которые являются электрокаталитическими и не являются реагентом, но способствуют электрохимическим реакциям. Эти аноды каталитического типа изготавливаются либо на платиновой основе, либо на основе MMO.ММО — это сокращение от «смешанные оксиды металлов», это покрытие, состоящее из оксидов металлов иридия (или рутения) и других компонентов. Поскольку эти аноды являются каталитическими, они потребляют не так, как электрохимически реактивные аноды. Аноды из ММО не имеют заметной потери массы, поскольку они не вступают в прямую реакцию с электролитом. Тем не менее, эти каталитические аноды имеют свой собственный определяемый срок службы анода, также основанный на ампер-годах работы.

Что такое анод из смешанных оксидов металлов (MMO)?

MMO представляет собой покрытие, состоящее из смеси оксидов редкоземельных металлов с иридием или рутением в качестве активного катализатора.Иридий подходит для всех сред CP, в то время как аноды на основе рутения подходят только для морской воды. Точная смесь, используемая в покрытии, может варьироваться в зависимости от производителя, но главное, чтобы у производителя был проверенный рецепт и чтобы его рабочие характеристики, включая срок службы анода, можно было предсказуемо рассчитать на основе ускоренных программ испытаний на срок службы. Эти анодные покрытия MMO наносят на подложку из технически чистого титана Grade I или Grade II. Некоторые из распространенных форм анодов MMO включают проволоку, стержни, трубки, полосы, ленточные сетчатые полосы и листы, пластины и диски.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это просто источник питания, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Для большинства систем катодной защиты с импульсным током выпрямитель является неотъемлемым компонентом конструкции системы. Выпрямители доступны в различных типах корпусов в зависимости от окружающей среды и классификации взрывоопасных зон места. Размер выпрямителя основан на максимальной номинальной мощности постоянного тока — например, 50 В x 50 А означает, что выпрямитель способен выдавать мощность 2500 Вт.

Какова правильная проводка постоянного тока для выпрямителя с катодной защитой?

Крайне важно правильно установить полярность выхода выпрямителя постоянного тока перед подачей питания на выпрямитель или источник питания. Положительный постоянный ток всегда должен быть подключен к анодной системе, в то время как отрицательный постоянный ток всегда подключен к выводам конструкции, подключенным к конструкции. Повторюсь, анод всегда должен быть подключен к плюсу, а структура к минусу. Если выводы анода и конструкции подключены к противоположной полярности, ток будет отводиться от конструкции в сторону анодной системы.Это может иметь катастрофические последствия, так как вызовет ускоренную коррозию конструкции — для стали скорость коррозии составит 20 фунтов/ампер в год.

Что такое испытательная станция катодной защиты?

Испытательные станции являются еще одним ключевым компонентом конструкции системы катодной защиты. Эти испытательные станции обычно устанавливаются в стратегически важных местах, чтобы иметь возможность обеспечить доступ для тестирования. Испытательные станции — это общее название, которое может варьироваться от простого вывода от трубы или заглубленной конструкции до испытательной станции, обеспечивающей простое электрическое подключение, до очень сложных с датчиками скорости коррозии, купонами переменного и постоянного тока и удаленным оборудованием для сбора и мониторинга данных. .

Что такое кабель HMWPE? Что такое кабель HMWPE/Kynar или HMWPE/Halar?

В отрасли катодной защиты аноды часто заглубляют или размещают в неблагоприятных условиях эксплуатации. Для защиты целостности анодной кабельной системы в промышленности используется кабельная система «прямого заглубления». Наиболее распространенным в США является кабель из полиэтилена с высокой молекулярной массой или HMWPE. Эта изоляция кабеля обычно имеет толщину 110 мил и более, она чрезвычайно прочна и ее трудно повредить даже при самом жестком обращении.Для некоторых сред с высоким содержанием хлора обычно используется двойная изоляция с внутренней оболочкой из фторполимера. Наиболее распространенными типами являются PVDV (Kynar) и ECTFE (Halar), и они имеют очень похожие характеристики химической стойкости.

Где используется кабель HMWPE/Kynar или HMWPE/Halar с двойной изоляцией?

Кабель для прокладки в грунт с двойной изоляцией имеет внутренний слой из химически стойкого фторполимера (кинар или халар) для обеспечения дополнительной химической стойкости в средах с высоким содержанием хлора.Если присутствуют соли, эти соли могут привести к образованию газообразного хлора, который реагирует с водой с образованием соляной кислоты. Это может нанести серьезный ущерб стандартным кабелям, и дополнительная химическая защита кабелей с двойной изоляцией настоятельно рекомендуется в местах, где высокая плотность тока возникает в среде, богатой хлоридами, с минимальной подвижностью газа или электролита. Глубокие заземляющие слои анодов, засоленные почвы, заболоченные участки могут создавать проблемы для стандартного кабеля, требуя более химически инертной изоляции кабеля.

В чем проблема с соединениями кабеля с анодом при катодной защите?

Для систем катодной защиты с подаваемым током крайне важно, чтобы на кабеле или любых кабельных соединениях не было перегибов, порезов или трещин. Это особенно важно для кабелей анода, подключенных к положительной стороне источника питания. Если какая-либо часть анодной кабельной системы будет скомпрометирована, а медный проводник имеет обратный электрический путь в окружающую среду, тогда медь станет непреднамеренным анодом и начнет очень быстро потреблять, что приведет к обрыву цепи и неработоспособной системе CP.Таким образом, со стороны анода очень важно, чтобы каждый сросток или соединение были полностью водонепроницаемыми и чтобы вся изоляция кабеля была в хорошем состоянии.

Что такое RMU? Как RMU используются в катодной защите?

RMU — это сокращение от Remote Monitoring Unit. При удаленном мониторинге катодной защиты RMU обычно используются для контроля и, в большинстве случаев, управления работой выпрямителей в системах катодной защиты с подаваемым током. RMU также могут применяться на испытательных станциях, критических соединениях и в других приложениях для мониторинга.Доступны различные технологии, включая широкополосную, сотовую и спутниковую связь, позволяющие осуществлять мониторинг и управление системой.

Что такое обследование CIS (или CIPS)?

CIS или близкоинтервальное обследование, в международном масштабе чаще называемое CIPS (близкоинтервальное потенциальное обследование), является распространенным средством проверки надлежащей работы систем катодной защиты вдоль трубопроводов большой протяженности или в пределах станций/сетей трубопроводов. Обследование состоит из снятия возможных показаний, когда бригада проходит по центру подземного трубопровода.Эти показания обычно снимаются, когда все воздействующие источники тока включаются и выключаются через равные промежутки времени. Таким образом, показания снимаются, фиксируя потенциал между трубой и электродом сравнения. Фиксируются показания как текущего цикла включения, так и текущего цикла выключения. Этот процесс повторяется по всей длине трубопровода. Затем данные включения/выключения анализируются, чтобы подтвердить, что система CP работает правильно и обеспечивает требуемую поляризацию системы.

Что такое «прерыватель»?

Прерыватель — это сложный переключатель, который можно использовать для прерывания работы выпрямителя.Используемые сегодня прерыватели автоматически синхронизируются со спутниковым сигналом, что позволяет синхронизировать многочисленные прерыватели с одним и тем же временем, чтобы собранные данные об отключении были точными. Многие новые выпрямители для трубопроводов поставляются со встроенными прерывателями, на которые можно дистанционно подавать питание для обследований и тестирования систем защиты.

Что такое система с глубокими анодами?

Иногда называемая глубокой анодной скважиной или глубоким анодным заземлителем, система глубокого анода часто является эффективным средством подачи большого количества тока в землю из одного места с очень небольшой площадью поверхности.Обычное буровое оборудование используется для бурения скважины глубиной примерно 200-400 футов и опускания в нее одного или нескольких анодов перед засыпкой скважины. Аноды расположены достаточно далеко от поверхности, чтобы можно было считать их электрически удаленными от конструкции и, таким образом, способными проецировать ток в перегруженную подземную среду или распределять ток на многие мили в каждом направлении для изолированных трубопроводов.

Что такое газовая блокировка анода?

Во время электрохимической реакции катодной защиты выделяется газ как часть реакционного процесса, который также высвобождает электроны, позволяя току распределяться по электролиту.В большинстве сред этот газ может куда-то диффундировать или выделяться; однако в тех редких случаях, когда образующийся газ не может мигрировать от поверхности анода, газ может фактически блокировать поток электронов и подавлять реакцию катодной защиты. Это чаще встречается в системах с глубокими анодами, где отверстие пробуривается с поверхности вниз в землю, а окружающая среда вокруг отверстия может быть не очень проницаемой, что улавливает газы. В большинстве систем с глубоким анодом используется вентиляционная труба, позволяющая газам выходить, чтобы предотвратить блокировку газа.

Что такое вентиляционная труба?

Вентиляционные трубы представляют собой трубопроводы малого диаметра с просверленными отверстиями или прорезями, которые позволяют газам, образующимся на аноде в процессе катодной защиты, отводиться от анода. Это может помочь уменьшить скопление газов вокруг анода или концентрацию соляной кислоты с низким pH, которая может образовываться, когда имеется избыток газообразного хлора, который не удаляется. Эта среда с низким pH может повредить изоляцию кабеля из высокомолекулярного полиэтилена и привести к преждевременному выходу кабеля из строя.

Какова роль материала коксовой засыпки?

Почти все подземные аноды имеют ту или иную форму материала обратной засыпки, либо встроенную в упаковку анода, либо поставляемую извне для установки. Для нагнетаемых токовых анодов обычно используется коксовая засыпка. Основная роль коксовой засыпки заключается в обеспечении однородной среды с низким сопротивлением, в которую анод может легко отводить ток. Это помогает уменьшить любые проблемы, связанные с плохим контактом заглубленного анода с землей, а также увеличить эффективный размер анода, уменьшая засыпку анода до сопротивления земли.

Расходуется ли также закладка кокса, и если да, то сколько?

Углерод сам по себе может выступать в качестве анода с нагнетаемым током, и когда другой анод с нагнетаемым током установлен в коксовой засыпке, часть коксовой засыпки будет действовать как продолжение анода с нагнетаемым током, и в той степени, в которой углерод израсходован, тогда нагнетаемый ток потребления анода, вероятно, снижается. То, насколько быстро расходуется коксовая засыпка и какое положительное влияние это оказывает на фактический срок службы анода, во многом зависит от конкретного объекта и зависит от таких переменных, как качество кокса, уплотнение частиц кокса, уровень влажности и форма частиц.По сути, для электронов существует два режима проводимости: электронная проводимость, при которой электроны перетекают от анода через кокс в качестве расширения фактического анода, а электрохимическая анодная реакция происходит от углерода к окружающей среде. Это приводит к тому, что углерод является реагентом, и происходит ионный перенос, когда ток генерируется на аноде, а затем течет по пути влаги снаружи частиц кокса, таким образом, углерод не участвует в качестве основного реагента и, следовательно, не потребляется.Суть в том, что трудно понять, как будет работать отдельная установка или с какой скоростью будет потребляться засыпка.

Где я могу узнать больше о катодной защите?

Конечно, вы всегда можете связаться с MATCOR, однако тематика ScienceDirect включает множество книг и рецензируемых журналов по теме ДЦП.

Мы ответим на ваш вопрос по электронной почте и опубликуем его здесь.

Чтобы связаться с нашей командой экспертов по катодной защите для получения дополнительной информации, задать вопрос или получить предложение, нажмите ниже.Мы ответим по телефону или электронной почте в течение 24 часов. Чтобы получить немедленную помощь, звоните по телефону +1-215-348-2974.

Катодная защита – обзор

Покрытия Smart с антикоррозионной активностью «Актив-Актив»: Свойства Smart Protector

Одним из наиболее эффективных средств защиты от коррозии является катодная защита. Этот метод может быть реализован только для случаев электрохимической коррозии: атмосферной коррозии, коррозии в растворе электролита и за счет блуждающих токов. Защищаемый металл соединяется с более активным металлом (с более отрицательным шиловидным хвостом), который служит протектором.Протектор образует гальванический элемент, становится анодом и корродирует, а восстановление деполяризатора происходит только на поверхности защищаемого металла. Коррозия не подавляется, а переносится на расходуемый металлический анод (рис. 1(а)). Катодная защита эффективна не только в месте контакта защищаемого металла и расходуемого анода, но и может охватывать некоторую площадь. Размеры этой области сильно зависят от электропроводности агрессивной среды.

Рис.1. Схема активного антикоррозионного действия протектора (на примере протектора Zn).

К протекторным анодам предъявляются следующие требования: потенциал металла должен быть более отрицательным, а скорость его растворения (коррозии) не должна быть слишком высокой. Классическими примерами являются сплав Zn, Al и Mg. Цинковые покрытия, электролитические или горячеоцинкованные, эффективно используются для защиты от коррозии стали или чугуна. Однако формирование такого покрытия требует специальных ванночек, сборка и разборка которых может быть трудоемкой.

Таким образом, разработка композиционных покрытий, обеспечивающих катодную защиту, началась еще в 1950-х годах 20 века. Эти покрытия называются покрытиями с высоким содержанием Me. Эти покрытия умны, так как срабатывают при прессовании водного раствора. Присутствие растворенных электролитов вызывает коррозию цинка, что делает его расходуемым анодом. Покрытия с высоким содержанием Me обычно состоят из полимера (чаще всего эпоксидного) с внедренными в него микрочастицами металлов. Выбор металла для обогащенного Me покрытия зависит от металла, который необходимо защитить.Покрытия с высоким содержанием цинка чаще всего используются для защиты стали (Pandis et al ., 2020). Для лучшей защиты в обогащенное цинком покрытие добавляются частицы алюминия (Jalili et al ., 2015) в виде добавки 2–10%. Еще более сильную катодную защиту обеспечивает покрытие (краска) с высоким содержанием алюминия (Nikravesh et al ., 2011). Для коррозии алюминиевого сплава AA2024 Plagemann и др. . (2013) отчет о краске, богатой цинком и магнием. Содержание магния колеблется от 16 до 26 мас.%. При использовании сферических частиц микронного размера их содержание должно составлять 90–96 мас.%.В этом случае частицы цинка обеспечивают непрерывный электрический контакт (рис. 2(а)) и катодная защита такого покрытия не уступает гальваническому цинку. Однако у такой насыщенной Me смарт-краски мало недостатков. Во-первых, высокое содержание металлических частиц отрицательно сказывается на реологии краски и ее применимости. Кроме того, из-за низкого содержания связующего смарт-покрытие с содержанием цинка 92–96 мас.% имело очень высокую пористость. Со временем это приводит к проблемам с чистотой поверхности, поглощению капиллярной воды и увеличению скорости коррозии.Умное покрытие, богатое цинком, также обогащено раствором соли, поэтому защита сохраняется еще дольше из-за самокоррозии частиц цинка (Shi et al ., 2011).

Рис. 2. Умное цинконаполненное покрытие с умной протекторной активностью (вверху – высокое содержание цинка, внизу – низкое содержание цинка).

В связи с этим предпринимались попытки снизить содержание Zn до 70–74 мас.% (Sofian, Noda, 2013). Однако снижение содержания Zn вызывает разрыв в электрической цепи. Частицы цинка, не имеющие прямого контакта с поверхностью металла, в реакции не участвуют.Самокоррозия таких частиц цинка также несколько улучшает барьерные свойства покрытия (рис. 2(б)). Для противодействия предлагается несколько подходов. Предлагается введение ламеллярных частиц в богатое цинком интеллектуальное покрытие, состоящее из сферических частиц (Jagtap et al ., 2007; Pereyra et al ., 2006). Наночастицы цинка вводились в интеллектуальное покрытие с высоким содержанием цинка в качестве добавки 5–10% (Schaefer, Miszczyk, 2013). Джалили и др. . (2015) использовали наночастицы алюминия, модифицированные аминотриметиленфосфоновой кислотой, для снижения скорости самокоррозии.Для формирования непрерывных электрических цепей и увеличения проводимости в интеллектуальное покрытие, богатое цинком, были добавлены многослойные углеродные нанотрубки (Park and Shon, 2015). Гергели и др. . (2014) включили покрытые полипирролом различные типы и количества функционализированных углеродных нанотрубок. Установлено, что лучшими характеристиками обладают покрытия с углеродными нанотрубками с низкой степенью функционализации. Для снижения скорости самокоррозии частиц цинка (таким образом продлевая катодную защиту умного покрытия с высоким содержанием цинка) в состав покрытия были добавлены ингибиторы.В работе Парк и др. . (2012) предлагается обрабатывать частицы Zn 2-этилгексиловым эфиром фосфорной кислоты с катионом Ca 2+ . Это приводит к образованию алкилфосфатно-кальциево-цинкового комплекса на поверхности частиц цинка толщиной 190 нм. В работе Gergely и др. . (2011) используется меньше цинка. Скорость самокоррозии контролировали добавлением в состав покрытия полипиррола, нанесенного на наночастицы оксида алюминия (3,2 мас.%). Другие ингибиторы также использовались в составе интеллектуальных покрытий с высоким содержанием цинка, таких как полианилин и полианилин — полностью расслоенная нано-глина (Акбаринежад и др. ., 2013), наноглина с органическим модификатором диметилгидрогенизированный жир, четвертичный аммоний (Arianpouya et al ., 2016), слоистый двойной гидроксид Zn-Al, интеркалированный 2-меркаптобензотиазолом (Hayatdavoudi and Rahsepar, 2017) и силикат цинка ( Knudsen и др. ., 2005).

Катодная защита – обзор

5.1 ВВЕДЕНИЕ

Катодная защита – это проверенный метод борьбы с коррозией для защиты подземных и подводных металлических конструкций, таких как нефте- и газопроводы, кабели, инженерные коммуникации и фундаменты конструкций.Катодная защита в настоящее время широко применяется для защиты нефтяных буровых платформ, верфей, причалов, кораблей, подводных лодок, труб конденсаторов в теплообменниках, мостов и палуб, гражданских и военных самолетов и систем наземного транспорта.

Конструкция систем катодной защиты довольно сложна, однако она основана на простых электрохимических принципах, описанных ранее в главе 2. Коррозионный ток протекает между анодами и катодами местного действия из-за наличия разности потенциалов между ними (рис. .5.1). Как показано на рис. 5.2, электроны, высвобождаемые в анодной реакции, расходуются в катодной реакции. Если мы снабдим металлическую структуру дополнительными электронами, больше электронов будет доступно для катодной реакции, что приведет к увеличению скорости катодной реакции и снижению скорости анодной реакции, что в конечном итоге сведет к минимуму или устранит коррозию. Это в основном цель катодной защиты. Дополнительные электроны снабжаются постоянным электрическим током.При подаче постоянного тока потенциал катода смещается к потенциалу анодной области. Если подается достаточный постоянный ток, разность потенциалов между анодом и катодом устраняется, и коррозия в конечном итоге прекращается.

Рисунок 5.1. Электрохимическая ячейка. Ячейка коррозии между двумя участками на одной металлической поверхности. Ток течет из-за разности потенциалов между анодом и катодом. Анионы (например, Fe ++ ) остаются на аноде, который подвергается коррозии, и принимаются на катоде, где коррозия предотвращается.Электроны нерастворимы в водных растворах и движутся только в металле

Рисунок 5.2. Простая электрохимическая ячейка

По мере увеличения катодного тока (больший перенос электронов) катодная реакция поляризуется в направлении локального действия анодного потенциала, тем самым еще больше уменьшая разность потенциалов между анодами и катодами. Полная катодная защита достигается, когда металлическая структура становится катодом (более отрицательным). Тяжесть коррозии прямо пропорциональна величине разности потенциалов между анодом и катодом, поэтому, устраняя эту разницу, можно устранить коррозию.

Морская катодная защита 101: что это такое и как это работает

Ричард Бакстер и Джим Бриттон

Как сталь подвергается коррозии в воде?

Чтобы понять катодную защиту, вы должны сначала понять, как возникает коррозия. Чтобы возникла коррозия, должны присутствовать три вещи:

1. Два разнородных металла
2. Электролит (вода с любым типом соли или солей, растворенных в ней)
3.Металлическая (проводящая) дорожка между разнородными металлами

Два разнородных металла могут быть совершенно разными сплавами, такими как сталь и алюминий, но, скорее всего, это микроскопические или макроскопические металлургические различия на поверхности одного куска стали. В этом случае будем рассматривать свободнокорродирующую сталь, которая неоднородна.

При наличии вышеуказанных условий в более активных центрах происходит следующая реакция: (два иона железа плюс четыре свободных электрона).

2Fe => 2Fe ++ + 4e

Свободные электроны проходят через металл к менее активным местам, где происходит следующая реакция: (газообразный кислород превращается в ион кислорода – путем соединения с четырьмя свободными электронами – который соединяется с водой с образованием ионов гидроксила).

O 2 + 4e + 2H 2 0 => 4 OH

Рекомбинация этих ионов на активной поверхности приводит к следующей реакции, которая дает продукт коррозии железа гидроксид железа: (железо соединяется с кислородом и водой с образованием гидроксида железа).

2Fe + O 2 + 2H 2 O => 2Fe (OH) 2

Эта реакция чаще описывается как «ток тока через воду от анода (более активный участок) к катоду (менее активный участок)».

Как катодная защита останавливает коррозию?

Катодная защита предотвращает коррозию путем преобразования всех анодных (активных) участков на поверхности металла в катодные (пассивные) участки за счет подачи электрического тока (или свободных электронов) из альтернативного источника.

Обычно это гальванические аноды, которые более активны, чем сталь. Эту практику также называют жертвенной системой, поскольку гальванические аноды жертвуют собой, чтобы защитить конструкционную сталь или трубопровод от коррозии.

В случае алюминиевых анодов реакция на поверхности алюминия: (четыре иона алюминия плюс двенадцать свободных электронов)

4Al => 4AL +++ + 12 e

и на стальной поверхности: (газообразный кислород превращается в ионы кислорода, которые соединяются с водой с образованием ионов гидроксила).

3O 2 + 12e + 6H 2 0 => 12OH

Пока ток (свободные электроны) поступает к катоду (стали) быстрее, чем поступает кислород, коррозия не возникает.

Рисунок 1: Система расходуемых анодов в морской воде

Основные соображения при проектировании систем расходуемых анодов

Электрический ток анодного разряда регулируется законом Ома, а именно:

И=Э/Р

I= Сила тока в амперах
E= Разность потенциалов между анодом и катодом в вольтах
R= Общее сопротивление цепи в Омах

Первоначально ток будет высоким, потому что разница потенциалов между анодом и катодом велика, но по мере того, как разность потенциалов уменьшается из-за влияния тока, протекающего на катод, ток постепенно уменьшается из-за поляризации катода.Сопротивление цепи включает в себя как водную дорожку, так и металлическую дорожку, которая включает в себя любой кабель в цепи. Доминирующей величиной здесь является сопротивление анода морской воде.

Для большинства применений сопротивление металла настолько мало по сравнению с водостойкостью, что им можно пренебречь (хотя это неверно для салазок или длинных трубопроводов, защищенных с обоих концов). Как правило, длинные тонкие аноды имеют меньшее сопротивление, чем короткие толстые аноды. Они будут разряжать больше тока, но не так долго.

Таким образом, разработчик катодной защиты должен выбрать размеры анодов таким образом, чтобы они имели правильную форму и площадь поверхности для отвода тока, достаточного для защиты конструкции, и достаточный вес, чтобы продержаться желаемый срок службы при отводе этого тока.

Как правило:

Длина анода определяет, какой ток может производить анод и, следовательно, сколько квадратных футов стали можно защитить. Поперечное сечение (вес) определяет, как долго анод может поддерживать этот уровень защиты.

Системы катодной защиты с импульсным током (анодные системы ICCP)

Из-за сильных токов во многих системах с морской водой нередко используются системы нагнетания тока, в которых используются аноды типа (аноды ICCP), которые не растворяются легко в ионы металлов. Это вызывает альтернативную реакцию: окисление растворенных ионов хлора.

2Cl => Cl 2 + 2e

Питание подается от внешнего блока питания постоянного тока.

Рис. 2. Система катодной защиты импульсным током в морской воде.

Как узнать, достаточно ли у нас катодной защиты?

Мы можем убедиться, что ток достаточен, измерив потенциал стали относительно стандартного электрода сравнения, обычно серебра/хлорида серебра (Ag/AgCl sw.), но иногда цинка (sw.).

Подача тока на любой металл сместит его нормальный потенциал в отрицательном направлении.История показала, что если сталь получает ток, достаточный для смещения потенциала до (-) 0,800 В по сравнению с серебром/хлоридом серебра (Ag/AgCl), коррозия практически прекращается.

Из-за характера образующихся пленок минимальный (-0,800 В) потенциал редко бывает оптимальным, поэтому разработчики пытаются достичь потенциала между (-) 0,950 В и (-) 1,000 В по сравнению с Ag/AgCl sw.

Рисунок 3: Защищенные и незащищенные конструкции, подтвержденные потенциалом катодной защиты.

Что такое катодная защита и почему вы должны узнать о ней больше? – Магазин Ярна

Возможно, вы слышали, что время от времени упоминается термин «катодная защита».Но знаете ли вы, что это такое и почему это важно? Вы можете этого не осознавать, но многие товары, которыми вы пользуетесь, являются косвенным результатом катодной защиты. Если бы не эта техника, транспортные корабли не смогли бы доставить вам импортные продукты и товары, которые вы так любите. Итак, давайте посмотрим, что такое катодная защита и как вы можете реализовать ее в своем доме.

Что такое катодная защита?

Проще говоря, катодная защита — это метод защиты металла от коррозии, основанный на физических принципах.Это необходимо для металлических труб, кораблей и лодок, которым приходится долго находиться в воде. Он также обеспечивает защиту от коррозии стальных конструкций, заглубленных в почву. Хотя все это может звучать как промышленная чепуха, на самом деле легко понять, почему это так важно.

Основной принцип катодной защиты заключается в подключении внешнего анода к металлу для его защиты. Затем между ними проходит ток, благодаря чему металл становится катодным и не подвергается коррозии.

Например, нефтяные компании регулярно покрывают свои стальные конструкции кожухов алюминием.Жертвенный металл действует как анод. В результате алюминий подвергается коррозии, а сталь остается защищенной. И это только один базовый пример. Катодная защита работает для различных металлических конструкций в различных средах.

Итак, если подвести итог, не вдаваясь в технические подробности: вам нужны два разных металла и ток для пропускания через них.

Как катодная защита может продлить срок службы труб в вашем доме

Теперь вы знаете основы катодной защиты.Итак, еще один вопрос. Можете ли вы использовать принципы катодной защиты для защиты ваших водопроводных труб? Да, ты можешь. Почему это важно? Потому что, если вы живете в США, у вас есть 8 из 10 шансов столкнуться с жесткой водой .

Жесткая вода содержит избыточное количество минералов, таких как кальций, магний, мел и известь. Хотя пить их безопасно, они оказывают огромное влияние на ваши приборы и даже на вашу кожу . Когда жесткая вода проходит через ваши трубы, накипь накапливается и разрушает их.Это может привести к засорению или, что еще хуже, к утечкам. Известковый налет и ржавчину трудно удалить. А протекающая труба может привести к затоплению или, в лучшем случае, к завышенным счетам за воду.

Для защиты ваших труб от известкового налета и ржавчины средство для удаления накипи работает по тому же принципу, что и катодная защита. Устройство для удаления накипи оснащено двумя активными импульсными катушками, которые необходимо намотать на трубу. Катушки имеют длину 51 дюйм и пропускают ток 24 В 1 А по вашим трубам.Они могут успешно покрыть любую трубу с максимальным диаметром 1,2 или до 4 дюймов в зависимости от модели.

Когда вода проходит через обработанную область под двумя импульсными катушками, мощные электрические волны разрушают кристаллы и превращают минералы в ионы. Этот процесс приводит к значительному уменьшению отложений известкового налета. И даже если со временем образуется известковый налет, его будет легче чистить.

Почему бы просто не покрыть трубы другим металлом?

В отличие от нефтяных вышек и других стальных конструкций, ваши трубы не находятся в воде или земле.Вместо этого вода течет через них. Таким образом, защита внешней стороны трубы без протекания тока бесполезна. Не говоря уже о том, что очень опасно пытаться делать такие «хаки» самостоятельно. Ты можешь убить себя. Буквально.

Используя средство для удаления накипи, вы успешно защитите свои трубы от ржавчины, не сталкиваясь с опасными токами. Микрочип внутри устройства для удаления накипи регулирует ток, протекающий через две активные катушки. Он посылает небольшие токи только внутри ваших труб, а не снаружи.Именно это делает его на 100% безопасным в эксплуатации. Если вы попытаетесь направить электрический ток через импровизированные провода, вас ударит током.

Какие еще преимущества дает средство для удаления накипи?

  • Продлевает срок службы стиральной машины, кофеварки и других приборов, работающих на воде.
  • Вам будет легче избавиться от мыльной пены.
  • Вы можете сэкономить до 1000 долларов в год на отоплении, уборке, ремонте сантехники и т. д.
  • Чем меньше известковый налет, тем выше расход воды.
  • Больше не будет известкового налета или минеральных отложений на насадке для душа, кране или унитазе.
  • Снижается риск возникновения дерматологической реакции.
  • Вы экономите воду, тем самым помогая окружающей среде.

Часто задаваемые вопросы

  • Что делать, если у меня нет жесткой воды?

Жесткая вода классифицируется в зависимости от количества минералов в ней. Когда минералы превышают определенный уровень, вода классифицируется как жесткая.Несмотря на то, что вода в вашем районе не отличается высоким уровнем жесткости, в ней, вероятно, содержится достаточное количество кальция и известкового налета. Ваши трубы не заржавеют так быстро, но рано или поздно это произойдет. Лучше предотвратить это, пока есть возможность.

  • Безопасно ли пить воду, очищенную от накипи?

Да, воду без накипи может пить каждый. В отличие от традиционных смягчителей воды на основе соли, средство для удаления накипи не добавляет в воду натрий или другие химические вещества. Вы можете без проблем давать его детям, кормящим женщинам, растениям и домашним животным.

  • Какая на вкус вода после удаления накипи?

Вкус такой же, как и у воды. В отличие от смягчителей воды, средства для удаления накипи не удаляют питательные минералы, которые придают воде ее «вкус». Вы по-прежнему будете ощущать освежение и увлажнение, как при употреблении обычной или бутилированной воды.

Суть

Катодная защита, вероятно, лучший способ избежать коррозии. Тяжелая промышленность использует этот тип защиты уже почти столетие.А теперь вы можете сделать то же самое со своей сантехникой с помощью нашего средства для удаления накипи . И даже сантехник не нужен. Вы будете готовы защитить свои трубы от коррозии и уменьшить жесткость воды всего за 10 минут.

Если вы не на 100% довольны нашим продуктом, вы можете отправить его обратно в течение 100 дней, и мы вернем вам все до копейки. Наша годовая гарантия распространяется на случай, если средство для удаления накипи выйдет из строя, несмотря на правильное использование. И в довершение всего, если вы зарегистрируете средство для удаления накипи на нашем сайте, вы сможете получить расширенную 10-летнюю гарантию.Это целое десятилетие качественной воды.

Область знаний по катодной защите | WBDG

Роберта Дж. Эванса-младшего, ЧП (AFCEC) и Lean-Miguel San Pedro (NAVFAC) и Thomas Tehada, P.E. (NAVFAC) для директора по политике и надзору в отношении коррозии (DCPO), (DASD) [Готовность техники]

Обновлено : 07.10.2021

ВВЕДЕНИЕ

Катодная защита (CP) — это метод, используемый для предотвращения коррозии путем изготовления металла, который обычно ведет себя как анод и подвергается коррозии, вместо этого ведет себя как катод и уменьшает или устраняет коррозионное воздействие.Это применение электрохимической коррозионной ячейки с положительными результатами. КП, как правило, реализуется двумя способами: расходуемые аноды (обеспечивающие гальваническую КП (ГКТ)) (см. рис. 1) и постоянный ток (обеспечивающие КП подаваемого тока (ГКП) (см. рис. 2) . Аноды системы КП передают место коррозионного воздействия от защищаемой конструкции до самих анодов (другой материал, специально выбранный для обеспечения функционирования цепи CP)

Для подачи тока на аноды системы GCP их разность электрохимических потенциалов должна быть более электроотрицательной, чем защищаемая конструкция.Между ними должна существовать достаточная разность потенциалов, чтобы преодолеть сопротивление цепи и обеспечить достаточный ток для обеспечения защиты конструкции. Поскольку аноды GCP обеспечивают защитный ток в процессе электрохимической коррозии, они также должны быть недорогими и иметь достаточную токовую мощность, чтобы быть рентабельными.

Рисунок 1: Схематическое изображение системы GCP
Источник: Томас Техада, ЧП, NAVFAC EXWC. Адаптировано из UFC 3-570-01 Катодная защита

Рисунок 2: Схематическое изображение системы ICCP
Источник: Thomas Tehada, P.Э., НАВФАК ЭКСВК. Адаптировано из UFC 3-570-01 Катодная защита

Наиболее распространенными анодами GCP являются алюминий, магний и цинк. В ICCP постоянный ток от источника питания через аноды ICCP подается на защищаемую конструкцию, чтобы предотвратить электрохимический механизм коррозии до ее атаки. В системе ICCP для подачи защитного тока используются полуинертные аноды. Эти аноды демонстрируют относительно высокие электрохимические потенциалы; поэтому для создания заряженного потока в направлении катодной защиты стальной конструкции необходимо подключить внешний источник питания.Источник питания должен преодолеть разность гальванических потенциалов между анодами ICCP и защищаемой конструкцией, прежде чем он сможет даже обеспечить первые шаги защиты конструкции. Мы часто называем этот потенциал, который источник питания должен сначала преодолеть, обратным напряжением. Наиболее распространенными анодами ICCP являются графит, чугун с высоким содержанием кремния, платина, смешанный оксид металлов и полимер. Электрическая энергия, израсходованная на перенос заряда через соответствующие границы раздела катод и анод/электролит, вызывает это изменение потенциала, которое мы называем поляризацией, что имеет решающее значение для определения соответствия адекватным критериям защиты.

ОПИСАНИЕ

Системы

CP должны быть тщательно спроектированы, правильно установлены, проверены на правильность функционирования, сертифицированы для обеспечения надлежащей защиты и обслуживания. Текущие стандарты NACE признают адекватную защиту по трем основным критериям для стали, подверженной воздействию почвы:

  1. Критерии потенциала –850mVCSE при подаче тока
  2. –850mVCSE поляризованный потенциал
  3. Критерий сдвига поляризации 100 мВ

Аэрация (кислород), перемешивание (скорость), температура, рН, площадь поверхности и время влияют на поляризацию, измерения потенциала и достоверность критериев.При проектировании или оценке системы CP основные цели проектирования CP включают:

  1. Обеспечение достаточной постоянной плотности тока для всех частей конструкции в соответствии с приемлемыми критериями
  2. Сведение к минимуму интерференционного воздействия на другие конструкции
  3. Обеспечение эксплуатационной гибкости при ожидаемых изменениях окружающей среды, защитного покрытия и срока службы системы
  4. Соблюдение применимых норм и стандартов для обеспечения безопасности населения и обслуживающего персонала
  5. Обеспечение расчетного срока службы системы защиты, совпадающего со сроком службы защищаемой системы
  6. Предоставление средств тестирования и мониторинга для обеспечения соответствия характеристик системы CP отраслевым критериям, стандартам и правилам

В конечном итоге мы подтверждаем эффективность системы CP тем, контролирует ли она коррозию или нет.Непосредственное определение скорости коррозии, как правило, не является простым процессом. В большинстве случаев мы полагаемся на косвенные методы оценки системы CP. Основным методом является измерение структуры электролитного потенциала по сравнению с выбранными критериями. Мы также измеряем системные токи в качестве дополнительного параметра производительности. Мы регулярно измеряем структуру электролитных потенциалов на предмет соответствия этим критериям и обеспечиваем соответствие любым нормативным стандартам. Мы также должны принять во внимание любой из тех факторов, которые влияют на поляризацию, потенциальные измерения и достоверность критериев.

Фото 1: Дискретный цинковый анод (обернутый в зеленую сетку) при ремонте бетонного настила. Устройство с желтым подводящим проводом является постоянным электродом сравнения.
Источник: UFC 3-570-01 Катодная защита

Катодная защита используется для защиты критической инфраструктуры, большая часть которой может привести к катастрофическим последствиям из-за отказа:

  • Трубопроводы и системы распределения природного газа
  • Трубопровод жидкого топлива
  • Кислородный трубопровод
  • Пожарные магистрали и подземные противопожарные трубы
  • Трубопровод под давлением из ковкого чугуна под плитой пола (плита на уклоне)
  • Подземные трубопроводы для теплоснабжения и холодной воды в металлическом кабелепроводе
  • Стальные шпунтовые дамбы, опоры для пирсов, отбойные сваи и другие подводные стальные конструкции
  • Системы подземных, наземных и приподнятых резервуаров

Другие системы, которые могут использовать CP:

  • Системы с опасными продуктами
  • Системы распределения питьевой воды
  • Системы распределения сжатого воздуха
  • Станции подъема сточных вод
  • Армирующая сталь для бетона

Фото 2: Периодическое тестирование производительности — выходной ток выпрямителя системы ICCP.
Источник: Steve Geusic, P.E, LEIDOS

Правильно спроектированная, эксплуатируемая и обслуживаемая система CP может продлить срок службы конструкции на неопределенный срок заменой компонентов CP. Ежегодные расходы на техническое обслуживание и периодический ремонт намного меньше, чем капитальный ремонт или замена самих конструкций. Снижение потенциальной ответственности за преждевременный выход из строя коммунальных услуг, таких как взрывы газопроводов и утечки реактивного топлива, огромно. Предотвращение затрат, вызванных утечкой, которая приводит к штрафам, очистке окружающей среды, рекультивации и удалению загрязненной почвы, а также связанному с этим негативному общественному имиджу, является основным соображением при выборе и поддержке функционирующего и эффективного решения по БЧП.Для получения дополнительной информации просмотрите учебный модуль «Основы катодной защиты». Инструмент контрольных списков CPC предоставляет несколько напоминаний о проектировании и полевых проверках, чтобы убедиться, что CP соответствует требованиям в течение жизненного цикла.

Министерство обороны

Единые критерии объектов (UFC)

Спецификации унифицированного руководства по объектам (UFGS)

Инженерный корпус армии США — Технический бюллетень по общественным работам (PWTB)

Ассоциация защиты материалов и характеристик (AMPP) [Национальная ассоциация инженеров по коррозии (NACE) и Общество защитных покрытий (SSPC)]

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

Организации

Помощь

Установочные организации Министерства обороны США

Образование

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.