Cathodic Protection: การใช้งานและมาตรฐาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การกัดกร่อนเป็นปฏิกิริยาเคมีและไฟฟ้าเคมีของโลหะกับสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดความเสียหาย มันไหลด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งสามารถลดลงได้ จากมุมมองเชิงปฏิบัติ การป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะเมื่อสัมผัสกับพื้นดิน น้ำ และสื่อการขนส่งเป็นที่สนใจ พื้นผิวด้านนอกของท่อเสียหายเป็นพิเศษจากอิทธิพลของดินและกระแสน้ำที่ไหลหลง

การกัดกร่อนภายในขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง หากเป็นก๊าซ ต้องทำความสะอาดอย่างทั่วถึงจากความชื้นและสารที่มีฤทธิ์รุนแรง เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ออกซิเจน ฯลฯ

หลักการทำงาน

วัตถุของกระบวนการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าคือสิ่งแวดล้อม โลหะ และส่วนต่อประสานระหว่างพวกมัน สื่อซึ่งมักจะเป็นดินหรือน้ำชื้นมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างมันกับโครงสร้างโลหะ หากกระแสเป็นบวก (ขั้วบวก) ไอออนของเหล็กจะผ่านเข้าไปในสารละลายโดยรอบ ส่งผลให้สูญเสียมวลของโลหะ ปฏิกิริยาทำให้เกิดการกัดกร่อน ด้วยกระแสลบ (อิเล็กโทรดแคโทด) การสูญเสียเหล่านี้จะหายไปเนื่องจากในอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังสารละลาย วิธีการนี้ใช้ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเพื่อเคลือบเหล็กด้วยโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

ป้องกันการกัดกร่อนแบบ Cathodic ได้เมื่อใช้ศักยภาพด้านลบกับวัตถุที่เป็นเหล็ก

ในการทำเช่นนี้ อิเล็กโทรดขั้วบวกจะถูกวางลงบนพื้นและมีศักยภาพเชิงบวกเชื่อมต่อจากแหล่งพลังงาน เครื่องหมายลบถูกนำไปใช้กับวัตถุที่ได้รับการป้องกัน การป้องกัน Cathodic-anodic นำไปสู่การทำลายการกัดกร่อนของขั้วไฟฟ้าขั้วบวกเท่านั้น ดังนั้นจึงควรเปลี่ยนเป็นระยะ

ผลกระทบเชิงลบของการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้า

การกัดกร่อนของโครงสร้างสามารถเกิดขึ้นได้จากการกระทำของกระแสน้ำจรจัดจากระบบอื่น มีประโยชน์สำหรับวัตถุเป้าหมาย แต่สร้างความเสียหายอย่างมากต่อโครงสร้างใกล้เคียง กระแสน้ำจรจัดสามารถแพร่กระจายจากรางของยานพาหนะไฟฟ้า พวกเขาผ่านไปยังสถานีย่อยและเข้าสู่ท่อ เมื่อปล่อยทิ้งไว้จะเกิดส่วนของขั้วบวกทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง เพื่อการป้องกันจะใช้การระบายน้ำไฟฟ้า - การกำจัดกระแสพิเศษจากท่อไปยังแหล่งกำเนิด การป้องกัน Cathodic ของท่อต่อการกัดกร่อนก็สามารถทำได้ที่นี่ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องรู้ค่าของกระแสน้ำจรจัดซึ่งวัดโดยอุปกรณ์พิเศษ

จากผลการวัดทางไฟฟ้า ได้เลือกวิธีการป้องกันท่อส่งก๊าซ วิธีการรักษาแบบสากลคือวิธีการแยกท่อจากการสัมผัสกับพื้นโดยใช้สารเคลือบฉนวนการป้องกัน Cathodic ของท่อส่งก๊าซหมายถึงวิธีการที่ใช้งานอยู่

ป้องกันท่อส่ง

การออกแบบในพื้นดินได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อนหากคุณเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเป็นลบและขั้วบวกกับขั้วบวกที่ฝังอยู่ใกล้เคียงในพื้นดิน กระแสจะไปที่โครงสร้างป้องกันการกัดกร่อน ด้วยวิธีนี้ การป้องกัน cathodic ของท่อ แท็งก์ หรือไปป์ไลน์ที่อยู่ในพื้นดินจึงถูกดำเนินการ

ขั้วแอโนดจะเสื่อมสภาพและควรเปลี่ยนเป็นระยะ สำหรับถังบรรจุน้ำ อิเล็กโทรดจะอยู่ภายใน ในกรณีนี้ ของเหลวจะเป็นอิเล็กโทรไลต์ซึ่งกระแสจะไหลจากแอโนดไปยังพื้นผิวของภาชนะ อิเล็กโทรดถูกควบคุมอย่างดีและเปลี่ยนได้ง่าย บนพื้นนี้ยากกว่าที่จะทำ

พาวเวอร์ซัพพลาย

ใกล้ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ ในเครือข่ายระบบทำความร้อนและน้ำประปาที่ต้องการการป้องกันแบบแคโทดิก มีการติดตั้งสถานีที่จ่ายแรงดันไฟให้กับวัตถุ หากวางไว้กลางแจ้ง ระดับการป้องกันต้องมีอย่างน้อย IP34 เหมาะสำหรับห้องแห้ง

สถานีป้องกัน cathodic ของท่อส่งก๊าซและโครงสร้างขนาดใหญ่อื่น ๆ มีความจุ 1 ถึง 10 กิโลวัตต์

พารามิเตอร์พลังงานของพวกเขาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:

• ความต้านทานระหว่างดินกับขั้วบวก;
• การนำดิน;
• เขตป้องกันยาว
• การกระทำที่เป็นฉนวนของสารเคลือบ

ตามธรรมเนียมแล้ว ตัวแปลงป้องกัน cathodic คือการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้า ตอนนี้กำลังถูกแทนที่ด้วยอินเวอร์เตอร์ซึ่งมีขนาดที่เล็กกว่า ความเสถียรของกระแสไฟที่ดีขึ้น และประสิทธิภาพที่มากขึ้น ในพื้นที่สำคัญ มีการติดตั้งคอนโทรลเลอร์ที่มีฟังก์ชั่นควบคุมกระแสและแรงดัน ปรับศักย์ป้องกันให้เท่ากัน ฯลฯ

อุปกรณ์ออกสู่ตลาดในเวอร์ชันต่างๆ สำหรับความต้องการเฉพาะ มีการใช้การออกแบบเฉพาะเพื่อให้มั่นใจในสภาวะการทำงานที่ดีที่สุด

พารามิเตอร์แหล่งพลังงาน

สำหรับการป้องกันการกัดกร่อนของเหล็ก ศักยภาพในการป้องกันคือ 0.44 V ในทางปฏิบัติ ควรมีขนาดใหญ่กว่านี้เนื่องจากอิทธิพลของการรวมตัวและสภาพของพื้นผิวโลหะ ค่าสูงสุดคือ 1 V เมื่อมีสารเคลือบบนโลหะ กระแสระหว่างอิเล็กโทรดคือ 0.05 mA/m² หากฉนวนชำรุด ฉนวนจะเพิ่มขึ้นเป็น 10mA/m^2.

การป้องกัน Cathodic มีประสิทธิภาพเมื่อใช้ร่วมกับวิธีอื่นๆ เนื่องจากใช้ไฟฟ้าน้อยลง หากมีการเคลือบสีบนพื้นผิวของโครงสร้าง เฉพาะสถานที่ที่มันหักเท่านั้นที่ได้รับการคุ้มครองโดยวิธีเคมีไฟฟ้า

คุณสมบัติของการป้องกัน cathodic

1. ขับเคลื่อนโดยสถานีหรือเครื่องกำเนิดมือถือ
2. ตำแหน่งของการต่อสายดินขั้วบวกขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของท่อส่ง วิธีการจัดวางสามารถกระจายหรือทำให้เข้มข้นได้ รวมทั้งตั้งอยู่ในระดับความลึกต่างๆ
3. เลือกวัสดุขั้วบวกที่มีความสามารถในการละลายต่ำถึง 15 ปี
4. ศักยภาพในการป้องกันฟิลด์สำหรับแต่ละไปป์ไลน์จะถูกคำนวณ ไม่มีการควบคุมหากไม่มีการเคลือบป้องกันบนโครงสร้าง

ข้อกำหนดมาตรฐาน Gazprom สำหรับการป้องกัน cathodic

• การกระทำตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ป้องกัน
• ป้องกันไฟกระชาก
• การวางสถานีในกล่องบล็อกหรือในการออกแบบต่อต้านการก่อกวนแบบแยกอิสระ
• การลงกราวด์แอโนดถูกเลือกในพื้นที่ที่มีความต้านทานไฟฟ้าน้อยที่สุดของดิน
• คุณสมบัติของทรานสดิวเซอร์ถูกเลือกโดยคำนึงถึงอายุของการเคลือบป้องกันของไปป์ไลน์

ป้องกันดอกยาง

วิธีการนี้เป็นการป้องกันแบบแคโทดิกด้วยการเชื่อมต่อของอิเล็กโทรดจากโลหะที่มีอิเล็กโตรเนกาทีฟมากกว่าผ่านตัวกลางที่นำไฟฟ้า ความแตกต่างอยู่ที่การไม่มีแหล่งพลังงาน ดอกยางดูดซับการกัดกร่อนโดยการละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

อีกไม่กี่ปีก็ควรเปลี่ยนขั้วบวกเมื่อมันเสื่อมสภาพ

ผลของแอโนดจะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานการสัมผัสกับตัวกลางลดลง เมื่อเวลาผ่านไป มันสามารถถูกเคลือบด้วยชั้นที่กัดกร่อนได้ สิ่งนี้นำไปสู่การพังทลายของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า โดยการวางขั้วบวกในส่วนผสมของเกลือที่ละลายผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน ประสิทธิภาพก็ดีขึ้น

อิทธิพลของผู้พิทักษ์มีจำกัด พิสัยจะพิจารณาจากความต้านทานไฟฟ้าของตัวกลางและความต่างศักย์ระหว่างแอโนดและแคโทด

การป้องกันแบบใช้ป้องกันในกรณีที่ไม่มีแหล่งพลังงานหรือเมื่อใช้งานทำไม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจ นอกจากนี้ยังเสียเปรียบในการใช้งานที่เป็นกรดเนื่องจากอัตราการละลายของขั้วบวกสูง มีการติดตั้งตัวป้องกันในน้ำ ในดิน หรือในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง แอโนดมักจะไม่ทำจากโลหะบริสุทธิ์ สังกะสีละลายไม่สม่ำเสมอ แมกนีเซียมกัดกร่อนเร็วเกินไป และฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแรงก่อตัวบนอะลูมิเนียม

วัสดุดอกยาง

เพื่อให้ตัวป้องกันมีคุณสมบัติการทำงานที่จำเป็น พวกมันทำมาจากโลหะผสมที่มีสารเจือปนในการเจือปนต่อไปนี้

• Zn + 0.025-0.15% Cd+ 0.1-0.5% Al - การป้องกันอุปกรณ์ในน้ำทะเล
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (เศษของเปอร์เซ็นต์) - การทำงานของโครงสร้างในน้ำทะเลไหล
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - ปกป้องโครงสร้างขนาดเล็กในดินหรือในน้ำด้วยความเข้มข้นของเกลือต่ำ

การใช้อุปกรณ์ป้องกันบางประเภทอย่างไม่ถูกต้องนำไปสู่ผลด้านลบ แอโนดแมกนีเซียมอาจทำให้อุปกรณ์แตกเนื่องจากการพัฒนาของการแตกตัวของไฮโดรเจน

การป้องกันแคโทดิกแบบบูชายัญร่วมกับการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

การกระจายกระแสไฟป้องกันได้รับการปรับปรุงและต้องการแอโนดน้อยลงอย่างมาก แอโนดแมกนีเซียมตัวเดียวปกป้องท่อที่เคลือบด้วยน้ำมันดินเป็นระยะทาง 8 กม. และไปป์ไลน์ที่ไม่เคลือบผิวเพียง 30 ม.

ปกป้องตัวถังรถจากการกัดกร่อน

ถ้าเคลือบแตกความหนาของตัวรถอาจลดลงได้ถึง 1 มม. ใน 5 ปี กล่าวคือสนิมผ่าน การฟื้นฟูชั้นป้องกันเป็นสิ่งสำคัญ แต่นอกจากนั้น ยังมีวิธีที่จะหยุดกระบวนการกัดกร่อนได้อย่างสมบูรณ์โดยใช้การป้องกันแบบคาโธดิก หากคุณเปลี่ยนร่างกายเป็นแคโทด การกัดกร่อนของโลหะจะหยุดลง แอโนดสามารถเป็นพื้นผิวนำไฟฟ้าใดๆ ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง: แผ่นโลหะ, ห่วงกราวด์, ตัวโรงรถ, พื้นผิวถนนเปียก ในกรณีนี้ ประสิทธิภาพการป้องกันจะเพิ่มขึ้นตามพื้นที่ของแอโนดที่เพิ่มขึ้น หากขั้วบวกเป็นผิวถนน จะใช้ "หาง" ของยางที่เป็นโลหะเพื่อสัมผัส มันถูกวางไว้ตรงข้ามล้อเพื่อให้น้ำกระเซ็นได้ดีขึ้น "หาง" แยกออกจากร่างกาย

แบตเตอรี่ plus เชื่อมต่อกับขั้วบวกผ่านตัวต้านทาน 1 kΩ และ LED ต่อเป็นอนุกรมด้วย เมื่อวงจรปิดผ่านแอโนด เมื่อเชื่อมต่อขั้วลบกับตัวเครื่อง ในโหมดปกติ LED จะสว่างจนแทบมองไม่เห็น ถ้ามันสว่างจ้าแสดงว่าเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในวงจร ต้องหาสาเหตุและกำจัด

เพื่อการป้องกัน ต้องติดตั้งฟิวส์เป็นอนุกรมในวงจร

เมื่อรถอยู่ในโรงรถ จะต่อสายดินกับขั้วบวก ขณะขับรถ การเชื่อมต่อจะทำผ่าน "หาง"

สรุป

การป้องกัน Cathodic เป็นวิธีการปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานของท่อส่งใต้ดินและโครงสร้างอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน ควรคำนึงถึงผลกระทบด้านลบต่อท่อที่อยู่ใกล้เคียงจากอิทธิพลของกระแสน้ำจรจัด