Bảo vệ Cathode: Ứng dụng và Tiêu chuẩn

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Ăn mòn là một phản ứng hóa học và điện hóa của kim loại với môi trường, gây ra hư hỏng cho kim loại. Nó chảy ở các tốc độ khác nhau, có thể được giảm bớt. Từ quan điểm thực tế, việc bảo vệ catốt chống ăn mòn của các cấu trúc kim loại tiếp xúc với đất, nước và phương tiện được vận chuyển đang được quan tâm. Các bề mặt bên ngoài của đường ống đặc biệt bị hư hại do ảnh hưởng của đất và dòng điện đi lạc.

Ăn mòn bên trong phụ thuộc vào tính chất của môi trường. Nếu là khí, nó phải được làm sạch hoàn toàn khỏi hơi ẩm và các chất xâm thực: hydro sunfua, oxy, v.v.

Nguyên tắc làm việc

Đối tượng của quá trình ăn mòn điện hóa là môi trường, kim loại và mặt phân cách giữa chúng. Môi trường, thường là đất ẩm hoặc nước, có tính dẫn điện tốt. Phản ứng điện hóa xảy ra ở mặt phân cách giữa nó và cấu trúc kim loại. Nếu dòng điện là cực dương (điện cực anot), các ion sắt đi vào dung dịch xung quanh, làm mất khối lượng của kim loại. Phản ứng gây ra sự ăn mòn. Với một dòng điện âm (điện cực catốt), những tổn thất này không có, vì trongcác electron được chuyển vào dung dịch. Phương pháp này được sử dụng trong mạ điện để phủ thép với kim loại màu.

Bảo vệ chống ăn mòn catốt đạt được khi đặt điện thế âm lên vật bằng sắt.

Để làm điều này, một điện cực anot được đặt trong đất và một điện thế dương được nối với nó từ nguồn điện. Dấu trừ được áp dụng cho đối tượng được bảo vệ. Bảo vệ catốt-anốt dẫn đến sự phá hủy ăn mòn tích cực chỉ của điện cực anot. Do đó, nó nên được thay đổi định kỳ.

Ảnh hưởng xấu của ăn mòn điện hóa

Ăn mòn cấu trúc có thể xảy ra do tác động của dòng điện đi lạc từ các hệ thống khác. Chúng hữu ích cho các đối tượng mục tiêu, nhưng gây ra thiệt hại đáng kể cho các công trình gần đó. Dòng điện đi lạc có thể lan ra từ đường ray của các phương tiện nhiễm điện. Chúng đi về phía trạm biến áp và đi vào các đường ống. Khi rời khỏi chúng, các phần cực dương được hình thành, gây ra sự ăn mòn dữ dội. Để bảo vệ, hệ thống thoát điện được sử dụng - một loại bỏ đặc biệt của các dòng từ đường ống đến nguồn của chúng. Ở đây cũng có thể bảo vệ catốt của đường ống chống lại sự ăn mòn. Để làm được điều này, bạn cần biết giá trị của dòng đi lạc, được đo bằng các thiết bị đặc biệt.

Theo kết quả đo điện, phương pháp bảo vệ đường ống dẫn khí được lựa chọn. Một biện pháp khắc phục phổ biến là một phương pháp thụ động để cách ly các đường ống khỏi tiếp xúc với đất bằng cách sử dụng các lớp phủ cách điện. Bảo vệ catốt của đường ống dẫn khí đề cập đến phương pháp hoạt động.

Bảo vệ đường ống

Các thiết kế trong đất được bảo vệ khỏi bị ăn mòn nếu bạn kết nối cực trừ của nguồn DC với chúng và điểm cộng với các điện cực cực dương được chôn gần đó trong đất. Dòng điện sẽ đi đến cấu trúc, bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn. Bằng cách này, bảo vệ catốt của đường ống, bể chứa hoặc đường ống dẫn nằm trong đất được thực hiện.

Điện cực anot sẽ bị suy giảm và cần được thay thế định kỳ. Đối với một bể chứa đầy nước, các điện cực được đặt bên trong. Trong trường hợp này, chất lỏng sẽ là chất điện phân, qua đó dòng điện sẽ chạy từ các cực dương đến bề mặt của bình chứa. Các điện cực được kiểm soát tốt và dễ dàng thay đổi. Ở dưới đất, điều này khó thực hiện hơn.

Nguồn

Gần các đường ống dẫn dầu và khí đốt, trong mạng lưới cấp nước và sưởi ấm cần bảo vệ catốt, các trạm được lắp đặt để cung cấp điện áp cho các vật thể. Nếu chúng được đặt ngoài trời, mức độ bảo vệ của chúng ít nhất phải là IP34. Thích hợp cho phòng khô.

Trạm bảo vệ catốt đường ống dẫn khí đốt và các công trình lớn khác có công suất từ 1 đến 10 kw.

Các thông số năng lượng của chúng chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• kháng giữa đất và cực dương;
• độ dẫn đất;
• chiều dài vùng bảo vệ;
• tác dụng cách nhiệt của lớp phủ.

Theo truyền thống, bộ chuyển đổi bảo vệ catốt là một bộ máy biến áp. Bây giờ nó đang được thay thế bằng một biến tần, có kích thước nhỏ hơn, độ ổn định dòng điện tốt hơn và hiệu quả cao hơn. Ở những khu vực quan trọng, bộ điều khiển được lắp đặt có chức năng điều chỉnh dòng điện và điện áp, cân bằng điện thế bảo vệ, v.v.

Thiết bị được giới thiệu trên thị trường với nhiều phiên bản khác nhau. Đối với các nhu cầu cụ thể, thiết kế riêng được sử dụng để đảm bảo điều kiện hoạt động tốt nhất.

Thông số nguồn điện

Để bảo vệ chống ăn mòn cho sắt, thế bảo vệ là 0,44 V. Trong thực tế, điện thế bảo vệ phải lớn hơn do ảnh hưởng của tạp chất và tình trạng của bề mặt kim loại. Giá trị lớn nhất là 1 V. Khi có lớp phủ trên kim loại, dòng điện giữa các điện cực là 0,05 mA / m². Nếu cách điện bị lỗi, nó sẽ tăng lên đến 10mA / m^2.

Bảo vệ catốt hiệu quả khi kết hợp với các phương pháp khác, vì tiêu thụ ít điện hơn. Nếu có lớp sơn phủ trên bề mặt kết cấu thì chỉ những chỗ bị hỏng mới được bảo vệ bằng phương pháp điện hóa.

Tính năng bảo vệ catốt

1. Được hỗ trợ bởi trạm hoặc máy phát điện di động.
2. Vị trí nối đất cực dương phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể của đường ống. Phương pháp vị trí có thể được phân bố hoặc tập trung, cũng như đặt ở các độ sâu khác nhau.
3. Vật liệu cực dương được lựa chọn với độ hòa tan thấp để tồn tại trong 15 năm.
4. Tiềm năng bảo vệcác trường cho mỗi đường ống được tính toán. Nó không được quy định nếu không có lớp phủ bảo vệ trên cấu trúc.

Yêu cầu tiêu chuẩn của Gazprom đối với bảo vệ catốt

• Hành động trong suốt vòng đời của thiết bị bảo vệ.
• Bảo vệ chống sét lan truyền.
• Vị trí của trạm trong các hộp khối hoặc trong một thiết kế chống phá hoại độc lập.
• Nối đất cực dương được chọn ở những khu vực có điện trở tối thiểu của đất.
• Các đặc tính của đầu dò được lựa chọn có tính đến sự lão hóa của lớp phủ bảo vệ của đường ống.

Bảo vệ bánh xe

Phương pháp là một loại bảo vệ catốt với sự kết nối của các điện cực từ một kim loại âm điện hơn thông qua một môi trường dẫn điện. Sự khác biệt nằm ở chỗ không có nguồn năng lượng. Lốp hấp thụ sự ăn mòn bằng cách hòa tan vào môi trường dẫn điện.

Trong một vài năm, cực dương sẽ được thay thế khi nó bị mòn.

Hiệu ứng của cực dương tăng khi điện trở tiếp xúc của nó với môi trường giảm. Theo thời gian, nó có thể bị bao phủ bởi một lớp ăn mòn. Điều này dẫn đến sự cố tiếp xúc điện. Bằng cách đặt cực dương trong hỗn hợp muối để hòa tan các sản phẩm ăn mòn, hiệu quả được cải thiện.

Ảnh hưởng của người bảo hộ là có hạn. Phạm vi được xác định bởi điện trở của môi trường và hiệu điện thế giữa cực dương và cực âm.

Bảo vệ bảo vệ được sử dụng trong trường hợp không có nguồn năng lượng hoặc khi sử dụng chúngkhông thực tế về mặt kinh tế. Nó cũng bất lợi trong các ứng dụng có tính axit do tốc độ hòa tan của các cực dương cao. Các thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong nước, trong đất hoặc trong môi trường trung tính. Cực dương thường không được làm bằng kim loại nguyên chất. Kẽm hòa tan không đều, magiê ăn mòn quá nhanh và một lớp màng oxit mạnh hình thành trên nhôm.

Đọc tài liệu

Để bộ bảo vệ có các đặc tính hiệu suất cần thiết, chúng được làm từ hợp kim với các chất phụ gia tạo hợp kim sau đây.

• Zn + 0,025-0,15% Cd + 0,1-0,5% Al - bảo vệ thiết bị trong nước biển.
• Al + 8% Zn + 5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (phần trăm của một phần trăm) - hoạt động của các cấu trúc trong nước biển đang chảy.
• Mg + 5-7% Al + 2-5% Zn - bảo vệ các cấu trúc nhỏ trong đất hoặc nước có nồng độ muối thấp.

Sử dụng sai một số loại bảo vệ dẫn đến hậu quả tiêu cực. Cực dương magiê có thể gây nứt thiết bị do sự phát triển của hiện tượng nén hydro.

Bảo vệ catốt hy sinh kết hợp với lớp phủ chống ăn mòn làm tăng hiệu quả của nó.

Phân phối dòng điện bảo vệ được cải thiện và cần ít cực dương hơn đáng kể. Một cực dương magiê duy nhất bảo vệ một đường ống phủ bitum trong 8 km và một đường ống không tráng chỉ trong 30 m.

Bảo vệ thùng xe khỏi bị ăn mòn

Nếu lớp phủ bị hỏng, độ dày của thùng xe có thể giảm tới 1 mm trong 5 năm, tức làrỉ qua. Việc khôi phục lớp bảo vệ là rất quan trọng, nhưng bên cạnh đó, có một cách để ngăn chặn hoàn toàn quá trình ăn mòn là sử dụng biện pháp bảo vệ catốt. Nếu biến cơ thể thành cực âm thì quá trình ăn mòn kim loại dừng lại. Cực dương có thể là bất kỳ bề mặt dẫn điện nào nằm gần đó: tấm kim loại, vòng nối đất, thân ga ra, mặt đường ướt. Trong trường hợp này, hiệu quả bảo vệ tăng lên khi diện tích các cực dương tăng lên. Nếu cực dương là mặt đường, một "đuôi" cao su kim loại được sử dụng để tiếp xúc với nó. Nó được đặt đối diện với bánh xe để nước bắn ra tốt hơn. "Đuôi" được cách ly khỏi cơ thể.

Pin cộng được nối với cực dương thông qua điện trở 1 kΩ và đèn LED mắc nối tiếp với nó. Khi đóng mạch qua cực dương, khi cực dương được nối với thân, ở chế độ bình thường, đèn LED hầu như không phát sáng. Nếu cháy sáng thì trong mạch điện đã xảy ra hiện tượng đoản mạch. Nguyên nhân phải được tìm ra và loại bỏ.

Để bảo vệ, cầu chì phải được lắp nối tiếp trong mạch.

Khi ô tô ở trong ga ra, nó được kết nối với cực dương nối đất. Trong khi lái xe, kết nối được thực hiện thông qua "đuôi".

Kết

Bảo vệ catốt là một cách để nâng cao độ tin cậy hoạt động của đường ống ngầm và các cấu trúc khác. Đồng thời, tác động tiêu cực của nó đối với các đường ống lân cận do ảnh hưởng của dòng chảy đi lạc cần được tính đến.