Bảo vệ chống ăn mòn catốt của đường ống: thiết bị, nguyên lý hoạt động

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

Phương tiện bảo vệ chống ăn mòn cho phép kéo dài tuổi thọ của kết cấu kim loại, cũng như bảo toàn các đặc tính vật lý và kỹ thuật của nó trong quá trình vận hành. Mặc dù có nhiều phương pháp chống ăn mòn khác nhau, nhưng chỉ trong một số trường hợp hiếm hoi vẫn có thể bảo vệ hoàn toàn các đồ vật khỏi bị gỉ sét.

Hiệu quả của việc bảo vệ đó không chỉ phụ thuộc vào chất lượng của công nghệ gai lốp mà còn phụ thuộc vào các điều kiện ứng dụng của nó. Đặc biệt, để bảo toàn cấu trúc kim loại của đường ống, bảo vệ chống ăn mòn điện hóa dựa trên hoạt động của catốt thể hiện những đặc tính tốt nhất của nó. Tất nhiên, việc ngăn ngừa sự hình thành rỉ sét trên các phương tiện liên lạc như vậy không phải là phạm vi duy nhất của công nghệ này, nhưng xét về sự kết hợp của các đặc tính, hướng này có thể được coi là phù hợp nhất để bảo vệ điện hóa.

Thông tin chung về bảo vệ điện hóa

Bảo vệ kim loại khỏi rỉ sét thông qua tác dụng điện hóa dựa trên sự phụ thuộc của thế điện cực của vật liệu vào tốc độ của quá trình ăn mòn. Kết cấu kim loại phải được sử dụng trong đóphạm vi tiềm năng mà sự hòa tan anốt của chúng sẽ dưới giới hạn chấp nhận được. Nhân tiện, điều sau được xác định bởi tài liệu kỹ thuật cho hoạt động của cơ sở.

Trong thực tế, bảo vệ chống ăn mòn điện hóa liên quan đến việc kết nối nguồn có dòng điện một chiều với thành phẩm. Điện trường trên bề mặt và trong cấu trúc của đối tượng được bảo vệ tạo thành sự phân cực của các điện cực, điều này cũng kiểm soát quá trình phá hủy ăn mòn. Về bản chất, các vùng cực dương trên cấu trúc kim loại trở thành cực âm, cho phép các quá trình tiêu cực được dịch chuyển, đảm bảo cấu trúc của vật thể đích được giữ nguyên.

Nguyên tắc hoạt động của bảo vệ catốt

Có bảo vệ cực âm và cực dương thuộc loại điện hóa. Tuy nhiên, khái niệm đầu tiên, được sử dụng để bảo vệ đường ống, đã nhận được sự phổ biến lớn nhất. Theo nguyên tắc chung, khi thực hiện phương pháp này, một dòng điện có cực âm được cung cấp cho vật từ nguồn bên ngoài. Đặc biệt, một ống thép hoặc đồng có thể được bảo vệ theo cách này, do đó sự phân cực của các phần catốt sẽ xảy ra với sự chuyển đổi điện thế của chúng sang trạng thái anốt. Do đó, hoạt động ăn mòn của cấu trúc được bảo vệ sẽ giảm xuống gần như bằng không.

Đồng thời, bảo vệ catốt có thể có nhiều phiên bản khác nhau. Kỹ thuật phân cực từ nguồn bên ngoài được mô tả ở trên được thực hành rộng rãi, nhưng phương pháp khử khử chất điện phân với việc giảm tốc độ của quá trình catốt, cũng như tạo ra hàng rào bảo vệ, cũng hoạt động hiệu quả.

Người ta đã ghi nhận nhiều lần rằng nguyên tắc bảo vệ catốt được thực hiện bởi nguồn dòng điện bên ngoài. Trên thực tế, chức năng chính của bảo vệ chống ăn mòn nằm trong công việc của nó. Các nhiệm vụ này được thực hiện bởi các trạm đặc biệt, theo quy luật, là một phần của cơ sở hạ tầng bảo trì đường ống chung.

Trạm bảo vệ chống ăn mòn catốt

Chức năng chính của trạm catốt là cung cấp dòng điện ổn định cho vật thể kim loại mục tiêu theo phương pháp phân cực catốt. Thiết bị như vậy được sử dụng trong cơ sở hạ tầng của đường ống dẫn khí và dầu ngầm, trong đường ống cấp nước, mạng lưới sưởi ấm, v.v.

Có rất nhiều nguồn như vậy, trong khi thiết bị bảo vệ catốt phổ biến nhất cung cấp sự hiện diện của:

• thiết bị chuyển đổi hiện tại;
• dây để kết nối với đối tượng được bảo vệ;
• điện cực nối đất cực dương.

Đồng thời, có sự phân chia các trạm thành biến tần và biến áp. Có các cách phân loại khác, nhưng chúng tập trung vào việc phân đoạn cài đặt theo ứng dụng hoặc theo đặc tính kỹ thuật và thông số dữ liệu đầu vào. Các nguyên tắc hoạt động cơ bản được minh họa rõ ràng nhất qua hai loại trạm cực âm được chỉ ra.

Cài đặt máy biến áp để bảo vệ catốt

Cần lưu ý ngay rằng loại ga này đã lỗi thời. Nó đang được thay thế bằng các biến tần tương tự, có cả điểm cộng và điểm trừ. Dẫu sao thì,các mô hình máy biến áp được sử dụng ngay cả tại các điểm bảo vệ điện hóa mới.

Cơ sở của các đối tượng như vậy là một máy biến áp tần số thấp 50 Hz và một bộ chuyển đổi thyristor. Đối với hệ thống điều khiển thyristor, các thiết bị đơn giản nhất được sử dụng, bao gồm cả bộ điều khiển công suất xung pha. Một cách tiếp cận có trách nhiệm hơn để giải quyết các vấn đề kiểm soát liên quan đến việc sử dụng các bộ điều khiển có chức năng rộng.

Bảo vệ chống ăn mòn catốt hiện đại của đường ống với thiết bị như vậy cho phép bạn điều chỉnh các thông số của dòng điện đầu ra, chỉ số điện áp, cũng như cân bằng điện thế bảo vệ. Đối với nhược điểm của thiết bị máy biến áp, chúng đi xuống mức độ gợn dòng cao ở đầu ra với hệ số công suất thấp. Lỗ hổng này không được giải thích bởi dạng hình sin của dòng điện.

Để giải quyết vấn đề với gợn sóng, ở một mức độ nhất định, có thể đưa một cuộn cảm tần số thấp vào hệ thống, nhưng kích thước của nó tương ứng với kích thước của chính máy biến áp, điều này không phải lúc nào cũng tạo ra bổ sung có thể.

Trạm biến tần bảo vệ catốt

Cài đặt kiểu biến tần dựa trên bộ chuyển đổi tần số cao dạng xung. Một trong những ưu điểm chính của việc sử dụng loại trạm này là hiệu suất cao, đạt 95%. Để so sánh, đối với việc lắp đặt máy biến áp, con số này đạt mức trung bình là 80%.

Đôi khi những đức tính khác được đặt lên hàng đầu. Ví dụ, kích thước nhỏ của các trạm biến tần mở rộngcơ hội sử dụng chúng ở những khu vực khó khăn. Ngoài ra còn có những lợi thế về tài chính, được xác nhận bởi thực tế sử dụng thiết bị đó. Do đó, việc bảo vệ chống ăn mòn catốt của biến tần của đường ống nhanh chóng được đền đáp và chỉ cần đầu tư tối thiểu vào bảo trì kỹ thuật. Tuy nhiên, những phẩm chất này chỉ được nhìn thấy rõ ràng khi so sánh với việc lắp đặt máy biến áp, nhưng ngày nay đã có nhiều phương tiện mới hiệu quả hơn để cung cấp dòng điện cho đường ống.

Kiểu dáng của trạm cực âm

Thiết bị như vậy có sẵn trên thị trường trong các trường hợp, hình dạng và kích thước khác nhau. Tất nhiên, việc thực hành thiết kế riêng lẻ các hệ thống như vậy cũng phổ biến, điều này giúp bạn không chỉ có được thiết kế tối ưu cho các nhu cầu cụ thể mà còn cung cấp các thông số vận hành cần thiết.

Việc tính toán nghiêm ngặt các đặc điểm của nhà ga cho phép bạn tối ưu hóa hơn nữa chi phí lắp đặt, vận chuyển và lưu trữ. Ví dụ, bảo vệ catốt chống ăn mòn đường ống dựa trên bộ biến tần có khối lượng 10-15 kg và công suất 1,2 kW khá phù hợp với các đối tượng nhỏ. Các thiết bị có đặc điểm như vậy có thể được bảo dưỡng bằng ô tô, tuy nhiên, đối với các dự án quy mô lớn, các nhà ga lớn và nặng hơn có thể được sử dụng, đòi hỏi sự kết nối của xe tải, cần trục và đội lắp đặt.

Chức năng bảo vệ

Sự chú ý đặc biệt trong quá trình phát triển các trạm catốt được dành cho việc bảo vệ chính thiết bị. Để làm điều này, chúng tôi tích hợpcác hệ thống cho phép bảo vệ các trạm khỏi ngắn mạch và đứt phụ tải. Trong trường hợp đầu tiên, các cầu chì đặc biệt được sử dụng để xử lý hoạt động khẩn cấp của các cài đặt.

Đối với sự cố đột ngột và đứt điện, một trạm bảo vệ catốt khó có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi chúng, nhưng có thể có nguy cơ bị điện giật. Ví dụ, nếu ở chế độ bình thường, thiết bị được vận hành với điện áp nhỏ, thì sau khi nghỉ, chỉ số nhảy vọt có thể lên đến 120 V.

Các loại bảo vệ điện hóa khác

Ngoài bảo vệ catốt, công nghệ thoát nước điện cũng được thực hiện, cũng như các phương pháp chống ăn mòn. Hướng hứa hẹn nhất được coi là bảo vệ đặc biệt chống lại sự hình thành ăn mòn. Trong trường hợp này, các phần tử tích cực cũng được kết nối với đối tượng mục tiêu, đảm bảo sự biến đổi của bề mặt với catốt bằng dòng điện. Ví dụ, một ống thép là một phần của đường ống dẫn khí đốt có thể được bảo vệ bằng xi lanh kẽm hoặc nhôm.

Kết

Các phương pháp bảo vệ điện hóa không thể được xếp vào loại mới và hơn nữa là cải tiến. Hiệu quả của việc sử dụng các kỹ thuật này trong việc chống lại các quá trình gỉ đã được nắm vững trong một thời gian dài. Tuy nhiên, một nhược điểm nghiêm trọng ngăn cản sự phân phối rộng rãi của phương pháp này. Thực tế là bảo vệ chống ăn mòn catốt của đường ống chắc chắn tạo ra cái gọi là dòng đi lạc. Chúng không nguy hiểm cho cấu trúc mục tiêu, nhưng có thể có ảnh hưởng tiêu cực đếncác đối tượng gần đó. Đặc biệt, dòng điện đi lạc góp phần vào sự phát triển của sự ăn mòn tương tự trên bề mặt kim loại của các đường ống liền kề.