Электрохимическая защита: Электрохимическая защита

ХиМиК.ru — ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА — Химическая энциклопедия

А
Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Э
Ю
Я

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.

А
Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Э
Ю
Я

3.3.4. Трудовая функция \ КонсультантПлюс

3.3.4. Трудовая функция

«Дополнение к ВСН 009-88.

Электрохимическая защита кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами»

Решения для трубопроводного хозяйства — Корпорация ПСС

«Подземный трубопровод с одним единственным сквозным проржавлением уже непригоден для нормальной эксплуатации, хотя он еще на 99,99% цел и невредим»
В. Н. Ткаченко «Электрохимическая защита трубопроводных сетей»

На нефтегазопроводах защита от коррозии имеет колоссальное значение, так как сквозное разрушение ожидаемо приведет к катастрофе. Подробно о природе коррозии можно прочитать на нашем сайте в статье «Коррозия подземных трубопроводов и защита от нее».

Наряду с устройством изоляционных покрытий в системе защиты объектов трубопроводного хозяйства на производственных площадках и в жилых зонах применяют электрохимическую защиту.

В этой статье мы расскажем о типовых решениях и основных схемах защиты трубопроводов.

Катодная защита трубопровода

Рисунок 1. Cхема катодной защиты подземного однониточного трубопровода

На рисунке 1 представлена типичная схема ЭХЗ для защиты газопровода с применением станции катодной защиты. Основными компонентами являются — станция катодной защиты, анодный заземлитель и источник тока. Цель электрохимической защиты — обеспечить на трубопроводе отрицательный сдвиг потенциала относительно естественного потенциала стали.

Электрическая энергия поступает в станцию, где преобразовывается в регулируемый по величине ток защиты. Этот защитный ток циркулирует между анодным заземлением и газопроводом — идет до анодного заземления, стекает с него и далее по земле натекает на газопровод, тем самым защищая трубу от коррозии.

Станции катодной защиты разделяются на импульсные преобразователи типа ИПКЗ и выпрямители однофазные переменного тока типа В-ОПЕ. Располагать станции катодной защиты рекомендуется ближе к середине газопровода, в зависимости от расчетного количества станций и расположения точек электропитания. Корпорация ПСС выпускает широкий ассортимент станций катодной защиты разной мощности с различными характеристиками и средствами передачи данных.

Анодные заземлители — еще один элемент катодной защиты, они выступают в качестве жертвенного материала. Распространение получили заземлители из железокремнистых (ферросилидовых) сплавов и токопроводящих полимерных материалов, весьма эффективны титановые заземлители с напылением из металлов платиновой группы. Основным требованием, предъявляемым к анодному заземлителю, является малая скорость растворения. Схема расположения анодных заземлителей определяется конфигурацией защищаемой конструкции.

Функционирование ЭХЗ невозможно без дополнительного коммутирующего и измерительного оборудования.

Чтобы удостовериться в правильности работы электрохимической защиты, нужно замерить поляризационный и суммарный потенциалы трубопровода и сверить их с критериями из ГОСТ 9.602-2016. Для этого используют электроды сравнения, например ЭНЕС-4М, ЭСТД. Электроды сравнения бывают медносульфатные и стальные, твердотельные и жидкостные, переносные и стационарные.

Для отслеживания темпов образования и развития коррозионных проявлений на трубопроводе, используют датчики скорости коррозии. Корпорация ПСС производит несколько датчиков, например, БПИ-2 — блок проводниковых индикаторов скорости коррозии.

В точках дренажа производятся приварки к трубопроводу измерительного и силового кабелей термитным способом. В целях обеспечения дополнительной безопасности есть возможность использовать магнитные контакты (КМ-1-РА), которые не требуют приварки термитными смесями и легко демонтируются.

Далее приваренные к трубопроводу кабели выводят в стойки контрольно-измерительного пункта КИП, где происходят измерения потенциалов. Информация с него передается по кабельной линии или беспроводным способом в станцию катодной защиты. Разработаны стойки КИП с оборудованием для передачи данных, с блоками совместной защиты, автономными источниками питания.

Выше описан необходимый набор для устройства ЭХЗ, но в зависимости от условий при устройстве защиты также применяются:
БСЗ, БЗТ, БДР — блоки защиты используются для совместной защиты нескольких объектов, не связанных между собой, для исключения негативного влияния трубопроводов друг на друга.
БАР— блок автоматического резервирования переключает основное устройства катодной защиты на резервное.
УКЗВ, УКЗН предназначено для приема и распределения электрической энергии от высоковольтных и низковольтных линий электропередачи к преобразователям катодной защиты.
Активатор прианодного пространства АПП — засыпается в траншею с анодами. Такая засыпка нивелирует недостатки грунтов с высоким сопротивлением, продлевает срок службы анодных заземлителей, обеспечивая бóльшую площадь работы анода.

Кабель для систем ЭХЗ служит для передачи электрической энергии в цепи защиты и выдерживает подаваемые нагрузки, устойчив к агрессивным средам.

Данные передаются по проводным и беспроводным каналам связи.

Программное обеспечение “ПСС-ЭХЗ-Аналитик” обрабатывает и анализирует полученные данные, также может выдавать прогнозы по необходимости ремонта и замены оборудования.

Протекторная защита

Протекторная защита — первый из видов электрохимической защиты металлических конструкций, которую применил человек, заметив, что при контакте двух металлов с различными потенциалами один начинает разрушаться, а второй перестает корродировать.

К защищаемой конструкции присоединяют металл с более электроотрицательным потенциалом — протектор, который растворяется в электролите вместо трубопровода. После полного растворения протектора или потери контакта с защищаемой конструкцией, протектор необходимо заменить.

Рисунок 2. Схема устройства протекторной защиты


В основном используются изделия из трех видов металлов: магний, цинк и алюминий. Для трубопроводов наибольшее признание получили сплавы на основе магния, такие как протекторы магниевые упакованные ПМ-У.

Протекторная защита применяется в случаях, если нет возможности запитать станцию катодной защиты или при небольших длинах и диаметрах трубопроводов. Например, при прокладке трубопроводов в отдаленных районах и на труднодоступных участках — из-за отсутствия ЛЭП становится невозможным установка СКЗ. Протектор закапывают в грунт по одиночке или группами, с помощью кабеля соединяют с газопроводом и подключают в КИП.

Для обеспечения равномерного растворения протектора и уменьшения сопротивления растеканию протекторы поставляются упакованными в мешок с активатором прианодного пространства.

Подробные схемы ЭХЗ опубликованы в альбоме типовых решении, а рассчитать самостоятельно параметры ЭХЗ можно «Расчет ЭХЗ» на сайте

Дренажная защита и защита трубопроводов от токов наведенных ЛЭП

Дренажом в теории и практике электрохимической защиты называют отвод блуждающих токов. Блуждающие токи возникают от рельс электрифицированных железных дорог или линий электропередач, различаются по своей природе (постоянные и переменные). Подробно о происхождении и свойствах блуждающих токов написано в статье «Установки дренажной защиты трубопровода от коррозии»

Рисунок 3. Схема устройства дренажной защиты


Для защиты труб от влияния электрифицированных дорожных путей применяют:

— поляризованный дренаж ЭДП, УДП, ДРП. С его помощью ток отводится непосредственно в рельсовую сеть или на тяговую подстанцию.

— автоматические усиленные дренажи САУД-И, САУД-Ц помимо защиты от блуждающих токов обеспечивают и катодную защиту сооружений путем создания на них защитного потенциала; станции изготавливаются с аналоговым или цифровым блоками управления.

На трубопроводах вблизи высоковольтных линий электропередач используют устройство защиты трубопровода. Наведенный в результате воздействия электромагнитного излучения ЛЭП и других источников высокого напряжения ток отводится через заземлители УЗТ. Устройство не оказывает воздействия на защитный потенциал, поддерживаемый средствами электрохимической защиты на защищаемом сооружении.

 Рисунок 4. Схема устройства защиты трубопровода от электромагнитного излучения ЛЭП

Особенности систем ЭХЗ применительно к газопроводам прописаны в нормативных документах:

СТО 9.2-003-2020 «Защита от коррозии. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений»,

СТО 9.2-2-2014 «Разработка проектной документации по электрохимической защите сетей газораспределения от коррозии».

Корпорация ПСС обладает огромным опытом решения задач по организации электрохимзащиты любой сложности и предлагает услуги по проектированию, монтажу и обслуживанию систем ЭХЗ.

Страница не найдена — Инженерная практика

Свежий выпуск: №

05/2022

Популярное в этом месяце

Внутритрубная диагностика трубопроводов с внутренним покрытием и втулками защиты сварного шва
ГУБАЙДУЛЛИН Марат Наилевич, ООО «ИНТРОН ВТД»АЙДУГАНОВ Дмитрий Николаевич, ООО «Инженерно-производственный центр»

Оценка необходимости актуализации и разработки нормативной базы в части применения защитных покрытий
ПОЛЯКОВА Елена Ивановна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения РосрезерваКУГАЙ Мария Александровна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения РосрезерваШЕВЧУК Тамара Петровна, ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва

Применение трубопроводов из альтернативных материалов на месторождениях ООО «ИНК». Результаты применения. Анализ, перспективы развития
МАКСИМОВ Геннадий Львович, ООО «Иркутская нефтяная компания»ПРОМАХОВ Василий Александрович, ООО «Иркутская нефтяная компания»ФЕДОТОВА Анна Владимировна, АО «Трубодеталь»ПЕРОВ Кирилл Алексеевич, ООО «Иркутская нефтяная компания»

Анализ и моделирование процесса образования АСПО на внутренней поверхности НКТ с внутренним покрытием и без покрытия
ВЕРЕВКИН Александр Григорьевич, ООО «НПЦ «Самара»БЕРКОВ Денис Валентинович, ООО «НПЦ «Самара»БОГАТОВ Максим Валерьевич, ООО «НПЦ «Самара»ЮДИН Павел Евгеньевич, ООО «НПЦ «Самара»

Эффективные решения Hilong в области антикоррозионной защиты объектов нефтегазовой отрасли
ПЕТРОВ Никита Сергеевич, ООО «ТД Хайлон-Рус» / Hilong Russia

Ближайшие совещания

Отраслевая техническая Конференция

СЕРВИС-2022. Эффективный нефтесервис Российских нефтегазодобывающих компаний. Развитие отечественного технологического потенциала. Новые отраслевые вызовы

4-6 октября 2022 г., г. Когалым

Ближайшие тренинги

Семинар-практикум

Защитные антикоррозионные покрытия 2022. Эффективные методы применения защитных покрытий в нефтедобыче

25-27 октября 2022 г. , г. Самара

Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

14-18 ноября 2022 г., г. Пермь

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Практика показывает, что даже тщательно выполненное изоляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются повреждения изоляции при засыпке трубопроводов в траншее, при их температурных перемещениях, при воздействии корней растений. Кроме того, в покрытиях остается некоторое количество незамеченных при проверке дефектов. Следовательно, изоляционные покрытия не гарантируют необходимой защиты подземных трубопроводов от коррозии. Исходя из этого, в строительных нормах и правилах отмечается, что защита трубопроводов от подземной коррозии независимо от коррозионной активности грунта и района их прокладки должна осуществляться комплексно: защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ).

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной,если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рис. 12.14. Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток, поступающий от вдольтрассовой ЛЭП 1 через трансформаторный пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью кабеля 6 подключен к защищаемому трубопроводу 4, а положительным — к анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принцип действия катодной защиты (рис. 12.15) аналогичен процессу электролиза. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление — источник тока — защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор почвенного электролита, т. е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидратации и отводятся вглубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов, т. е. создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Рис. 2.14. Принципиальная схема катодной защиты:

1 — ЛЭП; 2 — трансформаторный пункт; 3 — станция катодной защиты; 4 — защищаемый трубопровод; 5 — анодное заземление; 6 — кабель

Рис.12.15. Механизм действия катодной защиты

Считается, что для защиты от коррозии подземных металлических трубопроводов необходимо, чтобы их потенциал был не более минус 0,85 В. Минимальный защитный потенциал должен поддерживаться на границе зон действия смежных станций катодной защиты (СКЗ).

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента (рис. 12.16).

Два электрода (трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь) опущены в почвенный электролит и соединены проводником 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место. Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее от железа, т.к. они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

— разность потенциалов материала протектора и железа (стали) должна быть как можно больше;

— ток, получаемый при электрохимическом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;

— отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент использования) должно быть наибольшим.

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют магний, цинк и алюминий, сплавы которых и используются для изготовления протекторов.

Рис. 12.16. Принципиальная схема протекторной зашиты

1 — трубопровод; 2 — протектор; 3 — проводник; 4 — контрольно-измерительная колонка

Рис. 12.17. Принципиальные схемы электрических дренажей: а — прямой; 6 — поляризованный; в — усиленный

Протекторную защиту рекомендуется использовать в грунтах с удельным сопротивлением не более 50 Ом • м.

Применяют защиту протекторами, расположенными как поодиночке, так и группами. Кроме того, защита от коррозии трубопроводов может быть выполнена ленточными протекторами.

Поиск по сайту:

Категория:774 катодная защита — Engineering_Policy_Guide

Содержание

• 1 774. 1 Определение, политика и рекомендации по проектированию
  • 1.1 774.1.1 Определение
  • 1.2 774.1.2 Политика
  • 1.3 774.1.3 Руководство по проектированию
• 2 774.2 Типы систем
• 3 774.3 Изнашиваемые поверхности
• 4 774.4 Процедуры технического обслуживания
• 5 774.5 Записи полевых данных
  • 5.1 774.5.1 Процедура
  • 5.2 774.5.2 Обычная оценка катодной системы: Раздел A
  • 5.3 774.5.3 Четырехчасовая оценка деполяризации: Раздел B
  • 5.4 774.5.4 Образец формы данных
    • 5.4.1 774.5.4.1 Раздел A Комментарии
    • 5.4.2 774.5.4.2 Раздел B Комментарии
    • 5.4.3 774.5.4.3 Форма оценки катодной системы Пример 1
    • 5.4.4 774.5.4.4 Форма оценки катодной системы Пример 2
• 6 774.6 Контрольный список устранения неисправностей
• 7 774,7 Приложение
  • 7.1 774.7.1 Сетчатые системы
  • 7.2 774.7.2 Щелевые системы
  • 7. 3 774.7.3 Общие сведения

774.1 Определение, политика и рекомендации по проектированию

774.1.1 Определение

Катодная защита в настилах мостов определяется как: уменьшение или устранение коррозии путем превращения арматурной стали в катод с помощью приложенного постоянного тока.

Коррозия — это электрохимический процесс, при котором железо возвращается в свое естественное окисленное состояние. Для этого процесса требуются четыре основных элемента: анод (откуда течет ток и происходит коррозия), катод (куда течет ток и не происходит коррозии), электролит (среда, способная проводить электрический ток посредством ионного потока) и соединение между анодом и катодом. Влага и кислород вместе с антиобледенительными солями проникают в бетон, разрушая пассивный слой арматуры и вызывая коррозию. Ржавчина занимает больший объем, чем исходная сталь, создавая разрывное давление на бетон, в результате чего бетон отслаивается от арматуры.

Катодная защита применяет внешний электрический ток в количестве, достаточном для преодоления внутреннего тока, протекающего из анодных областей, таким образом можно устранить коррозию арматуры. Катодная защита может быть успешно достигнута, когда достаточное количество постоянного тока протекает от расходуемого материала анода через электролит (бетон) к поверхности арматурной стали, в результате чего она становится катодной.

774.1.2 Политика

Чрезвычайно важно, чтобы каждая система катодной защиты тестировалась, регулировалась и ремонтировалась квалифицированным персоналом. Это гарантирует, что система работает правильно и с максимальной эффективностью, обеспечивая при этом эффективный контроль коррозии.

Записи о системе катодной защиты должны собираться и поддерживаться для предоставления данных для оценки производительности системы, документирования модификации системы и устранения неполадок в системе.

774.1.3 Руководство по проектированию

Для мостов, выбранных для катодной защиты, будет использоваться система подаваемого тока с наложением. Эта система делит плиту моста на зоны. Текущие рекомендации по дизайну включают в себя;

1. Выпрямитель должен быть оснащен одним отдельным модулем управления выпрямителем на зону.

2. Подрядчик должен подобрать модули выпрямителя таким образом, чтобы обеспечить минимальный расчетный ток 1,2 мА на квадратный фут (12,9 мА/м ² ) и максимальный расчетный ток 2,0 мА на квадратный фут (21,5 мА). /м ² ) площади настила.

3. Размер выпрямителя должен быть таким, чтобы ограничивать максимальный постоянный ток на эффективной поверхности контактной поверхности между анодом и бетоном до уровня ниже 10 мА на квадратный фут (107,6 мА/м ² ) для анодного типа сетчатая система.

4. Для установок системы анодной сетки подрядчик должен предоставить расчеты, чтобы падение анодного напряжения (IR) не превышало 300 мВ от источника питания до самой дальней точки от источника питания.

5. Аноды в системе любого типа должны быть размещены не ближе 3 дюймов к водостоку плиты или броне расширительного устройства.

6. Электроды сравнения должны быть изготовлены из бетона класса B-1 с содержанием ионов хлорида 5 фунтов/ярд ³ (2,97 кг/м ³ ). Расположение и установка каждого электрода должны соответствовать рекомендациям производителя.

7. Арматурные зонды, если они используются, обычно отлиты в балке с содержанием хлорида 15 фунтов/ярд ³ . Луч зонда установлен в палубе, в бетоне, в который не добавляются дополнительные хлориды.

8. Отрицательный вывод должен быть присоединен к арматурным стержням методом термитной сварки с использованием форм и зарядов подходящего размера в местах, указанных на чертежах, и в соответствии с рекомендациями производителя.

9. По периметру всех исправленных участков необходимо сделать пропил глубиной 1/2 дюйма.

10. Подрядчик должен предоставить инженеру расчеты, подтверждающие, что устанавливаемый выпрямитель должен обеспечивать правильный ток и напряжение для правильной работы системы.

Чертежи эталонной ячейки, датчиков и отрицательного соединения системы см. в приложении.

774.2 Типы систем

Существует четыре типа систем, которые использовались на отдельных мостах в штате Миссури. (Общие схемы см. в Приложении)

Тип 1 (коксовая мелочь)

Эта система больше не используется на мостах MoDOT.

Тип 2 (с прорезями)

Эта система состоит из электрических проводников (аноды в пазах), уложенных в виде сетки с разделением настила на отдельные зоны. Аноды размещаются на расстоянии от 8 до 16 дюймов в центре, а затем покрываются токопроводящим раствором и покрываются настилом. Эта система больше не предназначена для использования на мостах MoDOT. На момент этой ревизии в округах Сент-Луис и Канзас-Сити было 14 мостов с платиновыми анодами. (Эти системы защищают незначительную часть моста и должны быть отключены.)

Было два типа щелевых систем, которые использовались MoDOT, а именно:

Платиновая система — состоит из платиновых проволок, уложенных в прорези в верхней части бетонного настила и заполненных токопроводящим раствором.

Система платиновой проволоки и углеродных прядей — состоит из платины (первичные аноды), уложенной по окружности сетки, и углеродных прядей (вторичных анодов), уложенных продольно на расстоянии от 12 до 16 дюймов по центру внутренней части сетки. сетка.

(Есть несколько перемычек с платиновым анодом, все еще проводящим ток по окружности зон, но все аноды из углеродных нитей сгорели и замкнуты накоротко.)

Тип 3 (сетка)

Эта система состоит из токопроводящей сетки или сетки (анода), размещенной поверх настила, разделенной на отдельные зоны, а затем покрывающего настил. См. EPG 774.3 Изнашиваемые поверхности для конкретных типов.

Система Raychem — Нет работающих систем Raychem, и не было уже более 10 лет.

Elgard System — Титановая сетка с покрытием из оксида металла, напоминающая сетку из мелкоячеистой сетки, уложенная поверх бетонного настила. В настоящее время наиболее распространенной анодной системой является система Elgard Mesh, которая используется с 1995 года. доступны альтернативные аноды, устанавливаемые на поверхности, которые можно использовать. Другие причины отказа включают:

1. Увеличение затрат из-за увеличения объема работ по установке,

2. Прорези могут обнажить существующую арматурную сталь,

3. Опасения, что ленточная сетка небольшой ширины может быть повреждена во время установки,

4. Не обеспечивает избыточности, как непрерывная поверхностная сетка.

Тип 4 (насыпной)

Эта система больше не используется на мостах MoDOT. (Эти системы защищают незначительную часть моста и должны быть отключены.) Министерство транспорта использовало две системы с насыпью, а именно:

Платиновая система – состоит из платиновой проволоки, уложенной в верхней части бетонного настила и покрытой слоем токопроводящего раствора.

Система платиновой проволоки и углеродных прядей — состоит из платины (первичные аноды), уложенной по окружности сетки, и углеродных прядей (вторичных анодов), уложенных продольно на расстоянии от 12 до 16 дюймов по центру внутренней части сетки. сеткой, и оба покрыты насыпью токопроводящего раствора.

(Есть несколько мостов с платиновым анодом, все еще проводящим ток по окружности зон, но все аноды из первичных углеродных прядей сгорели и замкнуты накоротко. Эти системы защищают незначительную часть площади поверхности моста и должны

774.3 Изнашиваемые поверхности

Пять типов изнашиваемых поверхностей использовались на мостах в штате Миссури с системы катодной защиты.

Асфальтобетон

Использовался в слое толщиной 2 1/4 дюйма в первых системах подачи коксовой мелочи и в слое толщиной 1 1/2 дюйма в некоторых первых щелевых системах (асфальтовые износостойкие поверхности не использовались после января 1986 г., но на них были установлены новые на некоторых добавлены слои покрытия, а системы и изнашиваемые поверхности все еще работают).

Бетон, модифицированный латексом, бетон с низкой подвижностью, кремнеземистый бетон

Эти изнашиваемые поверхности использовались в щелевых и сетчатых системах. Silica Fume, используемый только на одном настиле катодной системы, не рекомендуется для использования на мостах с катодной защитой, поэтому в будущем использование на мостах с катодной защитой не планируется.

Тонкая накладка Gemcrete

(Износостойкая поверхность Gemcrete больше не доступна, и единственное оставшееся покрытие моста восстанавливается в 2006 г. )

774.4 Процедуры технического обслуживания

Номер моста должен быть нанесен трафаретом на концевой опоре моста. Непосредственно под номером моста слова «CATH. PROT.» должны быть нанесены по трафарету черными буквами высотой примерно 3 дюйма.

Все работы по техническому обслуживанию, которые могут нарушить работу системы катодной защиты, должны обсуждаться с районным управлением. Обслуживающий персонал должен иметь в своем распоряжении полный комплект проектных чертежей системы катодной защиты.

Ремонт системы трубопроводов

Все компоненты системы кабелепроводов, включая проводку, соединительные коробки, соединительные коробки, фитинги доступа, компенсационные фитинги и опоры кабелепроводов, должны быть осмотрены на наличие повреждений и отремонтированы как можно скорее. (См. Приложение для примечаний по кабелепроводам)

Ремонт анода

Если анодная система повреждена, назначенный электрик должен проверить систему и дать необходимые рекомендации по ремонту. Окружной персонал должен обращаться к производителю катодной системы за необходимыми ремонтными материалами по мере необходимости. Фотографии и обновленная схема моста, показывающая отремонтированный участок, должны быть сохранены, чтобы помочь в будущих оценках системы. Кроме того, применяются следующие правила.

Системы с углублениями и прорезями — Когда требуется замена секций анода, они должны быть соединены с исправными уже установленными анодами с использованием утвержденных заводом-изготовителем комплектов.

Сетчатая система Elgard — Когда требуется замена секций анода, он должен быть заменен двухдюймовым нахлестом на прочную сетку на месте. Токораспределительный стержень или стержни должны быть приварены контактной сваркой к сменной сетке и прочной сетке на месте. Концы существующей сетки в месте стыка должны быть очищены и привязаны к новой сетке.

Ремонт настила

Перед выполнением ремонта изнашиваемой поверхности и/или настила моста с катодной защитой необходимо связаться с районным управлением. Ремонт изнашиваемой поверхности не должен отрицательно сказываться на системе катодной защиты. Аноды должны быть осмотрены, и на пораженной области должно быть выполнено испытание на непрерывность электрического тока. При ремонте изнашиваемой поверхности отслоившийся участок должен быть распилен на 1 дюйм плюс или минус. Материал в этом районе должен быть удален легким пневматическим или электрическим молотком и долотом или острием. При повреждении анодов или питающих проводов их необходимо отремонтировать. Необходимо использовать соответствующий комплект для сращивания и процедуру, см. ремонт анода. Если прочный бетон удаляется, чтобы оставить место для соединения, удалите его путем скалывания. Кроме того, см. следующие примечания для различных типов систем.

Системы с прорезями (тип 2) — Все прорези должны быть проверены, а на пораженной области проведена проверка целостности цепи.

Поверхностная система (Тип 3) и Насыпная система (Тип 4) — При распиловке и удалении бетона требуется дополнительная осторожность, чтобы не повредить поверхностную анодную систему.

Техническое обслуживание выпрямителя

Блок выпрямителя должен быть проверен, чтобы убедиться, что номер моста и направление (NBL, SBL и т. д., если применимо) и слово «ПОВЕРХНОСТЬ» вместе с типом (ТИП 1, 3 или 4) нанесены трафаретом снаружи передней дверцы шкафа выпрямителя черными буквами высотой примерно 3 дюйма. Должны применяться следующие процедуры технического обслуживания:

Гарантии и поручительства должны использоваться там, где это уместно.

Поддерживайте все компоненты в соответствии с указаниями производителя.

Сохраняйте антикоррозийный материал на компонентах, где может образоваться коррозия.

Следует позаботиться о том, чтобы корпус был относительно сухим.

Выпрямитель должен быть очищен от пыли и других посторонних частиц.

774.5 Записи полевых данных

774.5.1 Процедура

Сборщики полевых данных должны иметь в своем распоряжении полный набор проектных чертежей для системы катодной защиты.

Протокол катодной защиты состоит из трех разделов. В левом верхнем углу формы находится различная идентификационная информация о структуре. В правом верхнем углу формы находятся: Раздел A, рутинная оценка катодной системы, и раздел B, четырехчасовая оценка деполяризации. Желательно, чтобы плановая оценка проводилась ежемесячно в течение первого года эксплуатации, а затем каждые два месяца. Четырехчасовую оценку деполяризации следует проводить ежегодно весной. По завершении копии только формы весенней оценки (с заполненными разделами A и B) должны направляться в отдел технического обслуживания до 1 июня каждого года. Ниже описаны процедуры заполнения формы.

774.5.2 Текущая оценка катодной системы: Раздел A

Текущая оценка выполняется для обеспечения того, чтобы катодные системы работали с адекватными уровнями защиты, обеспечивающими максимальный срок службы конструкции.

Общая информация

Запишите номер моста, номер района, дату, имя наблюдателя и серийный номер выпрямителей. Запишите температуру воздуха и состояние поверхности палубы (влажная или сухая).

Состояние катодной системы

Визуально оцените все провода возбуждения и компоненты выпрямителя. Наблюдатель должен комментировать общий вид системы и записывать любые проблемы.

Электрические показания

Указывает режим выпрямителя, постоянный ток или постоянное напряжение. Если указано постоянное напряжение, перечислите эти зоны. (Все новые системы должны быть настроены на режим постоянного тока.)

Укажите измеритель, используемый в процессе оценки, внешний ручной или встроенный измеритель.

Фиксированные параметры конструкции

Размер зоны (фут ² ) рассчитывается на основе размеров в плане.

Пример, ширина 25 футов X длина 60 футов = 1500 футов ²

Параметры тока устанавливаются на этапе проектирования катодной системы. Нижний предел 0,5 мА/фут ² зоны и верхний предел 2,0 мА/фут ² площади зоны.

Пример:

Нижний предел: (1500 футов ² ) x (0,5 мА/фут ² ) ¸ (1000 мА/А) = 0,79 А 900

Верхний предел: (1500 футов ² ) x (2,0 мА/фут ² ) ¸ (1000 мА/А) = 3,00 А

Настройки выпрямителя

Система питания состоит из контроллера выпрямителя с каждой зоной на 1,0 мА/фут ² (10,8 мА/м ² ) площади палубы. После того, как система находится под напряжением не менее 14 дней, выполняется тест E Log-I. Система выключается за 24 часа до выполнения теста E Log I, чтобы система могла деполяризоваться. По завершении теста E Log I в каждой зоне в систему подается питание, и контроллер выпрямителя при необходимости настраивается на результаты теста E-log-I. Минимум через 12 часов после завершения теста E Log-I следует провести 4-часовой тест на деполяризацию системы катодной защиты и при необходимости отрегулировать систему. См. EPG 774.5.3 Четырехчасовая оценка деполяризации: Раздел B.

Входное напряжение (вольт) — это напряжение постоянного тока для каждой зоны, измеренное с точностью до 0,1 вольта.

Входной ток (Ампер) — это ток для каждой зоны, считываемый с внешнего ручного или встроенного счетчика. Эти показания должны находиться между верхними и нижними параметрами тока , установленными в таблице фиксированных расчетных параметров . Если входной ток не находится в допустимых пределах, см. Контрольный список устранения неполадок.

Плотность входного тока (миллиампер/кв. фут) равна входному току (ампер), деленному на размер зоны (футы ² ), умноженному на 1000.

Потенциальные параметры (милливольты) получают либо из теста E-log I, либо из четырехчасового теста на деполяризацию. Скопируйте эти значения из самого последнего листа оценки деполяризации за четыре часа. Если это новая система катодной защиты (CP), в которой тест на деполяризацию еще не проводился, то скопируйте значения из исходного E-log I. Эти параметры необходимо пересчитывать после каждых четырех тестов по оценке деполяризации. См. Четырехчасовая оценка деполяризации, раздел 5.

Показания эталонной ячейки и датчика

Потенциал при включении (милливольты) — это показание напряжения эталонной ячейки для каждой зоны, полученное системой при использовании внешнего ручного или встроенного измерителя. Электрически подключите стальную арматуру (заземление системы) к положительной клемме вольтметра, а провод эталонного элемента к отрицательной (заземляющей) клемме вольтметра. Обратите внимание, эти показания будут отрицательными, например, -365 милливольт. Сравните показания каждой зоны с нижними и верхними потенциальными параметрами из таблицы параметров эталонной ячейки. Если показание не находится в заданном диапазоне, см. раздел 6 «Устранение неполадок».

Потенциал мгновенного отключения (милливольты) — это показание, снятое сразу после отключения защитного тока. Это показание следует снимать примерно через 100–1000 мс после отключения тока. Неправильное измерение потенциала может привести к значительной ошибке. (См. альтернативную процедуру ниже).

Показания датчика (+ или –) Это показание представляет собой полярность напряжения, указывающую направление тока. Это достигается подключением положительного вывода вольтметра к щупу, а отрицательного вывода — к отрицательному проводу системы (арматурная сталь). Зонд подключается к арматуре через шунтирующий резистор 10 Ом. Отрицательное (–) значение указывает на коррозию арматурной стали. Положительное значение (+) означает, что арматура защищена. Примечание. Числовое значение не требуется, необходимо записать только полярность (+) или (–).

Альтернативная процедура получения потенциала мгновенного отключения (милливольты). Показание противо-ЭДС (BEMF) представляет собой потенциал, создаваемый поляризацией анода и катода. Это напряжение должно быть преодолено выпрямителем, прежде чем он сможет пропустить ток через систему катодной защиты. BEMF измеряется на выходных клеммах выпрямителя. Положительный вывод мультиметра подключается к положительной выходной клемме выпрямителя, а отрицательный вывод подключается к отрицательной клемме выходного сигнала. Для этой цели можно использовать мультиметр, такой как Fluke 87. Минимальное показание следует измерять с использованием окна в 1 миллисекунду. В выпрямителях с фильтрами ток должен быть отключен для выполнения измерения.

Пример пустой формы оценки катодной системы

774.5.3 Четырехчасовая оценка деполяризации: Раздел B

Четырехчасовая оценка деполяризации требует двухэтапной процедуры. Сначала выполните плановую оценку катодной системы, раздел A, как описано ранее в EPG 774.5.2. Во-вторых, выполните четырехчасовую оценку деполяризации, раздел B, как описано ниже.

Общая информация

Запишите номер моста, дату и имя наблюдателя.

Первый запуск

Четырехчасовая деполяризация либо подтвердит, что система работает на требуемом уровне, либо предоставит информацию, необходимую для настройки системы. Тщательный сбор данных снизит вероятность ошибок. Каждый столбец таблицы первого запуска описан ниже.

По потенциалу (милливольты) данные уже должны быть записаны на Ref. Таблица показаний ячеек и датчиков на секции A.

Потенциал мгновенного отключения (милливольты) данные уже должны быть записаны на Ref. Таблица показаний ячеек и датчиков на секции A.

4 часа. Потенциал выключения (милливольты) представляет собой показание напряжения эталонной ячейки для каждой зоны, полученное после того, как система была выключена в течение 4 часов с помощью внешнего ручного или встроенного измерителя. Электрически подключите стальную арматуру (минус системы) к положительной клемме вольтметра, а провод эталонного элемента к отрицательной (заземляющей) клемме вольтметра. Обратите внимание, эти показания будут отрицательными, например, -265 милливольт.

Сдвиг потенциала (милливольты) представляет собой разницу между мгновенным потенциалом выключения и 4-часовым. от потенциала. Этот сдвиг должен составлять 100 милливольт. Допустимый диапазон составляет от 80 до 150 милливольт. Входной ток следует увеличить, если сдвиг потенциала ниже 80 мВ, и уменьшить, если сдвиг потенциала выше 150 мВ. Регулировка входного тока должна выполняться либо на основе опытного суждения, либо на основе коэффициента.

Пример: старый входной ток = 0,80 ампер, сдвиг потенциала первого запуска = 60 милливольт,

Затем определить новый входной ток.

0,80 ампер 60 милливольт = новый ток 100 милливольт, новый ток = 100 мВ × 0,80 ампер ÷ 60 мВ {\ displaystyle {\ frac {0,80 \; {100\;милливольт}},новый\;ток=100\;мВ\раз . 80\;ампер\дел 60\;мВ}

= 1,33 ампер

Пересмотренный системный входной ток (Ампер) Если входной ток для зоны не требует регулировки, оставьте поле B пустым. Если для всех зон не требуется изменение входного тока, оставьте все зоны пустыми в разделе B и перейдите к Re-Computed Ref. Параметры ячейки в разделе C. Если требуется регулировка тока, запишите измененный входной ток для этой зоны и перейдите ко второму прогону на новом листе «Оценка катодных систем» .

Вторая серия
(Если показания тока изменились, следует провести вторую 4-часовую деполяризацию. Пожалуйста, запишите это в пустой форме оценки катодной системы в разделах A и B и сдайте вместе с другой формой CSE для этого моста.) Проверка того, что сдвиг потенциала составляет около 100 милливольт. требуется, если входной ток в зоне изменяется. Между последовательными тестами на деполяризацию должно пройти не менее 12 часов, чтобы у зоны было достаточно времени для стабилизации. Требуются новые показания для зон, скорректированных , чтобы определить новое смещение потенциала. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока сдвиг потенциала не окажется в приемлемом диапазоне от 80 до 150 милливольт во всех зонах. Для зон, не требующих корректировки, просто скопируйте данные из разделов А и Б первого листа ЕГЭ.

Потенциал при включении (милливольты) — это показание напряжения эталонной ячейки для каждой зоны, полученное системой при использовании внешнего ручного или встроенного измерителя. Электрически подключите стальную арматуру (минус системы) к положительной клемме вольтметра, а провод эталонного элемента к отрицательной (заземляющей) клемме вольтметра.

Потенциал мгновенного отключения (милливольты) – это показание для каждой зоны, снятое сразу после отключения защитного тока. Это показание следует снимать примерно через 100–1000 мс после отключения тока. Неправильное измерение потенциала может привести к значительной ошибке. (См. альтернативную процедуру).

4 часа Потенциал выключения (милливольты) представляет собой показание напряжения эталонной ячейки для каждой зоны, полученное после того, как система была выключена в течение 4 часов с помощью внешнего ручного или встроенного измерителя.

Сдвиг потенциала (милливольты) представляет собой разницу между мгновенным потенциалом выключения и 4-часовым. от потенциала. Этот потенциальный сдвиг должен составлять 100 милливольт. Допустимый диапазон составляет от 80 до 150 милливольт. Входной ток следует увеличить, если сдвиг потенциала ниже 80 мВ, и уменьшить, если сдвиг потенциала выше 150 мВ. Если все же требуется дополнительная регулировка входного тока, это является основанием для суждения наблюдателя о том, следует ли выполнить дополнительный четырехчасовой тест на деполяризацию, чтобы убедиться, что был достигнут сдвиг потенциала на 100 мВ. Если не удается добиться минимального смещения 80 милливольт в какой-либо зоне, см. раздел 6 «Устранение неполадок катодной системы». Если предыдущие настройки не менялись, оставьте поле пустым. Перейти к перерасчету Ref. Таблица параметров ячеек в новой форме СПП.

Повторно вычисленные параметры эталонной ячейки
(База данных Access вычислит их заново, отправит в операционную) Наконец, после достижения приемлемого сдвига поляризации, новые потенциальные параметры должны быть рассчитаны для использования в сравнении с будущими двухмесячными показаниями On Potential. Это выполняется, как описано ниже:

Потенциальные параметры (милливольты) — это новые числа диапазона, рассчитанные по 40% по обе стороны от рабочего потенциала, необходимого для сдвига на 100 мВ. Следует использовать потенциал On из последнего теста на деполяризацию.

Уравнения:

ниже: 0,6 x Включен потенциал = Низкий потенциал номер

верхний: 1,4 x Потенциал включения = Высокий потенциал Номер

Примечание; Нижний диапазон возникает летом, когда температура жаркая, а палуба сухая. Верхний диапазон возникает зимой, когда температура низкая, а палуба мокрая.

774.5.4 Образец формы данных

На следующих страницах показано, как будет выглядеть форма стандартной и четырехчасовой оценки деполяризации после ее заполнения наблюдателями катодной системы. Комментарии и интерпретация данных в образце формы приведены ниже.

774.5.4.1 Раздел A Комментарии

1. Так как это дождливый день, мы ожидаем увидеть эталонную ячейку Потенциалы в верхней части параметров потенциала и более высокие потенциалы мгновенного выключения

2. система не обслуживалась должным образом из-за сломанного кабелепровода в шкафу и ржавого шкафа.

3. Корродированные провода и печатные платы могут функционировать должным образом, а могут и не работать.

4. Неработающие встроенные счетчики потребуют использования внешнего ручного счетчика.

5. Не все зоны работали в режиме постоянного тока. Зона 7 работает в режиме постоянного напряжения.

6. Настройки выпрямителя показывают, что зона 7 находится под гораздо более высоким входным напряжением, чем другие зоны системы той же площади.

7. Зонд Чтение полярности в зоне 7 отрицательного (-) указывает на коррозию арматуры или наличие других проблем.

774.5.4.2 Комментарии к разделу B

1. Раздел A должен быть заполнен до завершения раздела B. Обратите внимание, что показания On Potential и Instant Off Potential из раздела A используются с разделом B.

2 После вычитания четырехчасовых потенциалов и вычисления сдвига в потенциале можно увидеть следующее.

a) Зоны 2, 6 и 10 выше максимального сдвига 150 мВ, поэтому входной ток следует уменьшить. Для этого потребуется провести второй тест на деполяризацию.

b) Зоны 5 и 9 немного ниже минимального сдвига в 100 мВ, но попадают в допустимый диапазон от 80 до 150 мВ. Поэтому регулировка входного тока не требуется.

c) Зона 7 намного ниже минимального смещения 100 мВ, поэтому входной ток следует увеличить. Для этого потребуется провести второй тест на деполяризацию.

d) Зоны 1, 3, 4 и 8 попадают в допустимый диапазон от 80 до 150 милливольт. Поэтому регулировка входного тока не требуется.

3. Тест на деполяризацию во втором цикле потребовался из-за изменений входного тока в зонах 2, 6, 7 и 10.

все зоны, кроме зоны 7, находятся в допустимом диапазоне от 80 до 150 милливольт.

5. В зоне 7 очевидно, что даже после сброса системы в режим постоянного тока и увеличения входного тока с 0,5 до 1,7 ампер сдвиг потенциала не увеличился на сколько-нибудь значительную величину. Это указывает на возможную проблему либо с анодным слоем, либо с подводящими проводами к нему. Наблюдатель должен начать процедуры устранения неполадок в этой зоне.

6. Из второго прогона «On-Potentials» были рассчитаны новые параметры эталонной ячейки. Эти новые параметры, перечисленные в Re-Computed Ref. Таблица параметров ячейки будет использоваться для следующей плановой оценки

774.5.4.3 Форма оценки катодной системы Пример 1

Пример 1

774.5.4.4 Форма оценки катодной системы Пример 2

Пример 2

774.6 Контрольный список устранения неисправностей

Симптом		Нет выходного напряжения или тока	Потеря питания переменного тока	Проверьте питание переменного тока и сетевой предохранитель
Неисправность выпрямителя	См. руководство по выпрямителю
Удар молнии	Проверить молниезащитные разрядники и другие электронные компоненты на наличие видимых признаков повреждения
Выпрямитель выключен	Проверить выключатель питания выпрямителя
Низкое выходное напряжение и высокий выходной ток	Электрическое короткое замыкание между анодом и арматурой	Проверьте сопротивление постоянному току между анодом и заземлением системы при выключенной системе.
ПротивоЭДС равна нулю	Электрическое короткое замыкание между анодом и заземлением системы	Проверьте анод сопротивления постоянного тока и заземление системы при выключенной системе
Сопротивление постоянному току между анодом и заземлением системы менее 1 Ом и разница сопротивлений в обоих направлениях менее 1 Ом	Электрическое короткое замыкание между анодом и заземлением системы	Найдите и устраните короткое замыкание
Напряжение на заданном максимальном уровне, выходной ток отсутствует	Низкий уровень уставки	Увеличить заданный уровень
	Разомкнутая цепь	Проверьте сопротивление переменному току между анодом и заземлением системы при выключенной системе
	Высокое сопротивление
	Недостаточное напряжение
Сопротивление переменному току между анодом и заземлением системы превышает 100 кОм	Обрыв цепи	Найдите разрыв в цепи
Сопротивление переменному току между анодом и заземлением системы больше ожидаемого при данной температуре	Плохие или изношенные электрические контакты	Проверьте все электрические соединения
	Отсутствие влаги
Сопротивление переменному току между анодом и заземлением системы увеличивается со временем	Разрушение анода и/или прилегающего материала	Оценка состояния анода и прилегающего материала
Нестабильный потенциал, измеренный встроенной эталонной ячейкой	Неисправность эталонной ячейки	Оценка эталонной ячейки (один из методов заключается в проверке сопротивления переменному току между эталонной ячейкой и заземлением эталонной ячейки)
	Датчик шума	Проверить сигнал эталонной ячейки на шум
	Плохое электрическое соединение
Сопротивление переменному току между эталонной ячейкой и заземлением эталонной ячейки превышает 15 000 Ом	Неисправность эталонной ячейки	Проверьте потенциал ячейки сравнения с помощью внешней ячейки Cu-CuSO 4
	Плохое электрическое соединение
4-часовая деполяризация менее 80 мВ	Заданный ток низкий	Установите более высокий ток, если это возможно, и повторите тест на деполяризацию.
	Если напряжение максимальное, выпрямитель не имеет достаточной мощности
4-часовая деполяризация менее 80 мВ только в определенных зонах систем	Недостаточное распределение тока	Оценка состояния анода в предметной области
	Повреждение анода в предметной области	Оценить питание предметной области

774.7 Приложение

774.7.1 Сетчатые системы

Детали системы сетки в перекрытии (3 страницы)

774.7.2 Системы с прорезями

Детали системы с прорезями в перекрытии (2 страницы)

774.7.3 Общие сведения

Электропроводка и другие сведения (2 страницы)

Катодная защита и защита от коррозии бетона | Concrete Preservation Alliance

Обзор

ОСОБАЯ СТАТЬЯ: Целостный подход к борьбе с коррозией , Дэвид Симпсон.

Для многих инженеров и владельцев, сталкивающихся с растущими затратами и сбоями в работе из-за технического обслуживания и ремонта бетона от коррозии, существует финансовый стимул для сохранения и продления срока службы существующих бетонных конструкций от будущих повреждений, вызванных коррозией.

Сохранение крупных бетонных конструкций, таких как мосты, гаражи и морские пирсы, также является устойчивой практикой, приносящей пользу окружающей среде и обществу.

Основным фактором ухудшения состояния бетона является коррозия закладных металлов. В частности, коррозия арматурной стали, коррозия стали с эпоксидным покрытием и коррозия предварительно напряженного бетона, если ее не остановить, в конечном итоге могут привести к значительным затратам на восстановление или замену конструкции.

Катодная защита — это проверенное решение для продления срока службы новых и существующих конструкций. Ремонт бетона сам по себе не является долгосрочным решением, когда причиной износа является коррозия. После ремонта сколов и расслоений, вызванных коррозией, вокруг арматуры, вероятно, останется бетон, загрязненный хлоридами, в областях, примыкающих к заплате без содержания хлоридов. К сожалению, такая ситуация может привести к возникновению очагов вторичной коррозии в местах вокруг ремонта.

Для обеспечения долгосрочного решения доступны различные методы катодной защиты. Все системы схожи в том, что они обеспечивают подачу защитного тока к арматурной стали, но имеют разные преимущества и области применения.

Электрохимическая обработка

Схема, показывающая процесс обработки ЭХО (нажмите, чтобы увеличить).

Электрохимическая экстракция хлорида (ЕЭК)

Эти системы устраняют основную причину коррозии, воздействуя на конструкцию временным электрическим полем.

Электрохимическая экстракция хлоридов используется для уменьшения загрязнения хлоридами и пассивации активной коррозии.

Рекализация используется для повышения pH карбонизированных структур и пассивации активной коррозии.

Обе системы применяются к конструкции на краткосрочной основе, но дают долгосрочные результаты.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о Norcure® Chloride Extraction, проверенном методе ECU.

Схема, показывающая процесс установки ICCP с использованием дискретных анодов (щелкните, чтобы увеличить).

Катодная защита от импульсного тока

Системы катодной защиты от импульсного тока (ICCP) разработаны квалифицированными и опытными специалистами по катодной защите CP4 Национальной ассоциации инженеров по коррозии (NACE) или старшим инженером по катодной защите уровня 3 Института коррозии (ICorr).

Системы ICCP состоят из постоянных инертных анодов, таких как титановая сетка и лента MMO, проводящая керамика или проводящие покрытия, а внешний источник постоянного тока подает на сталь достаточный ток для преодоления естественной коррозионной активности бетона.

Гальваническая защита от коррозии

В системах гальванической защиты используются гальванические аноды, представляющие собой металлы с достаточной разностью напряжений по отношению к корродирующей стали, чтобы защитный ток отводился от анода через окружающую среду к корродирующей конструкции.

Дискретная установка гальванического анода снижает вторичную коррозию (щелкните, чтобы увеличить).

Как правило, при ремонте или восстановлении бетона используются различные типы цинковых анодов. Когда цинковый анод подвергается коррозии, он генерирует электрический ток для смягчения коррозии арматурной стали.

Распределенные анодные системы для контроля коррозии бетона обычно состоят из гальванических анодов, расположенных на большой площади. Примеры распределенных гальванических систем включают металлизацию цинка и просечно-вытяжную сетку из цинка.

Дискретные аноды индивидуально прикрепляются к открытой арматурной стали или устанавливаются в существующий бетон путем сверления или забивки отверстий по сетке.

Встроенные гальванические аноды

Процедура заявки на ремонт (RAP) ACI 8 Установка встроенных гальванических анодов использует следующую номенклатуру для определения различных типов анодов.

Тип 1 – Прикрепляется к открытой стали при ремонте бетона
Тип 2 – Устанавливается в просверленные отверстия в прочном бетоне
Тип A – Активируется щелочью (высокий pH)
Тип H – Активируется галоидной солью в виде хлорида или бромида

Так, например, встроенный анод типа 1A представляет собой активированный щелочью анод, используемый при ремонте бетона для смягчения новой коррозии, вызванной ускоренной заплатой или кольцевой анодной коррозией (эффект ореола).

Гальванические аноды также используются для защиты бетонных и стальных свай в морской среде.

Бетонные и стальные сваи в морской среде подвержены серьезному коррозионному износу. Для защиты морских свай системы гальванической оболочки используются для обеспечения гальванической катодной защиты предварительно напряженных бетонных, железобетонных и стальных свай и колонн. Гальванические оболочки могут состоять из анодов из цинковой сетки, распределенных анодов, активированных щелочью, и недавно распределенных цинковых анодов в впитывающей ткани для прямого смачивания цинка морской водой внутри бетонной оболочки.

Аноды Fusion

Аноды Fusion представляют собой гибридную систему, которая сочетает в себе мощность катодной защиты подаваемого тока с не требующими обслуживания характеристиками гальванических анодов.

Аноды Fusion работают с двухфазной защитой, при которой Фаза 1 подает интенсивный импульс электрического тока на арматурную сталь и пассивирует коррозию арматуры подобно электрохимической обработке или системе ICCP. Затем на этапе 2 используются встроенные гальванические аноды для защиты конструкции от будущих коррозионных повреждений (катодная защита). Эта система может обеспечить высокий уровень долговременной защиты, не требующей технического обслуживания.

Резюме

Существует целый ряд вариантов катодной защиты для защиты новых и существующих бетонных конструкций. Каждая система может обеспечить различные уровни защиты от коррозии и стоимость. Понимание возможностей и ограничений позволяет инженеру и владельцу внедрить наилучшую систему для их индивидуальной конкретной цели сохранения.

Дополнительная информация

ICRI 510.1–2013 – Руководство по электрохимическим методам снижения коррозии стали для железобетонных конструкций

ACI E706 RAP 8 – Установка встроенных гальванических анодов

Гальваническая защита железобетонных конструкций – Бюллетень по ремонту бетона, 2005 г.

ССЫЛКИ

1. Пайер, Дж.Х. (2002) Затраты на коррозию и профилактические стратегии в США , Отчет FHWA RD-01-156.
2. Комитет ACI 222 (1996) Коррозия металла в бетоне , Американский институт бетона (ACI) 222R–96, с. 237.
3. Комитет по техническим рекомендациям ICRI, (1996) Руководство по подготовке поверхности для ремонта изношенного бетона в результате коррозии арматурной стали , Руководство Международного института ремонта бетона № 03730.
4. Гласс и др., (1999) Защитные эффекты электрохимической обработки железобетона , Коррозия, Том. 55, № 3, стр. 286–290.
5. Национальная ассоциация инженеров по коррозии, (2000) Катодная защита арматурной стали в бетонных конструкциях, подвергающихся воздействию атмосферы, , Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Стандартная рекомендуемая практика RP0290–2000.
6. Национальная ассоциация инженеров по коррозии, (1984) Основы коррозии, введение, с. 180.
7. Уитмор, Д.В., и Болл, Дж.К., (2003) Применение гальванических анодов в предварительно напряженном бетоне , Материалы конференции Института сборного/предварительно напряженного бетона по мостам, с. 8.
8. Pedeferri, P (1996) Катодная защита и катодная профилактика , Строительство и строительные материалы, Vol. 10, № 5, 1996. С. 391–402.
9. Bertolini, L et al., (1996), Новый опыт катодной защиты железобетонных конструкций , Коррозия арматуры в бетонных конструкциях, SCI, стр. 349–358.
10. Sergi, G. and Page, C.L., (1999) Расходуемый анод для катодной защиты заплат, нанесенных на бетон, загрязненный хлоридами г., Европейская конференция по коррозии.
11. Glass, G, et al, (2001) Защитные эффекты электрохимической обработки железобетона , Corrosion Science, Vol. 43, № 6, с. 111–1131
12. Bennett, J., (1998) Химическое улучшение характеристик металлизированного цинкового анода , Документ № 640, NACE Corrosion 98.
13. Чеайтани, А. и Чейтани, М., (2021)  Последние разработки в области защиты бетона от коррозии для объектов инфраструктуры г., Австралийская конференция по малым мостам.

Катодная защита

Главная
/
Ресурсы
/
Катодная защита

Коррозия зарытых или погруженных в воду металлов является результатом электрохимической реакции. Электрохимическая реакция – это химическая реакция, сопровождающаяся протеканием электрического тока. К счастью для многих важных трубопроводов, башен и других сооружений, коррозию подземных и подводных металлов можно контролировать и ограничивать многими способами.

Катодная защита является лишь одним из многих методов борьбы с коррозией, и ее следует рассматривать в сочетании с другими формами борьбы с коррозией, такими как нанесение защитного покрытия. Принятие катодной защиты отчасти связано с тем, что методы борьбы с коррозией могут применяться к существующим конструкциям. Даже конструкции, уже подвергшиеся коррозии, могут иметь дополнительную катодную защиту, чтобы предотвратить увеличение коррозионного повреждения, но, конечно, это не может восстановить материал, утраченный из-за коррозии.

Катодная защита использует поток постоянного тока для вмешательства в активность электрохимических ячеек, ответственных за коррозию. Коррозия предотвращается за счет соединения защищаемого металла с более активным металлом, когда оба погружены в электролит и соединены внешним путем. В этом случае вся поверхность защищаемого металла становится катодом, отсюда и термин «катодная защита».

Поток тока может обеспечиваться источником, обычно называемым анодом (точнее, анодным заземляющим слоем или просто анодным слоем). Аноды, изготовленные из активного металла, обычно называют «жертвенными», поскольку материал анода приносится в жертву для защиты структуры катода. Аноды из инертного металла могут быть реализованы с подаваемым током, но для подачи этого тока на защищаемую конструкцию используется внешний источник энергии. Жертвенные аноды часто используются для защиты заглубленных конструкций, трубопроводов или конструкций, погруженных в море. На изображении ниже показан пример системы катодной защиты с подаваемым током (ICCP).

Рис. 1: Система катодной защиты от импульсного тока (ICCP)

В целом на объектах с крупными трубопроводными сетями падением напряжения вдоль труб из-за удельного сопротивления металла нельзя пренебречь и оно может повлиять на оценку катодной защиты. Кроме того, металлические предметы, расположенные вблизи защищаемой конструкции, могут изменить работу ICCP и привести к некоторой коррозии расположенных рядом конструкций.

Катодная защита импульсным током Пример

В следующем примере проводится исследование для определения размера системы катодной защиты с приложенным током на подземном стальном трубопроводе. Основной целью является расчет количества и производительности источников постоянного тока, необходимых для эффективной работы системы катодной защиты. Поскольку эти системы часто совмещены с другими объектами, в этом примере рассматривается внешний трубопровод. В качестве примера используется GSA_FD XGSLab.

Состояние бесконечной длины зарубежного трубопровода было смоделировано на обоих концах с поперечным импедансом, соответствующим импедансу трубопровода, чтобы избежать концевых эффектов при анализе.

Рисунок 2: Расположение защищаемого трубопровода (синий) и чужого трубопровода (зеленый)

Исходное состояние гласит, что потенциал трубопровода везде равен нулю вольт и, таким образом, весь трубопровод подвержен электрохимической коррозии . Для уменьшения коррозии предположим, что критерием катодной защиты в конкретной ситуации является:

-600 мВ < V < -300 мВ

Систему защиты можно спроектировать разными способами, но цели инженера обычно заключаются в оценке достаточное количество установок катодной защиты и расположение анодных слоев. Анодные кровати должны быть размещены так, чтобы обеспечить равномерное распределение тока защиты. Инженеры также должны продумать размещение станций анодирования с учетом наличия источника питания станций катодной защиты.

В этом примере расстояние между анодными слоями и трубопроводом составляет около 100 м, что является эффективным компромиссом между затратами и эффективностью. Анодные слои будут не горизонтально расположенными, а глубинного типа. Каждая анодная ячейка будет включать 10 анодов, как показано ниже. Аноды будут состоять из трубчатого стержня MMO/Ti (смешанного оксида металла, покрытого титаном) длиной 1 м и внешним диаметром 25 мм.

Рисунок 3: Анодный слой

Аноды будут равномерно распределены в диапазоне глубин от 60 до 80 метров. Аноды соединены друг с другом и с поверхностью почвы петлей проводника, чтобы обеспечить правильную работу системы даже в случае обрыва кабеля. Каждый анодный слой будет заполнен материалом с низким удельным сопротивлением с целью уменьшения эффективного сопротивления между анодами и землей. Низкое сопротивление между анодами и землей обеспечивает более эффективную катодную защиту и снижает эксплуатационные расходы. В примере рассматривался прокаленный нефтяной кокс (как обычно с анодами MMO/Ti).

После некоторых предварительных расчетов следующее окончательное решение показывает, что система может быть защищена с помощью 3 установок катодной защиты с током 4 А в местах, указанных на рисунке ниже.

Рисунок 4: Общий вид, включая анодные слои

На рисунке показана модель системы с градиентом синего цвета, примененным к трубопроводу для обозначения уровня распределения напряжения. Это свидетельствует об относительно равномерном распределении потенциала напряжения на защищаемых трубопроводах.

Рисунок 5: Распределение напряжения на защищаемом трубопроводе

Распределение напряжения на защищаемых трубопроводах показано ниже зеленым цветом. Это более четко показывает, что потенциал находится в целевом диапазоне от -600 мВ до -300 мВ. В результате везде выполняются условия защиты.

Рисунок 6: Распределение потенциала на защищаемом трубопроводе

Кроме того, потенциал поверхности земли от ICCP, как показано на рисунке ниже, показывает неопасные уровни напряжения для персонала, как это типично для ICCP. Также обратите внимание, что некоторые участки соседнего трубопровода проходят через участки грунта, на которые воздействует ICCP, что влияет на защиту соседнего трубопровода от коррозии.

Рисунок 7: Распределение потенциала поверхности земли

---

XGSLab™ Grounding Solution

с учетом международных (IEC/TS 60479-1:2005), европейских (EN 50522:2010) и американских (IEEE Std 80-2000 и IEEE Std 80-2013) стандартов при анализе систем заземления.

У вас есть вопросы, хотите узнать цену или попробовать демоверсию?

Запросить цену/Вопросы

Основы катодной защиты

Анод, катод, металлическая дорожка, электролит — это четыре компонента коррозионной цепи. Устраните один из них, и вы успешно справитесь с коррозией. Самый интуитивный способ сделать это — исключить электролит или, точнее, устранить границу между электролитом и металлом. Вот почему индустрия покрытий ежегодно приносит около 200 миллиардов долларов дохода. Однако есть и другие способы устранить коррозию на подложке, от которой зависит структурная целостность, путем удаления анода из цепи. Точнее, анодные области перемещаются из предметной структуры в жертвенную область, предназначенную для коррозии. Эта практика называется катодной защитой. Он эффективен, его можно надежно контролировать, и его можно использовать в сочетании с большинством, если не со всеми системами покрытий для максимальной защиты ваших металлических конструкций, контактирующих с почвой, бетоном или водной средой.

Основы катодной защиты, или CP, помещают коррозию на прокси-сайт, на назначенный анод, а не позволяют металлической конструкции иметь естественные анодные и катодные области при погружении в проводящий электролит. Другими словами, если вы можете сделать весь трубопровод, дно резервуара или матрицу арматуры катодом в контуре коррозии, вы уменьшите коррозию конструкции, которую хотите сохранить. Этот расходуемый анод, независимо от того, производит ли он защитный ток естественным образом или за счет внешнего подаваемого тока, может помочь увеличить расчетный срок службы металлических конструкций на десятилетия, особенно в сочетании с защитными покрытиями. Одно предостережение: CP можно использовать только при постоянном контакте между защищаемой конструкцией и электролитом, поэтому его нельзя использовать на надземных конструкциях, где металл с покрытием подвергается непосредственному воздействию атмосферы.

Жертвенные аноды делятся на две категории. Первая категория — гальванический анод. Эти аноды используют естественный электрохимический потенциал между двумя металлами для управления цепью СР. Выбор материалов для анодов основан на гальваническом ряду, который представляет собой список материалов по их электрохимическому потенциалу. Чем больше отрицательный потенциал, тем больше вероятность того, что его можно будет использовать в качестве гальванического анода. Вы можете увидеть график ниже.

Как видно из приведенной выше таблицы, такие металлы, как магний, цинк и алюминий, являются обычными гальваническими анодами, поскольку они, как правило, более негативны, чем стальные конструкции, для защиты которых они используются. Критерии проектирования будут определять, какой из этих анодов используется для защиты стали, но, вообще говоря, в гальванической системе CP будет использоваться один из этих трех материалов анода. Гальванические системы обычно тесно связаны с защищаемой конструкцией, то есть аноды находятся на расстоянии нескольких футов от защищаемой конструкции. Гальванические системы требуют только металлического соединения анода с катодом для работы. В то время как судовые системы имеют цинковые аноды, приваренные или прикрученные болтами непосредственно к корпусу, а некоторые системы коротких трубопроводов имеют магниевые аноды с выводами, приваренными непосредственно к внешней стенке термитом, другие системы имеют средства «разрыва» соединения между анодом и катодом, чтобы иметь возможность для проверки эффективности. Я коснусь этого позже.

Второй тип используемого анода — анод с подаваемым током. Эти аноды естественным образом не проводят ток при непрерывной работе в коррозионной цепи с наиболее распространенными катодами. Им требуется внешний источник питания, чтобы «впечатлить» током. Обычные аноды такого типа представляют собой смешанные оксиды металлов на подложке из благородного металла, графит и чугун с высоким содержанием кремния. Внешний источник питания, используемый для работы системы подаваемого тока, называется выпрямителем. На это устройство подается напряжение переменного тока либо от ближайшей линии электропередач, либо от установленных солнечных панелей, используется выпрямительный элемент (либо селеновый, либо состоящий из кремниевых диодов) для преобразования его в постоянный ток, который затем поляризует аноды для проведения тока к предполагаемой структуре. . Аноды с импульсным током имеют то преимущество, что их можно размещать далеко от предполагаемого катода, либо в удаленных заземляющих слоях сбоку от конструкции, либо в глубоких колодцах далеко под ней.

Помимо расположения анодов, существуют конструктивные критерии, которые дадут вам информацию о том, следует ли использовать гальванические аноды или аноды подаваемого тока в системе CP. Гальванические системы используются в электролитах с низким удельным сопротивлением, где требования к току не слишком высоки. Гальванические системы обычно выдают максимум 200 миллиампер. Также важно, чтобы любая система, подлежащая гальванической защите, была электрически изолирована. Короткие замыкания на другие конструкции или систему заземления могут вывести из строя гальваническое заземление гораздо быстрее, чем расчетный срок службы системы.

Импульсные токовые системы имеют широкий спектр применения. Они необходимы для защиты длинных трубопроводов, более крупных сооружений или сооружений, требующих больших токов. Для конструкций, которые будут заземлены или закорочены на другие крупные металлические конструкции, потребуются системы подаваемого тока. Катоды в средах с высоким удельным сопротивлением, где гальванические системы не смогут проводить ток, достаточный для адекватной защиты, также требуют подаваемого тока. Системы с импульсным током имеют широкий диапазон выходных токов, при этом некоторые системы проводят ток до сотен ампер. Эти системы обычно защищают конструкции в морской воде, такие как мосты или корпуса кораблей.

Одним из преимуществ использования CP является то, что операторы и сторонние подрядчики могут легко измерить эффективность системы, используя количественные критерии, установленные AMPP. Существует множество стандартов, изначально установленных NACE, одной из двух компаний, сформировавших AMPP, и регулирующих критерии эффективного CP. Среди них SP0169-2013, контролирующий подземный трубопровод, SP0193-2016, контролирующий днища наземных резервуаров, и SP0408-2019, контролирующий арматуру в бетоне. Вообще говоря, стальные конструкции, контактирующие с коррозионно-активным электролитом, должны соответствовать одному из двух критериев:

• Измерение поляризованного потенциала 850 мВ на электроде из сульфата меди (CSE)

• Поляризованный потенциал 100 мВ или более отрицательный, чем свободный от коррозии или «собственный» потенциал, где «поляризованный» потенциал конструкции потенциал с приложенным CP и никакими другими внешними напряжениями не влияющими, а потенциал свободной коррозии — это потенциал без CP вообще.

Правила тестирования зависят от структуры и руководящего органа. Тем не менее, конструкции, которые несут опасные материалы в соответствии с правилами DOT, должны ежегодно проверять свои системы катодной защиты, при этом текущая дата проверки не должна превышать 15 месяцев с даты последней проверки. КТА-Татор предлагает тестирование CP как часть наших комплексных услуг по защите вашей инфраструктуры.

Об авторе

Том Хольцерман является сертифицированным технологом по катодной защите NACE для Elzly Technology Corporation (компания KTA-Tator Inc.) с 15-летним опытом проектирования средств защиты от коррозии, обследования, устранения неполадок, проверки целостности трубопровода и неразрушающего контроля.

Катодная защита

Катодная защита

Катодная защита, сокращенно CP, представляет собой метод, используемый для борьбы с коррозией на поверхности металла, который может находиться над или под землей труб, резервуаров, сосудов и т. д. Этот процесс достигается путем размещения расходуемого анода ( материал), соединенный с защищаемым металлом.

Отрасли науки

Наука

Прикладная наука

Машиностроение

Химическая промышленность

Коррозионная инженерия

Катодная защита Скребки трубопровода

Ссылки на статьи

Профессиональные инженерные лицензии

Ассоциативные ссылки

Список всех торговых ассоциаций Ассоциации коррозии Инженерные ассоциации Американское общество инженеров-механиков (ASME) Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA) Национальная ассоциация инженеров по коррозии (NACE)

Ссылки по математике

Символы алгебры Символы углов и линий  Основные математические символы Символы скобок Символы эквивалентности Символы геометрии  Греческий алфавит Разные символы Римские цифры Набор символов Символы квадратного корня

Ссылки тегов

Список всех тегов Катодная защита Уравнения для катодной защиты Уравнения по электрике Уравнения для трубы Уравнения для внутритрубной очистки трубопровода

Номенклатура и символы

Инженерия, математика, наука А-В-С-D-Е-F-G-H H-I-J-K-L-M-N-O О-П-К-Р-С-Т-У-В В-Ш-Х-Y-Z Бухгалтерский учет, бизнес, финансы

Типы катодной защиты

• Гальванический анод CP (GACP)  — Также называется жертвенным CP. Использует расходуемый анод, который подвергается коррозии раньше, чем защищаемый материал вступает в электрохимическую реакцию (источник питания не требуется).
  
  • Материал гальванического анода  —  алюминий, магний и цинк
  • Гальванический анод pro  —
    
    • Простая установка
    • Нет внешнего источника питания
    • Практически не требуют мониторинга или обслуживания
  • Гальванический анод   —
    • Ограниченный ток, низкое управляющее напряжение
    • Ограниченный срок службы
    • Ограниченное управление, нет источника питания для регулировки выходной мощности

• CP импульсного тока (ICCP)  — Использует расходуемый анод, подключенный к внешнему источнику питания постоянного тока. Постоянный ток течет от источника к аноду, к защищаемому материалу, к источнику.
  
  • Материал анода для импульсного тока — графит, чугун с высоким содержанием кремния и смешанный оксид металлов
  • Токовый анод pro  —
    
    • Ток может регулироваться без ограничения управляющего напряжения
    • Может управляться дистанционно
    • При необходимости можно заменить аноды
  • Вдавленный токовый анод   —
    • Требуется регулярный контроль или техническое обслуживание
    • Требуется источник питания
    • Больше контроля или технического обслуживания означает более вероятные поломки.

 

Стандарты катодной защиты

Стандарты ASME

• ASME B16.5 — Трубные фланцы и фланцевые фитинги: от NPS 1/2 до NPS 24, метрическая система/дюймы, стандарт
• ASME B16.9 — Кованые фитинги для стыковой сварки заводского изготовления
• ASME B16.47 — Стальные фланцы большого диаметра, от NPS 26 до NPS 60
• ASME B16.36 — Фланцы с диафрагмой
• ASME B31.4 — Системы трубопроводного транспорта для жидких углеводородов и других жидкостей
• ASME B31.8 — Трубопроводные системы передачи и распределения газа
• ASME G8 — Стандартные методы испытаний катодного отслаивания покрытий трубопроводов
• ASME G14 — Метод испытания на ударопрочность покрытий трубопроводов (испытание падающим грузом)
• ASME G95 — Метод испытаний на катодное отслоение покрытий трубопроводов (метод прикрепленных ячеек)

Стандарты AWWA

• AWWA C209 — Ленточное покрытие холодного нанесения для наружных поверхностей специальных секций, соединений и фитингов стальных водопроводных трубопроводов
• AWWA C214 — Системы ленточных покрытий для внешней поверхности стальных водопроводов
• AWWA C216 — Термоусаживаемые сшитые полиолефиновые покрытия для наружных поверхностей специальных секций, соединений и фитингов стальных водопроводов
• AWWA C222 — Полиуретановые покрытия для внутренней и внешней поверхности стальных водопроводных труб и фитингов

Стандарты NACE

• NACE RP0186 — Применение катодной защиты для наружных конструкций стальных корпусов скважин
• NACE SP0102 — Внутритрубный контроль трубопроводов
• NACE SP0104 – Использование купонов для приложений мониторинга катодной защиты
• NACE SP0106 ​​- Контроль внутренней коррозии стальных трубопроводов и трубопроводных систем
• NACE SP0169 — Контроль внешней коррозии подземных или подводных металлических трубопроводных систем
• NACE SP0188 — Испытание защитного покрытия на разрыв (отпуск)
• NACE SP0193 — Внешняя катодная защита днищ резервуаров для хранения из углеродистой стали
• NACE SP0216 — Практика работы со стальными кожухами трубопроводов
• NACE SP0205 — Контроль внешней коррозии систем подземных резервуаров с помощью катодной защиты
• NACE SP0207 — Внутренние исследования потенциала подземных или подводных металлических трубопроводов
• NACE SP0216 — Протекторная катодная защита арматурной стали в бетонных конструкциях, подверженных воздействию атмосферы
• NACE SP0290 — Токовая защита арматурной стали в атмосферных бетонных конструкциях
• NACE SP0502 — Методология прямой оценки внешней коррозии трубопровода
• NACE SP0607 — Нефтяная и газовая промышленность — Катодная защита трубопровода
• NACE SP21434 — Системы катодной защиты для снижения внешней коррозии подземных и подводных металлических трубопроводных систем на атомных электростанциях
• Публикация NACE 1E100 — Технические символы, относящиеся к катодной защите
• NACE TR01105 — Протекторная катодная защита железобетонных элементов
• NACE TR21447 — Последствия разрушения покрытия в связи с взаимодействием с катодной защитой
• NACE TR21463 — Критерии оценки методов катодной защиты стали в существующих бетонных конструкциях

 

Глоссарий катодной защиты

• A — B — C — D — E — F — G — H — I — J — K — L — M — N — O — P — Q — R — S — T — U-V-W-X-Y-Z

A

• Истираемое покрытие  —  Придает износостойкость высокоабразивным материалам при трении, не повреждая основной материал.

• Переменный ток  —  Электрический ток, который снова и снова меняет свое направление.

• Анион  —  Отрицательно заряженный ион.

• Анод — Электроны утекают с анода (отрицательный заряд), при котором происходит коррозия или окисление материала.

• Анодная коррозия  —  Растворение металла, действующего как анод.

• Эффективность коррозии анода  —  Отношение фактической коррозии к теоретической на основе общего тока, рассчитанного по закону Фарадея на основе количества прошедшего электричества.

• Анодное покрытие  —  Пленка на поверхности металла, образующаяся в результате электролитической обработки на аноде.

• Анодный ингибитор  — Химическое вещество или комбинация веществ, которые предотвращают или снижают скорость анодной реакции или реакции окисления посредством физического, физико-химического или химического воздействия.

• Анодная поляризация  —  Изменение электрохимического состояния потенциала электрода, движущегося в коррозионно-положительном направлении.

• Анодный потенциал  —  Заметное снижение коррозии за счет изготовления анода из металла и поддержания этого сильно поляризованного состояния при очень небольшом протекании тока.

• Атмосферная коррозия  — Постепенная деградация материала при контакте с веществами, присутствующими в атмосфере, такими как кислород, двуокись углерода, водяной пар, соединения серы и хлора.

• Вспомогательный анод  —  Дополнительный анод, расположенный таким образом, чтобы повысить плотность тока в определенной области катодного узла и, таким образом, получить распределение покрытия.

• Вспомогательный электрод  —  Электрод, обычно используемый в исследованиях поляризации для пропускания тока к испытательному электроду или от него, обычно изготовленный из коррозионностойкого материала.

B

• Обратная засыпка  —  Материал, помещенный в просверленное отверстие для заполнения пространства вокруг анодов и заглубленных компонентов.

• Обратная ионизация  —  Состояние, которое может возникнуть во время электростатического нанесения порошкового покрытия, когда чрезмерное накопление заряженных частиц порошка ограничивает дальнейшее осаждение порошка на подложку.

• Барьерное покрытие  —  Защитный слой материала, предотвращающий контакт с коррозионно-активными элементами.

• Основание  —  Вещество, которое высвобождает гидроксильные ионы при растворении в воде.

• Пескоструйная очистка  —  Удаление поверхностных загрязнений и продуктов коррозии с помощью воздушных и механических абразивов.

• Пузырьки  —  Образовавшиеся под отвержденной порошковой пленкой, обычно вызванные расширением захваченного воздуха, влаги или коррозии.

• Блум  —  Мутность на поверхности покрытия.

C

• Катод  —  Электроны движутся к катоду, уменьшая коррозию или окисление материала.

• Очистка катода  —  Электролитическая очистка, при которой рабочим является катод.

• Катодная коррозия  —  Коррозия, возникающая в результате катодного состояния конструкции, обычно вызываемая реакцией амфотерного металла с щелочными продуктами электролиза.

• Катодное отслоение — Разрушение сцепления между покрытием и его подложкой под действием продуктов катодной реакции.

• Эффективность катода  —  Выход по току на катоде.

• Катодная пленка  —  Часть раствора, непосредственно контактирующая с катодом во время электролиза.

• Катодное травление  —  Электролитическое травление, при котором рабочим является катод.

• Катодная поляризация  —  Изменение электрохимического состояния потенциала электрода, движущегося в отрицательном направлении, не вызывающем коррозии.

• Катодная реакция  —  Электродное реакционное оборудование для переноса отрицательного заряда с электрода на ионный проводник.
  

• Католит  —  Электролитическая регулировка катода электролизера.

• Католит  — Положительно заряженный ион, который мигрирует через электролит к катоду под действием градиента потенциала.

• Коррозия  —  Утонение стенки трубы, которое обычно вызывается химической реакцией коррозионной жидкости или агента и ограничивается почти исключительно металлическими изделиями.

• Допуск на коррозию  — Количество материала в трубе или сосуде, доступное для коррозии, не влияющее на целостность, удерживающую давление.

• Купон на коррозию  —  Используется для контроля скорости коррозии материала в процессе.

• Ингибитор коррозии  —  Вещество, замедляющее скорость химической реакции коррозии металла, подвергающегося воздействию окружающей среды.

• Картирование коррозии  —  Ультразвуковой метод, который идентифицирует и картирует области коррозии в трубопроводе по различной толщине материала.

• Трещина  —  Трещины могут возникать в результате усталостных, точечных или шовных сварных швов.

• Ток  —  Скорость потока электричества в цепи, измеряемая в амперах.

• Плотность тока  —  Мера тока на единицу поперечного сечения.

• Выход по току  —  Отношение электрохимической эквивалентной плотности тока для конкретной реакции к общей приложенной плотности тока.

D

• Деполяризация  —  Когда поток СР перестает течь от анода к защищаемой структуре, поляризованная структура начинает деполяризоваться.

• Удаление накипи  —  Удаление толстого слоя оксидов, образовавшихся на некоторых металлах при повышенных температурах.

• Обезвреживание цинка  —  Коррозия, при которой происходит селективное выщелачивание цинка из цинксодержащих сплавов.

• Диффузия  —  Распространение газов, жидкостей или твердых веществ из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией.

• Коэффициент диффузии  — Выражает скорость переноса вещества за счет случайного молекулярного движения.

• Постоянный ток   —  Электрический ток, который течет только в одном направлении.

• Имитатор катода  —  Замещающий катод, который используется при настройке условий эксплуатации.

E

• Электропроводность  —  Количество тока, которое может проводить материал.

• Плотность электрического тока  —  Мера тока на единицу поперечного сечения.

• Электрохимическая ячейка  —  Система, состоящая из анода и катода в металлических контактах и ​​погруженных в электролит.

• Электрохимическая коррозия  —  Коррозия, сопровождающаяся потоком электронов между катодной и анодной областями на металлических поверхностях.

• Электрод  — Называется анодом или катодом, в зависимости от того, что подходит.

• Потенциал электрода  —  Потенциал электрода в электролите в качестве меры относительно электрода сравнения.

• Электролит  – Химическое вещество или смесь, жидкая или твердая, обычно жидкая, проводящая электрический ток.

• Травление  —  Удаление слоя основного металла.

• Внешняя коррозия  —  Когда наружная поверхность трубы разлагается или разрушается в результате химических или электрохимических процессов или любых других условий окружающей среды.

F

• Фреттинг-коррозия  — Происходит при трении между двумя металлическими поверхностями.

З

Н

• Горячая коррозия  —  Ускоренная коррозия металлических поверхностей, возникающая в результате комбинированного действия окисления и реакций с соединениями серы и другими загрязняющими веществами.

• Горячее растрескивание  — Вызвано сегрегацией по границам зерен легкоплавких компонентов в металле шва.

• Горячее покрытие погружением  —  Металлическое покрытие, получаемое погружением основного металла в расплавленный металл.

• Горячая обработка  —  Физическая деформация металла при такой температуре и скорости деформации, при которых рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения.

• Водородный распад  — Глубокие внутренние трещины, вызванные водородом.

• Водородное охрупчивание  —  Процесс, приводящий к снижению ударной вязкости или пластичности металла из-за присутствия атомарного водорода.

• Водородное перенапряжение  — Перенапряжение, связанное с выделением газообразного водорода.

I

• Токовый анод  —  Предназначены для разряда тока при питании от внешнего источника постоянного тока.

• Неполное сплавление  —  Разрыв сварного шва, при котором не произошло полного сплавления между материалом сварного шва и поверхностями или примыкающим материалом сварного шва.

• Прерыватель  —  Сложный переключатель, который можно использовать для прерывания работы выпрямителя.

• Ион  —  Атом или молекулярная частица, обладающая суммарным зарядом. Положительно заряженные ионы – это катионы, а отрицательно заряженные – анионы.

• Изолирующая прокладка  —  Используется для прекращения протекания тока по металлическим трубопроводам путем разделения двух фланцев.

Дж

К

L

• Локальная коррозия  —  Коррозия на отдельных участках, коррозионное растрескивание под напряжением.

M

N

O

• Ом  — Единица сопротивления.

• Закон Ома  —  Связь между мощностью, напряжением, током и сопротивлением.

• Окисление  —  Потеря электронов в химической реакции, в которой элемент соединяется с кислородом. Окисление и восстановление всегда происходят одновременно в равных количествах.

P

• pH  —  Влияет на скорость коррозии, воздействуя на скорость реакции катодов и анодов.

• Поляризация  —  Когда ток CP течет от анода к защищаемой структуре, потенциал этой структуры смещается в электрически отрицательную сторону. Сдвиг называется поляризацией.

Q

R

• Выпрямитель  —  Блок питания, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока.

• Ржавчина  —  Продукт коррозии, состоящий в основном из гидратированного оксида железа.

S

• Блуждающий ток  —  Утечка электрического тока в землю в результате утечки на промышленных токах.

T

U

V

• Вентиляционная труба  —  Труба небольшого диаметра с просверленными отверстиями или прорезями, которые позволяют газам, образующимся на аноде в процессе СР, отводиться от анода.

• Вольт  — Единица электрического давления.

• Напряжение  —  Один вольт – это величина давления, при которой сила тока в один ампер определяется сопротивлением в один ом.

• Коэффициент сопротивления по напряжению  —  Изменение сопротивления при приложении напряжения.

• Падение напряжения  —  Когда напряжение на конце кабеля меньше, чем в начале кабеля.

• Номинальное напряжение  —  Максимальное напряжение, при котором кабель или изолированный проводник могут безопасно поддерживаться при непрерывном использовании в обычном режиме.

W

• Целостность скважины  —  Применение технических, эксплуатационных и организационных решений по снижению риска контролируемого выброса пластовых флюидов на протяжении жизненного цикла скважины.

• Смачивающий агент  —  Вещество, снижающее поверхностное натяжение жидкости, за счет чего она легче растекается по твердому телу.

X

Y

Z

 

• A — B — C — D — E — F — G — H — I — J — K — L — M — N — O — P — Q — R — S-T-U-V-W-X-Y-Z

 

Метки:
Уравнения коррозии
Типы
Глоссарии

Обзор принципов защиты от коррозии и катодной защиты с электрохимической точки зрения | Journal of Petroleum Technology

Skip Nav Destination

01 сентября 1962 г.

Гленн А. Марш

J Pet Technol 14 (09): 967–972.

Номер бумаги:
SPE-390-PA

https://doi.org/10.2118/390-PA

История статьи

Опубликовано в Интернете:

01 сентября 1962 г.

Получено:

01 сентября 1962 г.

Принято:

01 сентября 1962 г.

• Разделенный экран

• PDF

• Цитировать

  • Посмотреть эту цитату
  • Добавить в менеджер цитирования

• Делиться

  • MailTo
  • Твиттер
  • LinkedIn

• Получить разрешения

• Поиск по сайту

Цитирование

Марш, Гленн А. . «Обзор принципов защиты от коррозии и катодной защиты с электрохимической точки зрения». J Pet Technol 14 (1962): 967–972. doi: https://doi.org/10.2118/390-PA

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• Конечная примечание
• РефВоркс
• Бибтекс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Abstract

Коррозия стали в водной среде протекает по электрохимическому процессу, обычно контролируемому скоростью катодной реакции. В диапазоне рН от 5,0 до 9,0 катодная реакция обычно представляет собой восстановление растворенного кислорода. Электроны, расходуемые в катодной реакции, поставляются анодной реакцией. Электронный ток, протекающий от анодных к катодным областям, «ток коррозии», можно рассчитать по скорости коррозии. При катодной защите необходимо подавать достаточный ток, чтобы «удовлетворить» катодную реакцию. Эта величина тока обычно примерно на 20 % превышает ток коррозии. Анодная и катодная области могут быть микроскопическими по размеру и практически накладываться друг на друга, или они могут быть физически разделены расстояниями до многих футов. Катодная защита применима к обоим наборам условий при условии непрерывного электролита и благоприятной геометрии. Для максимальной эффективности ток катодной защиты должен быть направлен на катодные участки системы, а не на анодные или корродирующие участки, как можно было бы ожидать. Перед применением катодной защиты следует найти способ минимизировать или подавить катодную реакцию, например, путем удаления растворенного кислорода. Катодная защита обычно достигается, когда потенциал конструкции снижается до –0,85 В относительно электрода сравнения Cu-Cu SO4. Могут быть случаи, когда катодная реакция обеспечивается бактериальной активностью, и в этом случае для достижения защиты может потребоваться снижение потенциала структуры/воды более чем на -0,85 В. Потенциал, необходимый для защиты, представляет собой потенциал холостого хода анодных областей. В стабильной системе можно использовать коррозионные зонды, чтобы определить, достигнута ли катодная защита. Там, где это возможно, обычно следует использовать систему с подаваемым током, потому что такая система более гибкая, чем система с расходуемым анодом.

Введение

Как внешняя, так и внутренняя коррозия часто поражают системы вторичной рекуперации воды. Внешне проблема заключается в коррозии подземной трубы; как только происходят утечки, почва, вероятно, загрязняется рассолом, что, в свою очередь, делает проблему коррозии еще более серьезной. Внутренней проблемой является коррозия нагревателей водоподготовительного оборудования, фильтров и т. д., а также коррозия внутри самих водораспределительных линий. Фактическая потеря металла может быть не такой серьезной, как закупорка, возникающая в результате накопления продуктов коррозии. Катодная защита имеет место в борьбе с внешней и внутренней коррозией в системах впрыска воды. С одной стороны, применения катодной защиты от внешней коррозии многочисленны. Процедуры хорошо известны, поэтому здесь они подробно обсуждаться не будут. Однако многое из того, что будет сказано, в принципе относится к катодной защите от внешней коррозии. С другой стороны, применение катодной защиты от внутренней коррозии менее очевидно и не так хорошо разработано. Целью данной статьи является обсуждение теории или принципов катодной защиты, поскольку они могут применяться внутри системы нагнетания воды. Для достижения этой цели будет рассмотрена природа водной коррозии и обсуждена взаимосвязь между коррозией и катодной защитой. Ключевая роль катодной реакции в коррозионном процессе будет подчеркнута потому, что в каком-то смысле изучение водной коррозии и катодной защиты — это изучение того, что происходит в катодной части коррозионных ячеек. Электрохимическая точка зрения будет использоваться повсюду. Слишком часто даже в технической литературе катодная защита обсуждается на языке инженера-электрика.