Катодная защита что такое: Катодная защита — Что такое Катодная защита?

Установки катодной защиты трубопроводов от коррозии — Корпорация ПСС

Для защиты подземных трубопроводов от коррозии по трассе их залегания сооружаются станции катодной защиты (СКЗ). В состав СКЗ входят источник постоянного тока (защитная установка), анодное заземление, контрольно-измерительный пункт, соединительные провода и кабели.

В зависимости от условий защитные установки могут питаться от сети переменного тока 0,4; 6 или 10кВ или от автономных источников (рис. 2.5).

При защите многониточных трубопроводов, проложенных в одном коридоре, на СКЗ может быть смонтировано несколько установок и сооружено несколько анодных заземлений.

В целях экономии защиту нескольких ниток трубопровода можно осуществлять и от одной установки. Однако, учитывая то, что при перерывах в работе системы защиты, из-за разности естественных потенциалов соединенных глухой перемычкой труб, образуются мощные гальванопары, приводящие к интенсивной коррозии, соединение труб с установкой должно осуществляться через специальные блоки совместной защиты. Эти блоки не только разъединяют трубы между собой, но и позволяют устанавливать оптимальный потенциал на каждой трубе.

В качестве источников постоянного тока для катодной защиты на СКЗ в основном используются преобразователи, которые питаются от сети 220 В промышленной частоты. Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется вручную, путем переключения отводов обмотки трансформатора, или автоматически, с помощью управляемых вентилей (тиристоров.). Выпрямление переменного тока осуществляется мостовыми схемами или схемами со средней точкой вторичной обмотки трансформа-тора. Эти схемы имеют, к.п.д. от 60 до 75% и остаточную пульсацию выпрямленного тока до 48% при частоте 100 Гц.

Преобразователи с ручным регулированием выходного напряжения используются в системах ЭХЗ, в которых сопротивление в цепи тока и требуемый защитный ток остаются неизменными продолжительное время.

Если установки катодной защиты работают в условиях, изменяющихся во времени, которые могут обусловливаться воздействием блуждающих токов, изменением удельного сопротивления грунта или другими факторами, то целесообразно предусматривать преобразователи с автоматическим регулированием выходного напряжения.

Автоматическое регулирование может осуществляться по потенциалу защищаемого сооружения (преобразователи потенциостаты) или по току защиты (преобразователи гальваностаты).

Катодная защита: использование и стандарты

Коррозия — это химическая и электрохимическая реакция металла с окружающей средой, вызывающая его повреждение. Она протекает с разной скоростью, которую можно уменьшить. С практической точки зрения интерес представляет антикоррозионная катодная защита металлических сооружений, контактирующих с землей, с водой и с транспортируемыми средами. Особенно повреждаются наружные поверхности труб от влияния грунта и блуждающих токов.

Внутри коррозия зависит от свойств среды. Если это газ, он должен быть тщательно очищен от влаги и агрессивных веществ: сероводорода, кислорода и др.

Принцип работы

Объектами процесса электрохимической коррозии являются среда, металл и границы раздела между ними. Среда, которой обычно является влажный грунт или вода, обладает хорошей электропроводностью. На границе раздела между ней и металлической конструкцией происходит электрохимическая реакция. Если ток положительный (анодный электрод), ионы железа переходят в окружающий раствор, что приводит к потере массы металла. Реакция вызывает коррозию. При отрицательном токе (катодный электрод) этих потерь нет, поскольку в раствор переходят электроны. Способ используется в гальванотехнике для нанесения на сталь покрытий из цветных металлов.

Катодная защита от коррозии осуществляется, когда к объекту из железа подводят отрицательный потенциал.

Для этого в грунте размещают анодный электрод и подключают к нему положительный потенциал от источника питания. Минус подается на защищаемый объект. Катодно-анодная защита приводит к активному разрушению от коррозии только анодного электрода. Поэтому его следует периодически менять.

Негативное действие электрохимической коррозии

Коррозия конструкций может происходить от действия блуждающих токов, попадающих из других систем. Они полезны для целевых объектов, но наносят существенный вред близкорасположенным сооружениям. Блуждающие токи могут распространяться от рельсов электрифицированного транспорта. Они проходят по направлению к подстанции и попадают на трубопроводы. При выходе из них образуются анодные участки, вызывающие интенсивную коррозию. Для защиты применяют электродренаж — специальный отвод токов от трубопровода к их источнику. Здесь также возможна катодная защита трубопроводов от коррозии. Для этого необходимо знать величину блуждающих токов, которую измеряют специальными приборами.

По результатам электрических измерений выбирается способ защиты газопровода. Универсальным средством является пассивный способ изоляции труб от контакта с грунтом с помощью изолирующих покрытий. Катодная защита газопровода относится к активному способу.

Защита трубопроводов

Конструкции в земле защищают от коррозии, если подключить к ним минус источника постоянного тока, а плюс — к анодным электродам, закопанным рядом в грунт. Ток пойдет к конструкции, защищая ее от коррозии. Таким образом производится катодная защита трубопроводов, резервуаров или трубопроводов, находящихся в грунте.

Анодный электрод будет разрушаться, и его следует периодически менять. Для бака, заполненного водой, электроды размещают внутри. При этом жидкость будет электролитом, через которую ток пойдет от анодов к поверхности емкости. Электроды хорошо контролируются, и их легко заменить. В грунте это делать сложней.

Источник питания

Возле нефте- и газопроводов, в сетях отопления и водоснабжения, для которых необходима катодная защита, устанавливают станции, от которых подается напряжение на объекты. Если они размещаются на открытом воздухе, степень их защиты должна быть не ниже IP34. Для сухих помещений подходит любая.

Станции катодной защиты газопроводов и других крупных сооружений имеют мощность от 1 до 10 кВт.

Их энергетические параметры прежде всего зависят от следующих факторов:

• сопротивление между почвой и анодом;
• электропроводность грунта;
• длина защитной зоны;
• изолирующее действие покрытия.

Традиционно преобразователь катодной защиты представляет собой трансформаторную установку. Сейчас на смену ей приходит инверторная, обладающая меньшими габаритами, лучшей стабильностью тока и большей экономичностью. На важных участках устанавливают контроллеры, обладающие функциями регулирования тока и напряжения, выравнивания защитных потенциалов и др.

Оборудование представлено на рынке в различных вариантах. Для конкретных нужд применяется индивидуальное проектирование, обеспечивающее лучшие условия эксплуатации.

Параметры источника тока

Для защиты от коррозии для железа защитный потенциал составляет 0,44 В. На практике он должен быть больше из-за влияния включений и состояния поверхности металла. Максимальная величина составляет 1 В. При наличии покрытий на металле ток между электродами составляет 0,05 мА/м². Если изоляция нарушится, он возрастает до 10 мА/м².

Катодная защита эффективна в комплексе с другими способами, поскольку меньше расходуется электроэнергии. Если на поверхности конструкции есть лакокрасочное покрытие, электрохимическим способом защищаются только места, где оно нарушено.

Особенности катодной защиты

1. Источниками питания служат станции или мобильные генераторы.
2. Расположение анодных заземлителей зависит от специфики трубопроводов. Способ расстановки может быть распределенным или сосредоточенным, а также располагаться на разной глубине.
3. Материал анода выбирается с низкой растворимостью, чтобы его хватило на 15 лет.
4. Потенциал защитного поля для каждого трубопровода рассчитывается. Он не регламентируется, если на конструкциях отсутствуют защитные покрытия.

Стандартные требования «Газпрома» к катодной защите

• Действие в течение всего срока эксплуатации средств защиты.
• Защита от атмосферных перенапряжений.
• Размещение станции в блок-боксах или в отдельно стоящей в антивандальном исполнении.
• Анодное заземление выбирается на участках с минимальным электрическим сопротивлением грунта.
• Характеристики преобразователя выбираются с учетом старения защитного покрытия трубопровода.

Протекторная защита

Способ представляет собой вид катодной защиты с подключением электродов из более электроотрицательного металла через электропроводную среду. Отличие заключается в отсутствии источника энергии. Протектор берет коррозию на себя, растворяясь в электропроводной окружающей среде.

Через несколько лет анод следует заменить, поскольку он вырабатывается.

Эффект от анода увеличивается со снижением у него переходного сопротивления со средой. Со временем он может покрываться коррозионным слоем. Это приводит к нарушению электрического контакта. Если поместить анод в смесь солей, обеспечивающую растворение продуктов коррозии, эффективность повышается.

Влияние протектора ограничено. Радиус действия определяется электрическим сопротивлением среды и разностью потенциалов между анодом и катодом.

Протекторная защита применяется при отсутствии источников энергии или когда их использование экономически нецелесообразно. Она также невыгодна при применении в кислых средах из-за высокой скорости растворения анодов. Протекторы устанавливают в воде, в грунте или в нейтральной среде. Аноды из чистых металлов обычно не делают. Растворение цинка происходит неравномерно, магний корродирует слишком быстро, а на алюминии образуется прочная пленка окислов.

Материалы протекторов

Чтобы протекторы обладали необходимыми эксплуатационными свойствами, их изготавливают из сплавов со следующими легирующими добавками.

• Zn + 0,025-0,15 % Cd+ 0,1-0,5 % Al — защита оборудования, находящегося в морской воде.
• Al + 8 % Zn +5 % Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (доли процента) — эксплуатация сооружений в проточной морской воде.
• Mg + 5-7 % Al +2-5 % Zn — защита небольших конструкций в грунте или в воде с низкой концентрацией солей.

Неправильное применение некоторых видов протекторов приводит к негативным последствиям. Аноды из магния могут быть причиной растрескивания оборудования из-за развития водородного охрупчивания.

Совместная протекторная катодная защита с антикоррозионными покрытиями повышает ее эффективность.

Распределение защитного тока улучшается, а анодов требуется значительно меньше. Один магниевый анод защищает покрытый битумом трубопровод на длину 8 км, а без покрытия — всего на 30 м.

Защита кузовов автомобилей от коррозии

При нарушении покрытия толщина кузова автомобиля может уменьшиться за 5 лет до 1 мм, т. е. проржаветь насквозь. Восстановление защитного слоя важно, но кроме него есть способ полного прекращения процесса коррозии с помощью катодно-протекторной защиты. Если превратить кузов в катод, коррозия металла прекращается. Анодами могут быть любые токопроводящие поверхности, расположенные рядом: металлические пластины, контур заземления, корпус гаража, влажное дорожное покрытие. При этом эффективность защиты возрастает с ростом площади анодов. Если анодом является дорожное покрытие, для контакта с ним применяется «хвост» из металлизованной резины. Его помещают напротив колес, чтобы лучше попадали брызги. «Хвост» изолируется от корпуса.

К аноду подключается плюс аккумуляторной батареи через резистор 1 кОм и последовательно соединенный с ним светодиод. При замыкании цепи через анод, когда минус соединен с кузовом, в нормальном режиме светодиод еле заметно светится. Если он ярко горит, значит, в цепи произошло короткое замыкание. Причину надо найти и устранить.

Для защиты последовательно в цепи нужно установить предохранитель.

При нахождении автомобиля в гараже его подключают к заземляющему аноду. Во время движения подключение происходит через «хвост».

Заключение

Катодная защита является способом повышения эксплуатационной надежности подземных трубопроводов и других сооружений. При этом следует учитывать ее негативное воздействие на соседние трубопроводы от влияния блуждающих токов.

Что такое катодная защита (CP)?

Что означает катодная защита (CP)?

Катодная защита представляет собой процедуру, используемую для защиты объекта от коррозии путем превращения его в катод. Например, чтобы сделать бак катодом, к нему присоединяют анод. Оба должны находиться в электролите, таком как почва или вода.

Катодная защита также известна как система катодной защиты.

Corrosionpedia Объясняет катодную защиту (CP)

Катодная защита представляет собой электрохимическое средство борьбы с коррозией, при котором реакция окисления в гальваническом элементе концентрируется на аноде и подавляет коррозию катода в том же элементе. Это достигается размещением более легко подверженного коррозии металла в качестве анода электрохимической ячейки, контактирующего с защищаемым металлом.

Катодная защита является широко используемым методом контроля коррозии металлических конструкций, находящихся в контакте с большинством форм электролитически проводящих сред, таких как почвы, морская вода и природные воды. Катодная защита существенно снижает скорость коррозии металлической конструкции за счет снижения ее коррозионного потенциала, приближая металл к невосприимчивому состоянию.

Катодная защита может быть обеспечена двумя способами:

• Применение гальванических (жертвенных) анодов
• Импульсный ток

В системах с гальваническим анодом в качестве вспомогательных анодов используются химически активные металлы, которые непосредственно электрически связаны со сталью, подлежащей защите. В системах с импульсным током используются инертные аноды и внешний источник постоянного тока для подачи тока от внешнего анода на поверхность катода.

Катодная защита обеспечивает экономичность и безопасность эксплуатации заземленных и погруженных в воду металлических конструкций. Он относительно прост, доказал свою эффективность, и его эффективность можно постоянно контролировать. Катодная защита является ключом к защите и продлению срока службы металлического оборудования.

Катодная защита является одним из немногих методов борьбы с коррозией, который можно эффективно использовать для борьбы с коррозией существующих подземных или погруженных в воду металлических поверхностей. Системы катодной защиты чаще всего используются для защиты:

• Сталь
• Вода или топливные трубопроводы
• Резервные баки
• Стальные пирсы
• Справочные суда
• . , в некоторых случаях эффективный метод предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением.

  Отрицательной стороной катодной защиты является то, что чрезмерные отрицательные потенциалы могут вызвать ускоренную коррозию свинцовых и алюминиевых конструкций из-за создаваемой на катоде щелочной среды. Выделение водорода на поверхности катода на высокопрочных сталях может привести к водородному охрупчиванию стали с последующей потерей прочности. Это может привести к катастрофическим сбоям. Это также может вызвать отслоение покрытий; тогда покрытие будет действовать как изолирующий экран для токов катодной защиты. Его нельзя использовать для предотвращения атмосферной коррозии металлов.

  Реклама

  Что такое катодная защита? Каковы плюсы и минусы?

  eoncoat 17 апреля 2017 г. 22 апреля 2021 г.

   Катодная защита является основным оружием против коррозии, но имеет некоторые дорогостоящие недостатки при попытке защитить более крупные стальные активы. среда, способная проводить ток (например, вода, бетон или почва), и металлический путь между хостом и местом назначения.

  Электрохимическая коррозия металлов представляет собой процесс, при котором ионы на поверхности металла переносятся на другое вещество (деполяризатор или менее активное вещество или металл). Такими деполяризаторами являются кислород, кислоты или катионы более пассивных металлов.

  Для чего используется катодная защита?

  Катодная защита часто используется для уменьшения коррозионного повреждения активных металлических поверхностей. Он используется во всем мире для защиты трубопроводов, водоочистных сооружений, надводных и подводных резервуаров для хранения, корпусов кораблей и лодок, морских производственных платформ, арматурных стержней в бетонных конструкциях и причалах и т. д.

  Катодная система часто используется для защиты стали от коррозии. Коррозия возникает, когда два разнородных металла погружают в электролитическое вещество, такое как вода, почва или бетон. Этот тип металлического проводящего пути между двумя разнородными металлами обеспечивает путь, по которому свободные электроны перемещаются от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Если свободные электроны от анода не достигают активных участков на катоде до прихода кислорода, ионы на активных участках могут затем рекомбинировать с образованием гидроксида двухвалентного железа, то есть ржавчины.

  ---

  Трубопровод с катодной защитой

  ---

  Как работает катодная защита?

  По сути, катодная защита соединяет основной металл, подверженный риску (сталь), с жертвенным металлом, который подвергается коррозии вместо основного металла. Метод обеспечения катодной защиты стали сохраняет металл, обеспечивая высокоактивный металл, который может действовать как анод и обеспечивать свободные электроны. Вводя эти свободные электроны, активный металл жертвует своими ионами и предотвращает коррозию менее активной стали.

  Типы катодной защиты.

  Существует два основных типа катодной защиты:

  1. Гальваническая
  2. Импульсная токовая катодная защита.

  Гальваническая

  Гальваническая защита заключается в нанесении на сталь защитного цинкового покрытия для предотвращения коррозии. Цинк корродирует вместо герметизированной стали. Эти системы имеют ограниченный срок службы. Жертвенный анод, защищающий основной металл, со временем будет продолжать разрушаться. До тех пор, пока жертвенный анод не перестанет обеспечивать защиту.

  Катодная защита от импульсного тока

  Системы катодной защиты от импульсного тока состоят из анодов, подключенных к источнику питания, который обеспечивает непрерывный источник электрического тока. В методе защиты с расходуемым анодом используется металл, более активный, чем основной металл, для «жертвования» ионами. Эти «жертвенные аноды» (обычные сплавы, такие как магний, алюминий или цинк) обладают более сильным электрохимическим потенциалом. Этот метод часто может обеспечить гораздо более длительную защиту, чем расходуемый анод. Анод питается от неограниченного источника питания.

  Недостатки катодной защиты.

  Катодная защита уже много лет используется для защиты конструкций, подвергающихся длительному воздействию агрессивных сред. Но сама установка катодной защиты может быть дорогостоящей. Конкретные детали того, как строятся структуры, также могут добавить сложности. Итак, стоимость катодной защиты. В дополнение к этой стоимости, система также требует регулярного обслуживания, включая периодический визуальный осмотр. В случае катодной защиты подаваемого тока также существуют текущие затраты на электроэнергию. Жертвенные аноды, в частности, имеющиеся в ограниченном количестве в настоящее время, подвержены быстрой коррозии. Это означает, что они имеют ограниченный срок службы.

  Эта защита плохо работает на больших металлических поверхностях, не имеющих барьерного покрытия. Ключевым примером является дно больших сварных резервуаров. Причина в том, что даже для хорошо спроектированной катодной системы почти невозможно поддерживать надлежащее напряжение на длинном металлическом пролете, который не изолирован. Это происходит из-за естественного падения напряжения при протекании тока, а ток обязательно будет протекать, когда поверхность соприкасается с землей и не изолирована. Хотя катодная защита может прекрасно работать на трубопроводах с эпоксидным барьерным покрытием, она имеет серьезные ограничения для непокрытых поверхностей.