Protezione catodica: applicazioni e standard

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La corrosione è una reazione chimica ed elettrochimica di un metallo con il suo ambiente, danneggiandolo. Scorre a diverse velocità, che possono essere ridotte. Da un punto di vista pratico è interessante la protezione catodica anticorrosiva delle strutture metalliche a contatto con il suolo, l'acqua e i mezzi trasportati. Le superfici esterne dei tubi sono particolarmente danneggiate dall'influenza del suolo e delle correnti vaganti.

La corrosione interna dipende dalle proprietà del mezzo. Se è un gas, deve essere accuratamente pulito dall'umidità e dalle sostanze aggressive: acido solfidrico, ossigeno, ecc.

Principio di funzionamento

Gli oggetti del processo di corrosione elettrochimica sono l'ambiente, il metallo e l'interfaccia tra di loro. Il mezzo, che di solito è terreno umido o acqua, ha una buona conduttività elettrica. All'interfaccia tra esso e la struttura metallica avviene una reazione elettrochimica. Se la corrente è positiva (elettrodo anodico), gli ioni ferro passano nella soluzione circostante, provocando una perdita di massa del metallo. La reazione provoca corrosione. Con una corrente negativa (elettrodo catodico), queste perdite sono assenti, poiché ingli elettroni vengono trasferiti alla soluzione. Il metodo viene utilizzato nella galvanica per rivestire l'acciaio con metalli non ferrosi.

La protezione dalla corrosione catodica si ottiene quando viene applicato un potenziale negativo a un oggetto di ferro.

Per fare ciò, un elettrodo anodico viene posizionato nel terreno e un potenziale positivo viene collegato ad esso da una fonte di alimentazione. Il meno viene applicato all'oggetto protetto. La protezione catodico-anodica porta alla distruzione attiva della corrosione del solo elettrodo anodico. Pertanto, dovrebbe essere cambiato periodicamente.

Effetto negativo della corrosione elettrochimica

La corrosione delle strutture può verificarsi per l'azione di correnti vaganti provenienti da altri sistemi. Sono utili per gli oggetti bersaglio, ma causano danni significativi alle strutture vicine. Le correnti vaganti possono diffondersi dai binari dei veicoli elettrificati. Passano verso la sottostazione ed entrano nelle condutture. Quando li lasciano, si formano sezioni anodiche, causando un'intensa corrosione. Per la protezione viene utilizzato il drenaggio elettrico: una speciale rimozione delle correnti dalla tubazione alla loro fonte. Qui è possibile anche la protezione catodica delle tubazioni dalla corrosione. Per fare ciò, è necessario conoscere il valore delle correnti vaganti, che viene misurato da dispositivi speciali.

Secondo i risultati delle misurazioni elettriche, viene selezionato un metodo di protezione del gasdotto. Un rimedio universale è un metodo passivo per isolare i tubi dal contatto con il suolo utilizzando rivestimenti isolanti. La protezione catodica del gasdotto si riferisce al metodo attivo.

Protezione delle tubazioni

I progetti nel terreno sono protetti dalla corrosione se si collega loro il meno di una sorgente CC e il positivo agli elettrodi anodici sepolti nelle vicinanze nel terreno. La corrente andrà alla struttura, proteggendola dalla corrosione. In questo modo viene eseguita la protezione catodica di condotte, serbatoi o condotte interrate.

L'elettrodo anodico si degraderà e dovrebbe essere sostituito periodicamente. Per un serbatoio pieno d'acqua, gli elettrodi sono posizionati all'interno. In questo caso, il liquido sarà l'elettrolita attraverso il quale scorrerà la corrente dagli anodi alla superficie del contenitore. Gli elettrodi sono ben controllati e facili da cambiare. Sotto terra, questo è più difficile da fare.

Alimentazione

In prossimità di oleodotti e gasdotti, nelle reti di riscaldamento e approvvigionamento idrico che richiedono protezione catodica, vengono installate stazioni da cui viene fornita tensione agli oggetti. Se sono collocati all'esterno, il loro grado di protezione deve essere almeno IP34. Any è adatto per ambienti asciutti.

Le stazioni per la protezione catodica di gasdotti e altre grandi strutture hanno una capacità da 1 a 10 kW.

I loro parametri energetici dipendono principalmente dai seguenti fattori:

• resistenza tra suolo e anodo;
• conducibilità del suolo;
• lunghezza della zona di protezione;
• azione isolante del rivestimento.

Tradizionalmente, un convertitore di protezione catodica è un'installazione di un trasformatore. Ora viene sostituito da uno inverter, che ha dimensioni più ridotte, migliore stabilità di corrente e maggiore efficienza. In aree importanti vengono installati controllori che hanno le funzioni di regolazione di corrente e tensione, equalizzazione dei potenziali di protezione, ecc.

L'attrezzatura viene presentata sul mercato in varie versioni. Per esigenze specifiche, viene utilizzato un design individuale per garantire le migliori condizioni operative.

Parametri della fonte di alimentazione

Per la protezione dalla corrosione del ferro, il potenziale protettivo è 0,44 V. In pratica, dovrebbe essere maggiore a causa dell'influenza delle inclusioni e delle condizioni della superficie del metallo. Il valore massimo è 1 V. In presenza di rivestimenti sul metallo, la corrente tra gli elettrodi è 0,05 mA/m². Se l'isolamento si guasta, sale a 10mA/m^2.

La protezione catodica è efficace in combinazione con altri metodi, poiché viene consumata meno elettricità. Se è presente un rivestimento di vernice sulla superficie della struttura, solo i punti in cui è rotto sono protetti con il metodo elettrochimico.

Caratteristiche della protezione catodica

1. Alimentato da stazioni o generatori mobili.
2. La posizione della messa a terra dell'anodo dipende dalle specifiche delle tubazioni. Il metodo di posizionamento può essere distribuito o concentrato, nonché posizionato a diverse profondità.
3. Il materiale dell'anodo è selezionato con una bassa solubilità per durare 15 anni.
4. Potenziale protettivovengono calcolati i campi per ciascuna pipeline. Non è regolamentato se non sono presenti rivestimenti protettivi sulle strutture.

Requisiti standard Gazprom per la protezione catodica

• Di azione durante l'intera vita dei dispositivi di protezione.
• Protezione contro le sovratensioni.
• Posizionamento della stazione in block box o in un design antivandalo autonomo.
• La messa a terra dell'anodo è selezionata in aree con una resistenza elettrica minima del terreno.
• Le caratteristiche del trasduttore sono selezionate tenendo conto dell'invecchiamento del rivestimento protettivo della tubazione.

Protezione del battistrada

Il metodo è un tipo di protezione catodica con il collegamento di elettrodi da un metallo più elettronegativo attraverso un mezzo elettricamente conduttivo. La differenza sta nell'assenza di una fonte di energia. Il battistrada assorbe la corrosione dissolvendosi in un ambiente elettricamente conduttivo.

Tra qualche anno l'anodo dovrebbe essere sostituito poiché si usura.

L'effetto dell'anodo aumenta al diminuire della sua resistenza di contatto con il mezzo. Nel tempo, può ricoprirsi di uno strato corrosivo. Ciò porta a un'interruzione del contatto elettrico. Posizionando l'anodo in una miscela di sale che dissolve i prodotti della corrosione, l'efficienza è migliorata.

L'influenza del protettore è limitata. L'intervallo è determinato dalla resistenza elettrica del mezzo e dalla differenza di potenziale tra anodo e catodo.

La protezione protettiva viene utilizzata in assenza di fonti di energia o quando il loro utilizzoeconomicamente impraticabile. È anche svantaggioso nelle applicazioni acide a causa dell' alto tasso di dissoluzione degli anodi. I protettori sono installati in acqua, nel suolo o in un ambiente neutro. Gli anodi di solito non sono fatti di metalli puri. Lo zinco si dissolve in modo non uniforme, il magnesio si corrode troppo rapidamente e sull'alluminio si forma un forte film di ossido.

Materiali battistrada

Affinché i protettori abbiano le necessarie proprietà prestazionali, sono realizzati con leghe con i seguenti additivi leganti.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - protezione delle apparecchiature in acqua di mare.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (frazioni di percentuale) - funzionamento di strutture in acqua di mare corrente.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - protezione di piccole strutture in terreni o acque a bassa concentrazione salina.

L'uso scorretto di alcuni tipi di protettori porta a conseguenze negative. Gli anodi di magnesio possono causare la rottura delle apparecchiature a causa dello sviluppo dell'infragilimento da idrogeno.

La protezione catodica sacrificale combinata con i rivestimenti anticorrosivi ne aumenta l'efficacia.

La distribuzione della corrente di protezione è migliorata e sono necessari un numero significativamente inferiore di anodi. Un singolo anodo di magnesio protegge una condotta rivestita di bitume per 8 km e una condotta non rivestita per soli 30 m.

Protezione delle carrozzerie dalla corrosione

Se il rivestimento è rotto, lo spessore della carrozzeria può diminuire fino a 1 mm in 5 anni, cioèruggine attraverso. Il ripristino dello strato protettivo è importante, ma oltre ad esso esiste un modo per fermare completamente il processo di corrosione utilizzando la protezione catodico-protettiva. Se trasformi il corpo in un catodo, la corrosione del metallo si interrompe. Gli anodi possono essere qualsiasi superficie conduttiva situata nelle vicinanze: piastre metalliche, anello di terra, carrozzeria del garage, superficie stradale bagnata. In questo caso, l'efficienza della protezione aumenta con un aumento dell'area degli anodi. Se l'anodo è un manto stradale, viene utilizzata una "coda" di gomma metallizzata per contattarlo. È posizionato di fronte alle ruote in modo che gli schizzi migliorino. "Coda" è isolata dal corpo.

La batteria plus è collegata all'anodo tramite un resistore da 1 kΩ e un LED collegato in serie ad esso. Quando il circuito è chiuso attraverso l'anodo, quando il meno è collegato al corpo, in modalità normale il LED si accende appena. Se brucia intensamente, si è verificato un cortocircuito nel circuito. La causa deve essere trovata ed eliminata.

Per la protezione, è necessario installare un fusibile in serie nel circuito.

Quando l'auto è nel garage, è collegata a un anodo di messa a terra. Durante la guida, la connessione avviene tramite la "coda".

Conclusione

La protezione catodica è un modo per migliorare l'affidabilità operativa delle condotte sotterranee e di altre strutture. Allo stesso tempo, dovrebbe essere preso in considerazione il suo impatto negativo sulle tubazioni vicine dall'influenza delle correnti vaganti.