Protezione contro la corrosione catodica delle tubazioni: apparecchiature, principio di funzionamento

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

I mezzi di protezione contro la corrosione consentono di prolungare la vita utile di una struttura metallica, nonché di preservarne le proprietà tecniche e fisiche durante il funzionamento. Nonostante la varietà di metodi per fornire un'azione anticorrosione, solo in rari casi è possibile proteggere completamente gli oggetti dai danni causati dalla ruggine.

L'efficacia di tale protezione dipende non solo dalla qualità della tecnologia del battistrada, ma anche dalle condizioni della sua applicazione. In particolare, per preservare la struttura metallica delle tubazioni, la protezione dalla corrosione elettrochimica basata sul funzionamento dei catodi dimostra le sue migliori proprietà. La prevenzione della formazione di ruggine su tali comunicazioni, ovviamente, non è l'unico scopo di questa tecnologia, ma in termini di combinazione di caratteristiche, questa direzione può essere considerata la più rilevante per la protezione elettrochimica.

Informazioni generali sulla protezione elettrochimica

La protezione dei metalli dalla ruggine attraverso l'azione elettrochimica si basa sulla dipendenza del potenziale dell'elettrodo del materiale dalla velocità del processo di corrosione. In questo devono essere utilizzate strutture metallichepotenziale intervallo in cui la loro dissoluzione anodica sarà inferiore al limite accettabile. Quest'ultimo, tra l' altro, è determinato dalla documentazione tecnica per il funzionamento della struttura.

In pratica, la protezione dalla corrosione elettrochimica prevede il collegamento di una sorgente con corrente continua al prodotto finito. Il campo elettrico sulla superficie e nella struttura dell'oggetto protetto forma la polarizzazione degli elettrodi, che controlla anche il processo di danneggiamento della corrosione. In sostanza, le zone anodiche sulla struttura metallica diventano catodiche, il che consente di spostare i processi negativi, assicurando che la struttura dell'oggetto target sia preservata.

Il principio di funzionamento della protezione catodica

Esiste protezione catodica e anodica di tipo elettrochimico. Tuttavia, il primo concetto, utilizzato per proteggere i gasdotti, ha ricevuto la massima popolarità. Secondo il principio generale, quando si implementa questo metodo, una corrente con un polo negativo viene fornita all'oggetto da una fonte esterna. In particolare, in questo modo può essere protetto un tubo di acciaio o rame, per cui si verificherà la polarizzazione delle sezioni catodiche con il passaggio dei loro potenziali allo stato anodico. Di conseguenza, l'attività corrosiva della struttura protetta sarà ridotta quasi a zero.

Allo stesso tempo, la protezione catodica può avere diverse versioni. La tecnica sopra descritta di polarizzazione da una sorgente esterna è ampiamente praticata, ma funziona efficacemente anche il metodo di deaerazione dell'elettrolito con una diminuzione della velocità dei processi catodici, nonché la creazione di una barriera protettiva.

È stato notato più di una volta che il principio della protezione catodica è implementato da una sorgente di corrente esterna. In re altà, la funzione principale della protezione anticorrosione risiede nel suo lavoro. Questi compiti sono svolti da stazioni speciali, che, di regola, fanno parte dell'infrastruttura generale di manutenzione delle condutture.

Stazioni di protezione dalla corrosione catodica

La funzione principale della stazione catodica è fornire corrente stabile all'oggetto metallico target secondo il metodo di polarizzazione del catodo. Tali apparecchiature sono utilizzate nelle infrastrutture dei gasdotti sotterranei e degli oleodotti, nei tubi di approvvigionamento idrico, nelle reti di riscaldamento, ecc.

Ci sono molte varietà di tali sorgenti, mentre il più comune dispositivo di protezione catodica prevede la presenza di:

• apparecchiature di conversione di corrente;
• cavi per il collegamento all'oggetto protetto;
• elettrodo di massa anodico.

Allo stesso tempo, c'è una divisione delle stazioni in inverter e trasformatori. Esistono altre classificazioni, ma si concentrano sulla segmentazione degli impianti per applicazione o per caratteristiche tecniche e parametri dei dati di input. I principi di base del funzionamento sono illustrati più chiaramente dai due tipi indicati di stazioni catodiche.

Installazioni trasformatori per protezione catodica

Va notato subito che questo tipo di stazione è obsoleto. Viene sostituito da analoghi dell'inverter, che hanno sia vantaggi che svantaggi. Comunque,i modelli con trasformatore vengono utilizzati anche nei nuovi punti di protezione elettrochimica.

La base di tali oggetti è un trasformatore a bassa frequenza da 50 Hz e un convertitore a tiristori. Per il sistema di controllo a tiristori vengono utilizzati i dispositivi più semplici, inclusi i controller di potenza a impulso di fase. Un approccio più responsabile alla risoluzione dei problemi di controllo prevede l'uso di controller con un'ampia funzionalità.

La moderna protezione dalla corrosione catodica delle tubazioni con tali apparecchiature consente di regolare i parametri della corrente di uscita, degli indicatori di tensione e di equalizzare i potenziali di protezione. Per quanto riguarda gli svantaggi delle apparecchiature del trasformatore, si riducono a un elevato grado di ondulazione di corrente all'uscita con un basso fattore di potenza. Questo difetto non è spiegato dalla forma sinusoidale della corrente.

Per risolvere il problema dell'ondulazione, in una certa misura, è possibile introdurre nel sistema un'induttanza di bassa frequenza, ma le sue dimensioni corrispondono alle dimensioni del trasformatore stesso, che non sempre rende tale aggiunta possibile.

Stazione inverter di protezione catodica

Le installazioni di tipo inverter si basano su convertitori pulsati ad alta frequenza. Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo di stazioni di questo tipo è l'elevata efficienza, che raggiunge il 95%. A titolo di confronto, per le installazioni di trasformatori, questa cifra raggiunge una media dell'80%.

A volte emergono altre virtù. Ad esempio, le piccole dimensioni delle stazioni inverter si espandonoopportunità per il loro utilizzo in aree difficili. Ci sono anche vantaggi finanziari, che sono confermati dalla pratica di utilizzare tali apparecchiature. Pertanto, la protezione contro la corrosione catodica dell'inverter delle tubazioni si ripaga rapidamente e richiede un investimento minimo nella manutenzione tecnica. Tuttavia, queste qualità sono chiaramente visibili solo se confrontate con le installazioni di trasformatori, ma oggi esistono nuovi mezzi più efficaci per fornire corrente alle condutture.

Progetti di stazioni catodiche

Tali apparecchiature sono disponibili sul mercato in diversi casi, forme e dimensioni. Naturalmente è diffusa anche la pratica della progettazione individuale di tali sistemi, che consente non solo di ottenere una progettazione ottimale per esigenze specifiche, ma anche di fornire i parametri operativi necessari.

Il rigoroso calcolo delle caratteristiche della stazione consente di ottimizzare ulteriormente i costi di installazione, trasporto e stoccaggio. Ad esempio, la protezione catodica contro la corrosione delle tubazioni basata su un inverter con una massa di 10-15 kg e una potenza di 1,2 kW è abbastanza adatta per piccoli oggetti. Attrezzature con tali caratteristiche possono essere riparate da un'auto, tuttavia, per progetti su larga scala, possono essere utilizzate stazioni più massicce e pesanti, che richiedono il collegamento di camion, gru e squadre di installazione.

Funzionalità di protezione

Particolare attenzione nello sviluppo delle stazioni catodiche viene data alla protezione dell'apparecchiatura stessa. Per fare questo, integriamosistemi che consentono di proteggere le stazioni da cortocircuiti e rotture di carico. Nel primo caso, vengono utilizzati speciali fusibili per gestire il funzionamento di emergenza degli impianti.

Per quanto riguarda le sovratensioni e le interruzioni, è improbabile che una stazione di protezione catodica ne risenta seriamente, ma potrebbe esserci il pericolo di scosse elettriche. Ad esempio, se in modalità normale l'apparecchiatura viene utilizzata con una piccola tensione, dopo un'interruzione, gli indicatori di attivazione possono portare fino a 120 V.

Altri tipi di protezione elettrochimica

Oltre alla protezione catodica, vengono praticate anche tecnologie di drenaggio elettrico e metodi di battistrada per prevenire la corrosione. La direzione più promettente è considerata una protezione speciale contro la formazione di corrosione. In questo caso, all'oggetto target sono collegati anche elementi attivi, che assicurano la trasformazione della superficie con i catodi per mezzo della corrente. Ad esempio, un tubo di acciaio come parte di un gasdotto può essere protetto da cilindri di zinco o alluminio.

Conclusione

I metodi di protezione elettrochimica non possono essere classificati come nuovi e, per di più, innovativi. L'efficacia dell'uso di tali tecniche nella lotta contro i processi di ruggine è stata padroneggiata da molto tempo. Tuttavia, un grave inconveniente impedisce l'ampia distribuzione di questo metodo. Il fatto è che la protezione dalla corrosione catodica delle tubazioni genera inevitabilmente le cosiddette correnti vaganti. Non sono pericolosi per la struttura bersaglio, ma possono avere un effetto negativo su di essaoggetti vicini. In particolare, la corrente vagante contribuisce allo sviluppo della stessa corrosione sulla superficie metallica delle tubazioni adiacenti.