Катодна защита: жертвени аноди и налаган ток е техника за контрол на корозията, която спира ръждясването на стоманата чрез принуждаване тя да се държи като катод, а не като анод, в електрохимична клетка.
Корозията е електрохимичен процес: атомите на метала губят електрони на анодни участъци, докато редукционна реакция консумира тези електрони на катодни участъци. Катодната защита пренасочва тази реакция, поляризирайки конструкцията така, че тя да може да действа само като катод и прехвърля анодната реакция върху отделен, жертвено или предназначен анод.
Покритията са първата линия на защита за закопани тръбопроводи, дъна на резервоари и морски конструкции, но няма перфектно покритие. Пропуски в покритието, отлепен филм, механични повреди и стареене създават малки оголени метални участъци, където плътността на корозионния ток е висока.
Повредите често се развиват извън видимото под покритие, което изглежда непокътнато, подобно на това как корозията под изолация се крие под обшивка, която изглежда добра. Катодната защита не може да замени покритие върху голяма незащитена конструкция, но като допълнение контролира корозията на дефектите, които покритието не може да предотврати.
Галваничната анодна система се основава на естествената потенциална разлика между различни метали. Магнезий, цинк и алуминиеви сплави са по-електрохимично активни от стоманата, така че когато са свързани с конструкцията, анодът корозира предварително и токът, който генерира, поляризира стоманата.
Галваничните системи са саморегулиращи се, не изискват захранване и подхождат на добре покрити конструкции с умерено търсене на ток, но изходът им е ограничен от движещото напрежение, така че те са по-малко подходящи за оголени конструкции или почви с високо съпротивление.
ICCP използва външен постоянен токоизправител, за да прокара ток през инертни аноди (железо-силициев, титан покрит с оксиди на смесени метали, графит или платинизиран ниобий) в електролита и към конструкцията. Тъй като движещото напрежение идва от захранването, а не от корозионния потенциал на анода, ICCP доставя много по-голям ток за по-големи конструкции и дълги тръбопроводи от една станция. Тя изисква променливотоково или соларно/батерийно захранване, периодично наблюдение на токоизправителя и корекция при промяна на съпротивлението в веригата. Също така носи риск, който галваничните системи нямат: прекомерна защита и интерференция от блуждаещи токове по съседни конструкции, ако изходът не е контролиран.
| Параметър | Галванични аноди | ICCP |
|---|---|---|
| Източник на енергия | Няма; потенциална разлика анод/стомана | Външен постоянен токоизправител или батерия/слънчево |
| Движещо напрежение | По-ниско за цинк/алуминий, по-високо за магнезий | Регулируемо, от няколко волта до десетки волтове |
| Изходен ток | Нисък до умерен, самодограничаващ се | Висок, контролируем |
| Най-подходяща среда | Почви с ниско до умерено съпротивление или морска вода | Почви с високо съпротивление, големи или дълги конструкции |
| Риск от прекомерна защита | Нисък | По-висок, изисква наблюдение |
| Типично приложение | Дъна на резервоари, малки тръбопроводи, подводни конструкции | Дълги магистрални тръбопроводи, складажни полета с резервоари, големи морски активи |
Закопаните магистрални тръбопроводи са класическото приложение на катодната защита; ICCP доминира при дълги линии заради търсенето на ток по много километри, докато галваничните аноди подхождат за по-къси, добре покрити странични линии.
Закопани изолационни вентили по тези линии, включително затварящи вентили на блоковите точки, попадат в обхвата на същото обследване за катодна защита и изискват връзки за непрекъснатост. Дъната на резервоарите получават мрежи от галванични аноди или специализирана ICCP система, често с подложка за откриване на изтичане.
Морски конструкции като кейове, подпори на платформи, корпуси на кораби и подводни тръбопроводи обикновено използват алуминиеви жертвени аноди, тъй като ниската проводимост на морската вода прави галваничните системи ефективни без източник на енергия, въпреки че ICCP служи за по-големи корпуси и някои фиксирани платформи.
Адекватната катодна защита на стомана в повечето почви и води обикновено се проверява спрямо критерий от приблизително -850 mV, измерено спрямо мед/мед-сулфатен референтен електрод (CSE), като конструкцията е поляризирана по-отрицателно от тази стойност. Свързан критерий търси поне 100 mV катодна поляризационна промяна спрямо родния, незащитен потенциал.
И двата критерия подпомагат близкоинтервалните обследвания, отчитанията на тестовите станции и проверките при пускане на токоизправители. Правилното отчитане на потенциалите изисква отчитане на IR спада в почвата, затова прекъснатите обследвания дават „моментално изключване“ (instant off) четене, по-близко до истинския поляризиран потенциал.
Твърде отрицателните потенциали също трябва да се избягват, тъй като могат да причинят отлепване на покритието и, при някои високоякостни стомани, водородна крехкост.
Покритията и катодната защита се проектират заедно, а не като алтернативи. Покритието намалява оголения метален участък, изложен на електролита, което прави търсенето на ток от катодната защита практично за доставяне. Когато покритието се влошава, търсенето на ток се увеличава и CP системите се нуждаят от периодична преоценка, преоразмеряване на анодните масиви или по-голям изход на токоизправителя.
CP системите изискват планирани инспекции: отчитане на токоизправителя и тестовите станции на определен интервал, планиране за подмяна на анодите и периодични близкоинтервални обследвания на критични тръбопроводи.
Провалът на CP е невидим, докато не се появи теч или инспекция не открие загуба на сечение, затова тези проверки трябва да са в същата структурирана програма като въртящото се оборудване.
Записването на изхода на токоизправителя, потенциалите на тестовите станции и историята на анодите в програмата за поддръжка на Fabrico прави тези данни одитируеми и свързани със записа на актива.
Запазете демонстрация на Fabrico , за да видите как данните от обследванията за катодна защита могат да съжителстват с записи от инспекции и работни поръчки.
Да. ICCP обикновено защитава главната линия, докато галванични аноди покриват изолирани участъци близо до чужди конструкции, където трябва да се избегне влияние от блуждаещи токове.
Отрасловата практика обикновено предвижда годишни отчитания на токоизправителя и тестовите станции, с по-чести проверки за критични активи. Близкоинтервалните обследвания се провеждат на по-дълъг цикъл, често през няколко години, в зависимост от критичността на актива.
Катодната защита основно се прилага върху въглеродна стомана. Някои цветни метали и покрита неръждаема стомана могат да бъдат защитени в специфични случаи, но критериите се различават и трябва да бъдат избрани спрямо сплавта и средата.
Чести причини включват изчерпване на анодите, повреда на токоизправителя, скъсани свързващи проводници, деградация на покритието, която повишава търсенето на ток над капацитета на системата, и интерференция от блуждаещи токове от близки постояннотокови източници.
Вход
Блог
