Ochrona katodowa: anody ofiarne i prąd wymuszony

Ochrona katodowa: anody ofiarne i prąd wymuszony Ochrona katodowa: anody ofiarne i prąd wymuszony to technika kontroli korozji, która zapobiega rdzewieniu stali, zmuszając ją do zachowywania się jako katoda, a nie anoda ogniwa elektrochemicznego. Korozja ma charakter elektrochemiczny: atomy metalu tracą elektrony w miejscach anodowych, podczas gdy reakcja redukcji zużywa te elektrony w miejscach katodowych.

Ochrona katodowa (CP) przenosi tę reakcję, polaryzując konstrukcję tak, aby mogła działać tylko jako katoda, i wymuszając reakcję anodową na oddzielnej, poświęcanej lub dedykowanej anodzie. Dlaczego zakopana i zanurzona stal tego potrzebuje Powłoki są pierwszą linią obrony dla zakopanych rurociągów, den zbiorników i konstrukcji morskich, ale żadna powłoka nie jest idealna.

Przerwy w powłoce (holidays), odspojenia, uszkodzenia mechaniczne i starzenie tworzą małe odsłonięte miejsca metalu, gdzie gęstość prądu korozyjnego jest wysoka. Uszkodzenia często rozwijają się poza wzrokiem pod pokryciem, które wygląda na nienaruszone, podobnie jak korozja pod izolacją ukryta pod obudową, która wydaje się w porządku.

CP nie może zastąpić powłoki na dużej niepowlekanej strukturze, ale jako uzupełnienie kontroluje korozję w defektach, których powłoka nie jest w stanie uniknąć. Systemy anod ofiarnych (galwanicznych) System anody galwanicznej opiera się na naturalnej różnicy potencjałów między różnymi metalami.

Stopy magnezu, cynku i aluminium są elektromechanicznie bardziej aktywne niż stal, więc po przyłączeniu do konstrukcji anoda koroduje preferencyjnie, a generowany przez nią prąd polaryzuje stal. - Anody magnezowe: najwyższe napięcie napędowe, domyślny wybór dla gleb o dużej rezystywności; wyższe tempo samoczynnego zużycia niż cynku czy aluminium.

- Anody cynkowe: niższe napięcie napędowe, najlepsze dla gleb o niskiej rezystywności i wody morskiej, z przewidywalnym tempem zużycia. - Anody aluminiowe: duża pojemność prądowa na kilogram, powszechne offshore na konstrukcjach jacket, rurociągach podwodnych i kadłubach statków.

Systemy galwaniczne są samoregulujące, nie wymagają źródła zasilania i dobrze nadają się do dobrze powlekanych konstrukcji o umiarkowanym zapotrzebowaniu na prąd, ale ich wydajność jest ograniczona przez napięcie napędowe, więc gorzej sprawdzają się na niepowlekanych konstrukcjach lub w glebach o dużej rezystywności.

Ochrona katodowa prądem wymuszonym (ICCP) ICCP wykorzystuje zewnętrzny prostownik DC do wtłaczania prądu przez obojętne anody (żelazo krzemowe, tytan powlekany mieszaną tlenkową powłoką metalu, grafit lub platinowany niob) do elektrolitu i na konstrukcję.

Ponieważ napięcie napędowe pochodzi ze źródła zasilania, a nie z potencjału korozji anody, ICCP dostarcza znacznie wyższy prąd na większe struktury i dłuższe rurociągi z jednej stacji. Wymaga zasilania z sieci AC lub z paneli słonecznych/akumulatorów, okresowego monitorowania prostownika i regulacji w miarę zmian rezystancji obwodu.

Niesie też ryzyko, którego nie mają systemy galwaniczne: nadmierna ochrona i interferencje prądów błądzących na sąsiednich konstrukcjach, jeśli wyjście nie jest kontrolowane. Parametr, Anody galwaniczne, ICCP Źródło zasilania, Brak

różnica potencjału anoda/stal, Zewnętrzny prostownik DC lub bateria/panele słoneczne Napięcie napędowe, Niższe dla cynku/aluminium, wyższe dla magnezu, Regulowane, od kilku do kilkudziesięciu woltów Wydajność prądowa, Niska do umiarkowanej, ograniczona samoczynnie, Wysoka, sterowalna Najlepsze środowisko

Gleby o niskiej do umiarkowanej rezystywności lub woda morska, Gleby o dużej rezystywności, duże lub długie konstrukcje Ryzyko nadmiernej ochrony, Niskie, Wyższe, wymaga monitorowania Typowe zastosowanie, Denka zbiorników, małe rurociągi, konstrukcje podwodne, Długie rurociągi przesyłowe farmy zbiorników, duże obiekty morskie Zastosowania: rurociągi, zbiorniki i konstrukcje morskie Zakopane rurociągi przesyłowe to klasyczne zastosowanie CP

ICCP dominuje na liniach długodystansowych ze względu na zapotrzebowanie na prąd na wielu kilometrach, podczas gdy anody galwaniczne nadają się do krótszych, dobrze powlekanych przyłączy. Zakopane zawory odcinające na tych liniach, w tym zasuwy na punktach blokujących, mieszczą się w tym samym zakresie badań CP i wymagają łączenia ciągłościowego.

Denka zbiorników otrzymują siatki anod galwanicznych lub dedykowany system ICCP, często z wykładziną wykrywającą wycieki. Konstrukcje morskie, takie jak nabrzeża, jacket'y, kadłuby statków i rurociągi podwodne, zazwyczaj stosują anodę aluminiową ofiarną, ponieważ niska rezystywność wody morskiej sprawia, że systemy galwaniczne są skuteczne bez źródła zasilania, choć ICCP obsługuje większe kadłuby i niektóre platformy stałe.

Kryterium ochrony: około -850 mV Wystarczająca ochrona katodowa stali w większości gleb i wód jest zwykle weryfikowana względem kryterium około -850 mV mierzonego względem elektrody referencyjnej miedź/miedź(II)-siarczanowej (CSE), przy czym konstrukcja powinna być spolaryzowana bardziej ujemnie niż ta wartość. Powiązane kryterium wymaga co najmniej 100 mV przesunięcia polaryzacji katodowej w stosunku do natywnego, niechronionego potencjału.

Oba kryteria leżą u podstaw pomiarów w krótkich odstępach, odczytów ze stacji pomiarowych i kontroli uruchomieniowych prostowników. Poprawne odczyty potencjałów wymagają uwzględnienia spadku napięcia IR w gruncie, dlatego pomiary przerywane dają odczyt "instant off" bliższy rzeczywistemu spolaryzowanemu potencjałowi.

Należy także unikać nadmiernie ujemnych potencjałów, ponieważ mogą one powodować odspojenie powłok i, w przypadku niektórych stali wysokowytrzymałościowych, kruchość wodorową. Powłoki, monitorowanie i konserwacja Powłoki i CP projektuje się razem, a nie jako alternatywy. Powłoka zmniejsza pole odsłoniętego metalu narażonego na elektrolit, co sprawia, że zapotrzebowanie na prąd CP jest praktycznie możliwe do zaspokojenia.

W miarę degradacji powłoki zapotrzebowanie na prąd rośnie i systemy CP wymagają okresowej reevaluacji, dopasowania banków anod lub większej mocy prostownika. Systemy CP wymagają planowych przeglądów: odczytów prostownika i stacji pomiarowych w określonych odstępach, planowania wymiany anod oraz okresowych badań w krótkich odstępach na krytycznych rurociągach.

Awaria CP jest niewidoczna do czasu wykrycia wycieku lub inspekcji ujawniającej ubytki ścianek, więc te kontrole należą do tego samego ustrukturyzowanego programu co urządzenia wirujące. Rejestrowanie mocy prostownika, potencjałów stacji pomiarowych i historii anod w programie konserwacyjnym Fabrico utrzymuje te dane audytowalne i powiązane z rekordem aktywa.

Zarezerwuj demonstrację Fabrico, aby zobaczyć, jak dane z badań CP mogą współistnieć obok zapisów inspekcji i zleceń roboczych. Najczęściej zadawane pytania Czy anody ofiarne i prąd wymuszony można stosować na tej samej konstrukcji? Tak.

ICCP zwykle chroni linię główną, podczas gdy anody galwaniczne zabezpieczają izolowane sekcje w pobliżu obcych konstrukcji, gdzie należy unikać interferencji prądów błądzących. Jak często należy mierzyć potencjały CP? Praktyka branżowa zwykle przewiduje roczne odczyty prostownika i stacji pomiarowych, z częstszymi kontrolami dla krytycznych aktywów.

Badania w krótkich odstępach wykonuje się w dłuższych cyklach, często co kilka lat, w zależności od krytyczności aktywa. Czy ochrona katodowa działa na stal nierdzewną lub metale nieżelazne? CP stosuje się głównie do stali węglowej.

Niektóre metale nieżelazne i powlekana stal nierdzewna mogą być chronione w określonych przypadkach, ale kryteria różnią się i muszą być dobrane do konkretnych stopów i środowiska. Co powoduje awarię systemu ochrony katodowej?

Do częstych przyczyn należą wyczerpanie anod, awaria prostownika, przerwane przewody łączące, pogorszenie powłoki zwiększające zapotrzebowanie na prąd ponad możliwości systemu oraz interferencje prądów błądzących z pobliskich źródeł DC.