Katodová korozní ochrana potrubí: zařízení, princip činnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Prostředky ochrany proti korozi umožňují prodloužit životnost kovové konstrukce a zachovat její technické a fyzikální vlastnosti během provozu. Navzdory rozmanitosti metod pro zajištění antikorozního účinku je možné zcela chránit předměty před poškozením rzí pouze ve výjimečných případech.

Účinnost takové ochrany závisí nejen na kvalitě technologie běhounu, ale také na podmínkách jejího použití. Zejména pro zachování kovové struktury potrubí prokazuje své nejlepší vlastnosti elektrochemická antikorozní ochrana založená na provozu katod. Prevence tvorby rzi na takových komunikacích samozřejmě není jediným rozsahem této technologie, ale z hlediska kombinace charakteristik lze tento směr považovat za nejrelevantnější pro elektrochemickou ochranu.

Všeobecné informace o elektrochemické ochraně

Ochrana kovů před korozí prostřednictvím elektrochemického působení je založena na závislosti elektrodového potenciálu materiálu na rychlosti procesu koroze. V tom musí být použity kovové konstrukcepotenciální rozsah, kdy jejich anodické rozpouštění bude pod přijatelným limitem. Ten je mimochodem určen technickou dokumentací pro provoz zařízení.

V praxi elektrochemická ochrana proti korozi zahrnuje připojení zdroje se stejnosměrným proudem k hotovému výrobku. Elektrické pole na povrchu a ve struktuře chráněného předmětu tvoří polarizaci elektrod, která také řídí proces korozního poškození. V podstatě se anodové zóny na kovové struktuře stanou katodickými, což umožňuje vytěsnění negativních procesů, což zajišťuje zachování struktury cílového objektu.

Princip fungování katodické ochrany

Existuje katodická a anodová ochrana elektrochemického typu. Přesto se největší oblibě těší první koncept, který se používá k ochraně potrubí. Podle obecného principu je při realizaci této metody do objektu přiváděn proud se záporným pólem z vnějšího zdroje. Zejména lze takto chránit ocelovou nebo měděnou trubku, v důsledku čehož dojde k polarizaci katodových úseků s přechodem jejich potenciálů do anodového stavu. V důsledku toho se korozní aktivita chráněné konstrukce sníží téměř na nulu.

Zároveň může mít katodická ochrana různé verze. Hojně se praktikuje výše popsaná technika polarizace z vnějšího zdroje, ale efektivně funguje i metoda odvzdušňování elektrolytu se snížením rychlosti katodických procesů a také vytvořením ochranné bariéry.

Nejednou bylo zaznamenáno, že princip katodické ochrany je realizován externím zdrojem proudu. Ve skutečnosti hlavní funkce antikorozní ochrany spočívá v její práci. Tyto úkoly provádějí speciální stanice, které jsou zpravidla součástí obecné infrastruktury údržby potrubí.

Stanice katodické korozní ochrany

Hlavní funkcí katodové stanice je poskytovat stabilní proud do cílového kovového předmětu podle metody katodové polarizace. Takové zařízení se používá v infrastruktuře podzemních plynovodů a ropovodů, ve vodovodních potrubích, topných sítích atd.

Existuje mnoho druhů takových zdrojů, přičemž nejběžnější zařízení katodové ochrany zajišťuje přítomnost:

• zařízení pro převodník proudu;
• dráty pro připojení k chráněnému objektu;
• anodová zemnící elektroda.

Zároveň dochází k rozdělení stanic na střídačové a transformátorové. Existují další klasifikace, ale ty jsou zaměřeny na segmentaci instalací buď podle aplikace nebo podle technických charakteristik a parametrů vstupních dat. Základní principy činnosti nejzřetelněji ilustrují naznačené dva typy katodových stanic.

Instalace transformátoru pro katodickou ochranu

Je třeba hned poznamenat, že tento typ stanice je zastaralý. Je nahrazován invertorovými analogy, které mají plusy i mínusy. Tak jako tak,modely transformátorů se používají i na nových místech elektrochemické ochrany.

Základem takových objektů je 50Hz nízkofrekvenční transformátor a tyristorový měnič. Pro tyristorový řídicí systém se používají nejjednodušší zařízení, včetně fázově pulzních regulátorů výkonu. Odpovědnější přístup k řešení problémů s ovládáním zahrnuje použití ovladačů s širokou funkčností.

Moderní katodická antikorozní ochrana potrubí s takovým zařízením umožňuje upravit parametry výstupního proudu, indikátory napětí a také vyrovnat ochranné potenciály. Pokud jde o nevýhody transformátorových zařízení, ty se snižují na vysoký stupeň zvlnění proudu na výstupu při nízkém účiníku. Tato chyba není vysvětlena sinusovým tvarem proudu.

Pro vyřešení problému se zvlněním je do určité míry možné zavést do systému nízkofrekvenční tlumivku, jejíž rozměry však odpovídají rozměrům samotného transformátoru, což ne vždy přidání možné.

Střídač s katodickou ochranou

Instalace invertorového typu jsou založeny na pulzních vysokofrekvenčních měničích. Jednou z hlavních výhod použití stanic tohoto typu je vysoká účinnost, dosahující 95 %. Pro srovnání, u instalací transformátorů toto číslo dosahuje v průměru 80 %.

Někdy vystupují do popředí jiné ctnosti. Rozšiřují se například malé rozměry invertorových stanicmožnosti jejich využití v obtížných oblastech. Existují také finanční výhody, které jsou potvrzeny praxí používání takového zařízení. Invertorová katodická antikorozní ochrana potrubí se tak rychle vyplácí a vyžaduje minimální investice do technické údržby. Tyto vlastnosti jsou však jasně viditelné pouze ve srovnání s transformátorovými instalacemi, ale dnes existují účinnější nové způsoby poskytování proudu pro potrubí.

Návrhy katodových stanic

Takové vybavení je na trhu dostupné v různých pouzdrech, tvarech a rozměrech. Rozšířená je samozřejmě i praxe individuálního návrhu takových systémů, což umožňuje nejen získat optimální návrh pro konkrétní potřeby, ale také zajistit potřebné provozní parametry.

Přísný výpočet charakteristik stanice umožňuje dále optimalizovat náklady na její instalaci, přepravu a skladování. Například katodická ochrana proti korozi potrubí na bázi invertoru o hmotnosti 10-15 kg a výkonu 1,2 kW je docela vhodná pro malé předměty. Zařízení s takovými vlastnostmi lze obsluhovat automobilem, avšak pro velké projekty mohou být použity masivnější a těžší stanice vyžadující připojení nákladních automobilů, jeřábu a instalačních týmů.

Ochranná funkce

Zvláštní pozornost při vývoji katodových stanic je věnována ochraně samotného zařízení. Abychom toho dosáhli, integrujeme sesystémy, které umožňují ochranu stanic před zkraty a přerušeními zátěže. V prvním případě se používají speciální pojistky pro zvládnutí nouzového provozu instalací.

Pokud jde o přepětí a přerušení, je nepravděpodobné, že by stanice katodové ochrany byla vážně ovlivněna, ale může zde hrozit nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Například, pokud je zařízení v normálním režimu provozováno s malým napětím, pak po přestávce může skok v indikátorech přinést až 120 V.

Jiné typy elektrochemické ochrany

Kromě katodické ochrany se také praktikují elektrické odvodňovací technologie a také běhounové metody pro zabránění korozi. Za nejslibnější směr je považována speciální ochrana proti tvorbě koroze. V tomto případě jsou k cílovému objektu připojeny i aktivní prvky, které zajišťují transformaci povrchu s katodami pomocí proudu. Například ocelová trubka jako součást plynovodu může být chráněna zinkovými nebo hliníkovými lahvemi.

Závěr

Metody elektrochemické ochrany nelze klasifikovat jako nové a navíc inovativní. Účinnost použití takových technik v boji proti procesům koroze je již dlouhou dobu zvládnuta. Jedna vážná nevýhoda však brání širokému rozšíření této metody. Faktem je, že katodická antikorozní ochrana potrubí nevyhnutelně vytváří takzvané bludné proudy. Nejsou nebezpečné pro cílovou strukturu, ale mohou na ni mít negativní vlivblízkých objektů. Bludný proud přispívá zejména ke vzniku stejné koroze na kovovém povrchu sousedních trubek.