حفاظت در برابر خوردگی کاتدی خطوط لوله: تجهیزات، اصل عملیات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

وسایل حفاظت در برابر خوردگی باعث افزایش طول عمر یک سازه فلزی و همچنین حفظ خواص فنی و فیزیکی آن در حین کار می شود. علیرغم روش‌های مختلف برای ارائه عملکرد ضد خوردگی، تنها در موارد نادری می‌توان از اجسام در برابر آسیب زنگ زدگی کاملاً محافظت کرد.

اثربخشی چنین محافظتی نه تنها به کیفیت فناوری آج، بلکه به شرایط کاربرد آن نیز بستگی دارد. به طور خاص، برای حفظ ساختار فلزی خطوط لوله، حفاظت در برابر خوردگی الکتروشیمیایی بر اساس عملکرد کاتدها بهترین خواص خود را نشان می دهد. البته جلوگیری از ایجاد زنگ زدگی در چنین ارتباطاتی تنها حیطه این فناوری نیست، اما از نظر ترکیبی از ویژگی ها، می توان این جهت را به عنوان مناسب ترین جهت حفاظت الکتروشیمیایی در نظر گرفت.

اطلاعات عمومی در مورد حفاظت الکتروشیمیایی

محافظت از فلزات در برابر زنگ زدگی از طریق عمل الکتروشیمیایی بر اساس وابستگی پتانسیل الکترود مواد به سرعت فرآیند خوردگی است. در آن باید از سازه های فلزی استفاده شودمحدوده پتانسیل که در آن انحلال آندی آنها زیر حد قابل قبول خواهد بود. مورد دوم، به هر حال، توسط اسناد فنی برای بهره برداری از تاسیسات تعیین می شود.

در عمل، حفاظت در برابر خوردگی الکتروشیمیایی شامل اتصال یک منبع با جریان مستقیم به محصول نهایی است. میدان الکتریکی روی سطح و در ساختار جسم محافظت شده قطبش الکترودها را تشکیل می دهد که روند آسیب خوردگی را نیز کنترل می کند. در اصل، نواحی آند روی ساختار فلزی کاتدی می‌شوند، که اجازه می‌دهد فرآیندهای منفی جابه‌جا شوند و از حفظ ساختار جسم هدف اطمینان حاصل شود.

اصل عملکرد حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی و آندی از نوع الکتروشیمیایی وجود دارد. با این وجود، اولین مفهوم، که برای محافظت از خطوط لوله استفاده می شود، بیشترین محبوبیت را دریافت کرده است. طبق اصل کلی، هنگام اجرای این روش، جریانی با قطب منفی از منبع خارجی به جسم وارد می شود. به ویژه می توان از این طریق یک لوله فولادی یا مسی را محافظت کرد که در نتیجه پلاریزاسیون مقاطع کاتدی با انتقال پتانسیل آنها به حالت آند رخ خواهد داد. در نتیجه، فعالیت خورندگی سازه حفاظت شده تقریباً به صفر کاهش می یابد.

در عین حال، حفاظت کاتدی می تواند نسخه های مختلفی داشته باشد. روش پلاریزاسیون فوق از یک منبع خارجی به طور گسترده انجام می شود، اما روش هوازدگی الکترولیت با کاهش سرعت فرآیندهای کاتدی و همچنین ایجاد یک مانع محافظ نیز به طور موثر عمل می کند.

بیش از یک بار اشاره شده است که اصل حفاظت کاتدی توسط یک منبع جریان خارجی اجرا می شود. در واقع، عملکرد اصلی محافظ ضد خوردگی در کار آن نهفته است. این وظایف توسط ایستگاه های ویژه انجام می شود که معمولاً بخشی از زیرساخت تعمیر و نگهداری خط لوله عمومی است.

ایستگاه های حفاظت از خوردگی کاتدی

عملکرد اصلی ایستگاه کاتدی ارائه جریان پایدار به جسم فلزی هدف طبق روش پلاریزاسیون کاتدی است. چنین تجهیزاتی در زیرساخت خطوط لوله گاز و نفت زیرزمینی، در لوله های آبرسانی، شبکه های گرمایشی و غیره استفاده می شود.

انواع مختلفی از این منابع وجود دارد، در حالی که رایج ترین دستگاه حفاظت کاتدی وجود این موارد را فراهم می کند:

• تجهیزات مبدل جریان؛
• سیم برای اتصال به شی محافظت شده؛
• الکترود زمین آند.

در همان زمان، ایستگاه ها به اینورتر و ترانسفورماتور تقسیم می شوند. طبقه‌بندی‌های دیگری نیز وجود دارد، اما آنها بر روی تقسیم‌بندی تأسیسات یا بر اساس کاربرد یا ویژگی‌های فنی و پارامترهای داده ورودی متمرکز هستند. اصول اولیه عملکرد به وضوح توسط دو نوع ایستگاه کاتدی نشان داده شده است.

تاسیسات ترانسفورماتور برای حفاظت کاتدی

لازم به ذکر است که این نوع ایستگاه منسوخ شده است. با آنالوگ های اینورتر جایگزین می شود که دارای نکات مثبت و منفی هستند. به هر حال،مدل های ترانسفورماتور حتی در نقاط حفاظت الکتروشیمیایی جدید استفاده می شود.

اساس چنین اجسامی یک ترانسفورماتور فرکانس پایین 50 هرتز و یک مبدل تریستور است. برای سیستم کنترل تریستور از ساده ترین دستگاه ها از جمله کنترل کننده های توان پالس فاز استفاده می شود. یک رویکرد مسئولانه‌تر برای حل مشکلات کنترلی شامل استفاده از کنترل‌کننده‌هایی با عملکرد گسترده است.

حفاظت مدرن در برابر خوردگی کاتدی خطوط لوله با چنین تجهیزاتی به شما امکان می دهد پارامترهای جریان خروجی، شاخص های ولتاژ را تنظیم کنید و همچنین پتانسیل های محافظ را برابر کنید. در مورد معایب تجهیزات ترانسفورماتور، آنها به درجه بالایی از موج دار شدن جریان در خروجی با ضریب توان کم می رسند. این نقص با شکل سینوسی جریان توضیح داده نمی شود.

برای حل مشکل ریپل، تا حدودی می توان یک چوک فرکانس پایین را وارد سیستم کرد، اما ابعاد آن با ابعاد خود ترانسفورماتور مطابقت دارد، که همیشه چنین چیزی را نمی سازد. اضافه شدن ممکن است.

ایستگاه اینورتر حفاظت کاتدی

تاسیسات نوع اینورتر مبتنی بر مبدل های فرکانس بالا پالسی است. یکی از مزیت های اصلی استفاده از این نوع ایستگاه ها راندمان بالا است که به 95 درصد می رسد. برای مقایسه، برای نصب ترانسفورماتور، این رقم به طور متوسط به 80% می رسد.

گاهی فضایل دیگری به منصه ظهور می رسد. به عنوان مثال، ابعاد کوچک ایستگاه های اینورتر گسترش می یابدفرصت هایی برای استفاده از آنها در مناطق دشوار. مزایای مالی نیز وجود دارد که با استفاده از چنین تجهیزاتی تأیید می شود. بنابراین، حفاظت از خوردگی کاتدی اینورتر خطوط لوله به سرعت جواب می دهد و به حداقل سرمایه گذاری در تعمیر و نگهداری فنی نیاز دارد. با این حال، این ویژگی ها تنها در مقایسه با تاسیسات ترانسفورماتور به وضوح قابل مشاهده هستند، اما امروزه ابزارهای جدید موثرتری برای تامین جریان برای خطوط لوله وجود دارد.

طراحی ایستگاه های کاتدی

چنین تجهیزاتی در موارد، اشکال و ابعاد مختلف در بازار موجود است. البته، تمرین طراحی فردی چنین سیستم هایی نیز گسترده است، که نه تنها به دست آوردن یک طراحی بهینه برای نیازهای خاص، بلکه همچنین ارائه پارامترهای عملیاتی لازم را ممکن می سازد.

محاسبه دقیق ویژگی های ایستگاه به شما امکان می دهد هزینه نصب، حمل و نقل و ذخیره سازی آن را بیشتر بهینه کنید. به عنوان مثال، حفاظت کاتدی در برابر خوردگی خطوط لوله مبتنی بر اینورتر با جرم 10-15 کیلوگرم و توان 1.2 کیلو وات برای اجسام کوچک کاملاً مناسب است. تجهیزاتی با چنین خصوصیاتی را می توان با ماشین سرویس کرد، با این حال، برای پروژه های بزرگ مقیاس ممکن است از ایستگاه های سنگین تر و سنگین تر استفاده شود که به اتصال کامیون ها، جرثقیل و تیم های نصب نیاز دارد.

عملکرد محافظتی

توجه ویژه در توسعه ایستگاه های کاتدی به حفاظت از خود تجهیزات می شود. برای این کار ادغام می کنیمسیستم هایی که امکان محافظت از ایستگاه ها را از اتصال کوتاه و قطع بار فراهم می کند. در حالت اول، از فیوزهای مخصوص برای رسیدگی به عملیات اضطراری تاسیسات استفاده می شود.

در مورد نوسانات برق و قطع شدن برق، بعید است که ایستگاه حفاظت کاتدی به طور جدی تحت تأثیر آنها قرار گیرد، اما ممکن است خطر برق گرفتگی وجود داشته باشد. به عنوان مثال، اگر در حالت عادی، تجهیزات با ولتاژ کمی کار می کنند، پس از یک استراحت، پرش در نشانگرها می تواند تا 120 ولت برسد.

سایر انواع حفاظت الکتروشیمیایی

علاوه بر حفاظت کاتدی، فناوری های زهکشی الکتریکی و همچنین روش های آج برای جلوگیری از خوردگی نیز اعمال می شود. امیدوار کننده ترین جهت محافظت ویژه در برابر تشکیل خوردگی در نظر گرفته می شود. در این حالت، عناصر فعال نیز به جسم مورد نظر متصل می شوند که با استفاده از جریان، تبدیل سطح را با کاتدها تضمین می کنند. برای مثال، یک لوله فولادی به عنوان بخشی از خط لوله گاز می تواند توسط سیلندرهای روی یا آلومینیوم محافظت شود.

نتیجه گیری

روش های حفاظت الکتروشیمیایی را نمی توان به عنوان جدید و علاوه بر این، نوآورانه طبقه بندی کرد. اثربخشی استفاده از چنین تکنیک هایی در مبارزه با فرآیندهای زنگ زدگی برای مدت طولانی تسلط یافته است. با این حال، یک اشکال جدی مانع از توزیع گسترده این روش می شود. واقعیت این است که حفاظت از خوردگی کاتدی خطوط لوله به ناچار جریان های به اصطلاح سرگردان را ایجاد می کند. آنها برای ساختار هدف خطرناک نیستند، اما ممکن است بر روی آنها تأثیر منفی بگذارنداشیاء نزدیک به طور خاص، جریان سرگردان به ایجاد همان خوردگی روی سطح فلزی لوله‌های مجاور کمک می‌کند.