Protecció catòdica: aplicacions i normes

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La corrosió és una reacció química i electroquímica d'un metall amb el seu entorn, que li provoca danys. Flueix a diferents velocitats, que es poden reduir. Des d'un punt de vista pràctic, és interessant la protecció catòdica anticorrosiva de les estructures metàl·liques en contacte amb el terra, l'aigua i els mitjans transportats. Les superfícies exteriors de les canonades estan especialment danyades per la influència del sòl i dels corrents vagabunds.

La corrosió interior depèn de les propietats del medi. Si és un gas, cal netejar-lo a fons de la humitat i de les substàncies agressives: sulfur d'hidrogen, oxigen, etc.

Principi de funcionament

Els objectes del procés de corrosió electroquímica són el medi ambient, el metall i la interfície entre ells. El medi, que sol ser sòl humit o aigua, té una bona conductivitat elèctrica. Una reacció electroquímica té lloc a la interfície entre aquesta i l'estructura metàl·lica. Si el corrent és positiu (elèctrode ànode), els ions de ferro passen a la solució circumdant, donant lloc a una pèrdua de massa del metall. La reacció provoca corrosió. Amb un corrent negatiu (elèctrode càtode), aquestes pèrdues estan absents, ja que enels electrons es transfereixen a la solució. El mètode s'utilitza en galvanoplastia per revestir l'acer amb metalls no fèrrics.

La protecció contra la corrosió catòdica s'aconsegueix quan s'aplica un potencial negatiu a un objecte de ferro.

Per fer-ho, es col·loca un elèctrode d'ànode a terra i s'hi connecta un potencial positiu des d'una font d'alimentació. El menys s'aplica a l'objecte protegit. La protecció catòdica-anòdica condueix a la destrucció per corrosió activa només de l'elèctrode de l'ànode. Per tant, s'ha de canviar periòdicament.

Efecte negatiu de la corrosió electroquímica

La corrosió de les estructures es pot produir per l'acció de corrents vagabunds d' altres sistemes. Són útils per als objectes objectiu, però causen danys importants a les estructures properes. Els corrents dispersos es poden estendre des dels rails dels vehicles electrificats. Passen cap a la subestació i entren a les canonades. En abandonar-los, es formen seccions d'ànode, provocant una intensa corrosió. Per a la protecció, s'utilitza el drenatge elèctric: una eliminació especial dels corrents des de la canonada fins a la seva font. Aquí també és possible la protecció catòdica de les canonades contra la corrosió. Per fer-ho, cal conèixer el valor dels corrents vagabunds, que es mesuren amb dispositius especials.

Segons els resultats de les mesures elèctriques, es selecciona un mètode de protecció del gasoducte. Un remei universal és un mètode passiu per aïllar les canonades del contacte amb el terra mitjançant recobriments aïllants. La protecció catòdica del gasoducte es refereix al mètode actiu.

Protecció de canonades

Els dissenys a terra estan protegits de la corrosió si hi connecteu el menys d'una font de corrent continu i el més als elèctrodes d'ànode enterrats a prop del terra. El corrent anirà a l'estructura, protegint-la de la corrosió. D'aquesta manera es duu a terme la protecció catòdica de canonades, dipòsits o canonades situats al sòl.

L'elèctrode de l'ànode es degradarà i s'ha de substituir periòdicament. Per a un dipòsit ple d'aigua, els elèctrodes es col·loquen a l'interior. En aquest cas, el líquid serà l'electròlit a través del qual fluirà el corrent des dels ànodes fins a la superfície del recipient. Els elèctrodes estan ben controlats i fàcils de canviar. A terra, això és més difícil de fer.

Font d'alimentació

A prop de gasoductes de petroli i gas, en xarxes de calefacció i subministrament d'aigua que requereixen protecció catòdica, s'instal·len estacions des de les quals s'alimenta la tensió als objectes. Si es col·loquen a l'exterior, el seu grau de protecció ha de ser almenys IP34. Qualsevol és adequat per a habitacions seques.

Les estacions de protecció catòdica de gasoductes i altres grans estructures tenen una capacitat d'1 a 10 kW.

Els seus paràmetres energètics depenen principalment dels factors següents:

• resistència entre sòl i ànode;
• conductivitat del sòl;
• longitud de la zona de protecció;
• acció aïllant del recobriment.

Tradicionalment, un convertidor de protecció catòdica és una instal·lació de transformador. Ara s'està substituint per un d'inversor, que té dimensions reduïdes, millor estabilitat de corrent i major eficiència. En zones importants, s'instal·len controladors que tenen les funcions de regular el corrent i la tensió, igualar potencials de protecció, etc.

L'equip es presenta al mercat en diverses versions. Per a necessitats específiques, s'utilitza un disseny individual per garantir les millors condicions de funcionament.

Paràmetres de la font d'alimentació

Per a la protecció contra la corrosió del ferro, el potencial de protecció és de 0,44 V. A la pràctica, hauria de ser més gran a causa de la influència de les inclusions i de l'estat de la superfície metàl·lica. El valor màxim és 1 V. En presència de recobriments al metall, el corrent entre els elèctrodes és de 0,05 mA/m². Si l'aïllament falla, augmenta a 10 mA/m^2.

La protecció catòdica és efectiva en combinació amb altres mètodes, ja que es consumeix menys electricitat. Si hi ha un recobriment de pintura a la superfície de l'estructura, només els llocs on està trencat estan protegits pel mètode electroquímic.

Característiques de la protecció catòdica

1. Alimentat per estacions o generadors mòbils.
2. La ubicació de la connexió a terra de l'ànode depèn de les característiques de les canonades. El mètode de col·locació es pot distribuir o concentrar, així com localitzar-se a diferents profunditats.
3. El material de l'ànode es selecciona amb baixa solubilitat per durar 15 anys.
4. Potencial protectores calculen els camps per a cada canalització. No està regulat si no hi ha recobriments protectors a les estructures.

Requisits estàndard de Gazprom per a la protecció catòdica

• D'acció durant tota la vida útil de l'equip de protecció.
• Protecció contra sobretensions.
• Ubicació de l'estació en caixes de bloc o en un disseny antivandàlic autònom.
• La connexió a terra de l'ànode es selecciona a les zones amb una resistència elèctrica mínima del sòl.
• Les característiques del transductor es seleccionen tenint en compte l'envelliment del recobriment protector de la canonada.

Protecció de la banda de rodadura

El mètode és un tipus de protecció catòdica amb la connexió d'elèctrodes d'un metall més electronegatiu a través d'un medi elèctricament conductor. La diferència rau en l'absència d'una font d'energia. La banda de rodament absorbeix la corrosió en dissoldre's en un entorn elèctricament conductor.

D'aquí a uns quants anys, l'ànode s'hauria de substituir a mesura que es va desgastant.

L'efecte de l'ànode augmenta amb una disminució de la seva resistència de contacte amb el medi. Amb el temps, es pot cobrir amb una capa corrosiva. Això condueix a una ruptura en el contacte elèctric. En col·locar l'ànode en una barreja de sal que dissol els productes de corrosió, es millora l'eficiència.

La influència del protector és limitada. El rang està determinat per la resistència elèctrica del medi i la diferència de potencial entre l'ànode i el càtode.

La protecció protectora s'utilitza en absència de fonts d'energia o quan es fan servireconòmicament poc pràctic. També és desavantatge en aplicacions àcides a causa de l' alta velocitat de dissolució dels ànodes. Els protectors s'instal·len a l'aigua, al sòl o en un ambient neutre. Els ànodes no solen estar fets de metalls purs. El zinc es dissol de manera desigual, el magnesi es corroeix massa ràpidament i es forma una forta pel·lícula d'òxid a l'alumini.

Materials de la banda de rodament

Per tal que els protectors tinguin les propietats de rendiment necessàries, estan fets d'aliatges amb els següents additius d'aliatge.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - protecció d'equips a l'aigua de mar.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fraccions d'un percentatge) - funcionament d'estructures en aigua de mar corrent.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - protecció de petites estructures en sòl o aigua amb baixa concentració de sal.

L'ús incorrecte d'alguns tipus de protectors comporta conseqüències negatives. Els ànodes de magnesi poden provocar l'esquerda dels equips a causa del desenvolupament de la fragilitat per hidrogen.

La protecció catòdica sacrificial combinada amb recobriments anticorrosió augmenta la seva eficàcia.

La distribució del corrent de protecció es millora i es requereixen menys ànodes. Un únic ànode de magnesi protegeix una canonada recoberta de betum durant 8 km i una canonada sense recobrir només 30 m.

Protecció de la carrosseria dels cotxes de la corrosió

Si el recobriment es trenca, el gruix de la carrosseria pot disminuir fins a 1 mm en 5 anys, és a dir.òxid a través. La restauració de la capa protectora és important, però a més d'això, hi ha una manera d'aturar completament el procés de corrosió mitjançant una protecció catòdica-protectora. Si es converteix el cos en un càtode, la corrosió del metall s'atura. Els ànodes poden ser qualsevol superfície conductora situada a prop: plaques metàl·liques, bucle de terra, cos del garatge, superfície de la carretera humida. En aquest cas, l'eficiència de protecció augmenta amb un augment de l'àrea dels ànodes. Si l'ànode és una superfície de la carretera, s'utilitza una "cua" de cautxú metal·litzat per contactar-hi. Es col·loca davant de les rodes perquè millorin les esquitxades. La "cua" està aïllada del cos.

La bateria plus es connecta a l'ànode mitjançant una resistència d'1 kΩ i un LED connectat en sèrie amb ella. Quan el circuit es tanca a través de l'ànode, quan el menys està connectat al cos, en mode normal, el LED amb prou feines brilla notablement. Si crema intensament, s'ha produït un curtcircuit al circuit. S'ha de trobar i eliminar la causa.

Per protegir-se, cal instal·lar un fusible en sèrie al circuit.

Quan el cotxe és al garatge, està connectat a un ànode de connexió a terra. Durant la conducció, la connexió es fa a través de la "cua".

Conclusió

La protecció catòdica és una manera de millorar la fiabilitat operativa de les canonades subterrànies i altres estructures. Al mateix temps, s'ha de tenir en compte el seu impacte negatiu sobre les canonades veïnes per la influència dels corrents vagabunds.