Système de protection cathodique Introduction
La protection contre la corrosion est un processus sans fin. Dans la lutte contre la corrosion des structures métalliques critiques, telles que les coques de navires, les pipelines immergés et les réservoirs de stockage, les organisations s'appuient sur des systèmes de protection cathodique. Cela vous permet de prolonger la durée de vie utile de vos actifs métalliques et d'éviter les défaillances dues à la corrosion. Cet article fournit des informations sur les principes de base de la protection cathodique.
Un système de protection cathodique relie une pièce de métal à une autre pièce de métal afin d'éloigner les électrons libres du métal à protéger. Par exemple, lorsque vous devez protéger un pipeline en acier contre la corrosion, vous le reliez à une pièce de métal telle que le zinc ou le magnésium et vous appliquez un courant électrique.
Le pipeline en acier devient une cathode et l'autre pièce de métal sert d'anode. Dans une batterie, l'électrode positive est appelée cathode et l'électrode négative est appelée anode. Les électrons libres se déplacent de la canalisation cathodique pour corroder l'anode. Ainsi, l'anode se sacrifie pour empêcher la corrosion de la canalisation. L'oxydation, qui est causée par la perte d'électrons, se produit au niveau de l'anode sacrificielle.
Un système de protection cathodique (système CP) est essentiel pour la maintenance à long terme des infrastructures, car il empêche activement la corrosion des infrastructures critiques, réduisant ainsi le nombre de réparations ou de remplacements. Ainsi, les systèmes de protection cathodique réduisent le coût total de possession de vos actifs métalliques, en évitant le remplacement précoce et en réduisant les besoins de maintenance et de réparation.
Types de systèmes de protection cathodique
Il existe deux principaux types de systèmes de protection cathodique pour le contrôle de la corrosion : les anodes galvaniques (sacrificielles) et les systèmes de protection cathodique par courant imposé.
Protection par anode galvanique : Dans un système de prévention de la corrosion basé sur la protection anodique galvanique, vous créez un circuit entre l'anode sacrificielle et la pièce de métal que vous souhaitez protéger. La corrosion se produit au niveau de l'anode et non sur la structure métallique lorsque vous utilisez un système de protection cathodique à courant.
Protection cathodique par courant imposé : Lorsque la protection anodique galvanique standard est insuffisante, vous pouvez installer un système à courant imposé pour protéger votre structure. Ce système utilise une source d'énergie (un redresseur) pour imprimer un courant électrique à l'anode. Le système redresse le courant alternatif (CA) de la source d'alimentation en courant continu (CC), ce qui souligne la nécessité d'atténuer les effets du CA.
Les systèmes à anode galvanique sont des systèmes passifs, contrairement aux systèmes à courant imposé, qui sont actifs. L'avantage des systèmes à courant imposé est qu'il est possible d'ajuster la puissance afin de protéger une plus grande surface métallique.
En général, les systèmes à courant imposé sont plus efficaces que les systèmes de protection cathodique galvanique, car ils permettent de protéger des structures beaucoup plus grandes grâce à la quantité d'électricité appliquée. Vous pouvez contrôler la quantité d'électricité pour faire face aux changements fluctuants de l'environnement. Par ailleurs, il est plus facile d'installer des systèmes d'anodes galvaniques, qui conviennent mieux aux cas où vous n'avez pas besoin d'appliquer un courant électrique important.
Matériaux utilisés dans la protection cathodique
Les matériaux couramment utilisés dans les systèmes de protection cathodique sont le magnésium, le zinc et l'aluminium.
Les entreprises ont tendance à utiliser le magnésium pour protéger le métal dans le sol ou sous l'eau douce, où il n'est pas nécessaire d'avoir un niveau de courant élevé. Les anodes de magnésium sont utilisées pour protéger les chauffe-eau et les réservoirs de stockage, ainsi que les canalisations souterraines.
Le zinc est utilisé pour la protection sous-marine, notamment pour protéger les pipelines immergés et les coques de navires.
L'aluminium étant bien adapté à la fonction d'anode sacrificielle, il est souvent utilisé pour protéger les structures situées sous l'eau douce, telles que les structures dans les rivières ou les lacs.
Conception et installation de systèmes de protection cathodique
Quelles sont les principales considérations à prendre en compte lors de la conception d'un système de protection cathodique ? Tout d'abord, sachez que la conception est adaptée à des conditions environnementales et à des types d'infrastructures spécifiques. Les facteurs comprennent le type de sol et la résistivité du sol. Idéalement, vous disposerez d'une liste de fuites de canalisations enterrées indiquant l'urgence de la protection cathodique.
Les concepteurs et les installateurs doivent également tenir compte de l'emplacement d'un tuyau ou d'une autre structure métallique, en termes d'accès futur. La nécessité d'une alimentation électrique influencera également la conception et l'installation de votre système.
Lors de l'installation, vous devez procéder à une évaluation du site et déterminer la configuration du système. Ainsi, vous choisirez le métal de l'anode selon que la structure (comme un pipeline) est enfouie dans le sol ou immergée, comme la coque d'un navire.
Étant donné qu'un système à courant imposé (système ICCP) nécessite une source d'énergie, vous devez concevoir le système en prévoyant un accès pour la maintenance et les réparations régulières.
L'impact sur l'environnement est un autre aspect à prendre en compte. Le zinc est facile à recycler et a un impact minimal sur l'environnement. Vous pouvez également recycler les anodes en aluminium, qui ont un impact modéré. Cependant, les anodes en magnésium impliquent une gestion plus importante de l'environnement, car elles peuvent générer de l'hydrogène pendant le processus d'atténuation de la corrosion.
Gardez à l'esprit les défis potentiels auxquels vous pouvez être confronté lors de l'installation de systèmes de protection cathodique, y compris les interférences électriques, telles que celles provenant des chemins de fer ou des lignes électriques, qui peuvent interférer avec le système de protection contre la corrosion que vous avez conçu.
Dans les systèmes complexes, la distribution irrégulière du courant peut constituer un défi majeur, car vous souhaitez appliquer le courant électrique de manière uniforme à l'ensemble de la structure à protéger. Si la structure est enterrée dans un sol très résistant, la résistance peut perturber le flux de courant électrique que vous dirigez vers le système.
Protection cathodique des réservoirs de stockage souterrains et des pipelines
La protection cathodique est essentielle pour les réservoirs de stockage et les pipelines souterrains. Ces types de structures sont plus difficiles d'accès pour l'évaluation, l'entretien et les réparations. Vous voulez un système qui prévienne la corrosion souterraine de manière cohérente et fiable pour les pipelines ou les réservoirs souterrains.
De plus, les concepteurs de la protection cathodique doivent tenir compte de l'infrastructure environnante, comme dans une centrale électrique où il y a beaucoup de tuyaux enterrés, de grilles de mise à la terre en cuivre et de systèmes en béton armé. Ce sont des exemples de conditions qui nécessitent des applications souterraines personnalisées.
En cas d'encombrement souterrain, qu'il s'agisse d'égouts, de collecteurs d'eaux pluviales ou de tuyaux en fer, il est impératif de prévenir la corrosion souterraine, car il est plus difficile pour les testeurs de protection cathodique de pénétrer dans l'environnement pour procéder à des évaluations et à des réparations.
Les exigences de maintenance des systèmes de protection cathodique comprennent des inspections et des tests continus ainsi que des ajustements périodiques pour maintenir le niveau de protection requis face à l'usure et à la dégradation des composants, en particulier dans des conditions environnementales changeantes. En ce qui concerne les structures sous-marines, telles que les plates-formes pétrolières, les pipelines sous-marins ou les docks, la salinité de l'eau peut être un facteur important de corrosion.
Analyse des coûts et considérations des fournisseurs pour la protection cathodique
Le coût des systèmes de protection cathodique varie en fonction de facteurs tels que le type de système et sa taille. La complexité de la structure augmente également les coûts de la protection cathodique. Si vous travaillez avec une structure en eau profonde, comme un oléoduc, tenez compte des coûts supplémentaires liés au transport et au soutien du personnel d'installation et de maintenance dans un environnement aussi hostile et éloigné.
Vous devez également calculer l'impact environnemental de votre système avant de l'installer.
Lorsque vous vous préparez à déployer un système de protection cathodique par courant imposé, vous devez tenir compte non seulement des coûts de mise en place d'une alimentation électrique, mais aussi des coûts de maintenance et de réparation liés à l'utilisation d'une source d'électricité externe (par rapport aux systèmes d'anodes galvaniques passives qui n'ont pas besoin d'être alimentés en électricité). Ensuite, vous déterminez la durée de vie du système avec tous les coûts d'entretien et de réparation potentiels qui en découlent.
Quels sont les facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'un fournisseur de protection cathodique ?
Il est préférable de travailler avec un fournisseur qui a fait ses preuves en matière de systèmes de protection cathodique. Cela souligne l'importance de faire preuve de diligence raisonnable et de lire les avis de sources fiables et objectives. Le fournisseur a-t-il une bonne réputation en matière d'expertise et de fiabilité ? Les organisations respectent-elles ce fournisseur pour son niveau de service et sa réactivité ?
Surveillance de la corrosion et protection cathodique en temps réel
La surveillance de la corrosion en temps réel améliore les systèmes de protection cathodique en vous donnant un aperçu en temps réel du fonctionnement de l'équipement dans des environnements corrosifs. Vous voulez éviter les coûts massifs de réparation ou de remplacement qui peuvent résulter de l'absence d'une vision claire de l'état de votre structure métallique.
La technologie utilisée pour la surveillance de la corrosion en temps réel comprend des coupons d'exposition (dispositifs assez simples) et des enregistreurs de données que les équipes de maintenance et d'inspection peuvent transporter à la main. Des systèmes plus sophistiqués, souvent déployés dans des environnements complexes et difficiles d'accès, impliquent un accès à distance aux données des systèmes de surveillance intégrés, qu'il s'agisse d'un pipeline, d'un conteneur de stockage ou d'une plate-forme sous-marine.
Il est avantageux d'intégrer votre système de surveillance de la corrosion à la protection cathodique, car cela permet une gestion proactive de la corrosion, plutôt que de se contenter de réagir aux problèmes lorsqu'ils surviennent et qu'ils ont déjà causé des dommages importants.
Principaux enseignements
Les systèmes de protection cathodique protègent de la corrosion les infrastructures de valeur, telles que les pipelines sous-marins et souterrains, les réservoirs de stockage et les navires. Pour protéger ces structures métalliques précieuses, les propriétaires et les exploitants d'installations font de la protection cathodique un élément clé de leurs stratégies de prévention de la corrosion.
Les experts de SMARTCORR® proposent un système de protection cathodique de pointe pour aider les entreprises à protéger leur infrastructure contre la corrosion. Nos produits relient l'acier à une autre pièce de métal à protéger, en éloignant les électrons libres de l'acier pour qu'ils corrodent l'anode sacrificielle. Ils s'intègrent à des boîtes de jonction de protection cathodique qui relient les composants de protection cathodique et permettent à votre personnel de maintenance et de contrôle d'accéder au système.
Nous proposons également un système fiable de surveillance de la corrosion qui vous permet d'avoir l'esprit tranquille en sachant que vous avez mis en place une solution proactive plutôt que de simplement réagir aux problèmes de corrosion. Le système fournit des données exploitables qui vous indiquent quand effectuer les inspections, l'entretien et les réparations nécessaires pour prolonger la durée de vie utile de vos structures métalliques.