Система катодной защиты Введение
Защита от коррозии - это бесконечный процесс. В борьбе с коррозией критически важных металлических конструкций, таких как корпуса судов, подводные трубопроводы и резервуары для хранения, организации полагаются на системы катодной защиты. Это поможет Вам продлить срок службы Ваших металлических активов и избежать поломок, вызванных коррозией. В этой статье представлена информация об основах катодной защиты.
Система катодной защиты соединяет один кусок металла с другим куском металла, чтобы отвести свободные электроны от металла, нуждающегося в защите. Например, когда Вам нужно защитить стальной трубопровод от коррозии, Вы соединяете его с таким металлом, как цинк или магний, и подаете электрический ток.
Стальной трубопровод становится катодом, а другой кусок металла служит анодом. В аккумуляторе положительный электрод называется катодом, а отрицательный - анодом. Свободные электроны перемещаются с катода и вызывают коррозию анода. Таким образом, анод жертвует собой, чтобы предотвратить коррозию трубопровода. Окисление, вызванное потерей электронов, происходит на жертвенном аноде.
Система катодной защиты (CP) необходима для долгосрочного обслуживания инфраструктуры, поскольку она активно работает над предотвращением коррозии важнейших объектов инфраструктуры, тем самым сводя к минимуму количество ремонтов и замен. Таким образом, системы катодной защиты снижают совокупную стоимость владения Вашими металлическими активами, предотвращая необходимость их ранней замены и уменьшая потребность в обслуживании и ремонте.
Типы систем катодной защиты
Существует два основных типа систем катодной защиты для борьбы с коррозией: гальванические (жертвенные) аноды и системы катодной защиты под действием импульсного тока.
Гальваническая анодная защита: В системе защиты от коррозии, основанной на гальванической анодной защите, Вы создаете цепь между жертвенным анодом и металлической конструкцией, которую Вы хотите защитить. Коррозия возникает на аноде, а не на металлической конструкции, когда Вы используете систему катодной защиты по току.
Катодная защита с помощью импульсного тока: Когда стандартной гальванической анодной защиты недостаточно, Вы можете установить систему импульсного тока, чтобы обезопасить свою конструкцию. В ней используется источник питания (выпрямитель), который подает электрический ток на анод. Система выпрямляет переменный ток (AC) из источника питания в постоянный ток (DC), что подчеркивает необходимость смягчения воздействия переменного тока.
Системы с гальваническим анодом - это пассивные системы, в отличие от систем с импульсным током, которые являются активными. Преимущество систем с импульсным током в том, что Вы можете регулировать мощность, чтобы защитить большую площадь металлической поверхности.
Как правило, системы защиты током под давлением более эффективны, чем системы гальванической катодной защиты, поскольку Вы можете защитить гораздо более крупные конструкции за счет количества подаваемого электричества. Вы можете контролировать количество энергии, чтобы учитывать колебания окружающей среды. С другой стороны, проще установить системы с гальваническими анодами, которые больше подходят для случаев, когда Вам не нужно применять сильный электрический ток.
Материалы, используемые в катодной защите
Материалы, обычно используемые в системах катодной защиты, включают магний, цинк и алюминий.
Компании обычно используют магний для защиты металла в почве или под пресной водой, где не требуется высокий уровень тока. Вы увидите магниевые аноды, используемые для защиты водонагревателей и накопительных баков, а также подземных трубопроводов.
Цинк применяется для защиты под водой, например, для защиты подводных трубопроводов и корпусов кораблей.
Поскольку алюминий хорошо подходит для работы в качестве жертвенного анода, его часто используют для защиты конструкций под пресной водой, например, конструкций в реках или озерах.
Проектирование и установка систем катодной защиты
Каковы ключевые моменты при разработке системы катодной защиты? Во-первых, знайте, что конструкция разрабатывается с учетом конкретных условий окружающей среды и типов инфраструктуры. К таким факторам относятся тип почвы и величина удельного сопротивления почвы. В идеале, у Вас должен быть список записей об утечках из заглубленных труб, чтобы определить, насколько срочно необходима катодная защита.
Проектировщики и установщики также должны учитывать расположение трубы или другой металлической конструкции с точки зрения будущего доступа. Нужен ли Вам источник питания, также повлияет на дизайн и установку Вашей системы.
Во время установки Вы должны провести оценку места и определить, как должна быть сконфигурирована система. Соответственно, Вы будете выбирать металл для анода в зависимости от того, заглублена ли конструкция (например, трубопровод) в почву или находится под водой, как, например, корпус корабля.
Поскольку система с током под давлением (система ICCP) требует источника питания, Вам необходимо спроектировать систему с учетом доступа для регулярного обслуживания и ремонта.
Еще один вопрос, который необходимо решить, - это воздействие на окружающую среду. Цинк легко перерабатывается и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. Вы также можете перерабатывать алюминиевые аноды, которые оказывают умеренное воздействие. Однако магниевые аноды требуют более бережного отношения к окружающей среде, поскольку в процессе борьбы с коррозией они могут выделять газообразный водород.
Помните о потенциальных проблемах, с которыми Вы можете столкнуться при установке систем катодной защиты, включая электрические помехи, например, от железных дорог или линий электропередач, которые могут нарушить работу разработанной Вами системы защиты от коррозии.
В сложных системах Вы можете столкнуться с проблемой неравномерного распределения тока, поскольку Вы хотите равномерно распределить электрический ток по всей конструкции, нуждающейся в защите. Если конструкция зарыта в почву с высоким сопротивлением, это сопротивление может нарушить прохождение электрического тока, который Вы направляете в систему.
Катодная защита подземных резервуаров и трубопроводов
Катодная защита крайне важна для подземных резервуаров и трубопроводов. К этим типам сооружений людям сложнее регулярно получать доступ для оценки, обслуживания и ремонта. Вам нужна система, которая будет последовательно и надежно предотвращать подземную коррозию для трубопроводов или резервуаров, находящихся под землей.
Более того, разработчики катодной защиты должны учитывать окружающую инфраструктуру, например, на электростанции с большим количеством подземных труб, медных заземляющих решеток и железобетонных систем. Это примеры условий, которые требуют индивидуального применения под землей.
При наличии подземных скоплений, от канализаций до ливневых стоков и железных трубопроводов, необходимо предотвращать подземную коррозию, поскольку работникам, проверяющим катодную защиту, сложнее проникнуть в окружающую среду для оценки и ремонта.
Требования к обслуживанию систем катодной защиты включают в себя постоянные проверки и испытания, а также периодические корректировки для поддержания необходимого уровня защиты в условиях износа и деградации компонентов, особенно при изменении условий окружающей среды. Если рассматривать подводные сооружения, такие как нефтяные вышки, подводные трубопроводы или доки, то соленость воды может стать основным фактором коррозии.
Анализ затрат и выбор поставщиков для катодной защиты
Стоимость систем катодной защиты варьируется в зависимости от таких факторов, как тип системы и ее размер. Сложность конструкции также увеличивает стоимость катодной защиты. Если Вы работаете с глубоководной конструкцией, такой как океанский трубопровод, учтите дополнительные расходы на транспортировку и поддержку персонала по установке и обслуживанию в такой суровой и удаленной среде.
Перед установкой системы Вы также должны рассчитать ее воздействие на окружающую среду.
При подготовке к развертыванию системы катодной защиты на основе импульсного тока Вам необходимо учесть не только расходы на установку источника питания, но и расходы на обслуживание и ремонт, связанные с работой с внешним источником электроэнергии (по сравнению с пассивными системами с гальваническими анодами, которые не требуют питания). Затем Вы определяете срок службы системы со всеми сопутствующими расходами на обслуживание и возможный ремонт.
Какие факторы Вы должны учитывать при выборе поставщика катодной защиты?
Лучше всего работать с поставщиком, который имеет проверенный опыт работы с системами катодной защиты. Это подчеркивает важность проведения должной проверки и чтения отзывов из надежных, объективных источников. Имеет ли поставщик хорошую репутацию благодаря своему опыту и надежности? Уважают ли организации этого поставщика за уровень обслуживания и отзывчивость?
Мониторинг коррозии в режиме реального времени и катодная защита
Мониторинг коррозии в режиме реального времени улучшает системы катодной защиты, давая Вам возможность в реальном времени узнать, как работает оборудование в коррозионной среде. Вы хотите избежать огромных затрат на ремонт или замену, которые могут возникнуть из-за отсутствия четкого представления о состоянии Вашей металлической конструкции.
Технология, используемая для мониторинга коррозии в режиме реального времени, включает в себя купонные экспонометры (довольно простые устройства) и регистраторы данных, которые обслуживающие и инспекционные команды могут носить с собой вручную. Более сложные системы, часто устанавливаемые в сложных труднодоступных средах, предполагают удаленный доступ к данным встроенных систем наблюдения, будь то трубопровод, контейнер для хранения или подводная буровая установка.
Интегрировать систему мониторинга коррозии с катодной защитой выгодно, потому что это позволяет управлять коррозией с упреждением, а не просто реагировать на проблемы по мере их возникновения и уже нанесения значительного ущерба.
Основные выводы
Системы катодной защиты предохраняют от коррозии такие ценные объекты инфраструктуры, как подводные и подземные трубопроводы, резервуары для хранения и суда. Чтобы защитить эти ценные металлические конструкции, владельцы и операторы объектов полагаются на катодную защиту как на ключевой компонент стратегии предотвращения коррозии.
Эксперты SMARTCORR® предлагают самые современные системы катодной защиты, чтобы помочь компаниям защитить свою инфраструктуру от коррозии. Наши продукты соединяют сталь с другим металлом, нуждающимся в защите, перемещая свободные электроны от стали, чтобы они корродировали на жертвенном аноде. Они интегрируются с распределительными коробками катодной защиты, которые соединяют компоненты CP и предоставляют Вашему персоналу по обслуживанию и тестированию доступ к системе.
Мы также предлагаем надежную систему мониторинга коррозии, которая обеспечит Вам душевное спокойствие, если Вы будете знать, что у Вас есть проактивное решение, а не просто реагировать на проблемы с коррозией. Система предоставляет оперативные данные, информируя Вас о том, когда следует проводить инспекции, техническое обслуживание и ремонт, чтобы продлить срок службы Ваших металлических конструкций.