Kathodische corrosiebescherming van pijpleidingen: uitrusting, werkingsprincipe

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Beschermingsmiddelen tegen corrosie maken het mogelijk om de levensduur van een metalen structuur te verlengen en om de technische en fysieke eigenschappen ervan tijdens het gebruik te behouden. Ondanks de verscheidenheid aan methoden voor het bieden van een anticorrosieve werking, is het slechts in zeldzame gevallen mogelijk om objecten volledig te beschermen tegen roestschade.

De effectiviteit van een dergelijke bescherming hangt niet alleen af van de kwaliteit van de loopvlaktechnologie, maar ook van de toepassingsomstandigheden. Met name om de metalen structuur van pijpleidingen te behouden, demonstreert elektrochemische corrosiebescherming op basis van de werking van kathoden zijn beste eigenschappen. Het voorkomen van roestvorming op dergelijke communicatie is natuurlijk niet het enige toepassingsgebied van deze technologie, maar in termen van de combinatie van kenmerken kan deze richting worden beschouwd als de meest relevante voor elektrochemische bescherming.

Algemene informatie over elektrochemische bescherming

Bescherming van metalen tegen roest door elektrochemische actie is gebaseerd op de afhankelijkheid van de elektrodepotentiaal van het materiaal van de snelheid van het corrosieproces. Daarbij moeten metalen constructies gebruikt wordenpotentiële bereik waar hun anodisch oplossen onder de aanvaardbare limiet zal zijn. Dit laatste wordt trouwens bepaald door de technische documentatie voor de werking van de faciliteit.

In de praktijk houdt elektrochemische corrosiebescherming in dat een bron met gelijkstroom wordt aangesloten op het eindproduct. Het elektrische veld op het oppervlak en in de structuur van het beschermde object vormt de polarisatie van de elektroden, die ook het proces van corrosieschade regelt. In wezen worden de anodezones op de metalen structuur kathodisch, waardoor negatieve processen kunnen worden verplaatst, waardoor de structuur van het doelobject behouden blijft.

Het werkingsprincipe van kathodische bescherming

Er is kathodische en anodebescherming van het elektrochemische type. Toch is het eerste concept, dat wordt gebruikt om pijpleidingen te beschermen, het meest populair. Volgens het algemene principe wordt bij het implementeren van deze methode een stroom met een negatieve pool door een externe bron aan het object geleverd. In het bijzonder kan op deze wijze een stalen of koperen leiding worden beschermd, waardoor de polarisatie van de kathodedelen zal optreden bij de overgang van hun potentialen naar de anodetoestand. Als gevolg hiervan wordt de corrosieve activiteit van de beschermde structuur tot bijna nul gereduceerd.

Tegelijkertijd kan kathodische bescherming verschillende versies hebben. De hierboven beschreven techniek van polarisatie van een externe bron wordt veel toegepast, maar de elektrolyt-ontluchtingsmethode met een afname van de snelheid van kathodische processen, evenals het creëren van een beschermende barrière, werkt ook effectief.

Er is meer dan eens opgemerkt dat het principe van kathodische bescherming wordt geïmplementeerd door een externe stroombron. Eigenlijk ligt de belangrijkste functie van anticorrosiebescherming in zijn werk. Deze taken worden uitgevoerd door speciale stations, die in de regel deel uitmaken van de algemene infrastructuur voor leidingonderhoud.

Kathodische corrosiebeschermingsstations

De belangrijkste functie van het kathodestation is het leveren van stabiele stroom aan het metalen doelobject volgens de kathodepolarisatiemethode. Dergelijke apparatuur wordt gebruikt in de infrastructuur van ondergrondse gas- en oliepijpleidingen, in watertoevoerleidingen, verwarmingsnetwerken, enz.

Er zijn veel variëteiten van dergelijke bronnen, terwijl de meest gebruikelijke kathodische bescherming zorgt voor de aanwezigheid van:

• stroomomvormerapparatuur;
• draden voor verbinding met het beschermde object;
• anode aardelektrode.

Tegelijkertijd is er een verdeling van stations in omvormers en transformatoren. Er zijn andere classificaties, maar deze zijn gericht op de segmentering van installaties, hetzij op toepassing, hetzij op technische kenmerken en invoergegevensparameters. De basisprincipes van de werking worden het duidelijkst geïllustreerd door de aangegeven twee soorten kathodestations.

Transformator installaties voor kathodische bescherming

Er moet meteen worden opgemerkt dat dit type station verouderd is. Het wordt vervangen door inverter-analogen, die zowel plussen als minnen hebben. Hoe dan ook,transformatormodellen worden zelfs op nieuwe elektrochemische beveiligingspunten gebruikt.

De basis van dergelijke objecten is een laagfrequente transformator van 50 Hz en een thyristoromvormer. Voor het thyristorbesturingssysteem worden de eenvoudigste apparaten gebruikt, inclusief fasepuls-vermogensregelaars. Een meer verantwoorde benadering voor het oplossen van besturingsproblemen omvat het gebruik van controllers met een brede functionaliteit.

Met moderne kathodische corrosiebescherming van pijpleidingen met dergelijke apparatuur kunt u de parameters van de uitgangsstroom, spanningsindicatoren aanpassen en beschermende potentialen gelijkmaken. Wat betreft de nadelen van transformatorapparatuur, deze komen neer op een hoge mate van stroomrimpel aan de uitgang bij een lage arbeidsfactor. Deze fout wordt niet verklaard door de sinusvorm van de stroom.

Om het probleem met rimpel op te lossen, is het tot op zekere hoogte mogelijk om een laagfrequente smoorspoel in het systeem te introduceren, maar de afmetingen komen overeen met de afmetingen van de transformator zelf, wat niet altijd zo'n toevoeging mogelijk.

Kathodische bescherming inverterstation

Inverter-type installaties zijn gebaseerd op gepulseerde hoogfrequente omvormers. Een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van stations van dit type is een hoog rendement, dat 95% bereikt. Ter vergelijking: voor transformatorinstallaties bedraagt dit cijfer gemiddeld 80%.

Soms komen andere deugden naar voren. De kleine afmetingen van inverterstations breiden bijvoorbeeld uitmogelijkheden voor hun gebruik in moeilijke gebieden. Er zijn ook financiële voordelen, die worden bevestigd door de praktijk van het gebruik van dergelijke apparatuur. Zo is kathodische corrosiebescherming van pijpleidingen door inverters snel terugverdiend en vereist minimale investering in technisch onderhoud. Deze eigenschappen zijn echter alleen duidelijk zichtbaar in vergelijking met transformatorinstallaties, maar tegenwoordig zijn er effectievere nieuwe manieren om pijpleidingen van stroom te voorzien.

Ontwerpen van kathodestations

Dergelijke apparatuur is in verschillende gevallen, vormen en afmetingen op de markt verkrijgbaar. Natuurlijk is de praktijk van individueel ontwerp van dergelijke systemen ook wijdverbreid, wat het niet alleen mogelijk maakt om een optimaal ontwerp voor specifieke behoeften te verkrijgen, maar ook om de nodige operationele parameters te bieden.

Strikte berekening van de kenmerken van het station stelt u in staat de kosten van installatie, transport en opslag verder te optimaliseren. Kathodische bescherming tegen corrosie van pijpleidingen op basis van een omvormer met een massa van 10-15 kg en een vermogen van 1,2 kW is bijvoorbeeld heel geschikt voor kleine objecten. Apparatuur met dergelijke kenmerken kan met een auto worden onderhouden, maar voor grootschalige projecten kunnen massievere en zwaardere stations worden gebruikt, waarvoor vrachtwagens, een kraan en installatieteams moeten worden aangesloten.

Beschermende functionaliteit

Bij de ontwikkeling van kathodestations wordt speciale aandacht besteed aan de bescherming van de apparatuur zelf. Om dit te doen, integreren wesystemen die het mogelijk maken stations te beschermen tegen kortsluiting en belastingonderbrekingen. In het eerste geval worden speciale zekeringen gebruikt om de noodbediening van de installaties af te handelen.

Wat stroompieken en -onderbrekingen betreft, is het onwaarschijnlijk dat een kathodisch beschermingsstation er ernstig door wordt beïnvloed, maar er kan een gevaar voor elektrische schokken bestaan. Als de apparatuur bijvoorbeeld in de normale modus met een kleine spanning wordt gebruikt, kan de inspringende indicator na een pauze 120 V opleveren.

Andere soorten elektrochemische bescherming

Naast kathodische bescherming worden ook elektrische drainagetechnologieën toegepast, evenals loopvlakmethoden om corrosie te voorkomen. De meest veelbelovende richting wordt beschouwd als een speciale bescherming tegen de vorming van corrosie. In dit geval zijn ook actieve elementen verbonden met het doelobject, die de transformatie van het oppervlak met kathoden door middel van stroom verzekeren. Een stalen buis als onderdeel van een gasleiding kan bijvoorbeeld worden beschermd door zinken of aluminium cilinders.

Conclusie

Methoden van elektrochemische bescherming kunnen niet worden geclassificeerd als nieuw en bovendien innovatief. De effectiviteit van het gebruik van dergelijke technieken in de strijd tegen roestprocessen is al lang onder de knie. Een ernstig nadeel verhindert echter de brede verspreiding van deze methode. Feit is dat kathodische corrosiebescherming van pijpleidingen onvermijdelijk zogenaamde zwerfstromen genereert. Ze zijn niet gevaarlijk voor de doelstructuur, maar kunnen een negatief effect hebben op:objecten in de buurt. Met name de zwerfstroom draagt bij aan de ontwikkeling van dezelfde corrosie op het metalen oppervlak van aangrenzende leidingen.