पाइपलाइनों का कैथोडिक संक्षारण संरक्षण: उपकरण, संचालन का सिद्धांत

वे धातु संरचना की सेवा जीवन का विस्तार करने के साथ-साथ ऑपरेशन के दौरान इसके तकनीकी और भौतिक गुणों को संरक्षित करने की अनुमति देते हैं। जंग-रोधी कार्रवाई प्रदान करने के विभिन्न तरीकों के बावजूद, केवल दुर्लभ मामलों में ही वस्तुओं को जंग से होने वाले नुकसान से पूरी तरह बचाना संभव है।

ऐसी सुरक्षा की प्रभावशीलता न केवल चलने वाली तकनीक की गुणवत्ता पर निर्भर करती है, बल्कि इसके अनुप्रयोग की शर्तों पर भी निर्भर करती है। विशेष रूप से, पाइपलाइनों की धातु संरचना को संरक्षित करने के लिए, कैथोड के संचालन के आधार पर इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण संरक्षण इसके सर्वोत्तम गुणों को प्रदर्शित करता है। ऐसे संचारों पर जंग के गठन की रोकथाम, निश्चित रूप से, इस तकनीक के अनुप्रयोग का एकमात्र क्षेत्र नहीं है, लेकिन विशेषताओं के संयोजन के संदर्भ में, इस दिशा को विद्युत रासायनिक सुरक्षा के लिए सबसे प्रासंगिक माना जा सकता है।

विद्युत रासायनिक सुरक्षा के बारे में सामान्य जानकारी

इलेक्ट्रोकेमिकल क्रिया द्वारा धातुओं को जंग से बचाना संक्षारण प्रक्रिया की दर पर सामग्री के आकार की निर्भरता पर आधारित है। धातु संरचनाओं को क्षमता की सीमा में संचालित किया जाना चाहिए जहां उनका एनोडिक विघटन अनुमेय सीमा से नीचे होगा। वैसे, उत्तरार्द्ध, संरचना के संचालन के लिए तकनीकी दस्तावेज द्वारा निर्धारित किया जाता है।

व्यवहार में, इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण संरक्षण में एक स्रोत को प्रत्यक्ष धारा के साथ तैयार उत्पाद से जोड़ना शामिल है। सतह पर और संरक्षित वस्तु की संरचना में विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण का निर्माण करता है, जो संक्षारण क्षति की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। संक्षेप में, धातु संरचना पर एनोड क्षेत्र कैथोडिक बन जाते हैं, जो नकारात्मक प्रक्रियाओं को विस्थापित करने की अनुमति देता है, जिससे लक्ष्य वस्तु की संरचना का संरक्षण सुनिश्चित होता है।

कैथोडिक संरक्षण कैसे काम करता है

इलेक्ट्रोकेमिकल प्रकार की कैथोडिक और एनोड सुरक्षा है। हालाँकि, पहली अवधारणा, जिसका उपयोग पाइपलाइनों की सुरक्षा के लिए किया जाता है, ने सबसे अधिक लोकप्रियता हासिल की है। सामान्य सिद्धांत के अनुसार, इस विधि को लागू करते समय, किसी बाहरी स्रोत से वस्तु को नकारात्मक ध्रुव वाली धारा की आपूर्ति की जाती है। विशेष रूप से, एक स्टील या तांबे के पाइप को इस तरह से संरक्षित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कैथोड अनुभागों का ध्रुवीकरण उनकी क्षमता के एनोड अवस्था में संक्रमण के साथ होगा। परिणामस्वरूप, संरक्षित संरचना की संक्षारक गतिविधि लगभग शून्य हो जाएगी।

साथ ही, कैथोडिक सुरक्षा के विभिन्न संस्करण हो सकते हैं। बाहरी स्रोत से ध्रुवीकरण की ऊपर वर्णित तकनीक का व्यापक रूप से अभ्यास किया जाता है, लेकिन कैथोडिक प्रक्रियाओं की दर में कमी के साथ-साथ एक सुरक्षात्मक बाधा के निर्माण के साथ इलेक्ट्रोलाइट विचलन की विधि भी प्रभावी ढंग से काम करती है।

यह एक से अधिक बार नोट किया गया है कि कैथोडिक सुरक्षा का सिद्धांत बाहरी वर्तमान स्रोत के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है। दरअसल, मुख्य कार्य इसके कार्य में निहित है। ये कार्य विशेष स्टेशनों द्वारा किए जाते हैं, जो, एक नियम के रूप में, सामान्य पाइपलाइन रखरखाव बुनियादी ढांचे का हिस्सा हैं।

जंग के खिलाफ स्टेशन

कैथोड स्टेशन का मुख्य कार्य कैथोडिक ध्रुवीकरण विधि के अनुसार लक्ष्य धातु वस्तु को स्थिर धारा प्रदान करना है। ऐसे उपकरण का उपयोग भूमिगत गैस और तेल पाइपलाइनों के बुनियादी ढांचे, जल आपूर्ति पाइप, हीटिंग नेटवर्क आदि में किया जाता है।

ऐसे स्रोतों की कई किस्में हैं, जबकि सबसे आम कैथोडिक सुरक्षा उपकरण निम्नलिखित की उपस्थिति प्रदान करता है:

• वर्तमान कनवर्टर उपकरण;
• संरक्षित वस्तु से जुड़ने के लिए तार;
• एनोड ग्राउंडिंग।

इसी समय, स्टेशनों को इन्वर्टर और ट्रांसफार्मर में विभाजित किया गया है। अन्य वर्गीकरण भी हैं, लेकिन वे इंस्टॉलेशन के विभाजन पर केंद्रित हैं, या तो एप्लिकेशन द्वारा, या तकनीकी विशेषताओं और इनपुट डेटा मापदंडों द्वारा। ऑपरेशन के बुनियादी सिद्धांतों को नामित दो प्रकार के कैथोड स्टेशनों द्वारा सबसे स्पष्ट रूप से चित्रित किया गया है।

कैथोडिक सुरक्षा के लिए ट्रांसफार्मर संयंत्र

यह तुरंत ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस प्रकार का स्टेशन अप्रचलित है। इसे इन्वर्टर एनालॉग्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जिसमें प्लसस और माइनस दोनों हैं। किसी न किसी रूप में, ट्रांसफार्मर मॉडल का उपयोग विद्युत रासायनिक सुरक्षा प्रदान करने के लिए नए बिंदुओं पर भी किया जाता है।

ऐसी वस्तुओं के लिए आधार के रूप में, 50 हर्ट्ज पर एक कम आवृत्ति ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है और चरण-पल्स पावर नियंत्रकों सहित थाइरिस्टर नियंत्रण प्रणाली के लिए सबसे सरल उपकरणों का उपयोग किया जाता है। नियंत्रण समस्याओं को हल करने के लिए एक अधिक जिम्मेदार दृष्टिकोण में व्यापक कार्यक्षमता वाले नियंत्रकों का उपयोग शामिल है।

ऐसे उपकरणों के साथ पाइपलाइनों की आधुनिक कैथोडिक संक्षारण सुरक्षा आपको आउटपुट करंट, वोल्टेज संकेतक के मापदंडों को समायोजित करने के साथ-साथ सुरक्षात्मक क्षमताओं को बराबर करने की अनुमति देती है। जहां तक ​​ट्रांसफार्मर उपकरण के नुकसान की बात है, वे कम पावर फैक्टर पर आउटपुट पर उच्च स्तर के करंट तरंग के कारण आते हैं। इस दोष को धारा के साइनसॉइडल रूप से नहीं समझाया गया है।

कुछ हद तक, सिस्टम में कम-आवृत्ति चोक की शुरूआत तरंग के साथ समस्या को हल करने की अनुमति देती है, लेकिन इसके आयाम ट्रांसफार्मर के आयामों से मेल खाते हैं, जो हमेशा इस तरह के अतिरिक्त को संभव नहीं बनाता है।

कैथोडिक संरक्षण इन्वर्टर स्टेशन

इन्वर्टर-प्रकार की स्थापना स्पंदित उच्च-आवृत्ति कन्वर्टर्स पर आधारित होती है। इस प्रकार के स्टेशनों का उपयोग करने का एक मुख्य लाभ उच्च दक्षता है, जो 95% तक पहुंचती है। तुलना के लिए, ट्रांसफार्मर स्थापनाओं के लिए, यह आंकड़ा औसतन 80% तक पहुँच जाता है।

कई बार इसके दूसरे फायदे भी सामने आते हैं. उदाहरण के लिए, इन्वर्टर स्टेशनों के छोटे आयाम कठिन क्षेत्रों में उनके उपयोग की संभावनाओं का विस्तार करते हैं। इसके वित्तीय लाभ भी हैं, जिनकी पुष्टि ऐसे उपकरणों के उपयोग के अभ्यास से होती है। इस प्रकार, पाइपलाइनों की इन्वर्टर कैथोडिक संक्षारण सुरक्षा शीघ्र ही सफल हो जाती है और तकनीकी रखरखाव में न्यूनतम निवेश की आवश्यकता होती है। हालाँकि, ये गुण ट्रांसफॉर्मर इंस्टॉलेशन के साथ तुलना करने पर ही स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं, लेकिन आज पाइपलाइनों के लिए करंट प्रदान करने के अधिक प्रभावी नए साधन मौजूद हैं।

कैथोड स्टेशनों की संरचनाएँ

ऐसे उपकरण बाजार में विभिन्न मामलों, आकारों और आयामों में प्रस्तुत किए जाते हैं। बेशक, ऐसी प्रणालियों के व्यक्तिगत डिजाइन का अभ्यास भी व्यापक है, जो न केवल विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए इष्टतम डिजाइन प्राप्त करना संभव बनाता है, बल्कि आवश्यक परिचालन पैरामीटर भी प्रदान करता है।

स्टेशन की विशेषताओं की कठोर गणना इसकी स्थापना, परिवहन और भंडारण की लागत को और अधिक अनुकूलित करने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए, 10-15 किलोग्राम वजन और 1.2 किलोवाट की शक्ति वाले इन्वर्टर पर आधारित पाइपलाइनों के क्षरण के खिलाफ कैथोडिक सुरक्षा छोटी वस्तुओं के लिए काफी उपयुक्त है। ऐसी विशेषताओं वाले उपकरण को एक कार द्वारा सर्विस किया जा सकता है, हालांकि, बड़े पैमाने की परियोजनाओं के लिए, अधिक विशाल और भारी स्टेशनों का उपयोग किया जा सकता है, जिसके लिए ट्रकों, एक क्रेन और इंस्टॉलेशन टीमों के कनेक्शन की आवश्यकता होती है।

सुरक्षात्मक कार्यक्षमता

कैथोड स्टेशनों के विकास में उपकरण की सुरक्षा पर विशेष ध्यान दिया जाता है। इसके लिए, सिस्टम एकीकृत किए गए हैं जो स्टेशनों को शॉर्ट सर्किट और लोड रुकावटों से बचाने की अनुमति देते हैं। पहले मामले में, प्रतिष्ठानों के आपातकालीन संचालन को संभालने के लिए विशेष फ़्यूज़ का उपयोग किया जाता है।

जहां तक ​​बिजली बढ़ने और टूटने की बात है, कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन के उनसे गंभीर रूप से प्रभावित होने की संभावना नहीं है, लेकिन बिजली के झटके का खतरा हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि सामान्य मोड में उपकरण कम वोल्टेज के साथ संचालित होता है, तो ब्रेक के बाद, संकेतकों में उछाल 120 वी तक लाया जा सकता है।

अन्य प्रकार की विद्युत रासायनिक सुरक्षा

कैथोडिक सुरक्षा के अलावा, विद्युत जल निकासी प्रौद्योगिकियों के साथ-साथ जंग को रोकने के लिए चलने के तरीकों का भी अभ्यास किया जाता है। सबसे आशाजनक दिशा जंग के गठन के खिलाफ विशेष सुरक्षा मानी जाती है। इस मामले में, सक्रिय तत्व भी लक्ष्य वस्तु से जुड़े होते हैं, जो वर्तमान के माध्यम से कैथोड के साथ सतह के परिवर्तन को सुनिश्चित करते हैं। उदाहरण के लिए, गैस पाइपलाइन के हिस्से के रूप में एक स्टील पाइप को जस्ता या एल्यूमीनियम सिलेंडर द्वारा संरक्षित किया जा सकता है।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा के तरीकों को नए और इसके अलावा, नवीन के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है। जंग लगने की प्रक्रियाओं के खिलाफ लड़ाई में ऐसी तकनीकों के उपयोग की प्रभावशीलता पर लंबे समय से महारत हासिल की गई है। हालाँकि, एक गंभीर खामी इस पद्धति के व्यापक वितरण को रोकती है। तथ्य यह है कि पाइपलाइनों की कैथोडिक संक्षारण सुरक्षा अनिवार्य रूप से तथाकथित उत्पन्न करती है। वे लक्ष्य संरचना के लिए खतरनाक नहीं हैं, लेकिन आस-पास की वस्तुओं पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं। विशेष रूप से, आवारा धारा आसन्न पाइपों की धातु की सतह पर समान क्षरण के विकास में योगदान करती है।