Lehetővé teszik a fémszerkezet élettartamának meghosszabbítását, valamint műszaki és fizikai tulajdonságainak megőrzését működés közben. A korróziógátló hatás biztosítására szolgáló módszerek sokfélesége ellenére csak ritka esetekben lehetséges a tárgyak teljes védelme a rozsdakárosodástól.
Az ilyen védelem hatékonysága nemcsak a futófelület-technológia minőségétől függ, hanem az alkalmazás feltételeitől is. Különösen a csővezetékek fémszerkezetének megőrzése érdekében a katódok működésén alapuló elektrokémiai korrózióvédelem bizonyítja legjobb tulajdonságait. A rozsdaképződés megakadályozása az ilyen kommunikációkon természetesen nem ennek a technológiának az egyetlen alkalmazási területe, de a jellemzők kombinációja szempontjából ez az irány tekinthető a legrelevánsabbnak az elektrokémiai védelem szempontjából.
Általános tudnivalók az elektrokémiai védelemről
A fémek rozsdásodás elleni védelme elektrokémiai hatással az anyag méretének a korróziós folyamat sebességétől való függésén alapul. A fémszerkezeteket abban a potenciáltartományban kell üzemeltetni, ahol anódos oldódásuk a megengedett határérték alatt lesz. Ez utóbbit egyébként a létesítmény üzemeltetésére vonatkozó műszaki dokumentáció határozza meg.
A gyakorlatban az elektrokémiai korrózióvédelem magában foglalja egy egyenáramú forrás csatlakoztatását a késztermékhez. A védett objektum felületén és szerkezetében az elektromos tér alakítja ki az elektródák polarizációját, amely szabályozza a korróziós károsodás folyamatát. Lényegében a fémszerkezeten lévő anódzónák katódossá válnak, ami lehetővé teszi a negatív folyamatok eltolását, biztosítva a céltárgy szerkezetének megőrzését.
Hogyan működik a katódos védelem
Elektrokémiai típusú katódos és anódos védelem van. Ennek ellenére az első koncepció, amelyet a csővezetékek védelmére használnak, a legnagyobb népszerűségnek örvend. Az általános elv szerint ennek a módszernek a megvalósítása során negatív pólusú áramot táplálnak az objektumhoz külső forrásból. Különösen egy acél- vagy rézcső védhető így, aminek következtében a katódszakaszok polarizációja a potenciáljuknak az anód állapotba való átmenetével történik. Ennek eredményeként a védett szerkezet korrozív aktivitása csaknem nullára csökken.
Ugyanakkor a katódos védelemnek különböző változatai lehetnek. A fent leírt külső forrásból történő polarizációs technikát széles körben alkalmazzák, de hatékonyan működik a katódos folyamatok sebességének csökkentésével járó elektrolit légtelenítés, valamint a védőgát kialakítása is.
Többször megjegyezték már, hogy a katódos védelem elvét külső áramforrással valósítják meg. Valójában a fő funkció a munkájában rejlik, ezeket a feladatokat speciális állomások látják el, amelyek általában az általános csővezeték-karbantartási infrastruktúra részét képezik.
Állomások korrózió ellen
A katódállomás fő funkciója, hogy a katódos polarizációs eljárásnak megfelelően stabil áramot biztosítson a cél fémtárgynak. Az ilyen berendezéseket a földalatti gáz- és olajvezetékek infrastruktúrájában, vízellátó csövekben, fűtési hálózatokban stb.
Az ilyen forrásoknak számos változata létezik, míg a leggyakoribb katódos védelmi eszköz biztosítja a következők jelenlétét:
- áramátalakító berendezések;
- vezetékek a védett objektumhoz való csatlakozáshoz;
- anód földelés.
Ugyanakkor az állomások felosztása inverteres és transzformátoros. Léteznek más osztályozások is, de ezek a létesítmények szegmentálására összpontosítanak, akár alkalmazás, akár műszaki jellemzők és bemeneti adatok paraméterei szerint. A működési alapelveket legvilágosabban a kijelölt kétféle katódállomás szemlélteti.
Transzformátor berendezések katódos védelemhez
Azonnal meg kell jegyezni, hogy az ilyen típusú állomás elavult. Felváltják az inverter analógok, amelyeknek előnyei és hátrányai is vannak. Így vagy úgy, a transzformátor modelleket még új pontokon is alkalmazzák az elektrokémiai védelem biztosítására.
Az ilyen objektumok alapjaként 50 Hz-es alacsony frekvenciájú transzformátort használnak, és a tirisztoros vezérlőrendszerhez a legegyszerűbb eszközöket használják, beleértve a fázisimpulzus teljesítményszabályozókat. A vezérlési problémák megoldásának felelősségteljesebb megközelítése széles funkcionalitással rendelkező vezérlők használatát jelenti.
Az ilyen berendezésekkel ellátott csővezetékek modern katódos korrózióvédelme lehetővé teszi a kimeneti áram paramétereinek, a feszültségjelzők beállítását, valamint a védőpotenciálok kiegyenlítését. Ami a transzformátorberendezések hátrányait illeti, azok a kimeneten alacsony teljesítménytényező melletti nagy fokú áramhullámra vezethetők vissza. Ezt a hibát nem az áram szinuszos formája magyarázza.
A kisfrekvenciás fojtótekercs rendszerbe történő bevezetése bizonyos mértékig lehetővé teszi a probléma megoldását a hullámzással, de méretei megfelelnek magának a transzformátornak, ami nem mindig teszi lehetővé az ilyen kiegészítést.
Katód védelmi inverter állomás
Az inverter típusú telepítések impulzusos nagyfrekvenciás átalakítókon alapulnak. Az ilyen típusú állomások használatának egyik fő előnye a nagy hatékonyság, amely eléri a 95%-ot. Összehasonlításképpen, a transzformátorok esetében ez a szám átlagosan eléri a 80%-ot.
Néha más előnyök is előtérbe kerülnek. Például az inverter állomások kis méretei kibővítik alkalmazásuk lehetőségeit nehéz területeken. Vannak pénzügyi előnyök is, amelyeket az ilyen berendezések használatának gyakorlata is megerősít. Így a csővezetékek inverteres katódos korrózióvédelme gyorsan megtérül, és minimális műszaki karbantartási befektetést igényel. Ezek a tulajdonságok azonban csak a transzformátor-berendezésekkel összehasonlítva láthatóak egyértelműen, de ma már léteznek hatékonyabb új eszközök a csővezetékek áramellátására.
A katódállomások szerkezetei
Az ilyen berendezéseket különböző esetekben, formában és méretben mutatják be a piacon. Természetesen az ilyen rendszerek egyedi tervezésének gyakorlata is széles körben elterjedt, amely lehetővé teszi nemcsak az egyedi igények szerinti optimális kialakítás elérését, hanem a szükséges működési paraméterek biztosítását is.
Az állomás jellemzőinek szigorú számítása lehetővé teszi a telepítési, szállítási és tárolási költségek további optimalizálását. Például a 10-15 kg tömegű és 1,2 kW teljesítményű inverteren alapuló csővezetékek korrózió elleni katódos védelme meglehetősen alkalmas kis tárgyakhoz. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező berendezéseket személygépkocsival is lehet szervizelni, azonban nagy projektekhez masszívabb és nehezebb állomások is használhatók, amelyekhez teherautók, daru és szerelőcsapatok csatlakoztatása szükséges.
Védő funkció
A katódállomások fejlesztése során különös figyelmet fordítanak magának a berendezésnek a védelmére. Ehhez olyan rendszerek vannak beépítve, amelyek lehetővé teszik az állomások rövidzárlatok és terhelési megszakítások elleni védelmét. Az első esetben speciális biztosítékokat használnak a berendezések vészhelyzeti működtetésére.
Ami az áramingadozásokat és leállásokat illeti, a katódos védelmi állomást valószínűleg nem érintik komolyan, de fennáll az áramütés veszélye. Például, ha normál üzemmódban a berendezést alacsony feszültséggel üzemeltetik, akkor szünet után az ugrásjelzők 120 V-ra emelhetők.
Egyéb típusú elektrokémiai védelem
A katódos védelem mellett az elektromos vízelvezetési technológiákat, valamint a korrózió megelőzésére szolgáló futófelületi módszereket is gyakorolják. A legígéretesebb iránynak a korrózióképződés elleni speciális védelmet tartják. Ebben az esetben a célobjektumhoz aktív elemek is kapcsolódnak, amelyek áram segítségével biztosítják a felület katódokkal történő átalakítását. Például egy acélcsövet a gázvezeték részeként cink- vagy alumíniumpalackokkal lehet védeni.
Következtetés
Az elektrokémiai védelem módszerei nem tulajdoníthatók újnak, sőt innovatívnak. Az ilyen technikák alkalmazásának hatékonyságát a rozsdásodási folyamatok elleni küzdelemben már régóta elsajátították. Egy komoly hátránya azonban gátolja ennek a módszernek a széles körű elterjedését. A helyzet az, hogy a csővezetékek katódos korrózióvédelme elkerülhetetlenül az ún. Nem veszélyes a célszerkezetre, de negatív hatással lehet a közeli tárgyakra. A szórt áram különösen hozzájárul a szomszédos csövek fémfelületén azonos korrózió kialakulásához.
