Umožňujú predĺžiť životnosť kovovej konštrukcie, ako aj zachovať jej technické a fyzikálne vlastnosti počas prevádzky. Napriek rôznorodosti metód na zabezpečenie antikorózneho pôsobenia je možné úplne chrániť predmety pred poškodením hrdzou len v ojedinelých prípadoch.
Účinnosť takejto ochrany závisí nielen od kvality technológie dezénu, ale aj od podmienok jej aplikácie. Najmä na zachovanie kovovej konštrukcie potrubí vykazuje svoje najlepšie vlastnosti elektrochemická ochrana proti korózii založená na prevádzke katód. Prevencia tvorby hrdze na takýchto komunikáciách samozrejme nie je jedinou oblasťou použitia tejto technológie, ale z hľadiska kombinácie charakteristík možno tento smer považovať za najdôležitejší pre elektrochemickú ochranu.
Všeobecné informácie o elektrochemickej ochrane
Ochrana kovov pred hrdzou elektrochemickým pôsobením je založená na závislosti veľkosti materiálu od rýchlosti korózneho procesu. Kovové konštrukcie musia byť prevádzkované v rozsahu potenciálov, kde ich anodické rozpúšťanie bude pod prípustnou hranicou. Ten je mimochodom určený technickou dokumentáciou na prevádzku zariadenia.
V praxi elektrochemická ochrana proti korózii zahŕňa pripojenie zdroja s jednosmerným prúdom k hotovému výrobku. Elektrické pole na povrchu a v štruktúre chráneného objektu tvorí polarizáciu elektród, ktorá riadi proces korózneho poškodenia. V podstate sa anódové zóny na kovovej konštrukcii stávajú katodickými, čo umožňuje vytesnenie negatívnych procesov, čím sa zabezpečí zachovanie štruktúry cieľového objektu.
Ako funguje katódová ochrana
Existuje katódová a anódová ochrana elektrochemického typu. Najväčšiu obľubu si však získal prvý koncept, ktorý sa používa na ochranu potrubí. Podľa všeobecného princípu sa pri implementácii tejto metódy do objektu privádza prúd s negatívnym pólom z externého zdroja. Týmto spôsobom môže byť chránená najmä oceľová alebo medená rúrka, v dôsledku čoho dôjde k polarizácii katódových úsekov s prechodom ich potenciálov do anódového stavu. V dôsledku toho sa korózna aktivita chránenej konštrukcie zníži takmer na nulu.
Katodická ochrana môže mať zároveň rôzne verzie. Vyššie opísaná technika polarizácie z externého zdroja je široko praktizovaná, ale efektívne funguje aj metóda odvzdušnenia elektrolytu s poklesom rýchlosti katódových procesov, ako aj vytvorením ochrannej bariéry.
Viac ako raz bolo poznamenané, že princíp katódovej ochrany sa realizuje pomocou externého zdroja prúdu. Hlavná funkcia v skutočnosti spočíva v jeho práci.Tieto úlohy vykonávajú špeciálne stanice, ktoré sú spravidla súčasťou všeobecnej infraštruktúry údržby potrubí.
Stanice proti korózii
Hlavnou funkciou katódovej stanice je poskytovať stabilný prúd cieľovému kovovému predmetu v súlade s metódou katódovej polarizácie. Takéto zariadenia sa používajú v infraštruktúre podzemných plynovodov a ropovodov, vo vodovodných potrubiach, vykurovacích sieťach atď.
Existuje mnoho druhov takýchto zdrojov, pričom najbežnejšie zariadenie katódovej ochrany zabezpečuje prítomnosť:
- zariadenia na prevod prúdu;
- vodiče na pripojenie k chránenému objektu;
- anódové uzemnenie.
Zároveň dochádza k rozdeleniu staníc na invertorové a transformátorové. Existujú aj iné klasifikácie, ktoré sú však zamerané na segmentáciu inštalácií, či už podľa aplikácie, alebo podľa technických charakteristík a parametrov vstupných údajov. Základné princípy činnosti sú najzreteľnejšie znázornené na určených dvoch typoch katódových staníc.
Transformátorové zariadenia na katódovú ochranu
Okamžite treba poznamenať, že tento typ stanice je zastaraný. Nahrádzajú ho invertorové analógy, ktoré majú plusy aj mínusy. Tak či onak, modely transformátorov sa používajú aj na nových miestach na zabezpečenie elektrochemickej ochrany.
Ako základ pre takéto objekty sa používa nízkofrekvenčný transformátor s frekvenciou 50 Hz a pre systém tyristorového riadenia sa používajú najjednoduchšie zariadenia vrátane regulátorov výkonu s fázovým impulzom. Zodpovednejší prístup k riešeniu problémov s riadením zahŕňa použitie ovládačov so širokou funkčnosťou.
Moderná katodická ochrana potrubí proti korózii s takýmto zariadením vám umožňuje nastaviť parametre výstupného prúdu, indikátory napätia, ako aj vyrovnať ochranné potenciály. Pokiaľ ide o nevýhody transformátorových zariadení, tieto sa znižujú na vysoký stupeň zvlnenia prúdu na výstupe pri nízkom účinníku. Táto chyba nie je vysvetlená sínusovou formou prúdu.
Zavedenie nízkofrekvenčnej tlmivky do systému do určitej miery umožňuje vyriešiť problém so zvlnením, no jej rozmery zodpovedajú rozmerom samotného transformátora, čo nie vždy umožňuje takéto doplnenie.
Invertorová stanica s katódovou ochranou
Inštalácie invertorového typu sú založené na impulzných vysokofrekvenčných meničoch. Jednou z hlavných výhod používania staníc tohto typu je vysoká účinnosť, dosahujúca 95 %. Pre porovnanie, pri transformátorových inštaláciách toto číslo dosahuje v priemere 80 %.
Niekedy sa do popredia dostanú aj iné výhody. Napríklad malé rozmery invertorových staníc rozširujú možnosti ich využitia v náročných priestoroch. Existujú aj finančné výhody, ktoré potvrdzuje prax používania takýchto zariadení. Invertorová katódová korózna ochrana potrubí sa teda rýchlo vypláca a vyžaduje minimálne investície do technickej údržby. Tieto vlastnosti sú však jasne viditeľné iba v porovnaní s transformátorovými inštaláciami, ale dnes existujú efektívnejšie nové prostriedky na poskytovanie prúdu pre potrubia.
Štruktúry katódových staníc
Takéto zariadenia sú na trhu prezentované v rôznych prípadoch, tvaroch a rozmeroch. Rozšírená je samozrejme aj prax individuálneho návrhu takýchto systémov, čo umožňuje nielen získať optimálny návrh pre špecifické potreby, ale aj zabezpečiť potrebné prevádzkové parametre.
Dôkladný výpočet charakteristík stanice umožňuje ďalšiu optimalizáciu nákladov na jej inštaláciu, prepravu a skladovanie. Napríklad katódová ochrana potrubí proti korózii založená na invertore s hmotnosťou 10-15 kg a výkonom 1,2 kW je celkom vhodná pre malé predmety. Zariadenia s takýmito charakteristikami je možné obsluhovať autom, pri rozsiahlych projektoch je však možné použiť masívnejšie a ťažšie stanice, ktoré si vyžadujú pripojenie nákladných vozidiel, žeriavu a inštalačných tímov.
Ochranná funkcia
Osobitná pozornosť pri vývoji katódových staníc sa venuje ochrane samotného zariadenia. Na tento účel sú integrované systémy, ktoré umožňujú chrániť stanice pred skratmi a prerušením záťaže. V prvom prípade sa na núdzovú prevádzku zariadení používajú špeciálne poistky.
Pokiaľ ide o prepätia a prerušenia, stanica katódovej ochrany pravdepodobne nebude vážne ovplyvnená, ale môže existovať riziko úrazu elektrickým prúdom. Napríklad, ak je zariadenie v normálnom režime prevádzkované s nízkym napätím, potom po prestávke môže byť skok v indikátoroch zvýšený na 120 V.
Iné typy elektrochemickej ochrany
Okrem katódovej ochrany sa praktizujú aj elektrické odvodňovacie technológie, ako aj dezénové metódy na predchádzanie korózii. Za najsľubnejší smer sa považuje špeciálna ochrana proti tvorbe korózie. V tomto prípade sú k cieľovému objektu pripojené aj aktívne prvky, ktoré pomocou prúdu zabezpečujú transformáciu povrchu s katódami. Napríklad oceľové potrubie ako súčasť plynovodu môže byť chránené zinkovými alebo hliníkovými fľašami.
Záver
Metódy elektrochemickej ochrany nemožno pripísať novým a navyše inovatívnym. Účinnosť použitia takýchto techník v boji proti procesom hrdzavenia je už dlho zvládnutá. Jedna vážna nevýhoda však bráni širokému rozšíreniu tejto metódy. Faktom je, že katódová korózna ochrana potrubí nevyhnutne vytvára takzvané Nie sú nebezpečné pre cieľovú štruktúru, ale môžu mať negatívny vplyv na blízke objekty. Bludný prúd prispieva najmä k rozvoju rovnakej korózie na kovovom povrchu susedných rúr.
