Omogočajo podaljšanje življenjske dobe kovinske konstrukcije ter ohranjanje njenih tehničnih in fizikalnih lastnosti med delovanjem. Kljub različnim načinom zagotavljanja protikorozijskega delovanja je mogoče le v redkih primerih popolnoma zaščititi predmete pred rjo.
Učinkovitost takšne zaščite ni odvisna le od kakovosti tehnologije tekalne plasti, temveč tudi od pogojev njene uporabe. Zlasti za ohranitev kovinske strukture cevovodov je elektrokemijska zaščita pred korozijo, ki temelji na delovanju katod, pokazala svoje najboljše lastnosti. Preprečevanje nastajanja rje na takšnih komunikacijah seveda ni edino področje uporabe te tehnologije, vendar se glede na vse značilnosti tega področja lahko šteje za najpomembnejše za elektrokemijsko zaščito.
Splošne informacije o elektrokemični zaščiti
Zaščita kovin pred rjo z elektrokemičnim delovanjem temelji na odvisnosti velikosti materiala od hitrosti korozijskega procesa. Kovinske konstrukcije morajo delovati v potencialnem območju, kjer bo njihovo anodno raztapljanje pod dovoljeno mejo. Slednje, mimogrede, določa tehnična dokumentacija za delovanje konstrukcije.
V praksi elektrokemijska zaščita pred korozijo vključuje priključitev vira enosmernega toka na končni izdelek. Električno polje na površini in v strukturi varovanega objekta tvori polarizacijo elektrod, zaradi česar je proces korozijske poškodbe nadzorovan. V bistvu postanejo anodne cone na kovinski strukturi katodne, kar omogoča izpodrivanje negativnih procesov, kar zagotavlja ohranitev strukture ciljnega predmeta.
Načelo delovanja katodne zaščite
Obstaja katodna in anodna zaščita elektrokemičnega tipa. Največ popularnosti je pridobil prvi koncept, ki se uporablja za zaščito cevovodov. V skladu s splošnim načelom se pri izvajanju te metode tok z negativnim polom dovaja objektu iz zunanjega vira. Na ta način je mogoče zaščititi zlasti jekleno ali bakreno cev, zaradi česar bo prišlo do polarizacije katodnih odsekov s prehodom njihovih potencialov v anodno stanje. Posledično se bo korozijska aktivnost zaščitene strukture zmanjšala skoraj na nič.
Hkrati ima lahko katodna zaščita različne izvedbe. Zgoraj opisana tehnika polarizacije iz zunanjega vira je zelo razširjena, vendar učinkovito deluje tudi metoda odzračevanja elektrolita z zmanjšanjem hitrosti katodnih procesov in ustvarjanjem zaščitne pregrade.
Več kot enkrat je bilo ugotovljeno, da se načelo katodne zaščite izvaja prek zunanjega vira toka. Pravzaprav je njegova glavna funkcija delo.Te naloge opravljajo posebne postaje, ki so praviloma del splošne infrastrukture za vzdrževanje cevovodov.
Protikorozijske postaje
Glavna funkcija katodne postaje je zagotoviti stabilen tok ciljnemu kovinskemu predmetu v skladu s katodno polarizacijsko metodo. Takšna oprema se uporablja v infrastrukturi podzemnih plinovodov in naftovodov, v vodovodnih ceveh, ogrevalnih omrežjih itd.
Obstaja veliko vrst takih virov, najpogostejša naprava za katodno zaščito pa vsebuje:
- oprema za pretvornik toka;
- žice za povezavo z varovanim objektom;
- anodni ozemljitveni vodnik.
Hkrati obstaja delitev postaj na pretvornik in transformator. Obstajajo tudi druge klasifikacije, vendar so osredotočene na segmentacijo naprav bodisi po področjih uporabe bodisi po tehničnih značilnostih in parametrih vhodnih podatkov. Osnovne principe delovanja najbolj nazorno ponazarjata navedena dva tipa katodnih postaj.
Instalacije katodne zaščite transformatorjev
Takoj je treba opozoriti, da je ta vrsta postaje zastarela. Zamenjajo ga inverterski analogi, ki imajo tako prednosti kot slabosti. Tako ali drugače se modeli transformatorjev uporabljajo tudi na novih točkah za zagotavljanje elektrokemične zaščite.
Kot osnova za takšne objekte se uporablja nizkofrekvenčni transformator 50 Hz, za tiristorski krmilni sistem pa se uporabljajo najpreprostejše naprave, vključno s fazno-pulznimi regulatorji moči. Bolj odgovoren pristop k reševanju problemov krmiljenja vključuje uporabo krmilnikov s široko funkcionalnostjo.
Sodobna katodna zaščita pred korozijo cevovodov s takšno opremo vam omogoča prilagajanje parametrov izhodnega toka, indikatorjev napetosti in tudi izenačitev zaščitnih potencialov. Kar se tiče pomanjkljivosti transformatorske opreme, se zmanjšajo na visoko stopnjo tokovnega valovanja na izhodu z nizkim faktorjem moči. Ta napaka ni pojasnjena s sinusno obliko toka.
Težavo s pulzacijo je mogoče do neke mere rešiti z uvedbo nizkofrekvenčne dušilke v sistem, vendar njene dimenzije ustrezajo dimenzijam samega transformatorja, kar ne omogoča vedno takšnega dodatka.
Inverterska postaja katodne zaščite
Naprave inverterskega tipa temeljijo na impulznih visokofrekvenčnih pretvornikih. Ena od glavnih prednosti uporabe tovrstnih postaj je visoka učinkovitost, ki doseže 95%. Za primerjavo, pri transformatorskih napravah ta številka v povprečju doseže 80%.
Včasih pridejo v ospredje druge prednosti. Na primer, majhne dimenzije inverterskih postaj širijo možnosti za njihovo uporabo na težkih območjih. Obstajajo tudi finančne prednosti, ki jih potrjuje praksa uporabe takšne opreme. Tako se inverterska katodna zaščita pred korozijo cevovoda hitro povrne in zahteva minimalne investicije v tehnično vzdrževanje. Vendar so te lastnosti jasno opazne le v primerjavi s transformatorskimi inštalacijami, danes pa se pojavljajo učinkovitejši novi načini zagotavljanja toka za cevovode.
Načrti katodnih postaj
Takšna oprema je na trgu predstavljena v različnih ohišjih, oblikah in dimenzijah. Seveda je razširjena tudi praksa individualnega načrtovanja takšnih sistemov, ki omogoča ne le pridobitev optimalne zasnove za posebne potrebe, temveč tudi zagotavljanje potrebnih obratovalnih parametrov.
Natančen izračun značilnosti postaje omogoča dodatno optimizacijo stroškov njene namestitve, transporta in skladiščenja. Na primer, za majhne predmete je povsem primerna katodna zaščita pred korozijo cevovodov na osnovi pretvornika, ki tehta 10-15 kg in ima moč 1,2 kW. Opremo s takšnimi značilnostmi je mogoče servisirati z osebnim avtomobilom, vendar se lahko za velike projekte uporabijo masivnejše in težje postaje, ki zahtevajo povezavo tovornjakov, žerjava in montažnih ekip.
Zaščitna funkcionalnost
Pri razvoju katodnih postaj je posebna pozornost namenjena zaščiti same opreme. V ta namen se integrirajo sistemi za zaščito postaj pred kratkimi stiki in izpadi bremena. V prvem primeru se za obvladovanje nujnih načinov delovanja naprav uporabljajo posebne varovalke.
Kar zadeva napetostne prenapetosti in prekinitve, ni verjetno, da bi zaradi njih resno poškodovali postajo katodne zaščite, lahko pa obstaja nevarnost električnega udara. Na primer, če v normalnem načinu oprema deluje pri nizki napetosti, lahko po premoru skok v odčitkih doseže 120 V.
Druge vrste elektrokemične zaščite
Poleg katodne zaščite se uporabljajo tudi električne drenažne tehnologije in zaščitne metode za preprečevanje korozije. Najbolj obetavna smer velja za posebno zaščito pred korozijo. V tem primeru so na ciljni objekt povezani tudi aktivni elementi, ki zagotavljajo transformacijo površine s katodami skozi tok. Na primer, jekleno cev kot del plinovoda je mogoče zaščititi s cinkovimi ali aluminijastimi jeklenkami.
Zaključek
Metode elektrokemične zaščite ne moremo šteti za nove in predvsem inovativne. Učinkovitost uporabe takšnih tehnik v boju proti procesom rjavenja je že dolgo obvladana. Vendar pa široko uporabo te metode ovira ena resna pomanjkljivost. Dejstvo je, da katodna zaščita cevovodov pred korozijo neizogibno povzroči tako imenovano Niso nevarni za ciljno strukturo, lahko pa negativno vplivajo na bližnje predmete. Še posebej blodeči tok prispeva k razvoju enake korozije na kovinski površini sosednjih cevi.
