Дозволяють продовжити термін служби металевої конструкції, а також зберегти її техніко-фізичні властивості у процесі експлуатації. Незважаючи на різноманітність методів забезпечення протикорозійної дії, повністю вберегти об'єкти від ураження іржею вдається лише в окремих випадках.
Ефективність такого захисту залежить як від якості протекторної технології, а й умов її застосування. Зокрема, для збереження металевої структури трубопроводів свої найкращі властивості демонструє електрохімічний захист від корозії, заснований на роботі катодів. Запобігання утворенню іржі на подібних комунікаціях, зрозуміло, не єдина сфера застосування даної технології, але за сукупністю характеристик цей напрямок можна розглядати як найбільш актуальний для електрохімічної протекції.
Загальні відомості про електрохімічний захист
Захист металів від іржі за допомогою електрохімічної дії ґрунтується на залежності величини матеріалу від швидкості корозії. Металеві конструкції повинні експлуатуватися в тому діапазоні потенціалів, де їх анодне розчинення буде нижчим за допустиму межу. Останній, до речі, визначається технічною документацією з експлуатації споруди.
Насправді електрохімічний захист від корозії передбачає підключення до готового виробу джерела з постійним струмом. Електричне поле на поверхні і в структурі об'єкта, що захищається формує поляризацію електродів, за рахунок якої управляється і процес корозійного ураження. По суті, анодні зони на металевій конструкції стають катодними, що дозволяє зміщувати негативні процеси, забезпечуючи безпеку структури цільового об'єкта.
Принцип роботи катодного захисту
Існує катодна та анодна захист електрохімічного типу. Найбільшу популярність все ж таки набула перша концепція, яка й застосовується для захисту трубопроводів. За загальним принципом, при реалізації цього методу до об'єкта підводиться струм із негативним полюсом від зовнішнього джерела. Зокрема, таким чином може захищатися сталева або мідна труба, в результаті чого відбуватиметься поляризація катодних ділянок з переходом їх потенціалів в анодне стан. У результаті корозійна активність конструкції, що захищається, буде зведена практично до нуля.
При цьому і катодна захист може мати різні варіанти виконання. Широко практикується вищеописана техніка поляризації від зовнішнього джерела, але діє і метод деаерації електроліту зі зменшенням швидкості катодних процесів, і навіть створенням протекторного бар'єру.
Вже неодноразово зазначалося, що принцип катодного захисту реалізується з допомогою зовнішнього джерела струму. Власне, у його роботі і полягає головна функція. Виконують ці завдання спеціальні станції, які, як правило, входять до загальної інфраструктури технічного обслуговування трубопроводів.
Станції від корозії
Головна функція катодної станції полягає у стабільному забезпеченні струмом цільового металевого об'єкта відповідно до методу катодної поляризації. Використовують таке обладнання в інфраструктурі підземних газо- та нафтопроводів, трубах водопостачання, теплових мережах і т.д.
Існує безліч різновидів таких джерел, при цьому найпоширеніший пристрій катодного захисту передбачає наявність у складі:
- обладнання перетворювача струму;
- дроти для підведення до об'єкта, що захищається;
- анодного заземлювача.
При цьому існує поділ станцій на інверторні та трансформаторні. Мають місце й інші класифікації, але вони орієнтовані на сегментацію установок або за сферами застосування, або за технічними характеристиками та параметрами вхідних даних. Базові принципи роботи найяскравіше ілюструють зазначені два типи катодних станцій.
Трансформаторні установки катодного захисту
Відразу слід зазначити, що цей вид станцій є застарілим. На його зміну таки приходять інверторні аналоги, які мають як плюси, так і мінуси. Так чи інакше, трансформаторні моделі використовуються навіть на нових пунктах забезпечення електрохімічного захисту.
В якості основи таких об'єктів використовується низькочастотний трансформатор на 50 Гц. Для системи управління тиристорами застосовуються найпростіші пристрої, серед яких фазоімпульсні регулятори потужності. Найбільш відповідальний підхід до вирішення завдань управління передбачає використання контролерів із широким функціоналом.
Сучасний катодний захист від корозії трубопроводів з таким оснащенням дозволяє регулювати параметри вихідного струму, показники напруги та вирівнювати захисні потенціали. Що стосується недоліків трансформаторного обладнання, то вони зводяться до високого ступеня пульсації струму на виході за низького коефіцієнта потужності. Пояснюється ця вада не синусоїдою формою струму.
Вирішити проблему з пульсацією певною мірою дозволяє впровадження в систему низькочастотного дроселя, але його габарити відповідають розмірам самого трансформатора, що не завжди уможливлює таке доповнення.
Інверторна станція катодного захисту
Установки інверторного типу базуються на високочастотних імпульсних перетворювачах. Однією з головних переваг від використання станцій цього є високий ККД, що досягає 95%. Для порівняння, у трансформаторних установок цей показник у середньому сягає 80%.
Іноді першому плані виходять інші переваги. Наприклад, невеликі габарити інверторних станцій розширюють можливості їх застосування на складних ділянках. Є й фінансові переваги, що їх підтверджує практика застосування такого обладнання. Так, інверторний катодний захист від корозії трубопроводів швидко окупається і потребує мінімальних вкладень у технічний зміст. Втім, ці якості чітко помітні лише за порівняння з трансформаторними установками, але вже сьогодні з'являються ефективніші нові засоби забезпечення струму для трубопроводів.
Конструкції катодних станцій
Таке обладнання представлене на ринку в різних корпусах, формах та габаритах. Звичайно, поширена і практика індивідуального проектування таких систем, що дозволяє не тільки отримати оптимальну для конкретних потреб конструкцію, а й забезпечити необхідні експлуатаційні параметри.
Суворий розрахунок характеристик станції дозволяє надалі оптимізувати витрати на її встановлення, транспортування та зберігання. Наприклад, для невеликих об'єктів цілком підійде катодна захист від корозії трубопроводів на інверторній основі масою 10-15 кг і потужністю 1,2 кВт. Обладнання з такими характеристиками можна обслуговувати і легковим автомобілем, проте для масштабних проектів можуть застосовуватися і більш масивні та важкі станції, що потребують підключення вантажної техніки, крана і бригад монтажників.
Захисний функціонал
Особливу увагу при створенні катодних станцій приділяється захисту самого устаткування. Для цього інтегруються системи, що дозволяють оберігати станції від короткого замикання та обриву навантажень. У першому випадку використовують спеціальні запобіжники, що дозволяють обробляти аварійні режими роботи установок.
Що стосується стрибків та обривів напруги, то станція катодного захисту навряд чи серйозно постраждає від них, зате може виникнути небезпека ураження струмом. Наприклад, якщо у звичайному режимі обладнання експлуатується невеликою напругою, після обриву стрибок у показниках може довести до 120 В.
Інші види електрохімічного захисту
Крім катодного захисту, практикуються і технології електричного дренажу, а також протекторні методи запобігання корозії. Найбільш перспективним напрямом вважається саме спеціальна протекція від корозії. В даному випадку також до цільового об'єкта підключаються активні елементи, що забезпечують перетворення поверхні з катодами струмом. Наприклад, труба сталева у складі газопроводу може бути захищена цинковими або алюмінієвими циліндрами.
Висновок
Способи електрохімічного захисту не можна віднести до нових та, тим більше, інноваційних. Ефективність застосування подібних методик у боротьбі з процесами іржавіння освоєно давно. Однак, поширенню цього способу перешкоджає один серйозний недолік. Справа в тому, що катодна захист від корозії трубопроводів неминуче виробляє так звані Вони не є небезпечними для цільової конструкції, але можуть негативно впливати на близько розташовані об'єкти. Зокрема, блукаючий струм сприяє розвитку тієї ж корозії на металевій поверхні сусідніх труб.
