Katodik Koruma: Uygulamalar ve Standartlar

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Korozyon, bir metalin çevresiyle kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyona girerek ona zarar vermesidir. Az altılabilen farklı hızlarda akar. Pratik bir bakış açısından, toprak, su ve taşınan ortam ile temas halinde olan metal yapıların antikorozif katodik koruması ilgi çekicidir. Boruların dış yüzeyleri özellikle toprak ve kaçak akımların etkisiyle zarar görür.

İç korozyon ortamın özelliklerine bağlıdır. Gaz ise nemden ve agresif maddelerden tamamen temizlenmelidir: hidrojen sülfür, oksijen vb.

Çalışma prensibi

Elektrokimyasal korozyon sürecinin nesneleri çevre, metal ve bunlar arasındaki arayüzdür. Genellikle nemli toprak veya su olan ortam, iyi bir elektrik iletkenliğine sahiptir. Metal yapı ile arasındaki arayüzde bir elektrokimyasal reaksiyon meydana gelir. Akım pozitifse (anot elektrotu), demir iyonları çevreleyen çözeltiye geçerek metalin kütle kaybına neden olur. Reaksiyon korozyona neden olur. Negatif bir akımla (katot elektrotu), bu kayıplar yoktur, çünküelektronlar çözeltiye aktarılır. Yöntem, çeliğin demir dışı metallerle kaplanması için elektrokaplamada kullanılır.

Katodik korozyon koruması, demir bir nesneye negatif bir potansiyel uygulandığında sağlanır.

Bunu yapmak için, toprağa bir anot elektrotu yerleştirilir ve buna bir güç kaynağından pozitif bir potansiyel bağlanır. Eksi, korunan nesneye uygulanır. Katodik-anodik koruma, yalnızca anot elektrotunun aktif korozyon tahribatına yol açar. Bu nedenle periyodik olarak değiştirilmelidir.

Elektrokimyasal korozyonun olumsuz etkisi

Yapıların korozyonu, diğer sistemlerden gelen başıboş akımların etkisinden kaynaklanabilir. Hedef nesneler için faydalıdırlar, ancak yakındaki yapılara önemli zararlar verirler. Elektrikli araçların raylarından kaçak akımlar yayılabilir. Trafo merkezine doğru geçerler ve boru hatlarına girerler. Onlardan ayrılırken, yoğun korozyona neden olan anot bölümleri oluşur. Koruma için elektrik drenajı kullanılır - akımların boru hattından kaynaklarına özel bir şekilde çıkarılması. Boru hatlarının korozyona karşı katodik koruması burada da mümkündür. Bunun için özel cihazlarla ölçülen kaçak akımların değerini bilmeniz gerekir.

Elektrik ölçümlerinin sonuçlarına göre, gaz boru hattını koruma yöntemi seçilir. Evrensel bir çözüm, yalıtım kaplamaları kullanarak boruları zeminle temastan izole etmenin pasif bir yöntemidir. Gaz boru hattının katodik koruması aktif yöntemi ifade eder.

Boru hatlarının korunması

Bir DC kaynağının eksisini onlara, artıyı da toprağa yakın gömülü anot elektrotlarına bağlarsanız, zemindeki tasarımlar korozyona karşı korunur. Akım yapıya gidecek ve onu korozyondan koruyacaktır. Bu sayede zeminde bulunan boru hatlarının, tankların veya boru hatlarının katodik koruması gerçekleştirilir.

Anot elektrotu bozulur ve periyodik olarak değiştirilmelidir. Su dolu bir tank için elektrotlar içine yerleştirilir. Bu durumda sıvı, akımın anotlardan kabın yüzeyine akacağı elektrolit olacaktır. Elektrotlar iyi kontrol edilir ve değiştirilmesi kolaydır. Yerde bunu yapmak daha zordur.

Güç kaynağı

Petrol ve gaz boru hatlarının yakınında, katodik koruma gerektiren ısıtma ve su temini şebekelerinde, nesnelere voltajın verildiği istasyonlar kurulur. Dış mekana yerleştirileceklerse koruma dereceleri en az IP34 olmalıdır. Kuru odalar için herhangi biri uygundur.

Gaz boru hatlarının ve diğer büyük yapıların katodik koruması için istasyonlar 1 ila 10 kW kapasiteye sahiptir.

Enerji parametreleri öncelikle aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

• toprak ve anot arasındaki direnç;
• toprak iletkenliği;
• koruma bölgesi uzunluğu;
• kaplamanın yalıtım etkisi.

Geleneksel olarak, bir katodik koruma dönüştürücüsü bir transformatör kurulumudur. Şimdi, daha küçük boyutlara, daha iyi akım kararlılığına ve daha yüksek verimliliğe sahip bir invertör ile değiştiriliyor. Önemli alanlarda, akım ve gerilimi düzenleme, koruyucu potansiyelleri eşitleme vb. işlevleri olan kontrolörler kurulur.

Ekipman piyasada çeşitli versiyonlarda sunulmaktadır. Özel ihtiyaçlar için, en iyi çalışma koşullarını sağlamak için bireysel tasarım kullanılır.

Güç kaynağı parametreleri

Demir için korozyon koruması için, koruyucu potansiyel 0,44 V'tur. Pratikte, kapanımların etkisi ve metal yüzeyin durumu nedeniyle daha büyük olmalıdır. Maksimum değer 1 V'tur. Metal üzerinde kaplamaların varlığında elektrotlar arasındaki akım 0,05 mA/m²'dir. Yalıtım başarısız olursa, 10mA/m^{2. değerine yükselir.}

Katodik koruma, daha az elektrik tüketildiği için diğer yöntemlerle birlikte etkilidir. Yapının yüzeyinde boya kaplaması varsa elektrokimyasal yöntemle sadece kırıldığı yerler korunur.

Katodik korumanın özellikleri

1. İstasyonlar veya mobil jeneratörler tarafından desteklenir.
2. Anot topraklamasının konumu, boru hatlarının özelliklerine bağlıdır. Yerleştirme yöntemi, farklı derinliklerde yer almanın yanı sıra dağıtılabilir veya konsantre edilebilir.
3. Anot malzemesi, 15 yıl dayanacak şekilde düşük çözünürlükte seçilmiştir.
4. Koruyucu potansiyelher işlem hattı için alanlar hesaplanır. Yapılarda koruyucu kaplamalar yoksa regüle değildir.

Katodik koruma için Gazprom standart gereksinimleri

• Koruyucu ekipmanın tüm kullanım ömrü boyunca çalışır.
• Aşırı gerilim koruması.
• İstasyonun blok kutulara veya bağımsız bir anti-vandal tasarımına yerleştirilmesi.
• Toprağın elektrik direncinin minimum olduğu alanlarda anot topraklaması seçilir.
• Dönüştürücünün özellikleri, boru hattının koruyucu kaplamasının eskimesi dikkate alınarak seçilir.

Diş koruması

Yöntem, elektriksel olarak iletken bir ortam aracılığıyla daha elektronegatif bir metalden elektrotların bağlanmasıyla oluşan bir tür katodik korumadır. Fark, bir enerji kaynağının yokluğunda yatmaktadır. Lastik sırtı, elektriksel olarak iletken bir ortamda çözünerek korozyonu emer.

Birkaç yıl içinde anot aşındıkça değiştirilmelidir.

Anotun etkisi, ortamla temas direncinin azalmasıyla artar. Zamanla, aşındırıcı bir tabaka ile kaplanabilir. Bu, elektrik temasında bir bozulmaya yol açar. Anot, korozyon ürünlerini çözen bir tuz karışımına yerleştirerek verimlilik artar.

Koruyucunun etkisi sınırlıdır. Aralık, ortamın elektrik direncine ve anot ile katot arasındaki potansiyel farka göre belirlenir.

Koruyucu koruma, enerji kaynaklarının yokluğunda veya kullanımları sırasında kullanılır.ekonomik olarak pratik değildir. Anotların yüksek çözünme hızından dolayı asidik uygulamalarda da dezavantajlıdır. Koruyucular suya, toprağa veya nötr bir ortama kurulur. Anotlar genellikle saf metallerden yapılmaz. Çinko düzensiz çözülür, magnezyum çok çabuk aşınır ve alüminyum üzerinde güçlü bir oksit filmi oluşur.

Desen malzemeleri

Koruyucuların gerekli performans özelliklerine sahip olması için aşağıdaki alaşım katkı maddelerine sahip alaşımlardan yapılmıştır.

• Zn + %0,025-0,15 Cd+ %0,1-0,5 Al - deniz suyunda ekipmanın korunması.
• Al + %8 Zn +%5 Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (yüzdelik kesirler) - akan deniz suyunda yapıların çalışması.
• Mg + %5-7 Al +2-5% Zn - düşük tuz konsantrasyonu ile toprakta veya suda küçük yapıların korunması.

Bazı koruyucu türlerinin yanlış kullanımı olumsuz sonuçlara yol açar. Magnezyum anotları, hidrojen gevrekleşmesinin gelişmesi nedeniyle ekipmanın çatlamasına neden olabilir.

Korozyon önleyici kaplamalarla kombine fedakar katodik koruma, etkinliğini arttırır.

Koruyucu akım dağıtımı geliştirildi ve önemli ölçüde daha az anot gerekli. Tek bir magnezyum anot, bitüm kaplı bir boru hattını 8 km ve kaplanmamış bir boru hattını sadece 30 m korur.

Otomobil gövdelerini korozyondan koruma

Kaplama kırılırsa, araba gövdesinin kalınlığı 5 yılda 1 mm'ye kadar düşebilir, yani.pas geçmek. Koruyucu tabakanın restorasyonu önemlidir, ancak buna ek olarak, katodik koruyucu koruma kullanarak korozyon sürecini tamamen durdurmanın bir yolu vardır. Gövdeyi katoda çevirirseniz metalin korozyonu durur. Anotlar, yakınlarda bulunan herhangi bir iletken yüzey olabilir: metal plakalar, topraklama halkası, garaj gövdesi, ıslak yol yüzeyi. Bu durumda, anotların alanındaki artışla koruma verimliliği artar. Anot bir yol yüzeyiyse, onunla temas etmek için metalize kauçuktan bir "kuyruk" kullanılır. Sıçramaların daha iyi olması için tekerleklerin karşısına yerleştirilir. "Kuyruk" vücuttan izole edilmiştir.

Pil plus, 1 kΩ'luk bir direnç ve buna seri olarak bağlı bir LED aracılığıyla anoda bağlanır. Devre anot üzerinden kapatıldığında, eksi gövdeye bağlandığında, normal modda LED zar zor fark edilir şekilde yanar. Parlak bir şekilde yanıyorsa, devrede kısa devre meydana gelmiştir. Nedeni bulunmalı ve ortadan kaldırılmalıdır.

Koruma için devreye seri olarak bir sigorta takılmalıdır.

Araç garajdayken bir topraklama anotuna bağlanır. Sürüş sırasında bağlantı "kuyruk" üzerinden yapılır.

Sonuç

Katodik koruma, yer altı boru hatlarının ve diğer yapıların operasyonel güvenilirliğini artırmanın bir yoludur. Aynı zamanda, kaçak akımların etkisinden komşu boru hatları üzerindeki olumsuz etkisi de dikkate alınmalıdır.