Corodarea conductelor subterane este una dintre principalele cauze ale depresurizării lor datorită formării de caverne, fisuri și rupturi.
Coroziunea metalelor, adică oxidarea lor este tranziția atomilor de metal de la o stare liberă la o legătură ionică chimică. În același timp, atomii de metal își pierd electronii, iar oxidanții îi iau.
Pe conducta subterană datorită neomogenitatea țevii de metal și eterogenitatea solului (cum ar fi prin proprietățile fizice ale aceleiași compoziții chimice) având porțiuni cu un potențial diferit de electrod, care determină formarea celulelor coroziunii galvanice (Figura 2.1 și 2.2).
Cele mai importante tipuri de coroziune sunt: suprafață (solid pe întreaga suprafață), locale sub formă de scoici, ulcer (pitting), spații înguste, fisurarea intergranulare și oboseală la coroziune. Ultima două specii de coroziune reprezintă cel mai mare pericol pentru conducte subterane.
Coroziunea suprafeței numai în cazuri rare conduce la deteriorare, în timp ce datorită coroziunii ulcerului există cel mai mare număr de daune
Situația corosivă în care conducta metalică se află în sol depinde de un număr mare de factori care au legătură cu condițiile solului și climatice, caracteristicile traseului și condițiile de funcționare. Astfel de factori includ:
- umiditatea solului,
- compoziția chimică a solului,
- aciditatea electrolitului solului,
- structura solului,
- temperatura gazului transportat
Cea mai puternică manifestare negativă a curenților rătăciți în pământ, cauzată de vehiculele cu șine electrificate, este distrugerea electrocorozivă a conductelor. O ilustrare a apariției curenților rătăciți și a influenței acestora asupra conductei este prezentată în figura 2.3.
Fig. 2.3 Schema apariției curenților rătăcitori pe o cale ferată cu tracțiune electrică la un curent constant.
Intensitatea curenților rătăciți și influența lor asupra conductelor subterane depinde de factori precum:
- rezistență la trecerea pe cale ferată;
- rezistența longitudinală a șinelor de rulare;
- numărul de trenuri pe traseu;
- distanța dintre stațiile de tracțiune;
- consumul curent de către trenurile electrice;
- numărul și secțiunea liniilor de aspirație;
- rezistență electrică specifică la sol;
- distanța și localizarea conductei în raport cu traseul;
- rezistența tranzitorie și longitudinală a conductei.
Trebuie remarcat faptul că curenții rătăcitori în zonele catodice au un efect protector asupra structurii, prin urmare, în astfel de locuri, protecția catodică a conductei poate fi efectuată fără costuri mari de capital.
Metodele de protejare a conductelor metalice subterane de coroziune sunt împărțite în elemente pasive și active.
O metodă pasivă de protecție împotriva coroziunii implică crearea unei barieră impenetrabilă între metalul conductei și solul înconjurător. Acest lucru se realizează prin aplicarea pe stratul de acoperire a straturilor de protecție speciale (bitum, smoală de gudron de cărbune, benzi polimerice, rășini epoxidice etc.).
În practică, nu este posibil să se realizeze o supraveghere completă a stratului de izolație. Diferitele tipuri de acoperire au permeabilitate difuză diferită și, prin urmare, asigură o izolare diferită a țevii din mediul înconjurător. În timpul construirii și funcționării într-un strat izolator, apar fisuri, scoruri, danturi și alte defecte. Cele mai periculoase sunt pagubele de la capăt la cel al acoperirii protectoare, unde, în practică, are loc coroziunea la sol.
Deoarece metoda pasiva nu poate realiza protecția totală a conductei de coroziune, aplicat protecție simultan activ asociat cu managementul proceselor electrochimice care au loc la interfața țevii de metal și electrolit din sol. Această protecție se numește protecție completă.
O metodă activă de protecție împotriva coroziunii este realizată prin polarizare catodică și se bazează pe o scădere a vitezei de dizolvare a metalului, deoarece potențialul său de coroziune este deplasat într-o regiune cu valori mai negative decât potențialul natural.
În 1928, Robert Kuhn a stabilit empiric că valoarea potențialului de protecție catodică a oțelului este minus 0,85 volți față de electrodul de referință sulfat de cupru. Deoarece potențialul natural al oțelului din sol este de aproximativ -0,55. -0,6 Volți, atunci pentru implementarea protecției catodice este necesară deplasarea potențialului de coroziune cu 0,25. 0,30 volți în direcția negativă.
Atașarea țevii între suprafața metalică și curentul electric la sol necesare pentru a realiza o reducere a capacității de izolare conducte site-uri defecte la o valoare mai mică decât criteriul potențialului protecție egală cu - 0,85 V. Ca rezultat, viteza de coroziune va acționa la 10 microni pe an, a pierdut importanța practică .
Protecția catodică a conductelor poate fi realizată prin două metode:
- aplicarea anodelor protectoare de magneziu sacrificate (metoda galvanică);
- utilizarea surselor externe de curent continuu, a cărui minus este conectat la țeavă și plus - cu sol anodic (metoda electrică).
Baza metodei electrochimice se bazează pe faptul că diferite metale în electrolit au diferite potențiale de electrod. Dacă forma galvanică a două metale și puneți-le într-un electrolit, metalul cu un potențial mai negativ și anod va fi de a rupe în jos, protejând astfel metalul cu un potențial mai puțin negativ (Fig.2.4).
Fig. 2. 4. Principiul protecției catodice
a) folosind anozi sacrificiali galvanici,
b) prin polarizare de la o sursă de curent continuu.
1 - pus în conducta de sol,
2 - anod sacrificial galvanic,
3 - sursa de curent continuu,
4 - anod slab solubil.
În practică, protectorii de magneziu, aluminiu și aliaje de zinc sunt utilizați ca anozi galvanici sacrificiali.
Utilizarea protecției catodice cu protector este eficientă numai în soluri cu rezistență redusă (până la 50 Ohm-m). În solurile cu rezistență ridicată, această metodă nu asigură protecția necesară.
Protecția catodică a surselor externe de alimentare este mai complicată și consumatoare de timp, dar este doar puțin dependentă de rezistivitate a solului și are o sursă de energie nelimitată (ris.2.4b).
Ca sursă de curent continuu, de regulă se utilizează convertoare cu design diferit, alimentate cu curent alternativ. Convertoarele vă permit să reglați curentul de protecție într-o gamă largă, asigurând protecția conductei în orice condiții.
Ca surse de alimentare pentru instalațiile de protecție catodică, se utilizează linii de aer de 0,4; 6; 10 kV, precum și surse autonome: generatoare diesel, generatoare de căldură, generatoare de gaze și altele.
Curentul de protecție aplicat conductei de la convertizor și crearea unei diferențe de potențial între țevi și sol este distribuit neuniform pe lungimea conductei. Prin urmare, valoarea maximă a acestei diferențe în valoare absolută este în punctul de conectare al sursei de curent (punctul de drenaj). Deoarece distanța de la acest punct, diferența de potențial "pământ-pământ" scade. Excesul de supraestimare a diferenței de potențial afectează în mod negativ aderența stratului de acoperire și poate provoca hidrogenarea metalului conductei, care poate provoca crăparea hidrogenului. Reducerea diferenței de potențial nu oferă protecție împotriva coroziunii și poate, într-un anumit interval, să favorizeze fisurarea coroziunii la stres.
Protecția anodică este una dintre metodele utilizate pentru combaterea coroziunii metalelor în medii chimice agresive. Se bazează pe transferul de metal de la starea activă la starea pasivă și menținerea acestei stări prin intermediul unui curent anodic extern. Protecția catodică a oțelurilor din aliaj de înaltă calitate din acizi puternici nu este posibilă.
Spre deosebire de protecția catodică în protecția anodică, există doar zone limitate de potențial de protecție limitat, în care este posibilă protecția împotriva coroziunii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: