Kathodischer Korrosionsschutz von Rohrleitungen: Ausrüstung, Wirkungsweise

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Korrosionsschutzmittel ermöglichen es, die Lebensdauer einer Metallkonstruktion zu verlängern und ihre technischen und physikalischen Eigenschaften während des Betriebs zu erh alten. Trotz der vielfältigen Möglichkeiten des Korrosionsschutzes ist es nur in seltenen Fällen möglich, Gegenstände vollständig vor Rostschäden zu schützen.

Die Wirksamkeit eines solchen Schutzes hängt nicht nur von der Qualität der Laufflächentechnologie ab, sondern auch von den Einsatzbedingungen. Insbesondere zur Erh altung der Metallstruktur von Rohrleitungen zeigt der elektrochemische Korrosionsschutz auf Basis des Betriebs von Kathoden seine besten Eigenschaften. Die Verhinderung der Rostbildung auf solchen Verbindungen ist natürlich nicht der einzige Bereich dieser Technologie, aber in Bezug auf die Kombination von Eigenschaften kann diese Richtung als die relevanteste für den elektrochemischen Schutz angesehen werden.

Allgemeine Informationen zum elektrochemischen Schutz

Der Rostschutz von Metallen durch elektrochemische Einwirkung beruht auf der Abhängigkeit des Elektrodenpotentials des Materials von der Geschwindigkeit des Korrosionsprozesses. Dabei müssen Metallstrukturen verwendet werdenpotenziellen Bereich, in dem ihre anodische Auflösung unter der akzeptablen Grenze liegt. Letzteres wird übrigens durch die technische Dokumentation für den Betrieb der Anlage bestimmt.

Elektrochemischer Korrosionsschutz besteht in der Praxis darin, eine Quelle mit Gleichstrom an das fertige Produkt anzuschließen. Das elektrische Feld an der Oberfläche und in der Struktur des Schutzobjekts bildet die Polarisation der Elektroden, die auch den Prozess der Korrosionsschädigung steuert. Im Wesentlichen werden die Anodenzonen auf der Metallstruktur kathodisch, wodurch negative Prozesse verschoben werden können, wodurch sichergestellt wird, dass die Struktur des Zielobjekts erh alten bleibt.

Das Funktionsprinzip des kathodischen Korrosionsschutzes

Es gibt kathodischen und anodischen Schutz vom elektrochemischen Typ. Dennoch hat das erste Konzept, das zum Schutz von Pipelines verwendet wird, die größte Popularität erlangt. Nach dem allgemeinen Prinzip wird bei der Durchführung dieses Verfahrens dem Objekt von einer externen Quelle ein Strom mit negativem Pol zugeführt. Insbesondere kann auf diese Weise ein Stahl- oder Kupferrohr geschützt werden, wodurch die Polarisierung der Kathodenabschnitte mit dem Übergang ihrer Potentiale in den Anodenzustand eintritt. Dadurch wird die korrosive Aktivität der geschützten Struktur auf nahezu Null reduziert.

Gleichzeitig kann der kathodische Korrosionsschutz unterschiedliche Versionen haben. Die oben beschriebene Technik der Polarisierung von einer externen Quelle ist weit verbreitet, aber das Elektrolytentlüftungsverfahren mit einer Verringerung der Geschwindigkeit kathodischer Prozesse sowie der Schaffung einer Schutzbarriere funktioniert ebenfalls effektiv.

Es wurde mehr als einmal festgestellt, dass das Prinzip des kathodischen Schutzes durch eine externe Stromquelle implementiert wird. Eigentlich liegt die Hauptfunktion des Korrosionsschutzes in seiner Arbeit. Diese Aufgaben werden von speziellen Stationen wahrgenommen, die in der Regel Teil der Infrastruktur der allgemeinen Rohrleitungswartung sind.

Kathodische Korrosionsschutzanlagen

Die Hauptfunktion der Kathodenstation besteht darin, dem Zielmetallobjekt gemäß der Kathodenpolarisationsmethode einen stabilen Strom zuzuführen. Solche Geräte werden in der Infrastruktur von unterirdischen Gas- und Ölleitungen, in Wasserversorgungsleitungen, Heizungsnetzen usw. verwendet.

Es gibt viele Arten solcher Quellen, während das gebräuchlichste kathodische Schutzgerät folgendes vorsieht:

• Stromrichtergeräte;
• Drähte zum Anschluss an das Schutzobjekt;
• Anodenmasse.

Gleichzeitig gibt es eine Unterteilung der Stationen in Wechselrichter und Transformatoren. Es gibt andere Klassifikationen, aber sie konzentrieren sich auf die Segmentierung von Anlagen entweder nach Anwendung oder nach technischen Merkmalen und Eingangsdatenparametern. Die Grundprinzipien des Betriebs werden am deutlichsten durch die beiden angegebenen Arten von Kathodenstationen veranschaulicht.

Transformatoranlagen für den kathodischen Korrosionsschutz

Es sei gleich darauf hingewiesen, dass dieser Sendertyp ver altet ist. Es wird durch Inverter-Analoga ersetzt, die sowohl Vor- als auch Nachteile haben. So oder so,Auch an neuen elektrochemischen Schutzpunkten werden Trafomodelle eingesetzt.

Die Basis solcher Objekte ist ein 50-Hz-Niederfrequenztransformator und ein Thyristor-Umrichter. Für die Thyristorsteuerung werden die einfachsten Geräte verwendet, einschließlich Phasenimpuls-Leistungssteller. Ein verantwortungsbewussterer Ansatz zur Lösung von Steuerungsproblemen beinh altet die Verwendung von Controllern mit breiter Funktionalität.

Der moderne kathodische Korrosionsschutz von Rohrleitungen mit solchen Geräten ermöglicht es Ihnen, die Parameter des Ausgangsstroms und der Spannungsanzeigen einzustellen sowie Schutzpotentiale auszugleichen. Was die Nachteile von Transformatorausrüstung betrifft, so sind sie auf eine hohe Stromwelligkeit am Ausgang bei einem niedrigen Leistungsfaktor zurückzuführen. Dieser Fehler lässt sich nicht durch die Sinusform des Stroms erklären.

Um das Welligkeitsproblem bis zu einem gewissen Grad zu lösen, ist es möglich, eine Niederfrequenzdrossel in das System einzubauen, aber ihre Abmessungen entsprechen den Abmessungen des Transformators selbst, was nicht immer eine solche ergibt Addition möglich.

Kathodischer Korrosionsschutz Wechselrichterstation

Wechselrichter-Anlagen basieren auf gepulsten Hochfrequenz-Umrichtern. Einer der Hauptvorteile der Verwendung von Stationen dieses Typs ist die hohe Effizienz, die 95% erreicht. Zum Vergleich: Bei Trafoanlagen beträgt dieser Wert durchschnittlich 80 %.

Manchmal treten andere Tugenden in den Vordergrund. Beispielsweise erweitern sich die kleinen Abmessungen von WechselrichterstationenEinsatzmöglichkeiten in schwierigen Bereichen. Es gibt auch finanzielle Vorteile, die durch die Praxis der Verwendung solcher Geräte bestätigt werden. Somit rechnet sich der kathodische Korrosionsschutz von Pipelines schnell und erfordert nur minimale Investitionen in die technische Wartung. Diese Qualitäten sind jedoch nur im Vergleich zu Transformatorenanlagen deutlich sichtbar, aber es gibt heute effektivere neue Möglichkeiten, Pipelines mit Strom zu versorgen.

Designs von Kathodenstationen

Solche Geräte sind in verschiedenen Gehäusen, Formen und Abmessungen auf dem Markt erhältlich. Weit verbreitet ist natürlich auch die Praxis des individuellen Designs solcher Systeme, die es ermöglicht, nicht nur ein optimales Design für spezifische Bedürfnisse zu erh alten, sondern auch die notwendigen Betriebsparameter bereitzustellen.

Eine strenge Berechnung der Eigenschaften der Station ermöglicht es Ihnen, die Kosten für Installation, Transport und Lagerung weiter zu optimieren. Beispielsweise ist der kathodische Korrosionsschutz von Rohrleitungen auf Basis eines Wechselrichters mit einer Masse von 10-15 kg und einer Leistung von 1,2 kW für kleine Objekte durchaus geeignet. Geräte mit solchen Eigenschaften können mit einem Auto gewartet werden, bei Großprojekten können jedoch massivere und schwerere Stationen verwendet werden, die den Anschluss von Lastwagen, einem Kran und Installationsteams erfordern.

Schutzfunktion

Besonderes Augenmerk bei der Entwicklung von Kathodenstationen wird auf den Schutz der Ausrüstung selbst gelegt. Dazu integrieren wirSysteme, die es ermöglichen, Stationen vor Kurzschlüssen und Lastunterbrechungen zu schützen. Im ersten Fall werden spezielle Sicherungen verwendet, um den Notbetrieb der Anlagen zu gewährleisten.

Was Stromstöße und -unterbrechungen anbelangt, ist es unwahrscheinlich, dass eine kathodische Schutzstation ernsthaft davon betroffen ist, aber es kann die Gefahr eines Stromschlags bestehen. Wenn das Gerät beispielsweise im Normalmodus mit einer kleinen Spannung betrieben wird, können die Sprunganzeigen nach einer Pause bis zu 120 V betragen.

Andere Arten des elektrochemischen Schutzes

Zusätzlich zum kathodischen Schutz werden auch elektrische Entwässerungstechnologien sowie Laufflächenverfahren zur Verhinderung von Korrosion praktiziert. Als aussichtsreichste Richtung gilt ein besonderer Schutz vor Korrosionsbildung. Dabei werden auch aktive Elemente mit dem Zielobjekt verbunden, die mittels Strom für die Umwandlung der Oberfläche mit Kathoden sorgen. Beispielsweise kann ein Stahlrohr als Teil einer Gasleitung durch Zink- oder Aluminiumzylinder geschützt werden.

Schlussfolgerung

Methoden des elektrochemischen Schutzes sind nicht als neu und zudem innovativ einzustufen. Die Wirksamkeit des Einsatzes solcher Techniken im Kampf gegen Rostprozesse ist seit langem gemeistert. Ein gravierender Nachteil verhindert jedoch die weite Verbreitung dieses Verfahrens. Tatsache ist, dass der kathodische Korrosionsschutz von Rohrleitungen zwangsläufig sogenannte Streuströme erzeugt. Sie sind für die Zielstruktur nicht gefährlich, können sich aber negativ auf sie auswirkenObjekte in der Nähe. Insbesondere der Streustrom trägt zur Entwicklung der gleichen Korrosion auf der Metalloberfläche benachbarter Rohre bei.