Proteção Catódica: Aplicações e Padrões

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Corrosão é uma reação química e eletroquímica de um metal com seu ambiente, causando danos ao mesmo. Flui em velocidades diferentes, que podem ser reduzidas. Do ponto de vista prático, a proteção catódica anticorrosiva de estruturas metálicas em contato com o solo, água e meios transportados é de interesse. As superfícies externas dos tubos são especialmente danificadas pela influência do solo e correntes parasitas.

A corrosão interna depende das propriedades do meio. Se for um gás, deve ser completamente limpo de umidade e substâncias agressivas: sulfeto de hidrogênio, oxigênio, etc.

Princípio de funcionamento

Os objetos do processo de corrosão eletroquímica são o ambiente, o metal e a interface entre eles. O meio, que geralmente é solo úmido ou água, tem boa condutividade elétrica. Uma reação eletroquímica ocorre na interface entre ele e a estrutura metálica. Se a corrente for positiva (eletrodo ânodo), os íons de ferro passam para a solução circundante, resultando em uma perda de massa do metal. A reação causa corrosão. Com uma corrente negativa (eletrodo catódico), essas perdas estão ausentes, pois emelétrons são transferidos para a solução. O método é usado em galvanoplastia para revestimento de aço com metais não ferrosos.

A proteção contra corrosão catódica é alcançada quando um potencial negativo é aplicado a um objeto de ferro.

Para fazer isso, um eletrodo ânodo é colocado no solo e um potencial positivo é conectado a ele de uma fonte de energia. O menos é aplicado ao objeto protegido. A proteção catódico-anódica leva à destruição por corrosão ativa apenas do eletrodo anódico. Portanto, deve ser alterado periodicamente.

Efeito negativo da corrosão eletroquímica

Corrosão de estruturas pode ocorrer pela ação de correntes parasitas de outros sistemas. Eles são úteis para objetos alvo, mas causam danos significativos a estruturas próximas. Correntes parasitas podem se espalhar dos trilhos de veículos eletrificados. Eles passam em direção à subestação e entram nas tubulações. Ao deixá-los, formam-se seções anódicas, causando intensa corrosão. Para proteção, é usada drenagem elétrica - uma remoção especial de correntes da tubulação para sua fonte. A proteção catódica de tubulações contra corrosão também é possível aqui. Para fazer isso, você precisa saber o valor das correntes parasitas, que são medidas por dispositivos especiais.

De acordo com os resultados das medições elétricas, é selecionado um método de proteção do gasoduto. Um remédio universal é um método passivo de isolar os tubos do contato com o solo usando revestimentos isolantes. A proteção catódica do gasoduto refere-se ao método ativo.

Proteção de tubulações

Projetos no solo são protegidos contra corrosão se você conectar o menos de uma fonte CC a eles, e o positivo aos eletrodos anódicos enterrados próximos ao solo. A corrente irá para a estrutura, protegendo-a da corrosão. Desta forma, é realizada a proteção catódica de tubulações, tanques ou tubulações localizadas no solo.

O eletrodo anódico se degradará e deve ser substituído periodicamente. Para um tanque cheio de água, os eletrodos são colocados dentro. Neste caso, o líquido será o eletrólito através do qual a corrente fluirá dos ânodos para a superfície do recipiente. Os eletrodos são bem controlados e fáceis de trocar. No chão, isso é mais difícil de fazer.

Fonte de alimentação

Perto de oleodutos e gasodutos, em redes de aquecimento e abastecimento de água que requerem proteção catódica, são instaladas estações a partir das quais é fornecida tensão aos objetos. Se forem colocados ao ar livre, seu grau de proteção deve ser pelo menos IP34. Qualquer um é adequado para salas secas.

Estações para proteção catódica de gasodutos e outras grandes estruturas têm capacidade de 1 a 10 kW.

Seus parâmetros de energia dependem principalmente dos seguintes fatores:

• resistência entre solo e ânodo;
• condutividade do solo;
• comprimento da zona de proteção;
• ação isolante do revestimento.

Tradicionalmente, um conversor de proteção catódica é uma instalação de transformador. Agora está sendo substituído por um inversor, que possui dimensões menores, melhor estabilidade de corrente e maior eficiência. Em áreas importantes, são instalados controladores que têm a função de regular corrente e tensão, equalizar potenciais de proteção, etc.

Equipamento é apresentado no mercado em várias versões. Para necessidades específicas, o design individual é usado para garantir as melhores condições de operação.

Parâmetros da fonte de alimentação

Para proteção contra corrosão do ferro, o potencial de proteção é de 0,44 V. Na prática, deve ser maior devido à influência das inclusões e da condição da superfície do metal. O valor máximo é 1 V. Na presença de revestimentos no metal, a corrente entre os eletrodos é de 0,05 mA/m². Se o isolamento falhar, ele sobe para 10mA/m^2.

A proteção catódica é eficaz em combinação com outros métodos, pois consome menos eletricidade. Se houver uma camada de tinta na superfície da estrutura, apenas os locais onde ela está quebrada são protegidos pelo método eletroquímico.

Recursos de proteção catódica

1. Alimentado por estações ou geradores móveis.
2. A localização do aterramento do ânodo depende das especificidades das tubulações. O método de colocação pode ser distribuído ou concentrado, bem como localizado em diferentes profundidades.
3. O material do ânodo é selecionado com baixa solubilidade para durar 15 anos.
4. Potencial de proteçãocampos para cada pipeline é calculado. Não é regulamentado se não houver revestimentos protetores nas estruturas.

Requisitos padrão da Gazprom para proteção catódica

• De ação durante toda a vida útil do equipamento de proteção.
• Proteção contra surtos.
• Colocação da estação em caixas de blocos ou em design antivandalismo autônomo.
• O aterramento do anodo é selecionado em áreas com resistência elétrica mínima do solo.
• As características do transdutor são selecionadas levando em consideração o envelhecimento do revestimento protetor da tubulação.

Proteção do piso

O método é um tipo de proteção catódica com a conexão de eletrodos de um metal mais eletronegativo através de um meio eletricamente condutor. A diferença está na ausência de uma fonte de energia. A banda de rodagem absorve a corrosão dissolvendo-se em um ambiente eletricamente condutivo.

Em alguns anos o ânodo deve ser substituído conforme o desgaste.

O efeito do ânodo aumenta com a diminuição de sua resistência de contato com o meio. Com o tempo, pode ficar coberto com uma camada corrosiva. Isso leva a uma falha no contato elétrico. Ao colocar o ânodo em uma mistura de sal que dissolve produtos de corrosão, a eficiência é melhorada.

A influência do protetor é limitada. O alcance é determinado pela resistência elétrica do meio e pela diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo.

Proteção protetora é usada na ausência de fontes de energia ou quando seu usoeconomicamente impraticável. Também é desvantajoso em aplicações ácidas devido à alta taxa de dissolução dos ânodos. Os protetores são instalados na água, no solo ou em ambiente neutro. Os ânodos geralmente não são feitos de metais puros. O zinco se dissolve de forma desigual, o magnésio corrói muito rapidamente e um forte filme de óxido se forma no alumínio.

Materiais de piso

Para que os protetores tenham as propriedades de desempenho necessárias, eles são feitos de ligas com os seguintes aditivos de liga.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - proteção do equipamento na água do mar.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (frações de um por cento) - operação de estruturas em água do mar corrente.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - proteção de pequenas estruturas em solo ou água com baixa concentração de sal.

O uso incorreto de alguns tipos de protetores leva a consequências negativas. Ânodos de magnésio podem causar rachaduras no equipamento devido ao desenvolvimento de fragilização por hidrogênio.

Proteção catódica de sacrifício combinada com revestimentos anticorrosivos aumenta sua eficácia.

A distribuição de corrente de proteção é melhorada e são necessários significativamente menos ânodos. Um único ânodo de magnésio protege uma tubulação revestida de betume por 8 km e uma tubulação não revestida por apenas 30 m.

Protegendo a carroceria da corrosão

Se o revestimento estiver quebrado, a espessura da carroceria do carro pode diminuir até 1 mm em 5 anos, ou seja,ferrugem. A restauração da camada protetora é importante, mas, além disso, existe uma maneira de interromper completamente o processo de corrosão usando proteção catódico-protetora. Se você transformar o corpo em um cátodo, a corrosão do metal para. Os ânodos podem ser quaisquer superfícies condutoras localizadas nas proximidades: placas de metal, loop de terra, carroceria de garagem, superfície de estrada molhada. Nesse caso, a eficiência da proteção aumenta com o aumento da área dos anodos. Se o ânodo for uma superfície de estrada, uma "cauda" de borracha metalizada é usada para contatá-lo. Ele é colocado em frente às rodas para que os respingos melhorem. A "cauda" é isolada do corpo.

A bateria plus é conectada ao ânodo através de um resistor de 1 kΩ e um LED conectado em série com ele. Quando o circuito é fechado através do ânodo, quando o menos está conectado ao corpo, no modo normal, o LED brilha quase imperceptivelmente. Se queimar brilhantemente, ocorreu um curto-circuito no circuito. A causa deve ser encontrada e eliminada.

Para proteção, um fusível deve ser instalado em série no circuito.

Quando o carro está na garagem, ele é conectado a um ânodo de aterramento. Durante a condução, a conexão é feita através da "cauda".

Conclusão

A proteção catódica é uma forma de melhorar a confiabilidade operacional de tubulações subterrâneas e outras estruturas. Ao mesmo tempo, deve-se levar em consideração seu impacto negativo nas tubulações vizinhas devido à influência de correntes parasitas.