Proteção contra corrosão catódica de tubulações: equipamento, princípio de operação

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

Os meios de proteção contra a corrosão permitem prolongar a vida útil de uma estrutura metálica, bem como preservar suas propriedades técnicas e físicas durante a operação. Apesar da variedade de métodos para fornecer ação anticorrosiva, é possível proteger completamente os objetos contra danos causados pela ferrugem apenas em casos raros.

A eficácia de tal proteção depende não apenas da qualidade da tecnologia da banda de rodagem, mas também das condições de sua aplicação. Em particular, para preservar a estrutura metálica das tubulações, a proteção contra corrosão eletroquímica baseada na operação de cátodos demonstra suas melhores propriedades. A prevenção da formação de ferrugem em tais comunicações, é claro, não é o único escopo dessa tecnologia, mas em termos de combinação de características, essa direção pode ser considerada a mais relevante para proteção eletroquímica.

Informações gerais sobre proteção eletroquímica

A proteção dos metais contra a ferrugem através da ação eletroquímica é baseada na dependência do potencial do eletrodo do material com a taxa do processo de corrosão. Estruturas metálicas devem ser usadasfaixa de potencial onde sua dissolução anódica estará abaixo do limite aceitável. Este último, aliás, é determinado pela documentação técnica de operação da instalação.

Na prática, a proteção contra corrosão eletroquímica envolve conectar uma fonte com corrente contínua ao produto acabado. O campo elétrico na superfície e na estrutura do objeto protegido forma a polarização dos eletrodos, que também controla o processo de dano por corrosão. Em essência, as zonas anódicas na estrutura metálica tornam-se catódicas, o que permite que os processos negativos sejam deslocados, garantindo que a estrutura do objeto alvo seja preservada.

Princípio de funcionamento da proteção catódica

Existe proteção catódica e anódica do tipo eletroquímico. No entanto, o primeiro conceito, usado para proteger oleodutos, recebeu a maior popularidade. De acordo com o princípio geral, ao implementar este método, uma corrente com um pólo negativo é fornecida ao objeto de uma fonte externa. Em particular, um tubo de aço ou cobre pode ser protegido dessa maneira, como resultado da polarização das seções do cátodo com a transição de seus potenciais para o estado do ânodo. Como resultado, a atividade corrosiva da estrutura protegida será reduzida a quase zero.

Ao mesmo tempo, a proteção catódica pode ter diferentes versões. A técnica de polarização de uma fonte externa descrita acima é amplamente praticada, mas o método de desaeração de eletrólitos com diminuição na taxa de processos catódicos, bem como a criação de uma barreira protetora, também funciona de maneira eficaz.

Foi observado mais de uma vez que o princípio da proteção catódica é implementado por uma fonte de corrente externa. Na verdade, a principal função da proteção anticorrosiva está em seu trabalho. Essas tarefas são realizadas por estações especiais, que, via de regra, fazem parte da infraestrutura geral de manutenção da tubulação.

Estações Catódicas de Proteção Contra Corrosão

A principal função da estação catódica é fornecer corrente estável ao objeto metálico alvo de acordo com o método de polarização catódica. Tais equipamentos são utilizados na infraestrutura de gasodutos e oleodutos subterrâneos, em tubulações de abastecimento de água, redes de aquecimento, etc.

Existem muitas variedades de tais fontes, enquanto o dispositivo de proteção catódica mais comum prevê a presença de:

• equipamento conversor de corrente;
• fios para conectar ao objeto protegido;
• eletrodo terra anódico.

Ao mesmo tempo, há uma divisão das estações em inversoras e transformadoras. Existem outras classificações, mas estão focadas na segmentação das instalações seja por aplicação ou por características técnicas e parâmetros de dados de entrada. Os princípios básicos de operação são ilustrados mais claramente pelos dois tipos indicados de estações catódicas.

Instalações de transformadores para proteção catódica

Deve-se notar desde já que este tipo de estação está obsoleta. Ele está sendo substituído por análogos do inversor, que têm vantagens e desvantagens. De qualquer forma,modelos de transformadores são usados mesmo em novos pontos de proteção eletroquímica.

A base de tais objetos é um transformador de baixa frequência de 50 Hz e um conversor de tiristor. Para o sistema de controle de tiristores, os dispositivos mais simples são usados, incluindo controladores de potência de pulso de fase. Uma abordagem mais responsável para resolver problemas de controle envolve o uso de controladores com ampla funcionalidade.

Moderna proteção catódica contra corrosão de tubulações com tais equipamentos permite ajustar os parâmetros da corrente de saída, indicadores de tensão, bem como equalizar potenciais de proteção. Quanto às desvantagens do equipamento do transformador, elas se resumem a um alto grau de ondulação de corrente na saída com um baixo fator de potência. Esta falha não é explicada pela forma senoidal da corrente.

Para resolver o problema com ondulação, até certo ponto, é possível introduzir um indutor de baixa frequência no sistema, mas suas dimensões correspondem às dimensões do próprio transformador, o que nem sempre faz tal adição possível.

Estação inversora de proteção catódica

As instalações do tipo inversor são baseadas em conversores pulsados de alta frequência. Uma das principais vantagens da utilização de estações desse tipo é a alta eficiência, chegando a 95%. Para efeito de comparação, para instalações de transformadores, esse valor chega a uma média de 80%.

Às vezes, outras virtudes vêm à tona. Por exemplo, as pequenas dimensões das estações inversoras expandemoportunidades para seu uso em áreas difíceis. Há também vantagens financeiras, que são confirmadas pela prática de uso desses equipamentos. Assim, a proteção contra corrosão catódica do inversor de tubulações compensa rapidamente e requer um investimento mínimo em manutenção técnica. No entanto, essas qualidades são claramente visíveis apenas quando comparadas com as instalações de transformadores, mas hoje existem novos meios mais eficazes de fornecer corrente para dutos.

Projetos de estações catódicas

Tais equipamentos estão disponíveis no mercado em diferentes caixas, formatos e dimensões. É claro que a prática do projeto individual desses sistemas também é difundida, o que possibilita não apenas obter um projeto ideal para necessidades específicas, mas também fornecer os parâmetros operacionais necessários.

O cálculo rigoroso das características da estação permite otimizar ainda mais o custo de sua instalação, transporte e armazenamento. Por exemplo, a proteção catódica contra a corrosão de tubulações com base em um inversor com massa de 10 a 15 kg e potência de 1,2 kW é bastante adequada para pequenos objetos. Equipamentos com tais características podem ser atendidos por carro, porém, para projetos de grande porte, podem ser utilizadas estações mais massivas e pesadas, exigindo a conexão de caminhões, guindaste e equipes de instalação.

Funcionalidade de proteção

Especial atenção no desenvolvimento de estações catódicas é dada à proteção do próprio equipamento. Para isso, integramossistemas que permitem proteger as estações de curtos-circuitos e quebras de carga. No primeiro caso, são utilizados fusíveis especiais para a operação de emergência das instalações.

Quanto a picos e quebras de energia, é improvável que uma estação de proteção catódica seja seriamente afetada por eles, mas pode haver risco de choque elétrico. Por exemplo, se no modo normal o equipamento for operado com uma pequena tensão, então após uma pausa, o s alto nos indicadores pode trazer até 120 V.

Outros tipos de proteção eletroquímica

Além da proteção catódica, também são praticadas tecnologias de drenagem elétrica, bem como métodos de banda de rodagem para prevenir a corrosão. A direção mais promissora é considerada uma proteção especial contra a formação de corrosão. Neste caso, os elementos ativos também são conectados ao objeto alvo, o que garante a transformação da superfície com cátodos por meio de corrente. Por exemplo, um tubo de aço como parte de um gasoduto pode ser protegido por cilindros de zinco ou alumínio.

Conclusão

Os métodos de proteção eletroquímica não podem ser classificados como novos e, além disso, inovadores. A eficácia do uso de tais técnicas na luta contra os processos de ferrugem é dominada há muito tempo. No entanto, uma séria desvantagem impede a ampla distribuição deste método. O fato é que a proteção contra corrosão catódica de dutos inevitavelmente gera as chamadas correntes parasitas. Eles não são perigosos para a estrutura alvo, mas podem ter um efeito negativo naobjetos próximos. Em particular, a corrente parasita contribui para o desenvolvimento da mesma corrosão na superfície metálica de tubos adjacentes.