Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тотығудың алдын алу техникасы
Corrosion prevention technique
Катодтық қорғау (CP; /audio=En us cathodic. ОГГ//К//АЕ/'/Т//К//Д//I//К/) – металл бетінің коррозиясын бақылау үшін қолданылатын техника, ол электрохимиялық элементтің катоды ретінде жасалады. Қорғаудың қарапайым әдісі қорғалатын металды анод ретінде әрекет ету үшін оңай тотығатын "құрбандық металлға" жалғастырады. Құрбандық металл қорғалған металлдың орнына тотығады. Пассивті гальваникалық катодтық қорғау жеткіліксіз болған ұзын құбырлар сияқты құрылымдар үшін, жеткілікті токпен қамтамасыз ету үшін сыртқы тұрақты ток көзі қолданылады. Катодтық қорғау жүйелері әртүрлі ортада металл құрылымдардың кең ауқымын қорғайды. Көп қолданылатын мысалдар: болаттан жасалған су немесе жанармай құбырлары және үй су жылытқыштары сияқты болаттан жасалған сақтау резервуарлары; болат тіректер; кемелер мен қайықтардың корпустары; теңіздегі мұнай платформалары және құрлықтағы мұнай ұңғымаларының қаптамалары; теңіздегі жел электр станцияларының негіздері және бетон ғимараттар мен құрылыстардағы металл арматуралар. Тағы бір кең таралған қолданыс – мырышпен қапталған болат, онда болат бөлшектер тотығудан қорғалады. Катодтық қорғау кейбір жағдайларда кернеулі коррозияның дамуын болдырмауға мүмкіндік береді.
Cathodic protection (CP; /audio=En us cathodic. ogg//k//ae/'/T//Q//d//I//k/) is a technique used to control the corrosion of a metal surface by making it the cathode of an electrochemical cell. A simple method of protection connects the metal to be protected to a more easily corroded "sacrificial metal" to act as the anode. The sacrificial metal then corrodes instead of the protected metal. For structures such as long pipelines, where passive galvanic cathodic protection is not adequate, an external DC electrical power source is used to provide sufficient current. Cathodic protection systems protect a wide range of metallic structures in various environments. Common applications are: steel water or fuel pipelines and steel storage tanks such as home water heaters; steel pier piles; ship and boat hulls; offshore oil platforms and onshore oil well casings; offshore wind farm foundations and metal reinforcement bars in concrete buildings and structures. Another common application is in galvanized steel, in which a sacrificial coating of zinc on steel parts protects them from rust. Cathodic protection can, in some cases, prevent stress corrosion cracking.
Тарих
Катодтық қорғанысты алғаш рет сэр Хамфри Дэви 1824 жылы Лондондағы Корольдік қоғамға ұсынған бірқатар мақалаларында сипаттады. Алғашқы қолданылуы 1824 жылы болды. Темірден жасалған құрбандық анодтарды кеме қабығының мыс қабығына, су сызығының астында бекіту арқылы мыстың коррозиясы күрт төмендетілді. Дегенмен, катодтық қорғаныстың қосымша салдары теңіз өсімдігінің көбеюі болды. Әдетте, мыс коррозияға ұшырағанда, антифоулингтік әсер беретін мыс иондарын бөліп шығарады. Теңіз өсімдігінің шамадан тыс өсуі кеменің өнімділігіне әсер еткендіктен, Корольдік теңіз күштері мыстың тозуына рұқсат беру және теңіз өсімдігінің азаюынан пайда көрудің жақсырақ екеніне шешім келдірді, сондықтан катодтық қорғану одан әрі қолданылмады. Дэвидің тәжірибелеріне оның шәкірті Майкл Фарадей көмектесті, ол Дэви қайтыс болғаннан кейін де зерттеулерін жалғастырды. 1834 жылы Фарадей коррозиядағы салмақ жоғалу мен электр тогы арасындағы сандық байланысты анықтады, осылайша катодтық қорғаныстың болашақ қолданылуына негіз салды. Томас Эдисон 1890 жылы кемелерде сыртқы токпен катодтық қорғанысты сынақтан өткізді, бірақ қолайлы ток көзі мен анод материалдарының жетіспеуіне байланысты сәтсіз аяқталды. Дэвидің тәжірибесінен кейін 100 жыл өткен соң, катодтық қорғану АҚШ-та мұнай құбырларында кеңінен қолданыла бастады. 1928 жылдан бастап болаттан жасалған газ құбырларына катодтық қорғау қолданылды және 1930 жылдары одан да кеңінен пайдаланылды.
Cathodic protection was first described by Sir Humphry Davy in a series of papers presented to the Royal Society in London in 1824. The first application was to in 1824. Sacrificial anodes made from iron attached to the copper sheath of the hull below the waterline dramatically reduced the corrosion rate of the copper. However, a side effect of cathodic protection was the increase in marine growth. Usually, copper when corroding releases copper ions which have an anti fouling effect. Since excess marine growth affected the performance of the ship, the Royal Navy decided that it was better to allow the copper to corrode and have the benefit of reduced marine growth, so cathodic protection was not used further. Davy was assisted in his experiments by his pupil Michael Faraday, who continued his research after Davy's death. In 1834, Faraday discovered the quantitative connection between corrosion weight loss and electric current and thus laid the foundation for the future application of cathodic protection. Thomas Edison experimented with impressed current cathodic protection on ships in 1890, but was unsuccessful due to the lack of a suitable current source and anode materials. It would be 100 years after Davy's experiment before cathodic protection was used widely on oil pipelines in the United States cathodic protection was applied to steel gas pipelines beginning in 1928 and more widely in the 1930s.
Қиындыққа қарсы катодтық қорғау (ICCP)
Кейбір жағдайларда, сыртқы токпен катодтық қорғаныс (ICCP) жүйелері қолданылады. Олар тікелей ток көзіне қосылған анодтардан тұрады, көбінесе ауыспалы ток желісіне қосылған трансформатор-түзетушінен. Егер ауыспалы ток желісі болмаса, күн панельдері, жел энергиясы немесе газбен жұмыс істейтін термоэлектр генераторлары сияқты баламалы қуат көздері қолданылуы мүмкін. ICCP жүйелері үшін анодтар әртүрлі пішіндерде және өлшемдерде қол жетімді. Көбінесе анодтар құбырлы, қатты таяқша пішіндес немесе әртүрлі материалдардан жасалған үздіксіз ленталар болып табылады. Оларға жоғары кремнийлі, шойын, графит, қоспалы металл оксидтері (MMO), платина және ниобиймен қапталған сымдар және басқа материалдар жатады. Құбыр желілері үшін анодтар жерге орналастырылған аймақтарда немесе токтың таралу қажеттіліктері сияқты бірнеше жобалау және дала жағдайларына байланысты, терең тік шұңқырда орналастырылады. Катодтық қорғаныс трансформатор-түзетуші құрылғылары көбінесе тапсырыс бойынша жасалады және қашықтан бақылау және басқару, кіріктірілген ток үзу құрылғылары және түрлі электрлік корпус түрлері сияқты әртүрлі мүмкіндіктермен жабдықталады. Катодтық қорғаныс жүйесімен қорғалатын құрылымға тікелей ток көзінің теріс терминалы қосылады. Түзетушінің оңдық тікелей ток кабелі анодтарға қосылады. Ауыспалы ток кабелі түзетушінің кіріс терминалдарына қосылады. ICCP жүйесінің шығысы мақсатты құрылымды қорғау үшін жеткілікті токпен қамтамасыз ету үшін оңтайландырылуы тиіс. Кейбір катодтық қорғаныс трансформатор-түзетуші құрылғылары ICCP жүйесінің шығыс кернеуін таңдау үшін трансформатор орамдарындағы крандармен және жалғастыру терминалдарымен жабдықталған. Су резервуарлары және басқа да қолданулар үшін катодтық қорғаныс трансформатор-түзетуші құрылғылары оптималды ток шығысын немесе құрылым-электролит потенциалын сақтау үшін жұмыс кернеуін автоматты түрде реттеу үшін қатты күйдегі схемалармен жасалады. Жұмыс кернеулерін (тікелей және кейде ауыспалы ток) және ток шығысын көрсету үшін аналогты немесе цифрлық өлшегіштер жиі орнатылады. Жағалау құрылыстары және басқа да ірі, күрделі нысандар үшін ICCP жүйелері көбінесе жеке катодтық қорғаныс трансформатор-түзетуші тізбектері бар анодтардың бірнеше тәуелсіз аймақтарымен жобаланады.
In some cases, impressed current cathodic protection (ICCP) systems are used. These consist of anodes connected to a DC power source, often a transformer rectifier connected to AC power. In the absence of an AC supply, alternative power sources may be used, such as solar panels, wind power or gas powered thermoelectric generators. Anodes for ICCP systems are available in a variety of shapes and sizes. Common anodes are tubular and solid rod shapes or continuous ribbons of various materials. These include high silicon, cast iron, graphite, mixed metal oxide (MMO), platinum and niobium coated wire and other materials. For pipelines, anodes are arranged in groundbeds either distributed or in a deep vertical hole depending on several design and field condition factors including current distribution requirements. Cathodic protection transformer rectifier units are often custom manufactured and equipped with a variety of features, including remote monitoring and control, integral current interrupters and various type of electrical enclosures. The output DC negative terminal is connected to the structure to be protected by the cathodic protection system. The rectifier output DC positive cable is connected to the anodes. The AC power cable is connected to the rectifier input terminals. The output of the ICCP system should be optimized to provide enough current to provide protection to the target structure. Some cathodic protection transformer rectifier units are designed with taps on the transformer windings and jumper terminals to select the voltage output of the ICCP system. Cathodic protection transformer rectifier units for water tanks and used in other applications are made with solid state circuits to automatically adjust the operating voltage to maintain the optimum current output or structure to electrolyte potential. Analog or digital meters are often installed to show the operating voltages (DC and sometimes AC) and current output. For shore structures and other large complex target structures, ICCP systems are often designed with multiple independent zones of anodes with separate cathodic protection transformer rectifier circuits.
Гибридтік жүйелер
Гибридтік жүйелер жоғарыда аталған жүйелердің үйлесімін пайдаланады, ICCP жүйелерінің қалпына келтіру қабілеттерін қолдана отырып, гальваникалық анодтың тиімді, төмен құн және күтуге ыңғайлы сипаттарын сақтайды. Жүйе әдетте бір-бірінен белгілі қашықтықта орналасқан сымдалған гальваникалық анодтардан тұрады, олар бастапқыда бетонды қалпына келтіру және иондық миграцияны қамтамасыз ету үшін қысқа мерзімге қосылады. Содан кейін қуат көзі ажыратылады және анодтар гальваникалық жүйе ретінде болатқа тікелей қосылады. Қажет болған жағдайда қосымша қуат беру кезеңдері қолданылуы мүмкін. Гальваникалық жүйелер сияқты, коррозия жылдамдығын бақылау үшін поляризациялық сынақтар мен жарты жасуша потенциалын өлшеуге болады. Жүйенің қызмет ету мерзімі бойында поляризацияға қол жеткізу мақсат емес.
Hybrid systems use a combination of the aforementioned systems to achieve some of the benefits of both, utilizing the restorative capabilities of ICCP systems but maintaining the reactive, lower cost, and easier to maintain nature of a galvanic anode. The system is made up of wired galvanic anodes in arrays typically apart, which are then initially powered for a short period to restore the concrete and to power ionic migration. The power supply is then taken away and the anodes are simply attached to the steel as a galvanic system. More powered phases can be administered if needed. Like galvanic systems, corrosion rate monitoring from polarization tests and half cell potential mapping can be used to measure corrosion. Polarization is not the goal for the life of the system.
Ыстық су резервуары / Су жылытқышы
Бұл технология су жылытқыштарды қорғау үшін де қолданылады. Шындығында, титаннан жасалған және MMO қаптамасы бар күшті ток аноды (анод) жіберген электрондар резервуардың ішкі бетінің тозуына кедергі келтіреді. Тиімді деп танылу үшін бұл анодтар белгілі бір стандарттарға сай болуы керек: катодтық қорғау жүйесі, егер оның потенциалы катодтық қорғау критерийлерімен белгіленген шектерге жетсе немесе одан асып кетсе, тиімді деп есептеледі. Қолданылатын катодтық қорғау критерийлері NACE Ұлттық Коррозия Инженерлері қауымдастығының NACE SP0388 2007 (бұрын RP0388 2001) стандартынан алынған.
This technology is also used to protect water heaters. Indeed, the electrons sent by the imposed current anode (composed of titanium and covered with MMO) prevents the inside of the tank from rusting. In order to be recognized as effective, these anodes must comply with certain standards: A cathodic protection system is considered efficient when its potential reaches or exceeds the limits established by the cathodic protection criteria. The cathode protection criteria used come from the standard NACE SP0388 2007 (formerly RP0388 2001) of the NACE National Association of Corrosion Engineers.
Құбырлар
Қауіпті өнімдер құбырлары әдетте катодтық қорғаныспен күшейтілген қаптамамен қорғалады. Құбыр желісі үшін әсерлі токпен катодтық қорғаныс жүйесі (ICCP) тұрақты ток көзінен, көбінесе айнымалы токтан жұмыс ілейтін трансформатор-түзеткіштен және анодтан немесе жерге көмілген анодтар жиынтығынан (анодтық жерлеу) тұрады. Тұрақты ток көзі әдетте 50 амперге дейін және 50 вольтқа дейін тұрақты ток шығысын береді, бірақ бұл құбырдың мөлшері және қаптама сапасы сияқты бірнеше факторларға байланысты. Оң тұрақты ток шығыс терминалы кабельдер арқылы анодтар жиынтығына қосылады, ал түзеткіштің теріс терминалын құбыр желісіне қосатын тағы бір кабель, мүмкіндігінше, өлшеулерді жүргізуге арналған қосылыс қораптары арқылы жалғанады. Анодтар өткізгіш кокспен (анодтардың өнімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсартатын материал) толтырылған тік шұңқырдан тұратын жерге орнатылуы мүмкін немесе дайындалған траншеяға, өткізгіш кокспен қоршалып, толтырылып орналастырылуы мүмкін. Жерге орнату түрі мен мөлшерін таңдау қолданылуына, орналасқан жеріне және топырақтың кедергісіне байланысты. Содан кейін тұрақты токпен катодтық қорғаныс тогы, құбыр мен топырақ арасындағы потенциалды немесе электрод потенциалын өлшеуді қоса алғанда, түрлі сынақтар жүргізілгеннен кейін оңтайлы деңгейге реттеледі. Кейде құбырды гальваникалық (қорбандық) анодтарды пайдалану арқылы қорғау экономикалық жағынан тиімдірек болуы мүмкін. Бұл көбінесе шектеулі ұзындығы бар, кішкентай диаметрлі құбырларда кездеседі. Гальваникалық анодтар қорғалатын құрылымға катодтық қорғаныс тогын жеткізу үшін металдардың гальваникалық қатар потенциалдарына сенеді. Әртүрлі құбыр материалдарынан жасалған су құбырлары да катодтық қорғаныспен жабдықталады, егер иелері катодтық қорғанысты қолдану нәтижесінде күтілетін құбыр желісінің қызмет ету мерзімін ұзарту үшін шығындар орынды деп тапса.
Hazardous product pipelines are routinely protected by a coating supplemented with cathodic protection. An impressed current cathodic protection system (ICCP) for a pipeline consists of a DC power source, often an AC powered transformer rectifier and an anode, or array of anodes buried in the ground (the anode groundbed). The DC power source would typically have a DC output of up to 50 amperes and 50 volts, but this depends on several factors, such as the size of the pipeline and coating quality. The positive DC output terminal would be connected via cables to the anode array, while another cable would connect the negative terminal of the rectifier to the pipeline, preferably through junction boxes to allow measurements to be taken. Anodes can be installed in a groundbed consisting of a vertical hole backfilled with conductive coke (a material that improves the performance and life of the anodes) or laid in a prepared trench, surrounded by conductive coke and backfilled. The choice of groundbed type and size depends on the application, location and soil resistivity. The DC cathodic protection current is then adjusted to the optimum level after conducting various tests including measurements of pipe to soil potentials or electrode potential. It is sometimes more economically viable to protect a pipeline using galvanic (sacrificial) anodes. This is often the case on smaller diameter pipelines of limited length. Galvanic anodes rely on the galvanic series potentials of the metals to drive cathodic protection current from the anode to the structure being protected. Water pipelines of various pipe materials are also provided with cathodic protection where owners determine the cost is reasonable for the expected pipeline service life extension attributed to the application of cathodic protection.
Кемелер мен қайықтар
Кемелердің катодтық қорғанысы көбінесе корпусқа бекітілген гальваникалық анодтармен және ірі кемелерде ICCP (сыртқы катодтық қорғаныш жүйесімен) жүзеге асырылады. Кемелерді тексеру және жөндеу үшін судан үнемі шығарып отыратындықтан, гальваникалық анодтарды ауыстыру оңай шаруа. Гальваникалық анодтар әдетте судағы кедергіні азайту үшін арнайы пішінделген және корпусқа жақын орнатылып, кедергіні барынша азайтуға тырысады. Кішкентай кемелер, мысалы, яхталар, металл емес корпусқа ие болса, сыртқы моторлар сияқты бөліктерді қорғау үшін гальваникалық анодтармен жабдықталады. Барлық гальваникалық катодтық қорғаныс сияқты, бұл қолданбада да анод пен қорғалатын нысан арасында берік электр байланысы болуы қажет. Кемелердегі ICCP үшін анодтар көбінесе платиналанған титан сияқты инертті материалдан жасалады. Кеме ішінде тұрақты ток көзі орнатылады және анодтар корпустың сыртына бекітіледі. Анодтық кабельдер кемеге компрессиялық тығыздағыш арқылы кіргізіліп, тұрақты ток көзіне бағытталады. Ток көзінен келген теріс кабель тізбекті толықтыру үшін корпусқа жалғанады. Кеме ICCP анодтары тегіс орнатылып, кемеге кедергі әсерін азайтады және механикалық зақымдардан сақтау үшін жеңіл жүк сызығынан кемінде 5 фут (1.5 метр) төмен орналастырылады. Қорғау үшін қажетті ток тығыздығы жылдамдыққа байланысты және анодты корпусқа орналастырғанда ток сыйымдылығы мен орнын таңдауда ескеріледі. Кейбір кемелерге арнайы өңдеу қажет болуы мүмкін, мысалы, алюминий корпусы бар және болаттан жасалған бекіткіштері бар кемелерде электрохимиялық элемент пайда болады, онда алюминий корпусы гальваникалық анод рөлінде әрекет ете алады және коррозия күшейеді. Мұндай жағдайларда алюминий немесе мырыштан жасалған гальваникалық анодтар алюминий корпусы мен болат бекіткіш арасындағы потенциал айырмашылығын теңестіруге көмектеседі. Егер болат бекіткіштер үлкен болса, бірнеше гальваникалық анодтар немесе тіпті кішкентай ICCP жүйесі қажет болуы мүмкін.
Cathodic protection on ships is often implemented by galvanic anodes attached to the hull and ICCP for larger vessels. Since ships are regularly removed from the water for inspections and maintenance, it is a simple task to replace the galvanic anodes. Galvanic anodes are generally shaped to reduced drag in the water and fitted flush to the hull to also try to minimize drag. Smaller vessels, with non metallic hulls, such as yachts, are equipped with galvanic anodes to protect areas such as outboard motors. As with all galvanic cathodic protection, this application relies on a solid electrical connection between the anode and the item to be protected. For ICCP on ships, the anodes are usually constructed of a relatively inert material such as platinized titanium. A DC power supply is provided within the ship and the anodes mounted on the outside of the hull. The anode cables are introduced into the ship via a compression seal fitting and routed to the DC power source. The negative cable from the power supply is simply attached to the hull to complete the circuit. Ship ICCP anodes are flush mounted, minimizing the effects of drag on the ship, and located a minimum 5 ft below the light load line in an area to avoid mechanical damage. The current density required for protection is a function of velocity and considered when selecting the current capacity and location of anode placement on the hull. Some ships may require specialist treatment, for example aluminum hulls with steel fixtures will create an electrochemical cell where the aluminum hull can act as a galvanic anode and corrosion is enhanced. In cases like this, aluminum or zinc galvanic anodes can be used to offset the potential difference between the aluminum hull and the steel fixture. If the steel fixtures are large, several galvanic anodes may be required, or even a small ICCP system.
Теңізші
Теңіздегі катодтық қорғаныс көптеген аймақтарды, жағалауларды, порттарды және теңіз құрылыстарын қамтиды. Құрылыстардың алуан түрлілігі қорғаныс жүйелерінің де әртүрлі болуына себеп болады. Гальваникалық анодтар жиі қолданылады, бірақ ICCP-ді де пайдалануға болады. Құрылыстың геометриясының, құрамының және архитектурасының кең ауқымына байланысты, құрылымға қатысты катодтық қорғаныс жүйелерін жобалау үшін мамандандырылған фирмалардың қатысуы жиі қажет. Кейде теңіз құрылыстарын тиімді қорғау үшін кейіннен түзетулер енгізу қажет болады.
Marine cathodic protection covers many areas, jetties, harbors, offshore structures. The variety of different types of structure leads to a variety of systems to provide protection. Galvanic anodes are favored, but ICCP can also often be used. Because of the wide variety of structure geometry, composition, and architecture, specialized firms are often required to engineer structure specific cathodic protection systems. Sometimes marine structures require retroactive modification to be effectively protected
Бетондағы болат
Бетон арматурасына қолдану сәл өзгеше, себебі анодтар мен эталондық электродтар әдетте бетон құю кезінде бетонға орнатылады. Бетон ғимараттар, көпірлер және ұқсас құрылымдар үшін әдеттегі техника – ICCP қолдану, бірақ гальваникалық катодтық қорғау принципін пайдаланатын жүйелер де бар. Бірақ, кемінде Ұлыбританияда, атмосфералық әсерге ұшыраған темірбетон құрылымдар үшін гальваникалық анодтарды қолдану эксперименталды деп есептеледі. ICCP үшін принцип кез келген басқа ICCP жүйесімен бірдей. Дегенмен, көпір сияқты атмосфералық әсерге ұшыраған бетон құрылыста, құбыр желісінде қолданылатын анодтар тізбегіне қарағанда, құрылым бойынша көптеген анодтар таратылады. Бұл жүйені күрделендіреді және әдетте автоматты түрде басқарылатын тұрақты ток көзі қолданылады, мүмкін қашықтан бақылау және басқару опциясымен. Жер астындағы немесе су астындағы құрылымдар үшін емдеу, кез келген басқа жер астындағы немесе су астындағы құрылымдарға ұқсас. Гальваникалық жүйелер жаңартуды жеңілдетеді және ICCP сияқты басқару жүйелеріне мұқтаж болмайды. Алдын ала кернеуленген бетон цилиндрлі құбырдан (PCCP) жасалған құбырлар үшін катодтық қорғау техникалары, әдетте болат құбырлар үшін қолданылатындай, бірақ кернеулі сымның зақымдануын болдырмау үшін қолданылатын потенциал шектелуі керек. PCCP құбырларындағы болат сым кернеуге орай созылып, сымның коррозияға ұшырауы бұзуға әкелуі мүмкін. Қосымша проблема – артық теріс потенциалдың нәтижесінде пайда болатын сутегі иондары сымның сутегімен сынуына себеп болуы мүмкін, бұл да бұзуға әкеледі. Тым көп сымдардың істен шығуы PCCP-нің күйреуіне алып келеді. Сондықтан ICCP-ны іске асыру үшін қанағаттанарлық қорғауды қамтамасыз ету үшін өте мұқият бақылау қажет. Оңайрақ шешім – гальваникалық анодтарды пайдалану, олар өзін-өзі шектейді және басқаруды қажет етпейді.
The application to concrete reinforcement is slightly different in that the anodes and reference electrodes are usually embedded in the concrete at the time of construction when the concrete is being poured. The usual technique for concrete buildings, bridges and similar structures is to use ICCP, but there are systems available that use the principle of galvanic cathodic protection as well, although in the UK at least, the use of galvanic anodes for atmospherically exposed reinforced concrete structures is considered experimental. For ICCP, the principle is the same as any other ICCP system. However, in a typical atmospherically exposed concrete structure such as a bridge, there will be many more anodes distributed through the structure as opposed to an array of anodes as used on a pipeline. This makes for a more complicated system and usually an automatically controlled DC power source is used, possibly with an option for remote monitoring and operation. For buried or submerged structures, the treatment is similar to that of any other buried or submerged structure. Galvanic systems offer the advantage of being easier to retrofit and do not need any control systems as ICCP does. For pipelines constructed from pre stressed concrete cylinder pipe (PCCP), the techniques used for cathodic protection are generally as for steel pipelines except that the applied potential must be limited to prevent damage to the prestressing wire. The steel wire in a PCCP pipeline is stressed to the point that any corrosion of the wire can result in failure. An additional problem is that any excessive hydrogen ions as a result of an excessively negative potential can cause hydrogen embrittlement of the wire, also resulting in failure. The failure of too many wires will result in catastrophic failure of the PCCP. To implement ICCP therefore requires very careful control to ensure satisfactory protection. A simpler option is to use galvanic anodes, which are self limiting and need no control.
Ішкі катодтық қорғау
Сұйықтықтарды сақтау немесе тасымалдау үшін қолданылатын ыдыстар, құбырлар және резервуарлар (балласттық резервуарлар да оның ішінде) катодтық қорғаныс арқылы ішкі беттерін коррозиядан қорғауға болады. ICCP және гальваникалық жүйелер қолданылуы мүмкін. Ішкі катодтық қорғаныстың кең таралған қолданыс аймақтары – су сақтау резервуарлары және электр станцияларының қабықшалық-түтік типтес жылу алмастырғыштары.
Vessels, pipelines and tanks (including ballast tanks) which are used to store or transport liquids can also be protected from corrosion on their internal surfaces by the use of cathodic protection. ICCP and galvanic systems can be used. A common application of internal cathodic protection is water storage tanks and power plant shell and tube heat exchangers.
Гальвандалған болат
Гальванизация, әдетте, болатты металл цинк немесе қалайы қабатымен жабудың ыстық әдісін білдіреді. Ерітілген цинк ваннасына көбінесе қорғасын немесе антимон қосылады, сондай-ақ басқа металдар да зерттелген. Гальванизацияланған жабындар көптеген орталарда өте төзімді, себебі олар жабынның кедергілік қасиеттерін катодтық қорғаныстың артықшылықтарымен үйлестіреді. Егер цинк жабыны сызатталса немесе жергілікті түрде зақымдалса және болат ашылып қалса, цинк жабынының айналасындағы аймақтар ашық болатпен гальваникалық элемент құрап, оны коррозиядан қорғайды. Бұл – жергілікті катодтық қорғаныстың бір түрі. Цинк құрбандыққа шалынатын анод ретінде әрекет етеді. Гальванизация катодтық қорғаныстың электрохимиялық принципін пайдаланғанымен, іс жүзінде катодтық емес, құрбандық қорғанысы болып табылады. Гальванизацияда тек цинкке өте жақын аймақтар ғана қорғалады. Сондықтан, үлкен аумақты болат тек шеттерінен ғана қорғай алады.
Galvanizing generally refers to hot dip galvanizing which is a way of coating steel with a layer of metallic zinc or tin. Lead or antimony are often added to the molten zinc bath, and also other metals have been studied. Galvanized coatings are quite durable in most environments because they combine the barrier properties of a coating with some of the benefits of cathodic protection. If the zinc coating is scratched or otherwise locally damaged and steel is exposed, the surrounding areas of zinc coating form a galvanic cell with the exposed steel and protect it from corrosion. This is a form of localized cathodic protection the zinc acts as a sacrificial anode. Galvanizing, while using the electrochemical principle of cathodic protection, is not actually cathodic but sacrificial protection. In the case of galvanizing, only areas very close to the zinc are protected. Hence, a larger area of bare steel would only be protected around the edges.
Автомобильдер
Бірнеше компания автомобильдер мен жүк көліктерінің коррозиясын азайтады деп мәлімдейтін электрондық құрылғыларды сатуға шығарады. Коррозияны бақылау мамандары бұл құрылғылардың тиімді емес екенін анықтады. Құрылғыларды қолдануды растайтын тәуелсіз ғылыми зерттеулер мен тексерулер жүргізілмеген. 1996 жылы FTC Дэвид МакКредиге, автомобильдерді коррозиядан қорғайтынын мәлімдеген құрылғыларды сатқан адамға, өтемақы төлеуді бұйырды және "Rust Buster" және "Rust Evader" аттарын қолдануға тыйым салды. Канада Бәсекелестік Заңының 74.01(1)(b) тармағына сәйкес, өнімнің тиімділігі туралы кез келген мәлімдеме, олардың жеткілікті және дұрыс сынақтарға негізделгенін дәлелдеу мүмкін болмаса, жасалмауы керек. Канада Бәсекелестік Бюросы Канадада электрондық коррозияға қарсы құрылғыларды сататын бірнеше компанияны тергеді. Кейбір компаниялар өз өнімдерін нарықтан алуға мәжбүр болды, өйткені олар өз мәлімдемелерін ғылыми тұрғыдан дәлелдей алмады. Алайда, тергеуге алынған кем дегенде екі компания Бәсекелестік Бюросының талаптарын қанағаттандырды. Олардың көлік құралдарын коррозиядан қорғау туралы мәлімдемелері Бәсекелестік Заңының 74.01(1)(b) тармағына сәйкес жеткілікті және дұрыс сынақтарға негізделген. Бәсекелестік Бюросының Канада нарығында импрессионды токпен катодтық қорғау модулін тарату жөніндегі тергеуіне жауап ретінде Auto Saver Systems, Inc. компаниясы өзінің модулін ISO сертификатталған зертханада зертханалық сынақтан өткізді. Сынақ әдістемесі ASTM B117 тұзды шашырату (тұман) аппаратын пайдаланудың стандартты тәжірибесіне негізделген, оны Бәсекелестік Бюросы тартқан коррозия сарапшысы автомобильдің жұмыс ортасын қайталау үшін бейімдеді. Сынақ ASTM B117 стандартынан ерекшеленді, себебі цинктелген автомобиль болат панельдері тұзды шашыратуға толыққанды ұшыраған жоқ. Оның орнына, панельдің бір шетіндегі 12 дюймдік сызықпен ашық қалған болат ғана тұзды шашыратуға ұшырады, ал панельдің қалған бөлігі толығымен құрғақ күйде қалды. Сынақ нәтижелері, Бюроға хабарланып, Бюро растағандай, Auto Saver модулі сынақтан өткізілген болат панельдердегі темірдің электрохимиялық коррозия әлеуетін теріс бағытта өзгерте алды, бұл катодтық қорғауға қол жеткізілгенін және темірдің тотығу процесін (қатырдың пайда болуын) баяулатқанын дәлелдеді. Гальванизацияланған және гальванизацияланбаған сынақ панельдерін визуалды тексеру кезінде, бақылау панельдерімен (қорғау модуліне қосылмаған) салыстырғанда, тоттың көрінуінде айтарлықтай азаю байқалды, бұл сынақтар кезінде панельдерде алынған электрохимиялық потенциал өлшемдерінде байқалған катодтық өзгеріске сәйкес келді. Екінші компания, Canadian Auto Preservation Inc., өзінің Электромагниттік әсермен коррозияны бақылау технологиясының (EICCT) сынағы жеткілікті және дұрыс екенін дәлелдеп, Бәсекелестік Бюросын қанағаттандыра алды. Auto Saver компаниясы қолданған әдістемеге ұқсас осы модульді сынау, сондай-ақ, катодтық қорғауға қол жеткізілгеніне сәйкес, темірден гальванизацияланған автомобиль болат панельдерінің электрохимиялық коррозия әлеуетін теріс бағытта өзгертті. 2017 жылы автокөліктерде коррозияны тежеудегі Final Coat технологиясының тиімділігіне сілтеме жасайтын ғылыми мақала жарияланды. Осы екі электрондық коррозияны тежейтін құрылғылардың нәтижелері осы құрылғылардың металл панельдердің потенциалын қалай өзгерте алатынын жақсырақ түсіну үшін қосымша зерттеулер мен сынақтарды жүргізу қажеттілігін көрсетеді, яғни катодтық қорғаныс принциптеріне сәйкес оң және теріс полюстер арасындағы электрлік тізбекті жабу үшін қажетті үздіксіз электролиттік жол болмаған жағдайда катодтық әсерді.
Several companies market electronic devices claiming to mitigate corrosion for automobiles and trucks. Corrosion control professionals find they do not work. There is no peer reviewed scientific testing and validation supporting the use of the devices. In 1996 the FTC ordered David McCready, a person that sold devices claiming to protect cars from corrosion, to pay restitution and banned the names "Rust Buster" and "Rust Evader." Under section 74.01(1) (b) of the Competition Act Canada, no performance claims about a product or its effectiveness can be done unless it can be proven that they are based on adequate and proper tests. The Competition Bureau Canada proceeded to investigate several companies selling electronic corrosion devices in Canada. Some were forced to withdraw their product from the market as they could not support their claims scientifically. However, at least two companies under investigation were able to satisfy the Competition Bureau that their claims of protecting vehicles against corrosion were based on adequate and proper testing under section 74.01(1) (b) of the Competition Act. In response to the Competition Bureau's investigation into its distribution of the Impressed Current Cathodic Protection module in the Canadian market, the Auto Saver Systems, Inc. submitted its module to laboratory testing in an ISO certified lab. The test methodology consisted of the ASTM B117 Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus which a corrosion expert, retained by the Competition Bureau, adapted in order to replicate the operational environment of an automobile. The test differed from the ASTM B117 insofar as the galvanized automotive steel panels were not entirely exposed to the salt spray. Instead, only the bare steel exposed by a 12 inch scratch at one end of the panel was exposed to the salt spray while the remainder of the panel was kept in a completely dry condition. The test results, as reported to and validated by the Competition Bureau, demonstrated that the Auto Saver module being tested was able to cause a shift, in the negative direction, in the electrochemical corrosion potential of the iron in the steel panels, proving the attainment of cathodic protection and the resulting slowdown of the oxidation process of the iron (rust formation). A visual inspection of both galvanized and non galvanized test panels showed a significant reduction in the appearance of rust compared to the control panels (not connected to the protection module), consistent with the observed cathodic shift in the electrochemical potential measurements obtained on the panels during the tests. A second company, Canadian Auto Preservation Inc., was also able to satisfy the Competition Bureau proving that the testing of its Electromagnetically Induced Corrosion Control Technology (EICCT) was adequate and proper. The testing of that module, which relied on a methodology very similar to that used by Auto Saver, also produced a shift, in the negative direction, in the electrochemical corrosion potential of the iron galvanized automotive steel panels, consistent with the attainment of cathodic protection. A peer review article alluding to the efficacy of the Final Coat technology in inhibiting corrosion on automobiles was published in 2017. The results achieved by both these electronic corrosion inhibitor devices point to the need for further research and testing in order to better understand how these devices are able to generate a shift in the potential of the metal panels, i. e., a cathodic effect, in the absence of a continuous electrolytic path required to close the electrical circuit between the positive and the negative poles, in accordance with accepted principles of cathodic protection.
Сынау
Электродтың потенциалы эталондық электродтармен өлшенеді. Топырақпен немесе тұщы сумен тікелей жанасатын құрылымдар үшін мыс-мыс сульфаты электродтары қолданылады. Теңіз суында қолдану үшін күміс-күміс хлориді/теңіз суы электродтары немесе таза мырыш электродтары пайдаланылады. Бұл әдістер EN 13509:2003 және NACE TM0497 стандарттарында сипатталған, сондай-ақ өлшегіш дисплейінде көрінетін кернеудегі қателіктердің себептері де көрсетілген. Коррозиялық элементтің аноды мен электролит арасындағы интерфейстегі потенциалды анықтау үшін электрод потенциалын интерпретациялау үшін оқыту қажет, және оның дәлдігі зертханалық өлшеулерге сәйкес келеді деп күтуге болмайды.
Electrode potential is measured with reference electrodes. Copper copper sulphate electrodes are used for structures in contact with soil or fresh water. Silver/silver chloride/seawater electrodes or pure zinc electrodes are used for seawater applications. The methods are described in EN 13509:2003 and NACE TM0497 along with the sources of error in the voltage that appears on the display of the meter. Interpretation of electrode potential measurements to determine the potential at the interface between the anode of the corrosion cell and the electrolyte requires training and cannot be expected to match the accuracy of measurements done in laboratory work.
Сутегін өндіру
Қате қолданылған катодтық қорғаныстың жанама әсері атомдық сутегінің түзілуіне, оның қорғалған металға сіңуіне және жоғары қаттылықтағы дәнекерлер мен материалдардың сутегімен эмбриттелгендеуіне (сутегімен сынуына) алып келеді. Қалыпты жағдайларда атомдық сутек металл бетінде бірігіп, металлге енбейтін сутегі газын құрайды. Дегенмен, сутек атомдары кристалдық болат құрылымынан өте алатындай кішкентай, және кейбір жағдайларда сутегімен эмбриттелгендеуге (сутегімен сынуға) себеп болуы мүмкін.
A side effect of improperly applied cathodic protection is the production of atomic hydrogen, leading to its absorption in the protected metal and subsequent hydrogen embrittlement of welds and materials with high hardness. Under normal conditions, the atomic hydrogen will combine at the metal surface to create hydrogen gas, which cannot penetrate the metal. Hydrogen atoms, however, are small enough to pass through the crystalline steel structure, and can lead in some cases to hydrogen embrittlement.
Катодтық ажырату
Бұл қорғалған материалдың (катодтың) бетінде сутегі иондарының пайда болуынан қорғаныш жабындарының қорғалған құрылымнан (катодтан) бөліну процесі. Бөлінуге сілтілік иондардың артуы және катодтық поляризацияның күшеюі жағдай жасайды. Бөліну деңгейі жабын түріне де байланысты, кейбір жабындар басқаларына қарағанда көбірек зардап шегеді. Катодтық қорғау жүйелері құрылымның шамадан тыс поляризацияланбауы үшін жұмыс істеуі керек, себебі бұл тым теріс потенциалдардың әсерінен бөлінуді күшейтеді. Ыстық сұйықтықтар тасымалдайтын құбырларда катодтық бөліну жылдам жүреді, өйткені процесс жылу ағынымен үдетіледі.
This is a process of disbondment of protective coatings from the protected structure (cathode) due to the formation of hydrogen ions over the surface of the protected material (cathode). Disbonding can be exacerbated by an increase in alkali ions and an increase in cathodic polarization. The degree of disbonding is also reliant on the type of coating, with some coatings affected more than others. Cathodic protection systems should be operated so that the structure does not become excessively polarized, since this also promotes disbonding due to excessively negative potentials. Cathodic disbonding occurs rapidly in pipelines that contain hot fluids because the process is accelerated by heat flow.