روش حفاظت کاتدیک برای کنترل خوردگی مخازن
بازدیدها: 142
حفاظت کاتدیک یک روش کاملاً پذیرفته شده برای کنترل خوردگی است.خوردگی ته مخازن ذخیره فولاد در سطح زمین ممکن است با استفاده صحیح از محافظت کاتدی کاهش یافته یا از بین برود. حفاظت کاتدیک یک تکنیک برای جلوگیری از خوردگی است که باعث می شود تمام سطح فلز که محافظت میشود به عنوان کاتد سلول الکتروشیمیایی عمل کند. دو سیستم محافظت کاتدی وجود دارد:جریان گالوانیکی و تحت تأثیر.
الف) سیستم های گالوانیک
سیستم های گالوانیک برای تأمین جریان مورد نیاز جهت کاهش خوردگی ، از فلزی فعال تر از ساختار محافظت شده استفاده می کنند. فلز فعال تر، آند نامیده می شود که معمولاً آند گالوانیک نامیده می شود. آند به صورت الکتریکی به سازه متصل شده و در خاک محافظت می شود. در حالیکه ساختار فلزی (کاتد) محافظت شده است، یک سلول خوردگی گالوانیک ایجاد می شود و آند فلز فعال خورده می شود. فلزاتی که معمولاً به عنوان آند گالوانیک در خاک استفاده می شوند ، منیزیم و روی به دو صورت ریخته گری یا ریخته گری هستند. آندها معمولاً در اطراف محیط مخزن توزیع می شوند یا ترجیحاً در زیر ته مخزن دفن می شوند. سیستم های گالوانیک معمولاً فقط در مخازن با قطر کوچک اعمال می شوند (مثلا کمتر از 20 فوت) یا برای مخازنی با ته کف خارجی.
مزایای سیستم های گالوانیک
چندین مزیت سیستم گالوانیک وجود دارد:
1- هیچ منبع تغذیه خارجی مورد نیاز نیست
2- نصب نسبتاً آسان است.
3- سرمایه گذاری برای مخازن قطر کوچک کم است.
4- هزینه های نگهداری حداقل است.
5- مشکلات تداخل (جریان های سرگردان) نادر است.
6- نظارت مکرر مورد نیاز است.
معایب سیستم های گالوانیک
چندین معایب سیستم های گالوانیک وجود دارد:
1- پتانسیل رانندگی محدود است.
2- خروجی فعلی کم است.
3- استفاده محدود به خاکهای با مقاومت کم است.
4- برای محافظت از سازه های بزرگ لخت عملی نیست.
5- امید به زندگی در خاک های با مقاومت کم.
ب) سیستم های تحت تأثیر قرار گرفته
روش دوم استفاده از محافظت کاتدی در ته مخزن ذخیره زمینی استفاده از جریان تحت فشار از یک منبع خارجی است. سیستم های جریان تحت فشار از جریان مستقیم که معمولاً توسط یکسوساز متصل به منبع تغذیه جریان متناوب تأمین می شود ، استفاده می کنند. یکسو کننده جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. جریان مستقیم از یکسو کننده به سمت آند جریان تحت تأثیر دفن شده ، از آند از طریق الکترولیت خاک و به پایین مخزن می رود ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
مزایای سیستم های جریان تحت تأثیر
مزایای سیستم های جریان تحت تأثیر عبارتند از:
1- در دسترس بودن پتانسیل رانندگی بزرگ
2- خروجی جریان بالا با قابلیت محافظت از سازه های بزرگ یا کوچک
3- قابلیت خروجی جریان متغیر
4- قابلیت استفاده در تقریباً هر مقاومت خاک
معایب سیستم های جریان تحت تأثیر
معایب سیستم های جریان تحت تأثیر عبارتند از:
1- مشکلات احتمالی تداخل (جریان های سرگردان) در ساختارهای خارجی
2- از دست دادن قدرت جریان متناوب باعث از دست دادن حفاظت می شود.
3- هزینه های نگهداری و بهره برداری بالاتر
4- هزینه سرمایه بالاتر برای تاسیسات کوچک
5- جنبه های ایمنی محل یکسوساز
6- جنبه های ایمنی اتصال سرب منفی
7- نظارت مکرر
یکسو کننده های حفاظت کاتدیک
یکسوساز حفاظت کاتدی معمولی دارای دو جز اصلی است: (الف) ترانسفورماتور پایین آورنده برای کاهش ولتاژ تغذیه AC و (ب) عناصر اصلاح کننده برای تبدیل ورودی AC به خروجی DC. واحدها را می توان با عناصر یکسو کننده سلنیوم یا سیلیکون بدست آورد. یکسو کننده های سیلیکون به طور کلی کارآمدتر هستند. با این حال، آنها بیشتر در معرض آسیب ناشی از افزایش برق هستند. بنابراین برای جلوگیری از آسیب صاعقه باید دستگاه های محافظتی برای این واحدها در نظر گرفته شود. درصورتی که انتظار می رود بیش از 130 درجه فارنهایت باشد، یکسو کننده های سلنیوم توصیه نمی شود.
پ) آندهای جریان تحت تأثیر
آندهای جریان تحت تأثیر استفاده شده در خاک از موادی مانند گرافیت، فولاد ضایعات، چدن سیلیکون بالا یا اکسیدهای فلز مخلوط روی تیتانیوم ساخته می شوند. آندها معمولاً برای افزایش عمر و کاهش مقاومت در مدار ، در یک پس ریز کک مدفون می شوند. ممکن است آنها در تخت های آند از راه دور قرار داشته باشند،در اطراف مخزن توزیع شده، در زیر مخزن نصب شده ویا در تخت های آند عمیق نصب شوند.
طراحی سیستم های محافظت کاتدیک
برای دستیابی به نتایج مطلوب، سیستم حفاظت کاتدی باید به درستی طراحی شود. سیستم حفاظت کاتدیک باید پس از مطالعه موارد زیر طراحی شود:
1- مشخصات و روش های طراحی و مهندسی
2- روش های عملیاتی
3- الزامات ایمنی ، زیست محیطی و مناطق خطرناک
4- آزمایش میدانی
اهداف اصلی طراحی های محافظت کاتدیک برای ته مخازن
به طور كلی، طراحی باید ضمن كاهش هزینه های نصب ، نگهداری و بهره برداری ، از محافظت در برابر خوردگی كافی برخوردار باشد. اهداف اصلی طراحی های محافظت کاتدیک برای ته مخازن عبارتند از:
الف) جریان کافی را به ته مخزن خارجی تحویل داده و توزیع کنید تا اطمینان حاصل شود که معیار محافظت برآورده شده است.
ب) عمر طراحی سیستم آند و سایر تجهیزات متناسب با عمر طراحی مخزن را فراهم کنید یا جایگزینی دوره ای آندها و تعمیر و نگهداری تجهیزات را فراهم کنید.
پ) پیش بینی کافی برای تغییرات پیش بینی شده در نیازهای فعلی با گذشت زمان فراهم کنید.
ت) آندها، کابل ها، یکسو کننده ها و ایستگاه های آزمایش را در جایی قرار دهید که احتمال آسیب فیزیکی در آنها کم باشد.
ث) جریان های تداخلی را در ساختارهای همسایه به حداقل برسانید.
ج) نقاط نظارت کافی را فراهم کنید تا بتوان اندازه گیری ها را انجام داد تا معیار حفاظت در کل سطح ته مخزن برآورده شود.
سیستم های محافظت کاتدیک فقط باید توسط شخصی طراحی شود که کاملاً با روش های محافظت کاتدیک در مخازن ذخیره سازی سطح زمین آشنا باشد. هر زمان ممکن باشد ، طراحی باید بر اساس اجزای استاندارد تهیه شده توسط تولیدکنندگانی باشد که به طور منظم در تولید اجزای سیستم محافظت کاتدی برای مخازن ذخیره زمینی فعالیت می کنند.
موانع حفاظت کاتدیک
حفاظت کاتدی با هدایت جریان از آند به کاتد و درنتیجه حافظت از کاتد حاصل می شود. zهر چیزی که به عنوان مانع یا سپری در برابر جریان عمل کند، از اعمال حافظت کاتدی جلوگیری می کند. RPB (موانع پیشگیری از انتشار) و ته جایگزین اگر به درستی در نظر گرفته نشوند، می توانند چنین تاثیری داشته باشند.
جایگزینی ته مخزن
جایگزینی ته مخازن یک عمل پذیرفته شده است. اینکه کف قدیمی در جای خود باقی بماند یا برداشته شود، تأثیر قابل توجهی در انواع سیستم های محافظت کاتدی دارد که برای کنترل خوردگی کف جدید امکان پذیر است.
آستر خارجی غیر قابل نفوذ
روشی که برای تأمین مهار ثانویه استفاده می شود این است که کل منطقه غوطه ور شده را با یک آستر خارجی غیر قابل نفوذ ردیف کنید. آستر خارجی موجود در زیر مخزن یا مورد پیشنهادی مخزن جدید می تواند تأثیر بسزایی در انتخاب و طراحی سیستم محافظت کاتدی داشته باشد. در هر صورت، اگر از آستر غیر رسانا استفاده شود ، آندها باید بین آستر خارجی و ته مخزن قرار بگیرند تا حفاظت کاتدی کار کند. اگر یک بوش سفالی به جای آستر خارجی غیر رسانا نصب شده باشد ، تجربه نشان داده است که بر عملکرد یک سیستم محافظت کاتدی معمولی تأثیر مهمی نخواهد داشت.
نصب آستر خارجی بین کف قدیم و جدید یک روش جایگزین است. این عمل مزایا و معایبی دارد. نصب آستر خارجی چندین مزیت دارد:
الف) یک بوش خارجی وسیله ای برای تشخیص و مهار نشتی و جلوگیری از آلودگی زمین در صورت وقوع نشت فراهم می کند.
ب) یک آستر خارجی جریان طبیعی جریان بین کف قدیم و پایین جدید را از بین می برد، بنابراین، شکست تسریع شده کف جدید به دلیل خوردگی گالوانیک را کاهش می دهد.
پ) یک آستر خارجی ممکن است ورود آب زیرزمینی به فضای بین ته را کاهش دهد.
دلیل مضر بودن نصب آستر خارجی
به دلایل زیر نصب آستر خارجی می تواند ضرر داشته باشد.
الف) یک آستر خارجی حافظت کاتدیک را در آینده دشوار می کند.
ب) یک آستر خارجی به عنوان یک حوضچه حاوی آب یا هر الکترولیت دیگری است که ممکن است ماسه ها را از بین کف قدیمی و جدید خیس کند ، بنابراین باعث افزایش خوردگی می شود.
ملاحظات طراحی
در طراحی حفاظت کاتدی ، موارد زیر باید در نظر گرفته شود.
1- شناخت شرایط خطرناک موجود در محل نصب پیشنهادی و انتخاب و مشخصات مواد و روش های نصب که نصب و بهره برداری ایمن از سیستم محافظت کاتدیک را تضمین می کند.
2- مشخصات مواد و روش های نصب برای مطابقت با کدهای قابل اجرا ، مانند استانداردهای انجمن ملی تولیدکنندگان برق ، روش های توصیه شده NACE و قوانین فدرال ، ایالتی و محلی.
3- انتخاب و طراحی سیستم حفاظت کاتدیک برای اقتصاد مطلوب نصب ، نگهداری و بهره برداری.
4- انتخاب و مشخصات مواد و روش های نصب که عملکرد قابل اطمینان را در طول عمر مورد نظر سیستم حفاظت کاتدیک تضمین می کند.
5- انتخاب یک طرح برای به حداقل رساندن جریان های حافظتی بیش از حد یا شیب های بالقوه زمین که می توانند لوله کشی، پوشش یا سازه های فلزی مدفون یا غوطه ور همسایه را تحت تأثیر قرار دهند.
6- مفاد نظارت بر عملکرد سیستم محافظت کاتدیک.
اطلاعات مفید برای طراحی حافظت کاتدیک
اطلاعات مفید برای طراحی را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
الف) مشخصات و روش ها
1- طرح سایت و طرح سیستم
2- تاریخ ساخت
3- اطلاعات طراحی مخزن ؛ پایین مخروطی ، پایین “w” ، پایین صاف
4- طراحی پایه مخزن: پایه خاکی، عمق دیواره دیوار ، ستون ها، درپوش بتونی / دال زیر مخزن و غیره
5- پمپ ها و منبع تغذیه
6- پوشش ها
7- ایستگاه های تست کنترل خوردگی
8- عایق الکتریکی
9- پیوندهای الکتریکی
10- مسیریابی مجرای الکتریکی
11 مرزهای طبقه بندی منطقه الکتریکی.
ب) شرایط سایت
1- سیستم های حافظت کاتدی موجود و پیشنهادی
2- منابع احتمالی تداخل (جریان سرگردان)
3- شرایط خاص محیطی
4- عمق سنگ بستر
5- عمق خط سرما
6- سازه های فلزی مدفون همسایه (شامل محل ، مالکیت و روش های کنترل خوردگی).
7- قابلیت دسترسی به ساختار
8- در دسترس بودن برق
10- امکان جداسازی الکتریکی از سازه های خارجی
11- در صورت وجود ، موانع پیشگیری و سیستم های مهار ثانویه را آزاد کنید.
12- مناطق تخلیه ضعیف آب
13- عمق جدول آب
14- عمق لایه های خاک
پ) بررسی میدانی، داده های آزمون خوردگی و تجربه عملی
1- الزامات جریان محافظ برای مطابقت با معیارهای قابل اجرا
2- مقاومت الکتریکی الکترولیت (خاک)
3- تداوم الکتریکی مخازن و لوله کشی متصل
4- جداسازی الکتریکی سازه ها
5- یکپارچگی پوشش
6- نشت تاریخ سازه های مشابه در منطقه
7- انحراف از مشخصات ساخت و ساز
8- وجود جریان سرگردان
9- سایر داده های نگهداری و عملیاتی.
عوامل موثر در انتخاب سیستم حافظت کاتدی
1- اندازه و تعداد مخازن مورد حافظت
2- جریان مورد نیاز
3- شرایط خاک مانند مقاومت، ترکیب شیمیایی، هوادهی و مقادیر اسیدی یا قلیایی
4- امکان تداخل حفاظت کاتدی در ساختارهای مجاور
5- تحولات و توسعه های بعدی سیستم ذخیره سازی
6- هزینه تجهیزات حفاظت کاتدیک، نصب، بهره برداری و نگهداری
7- مانع پیشگیری از رهاسازی موجود و یا سیستم مهار ثانویه
8- نوع بوش مشخص شده
9- جداسازی آند از پایین مخزن
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.