Protection Cathodique : Applications et Normes

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La corrosion est une réaction chimique et électrochimique d'un métal avec son environnement, lui causant des dommages. Il s'écoule à différentes vitesses, qui peuvent être réduites. D'un point de vue pratique, la protection cathodique anticorrosive des structures métalliques en contact avec le sol, l'eau et les fluides transportés présente un intérêt. Les surfaces extérieures des tuyaux sont particulièrement endommagées par l'influence du sol et des courants vagabonds.

La corrosion intérieure dépend des propriétés du fluide. S'il s'agit d'un gaz, il doit être soigneusement nettoyé de l'humidité et des substances agressives: sulfure d'hydrogène, oxygène, etc.

Principe de fonctionnement

Les objets du processus de corrosion électrochimique sont l'environnement, le métal et l'interface entre eux. Le milieu, qui est généralement un sol humide ou de l'eau, a une bonne conductivité électrique. Une réaction électrochimique se produit à l'interface entre celui-ci et la structure métallique. Si le courant est positif (électrode d'anode), les ions de fer passent dans la solution environnante, entraînant une perte de masse du métal. La réaction provoque de la corrosion. Avec un courant négatif (électrode cathodique), ces pertes sont absentes, car dansles électrons sont transférés dans la solution. La méthode est utilisée dans la galvanoplastie pour le revêtement de l'acier avec des métaux non ferreux.

La protection cathodique contre la corrosion est obtenue lorsqu'un potentiel négatif est appliqué à un objet en fer.

Pour ce faire, une électrode d'anode est placée dans le sol et un potentiel positif lui est connecté à partir d'une source d'alimentation. Le moins est appliqué à l'objet protégé. La protection cathodique-anodique conduit à une destruction par corrosion active de l'électrode anodique uniquement. Par conséquent, il doit être changé périodiquement.

Effet négatif de la corrosion électrochimique

La corrosion des structures peut se produire sous l'action de courants vagabonds provenant d'autres systèmes. Ils sont utiles pour les objets cibles, mais causent des dommages importants aux structures voisines. Les courants vagabonds peuvent se propager à partir des rails des véhicules électrifiés. Ils passent vers la sous-station et entrent dans les canalisations. En les quittant, des sections d'anode se forment, provoquant une corrosion intense. Pour la protection, un drainage électrique est utilisé - une élimination spéciale des courants du pipeline à leur source. La protection cathodique des canalisations contre la corrosion est également possible ici. Pour ce faire, vous devez connaître la valeur des courants vagabonds, qui est mesurée par des appareils spéciaux.

Selon les résultats des mesures électriques, une méthode de protection du gazoduc est sélectionnée. Un remède universel est une méthode passive d'isolation des tuyaux du contact avec le sol à l'aide de revêtements isolants. La protection cathodique du gazoduc fait référence à la méthode active.

Protection des canalisations

Les conceptions dans le sol sont protégées de la corrosion si vous y connectez le moins d'une source de courant continu et le plus aux électrodes d'anode enterrées à proximité dans le sol. Le courant ira à la structure, la protégeant de la corrosion. De cette manière, la protection cathodique des canalisations, réservoirs ou canalisations situés dans le sol est réalisée.

L'électrode d'anode se dégradera et devra être remplacée périodiquement. Pour un réservoir rempli d'eau, les électrodes sont placées à l'intérieur. Dans ce cas, le liquide sera l'électrolyte à travers lequel le courant circulera des anodes à la surface du récipient. Les électrodes sont bien contrôlées et faciles à changer. Dans le sol, c'est plus difficile à faire.

Alimentation

À proximité des oléoducs et des gazoducs, dans les réseaux de chauffage et d'approvisionnement en eau nécessitant une protection cathodique, des stations sont installées à partir desquelles la tension est fournie aux objets. S'ils sont placés à l'extérieur, leur degré de protection doit être au moins IP34. Tout convient aux pièces sèches.

Les stations de protection cathodique des gazoducs et autres grandes structures ont une capacité de 1 à 10 kW.

Leurs paramètres énergétiques dépendent principalement des facteurs suivants:

• résistance entre le sol et l'anode;
• conductivité du sol;
• longueur de la zone de protection;
• action isolante du revêtement.

Traditionnellement, un convertisseur de protection cathodique est une installation de transformateur. Il est maintenant remplacé par un onduleur, qui a des dimensions plus petites, une meilleure stabilité du courant et une plus grande efficacité. Dans les zones importantes, des contrôleurs sont installés qui ont pour fonction de réguler le courant et la tension, d'égaliser les potentiels de protection, etc.

L'équipement est présenté sur le marché en différentes versions. Pour des besoins spécifiques, une conception individuelle est utilisée pour garantir les meilleures conditions de fonctionnement.

Paramètres de la source d'alimentation

Pour la protection contre la corrosion du fer, le potentiel de protection est de 0,44 V. En pratique, il devrait être plus important en raison de l'influence des inclusions et de l'état de la surface métallique. La valeur maximale est de 1 V. En présence de revêtements sur le métal, le courant entre les électrodes est de 0,05 mA/m². En cas de défaillance de l'isolation, elle monte à 10 mA/m^2.

La protection cathodique est efficace en combinaison avec d'autres méthodes, car elle consomme moins d'électricité. S'il y a un revêtement de peinture sur la surface de la structure, seuls les endroits où il est cassé sont protégés par la méthode électrochimique.

Caractéristiques de la protection cathodique

1. Alimenté par des stations ou des générateurs mobiles.
2. L'emplacement de la mise à la terre de l'anode dépend des spécificités des pipelines. La méthode de placement peut être distribuée ou concentrée, ainsi que située à différentes profondeurs.
3. Le matériau de l'anode est sélectionné avec une faible solubilité pour durer 15 ans.
4. Potentiel protecteurchamps pour chaque pipeline est calculé. Il n'est pas réglementé s'il n'y a pas de revêtements protecteurs sur les structures.

Exigences standard de Gazprom pour la protection cathodique

• De l'action pendant toute la durée de vie des équipements de protection.
• Protection contre les surtensions.
• Placement de la station dans des boîtes de bloc ou dans une conception anti-vandalisme autonome.
• La mise à la terre de l'anode est sélectionnée dans les zones où la résistance électrique du sol est minimale.
• Les caractéristiques du transducteur sont choisies en tenant compte du vieillissement du revêtement protecteur de la canalisation.

Protection de la bande de roulement

La méthode est un type de protection cathodique avec la connexion d'électrodes à partir d'un métal plus électronégatif à travers un milieu électriquement conducteur. La différence réside dans l'absence de source d'énergie. La bande de roulement absorbe la corrosion en se dissolvant dans un environnement électriquement conducteur.

Dans quelques années, l'anode devra être remplacée car elle s'use.

L'effet de l'anode augmente avec une diminution de sa résistance de contact avec le milieu. Au fil du temps, il peut se recouvrir d'une couche corrosive. Cela conduit à une rupture de contact électrique. En plaçant l'anode dans un mélange de sel qui dissout les produits de corrosion, l'efficacité est améliorée.

L'influence du protecteur est limitée. La plage est déterminée par la résistance électrique du fluide et la différence de potentiel entre l'anode et la cathode.

La protection protectrice est utilisée en l'absence de sources d'énergie ou lorsque leur utilisationéconomiquement peu pratique. Il est également désavantageux dans les applications acides en raison du taux de dissolution élevé des anodes. Les protecteurs sont installés dans l'eau, dans le sol ou dans un environnement neutre. Les anodes ne sont généralement pas constituées de métaux purs. Le zinc se dissout de manière inégale, le magnésium se corrode trop rapidement et un fort film d'oxyde se forme sur l'aluminium.

Matériaux de la bande de roulement

Pour que les protecteurs aient les propriétés de performance nécessaires, ils sont fabriqués à partir d'alliages avec les additifs d'alliage suivants.

• Zn + 0,025-0,15% Cd+ 0,1-0,5% Al - protection des équipements dans l'eau de mer.
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (fractions de pourcentage) - fonctionnement des structures en eau de mer courante.
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - protection des petites structures dans le sol ou l'eau à faible concentration en sel.

L'utilisation incorrecte de certains types de protecteurs entraîne des conséquences négatives. Les anodes en magnésium peuvent provoquer la fissuration de l'équipement en raison du développement de la fragilisation par l'hydrogène.

La protection cathodique sacrificielle combinée avec des revêtements anti-corrosion augmente son efficacité.

La distribution de courant de protection est améliorée et beaucoup moins d'anodes sont nécessaires. Une seule anode en magnésium protège une canalisation revêtue de bitume sur 8 km et une canalisation non revêtue sur seulement 30 m.

Protéger les carrosseries des voitures contre la corrosion

Si le revêtement est cassé, l'épaisseur de la carrosserie peut diminuer jusqu'à 1 mm en 5 ans, c'est-à-direrouille à travers. La restauration de la couche protectrice est importante, mais en plus de cela, il existe un moyen d'arrêter complètement le processus de corrosion en utilisant une protection cathodique. Si vous transformez le corps en cathode, la corrosion du métal s'arrête. Les anodes peuvent être toutes les surfaces conductrices situées à proximité: plaques métalliques, boucle de masse, carrosserie de garage, chaussée mouillée. Dans ce cas, l'efficacité de la protection augmente avec l'augmentation de la surface des anodes. Si l'anode est une surface de route, une "queue" de caoutchouc métallisé est utilisée pour entrer en contact avec elle. Il est placé à l'opposé des roues pour que les éclaboussures s'améliorent. "Queue" est isolée du corps.

Le plus de la batterie est connecté à l'anode via une résistance de 1 kΩ et une LED connectée en série avec elle. Lorsque le circuit est fermé à travers l'anode, lorsque le moins est connecté au corps, en mode normal, la LED s'allume à peine. S'il brûle vivement, un court-circuit s'est produit dans le circuit. La cause doit être trouvée et éliminée.

Pour la protection, un fusible doit être installé en série dans le circuit.

Lorsque la voiture est dans le garage, elle est connectée à une anode de mise à la terre. Pendant la conduite, la connexion se fait par la "queue".

Conclusion

La protection cathodique est un moyen d'améliorer la fiabilité opérationnelle des canalisations souterraines et d'autres structures. Dans le même temps, son impact négatif sur les canalisations voisines en raison de l'influence des courants vagabonds doit être pris en compte.