Protection cathodique contre la corrosion des canalisations : équipement, principe de fonctionnement

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

Les moyens de protection contre la corrosion permettent de prolonger la durée de vie d'une structure métallique, ainsi que de préserver ses propriétés techniques et physiques pendant le fonctionnement. Malgré la variété des méthodes d'action anticorrosion, il n'est possible de protéger complètement les objets contre les dommages causés par la rouille que dans de rares cas.

L'efficacité d'une telle protection dépend non seulement de la qualité de la technologie de la bande de roulement, mais aussi des conditions de son application. En particulier, pour préserver la structure métallique des canalisations, la protection électrochimique contre la corrosion basée sur le fonctionnement des cathodes démontre ses meilleures propriétés. La prévention de la formation de rouille sur ces communications n'est bien sûr pas le seul domaine d'application de cette technologie, mais en termes de combinaison de caractéristiques, cette direction peut être considérée comme la plus pertinente pour la protection électrochimique.

Informations générales sur la protection électrochimique

La protection des métaux contre la rouille par action électrochimique est basée sur la dépendance du potentiel d'électrode du matériau à la vitesse du processus de corrosion. Les structures métalliques doivent être utilisées dans cegamme potentielle où leur dissolution anodique sera inférieure à la limite acceptable. Ce dernier, soit dit en passant, est déterminé par la documentation technique pour le fonctionnement de l'installation.

En pratique, la protection électrochimique contre la corrosion consiste à connecter une source de courant continu au produit fini. Le champ électrique à la surface et dans la structure de l'objet protégé forme la polarisation des électrodes, qui contrôle également le processus de corrosion. Essentiellement, les zones d'anode sur la structure métallique deviennent cathodiques, ce qui permet de déplacer les processus négatifs, garantissant ainsi la préservation de la structure de l'objet cible.

Le principe de fonctionnement de la protection cathodique

Il existe une protection cathodique et anodique de type électrochimique. Néanmoins, le premier concept, qui est utilisé pour protéger les pipelines, a reçu la plus grande popularité. Selon le principe général, lors de la mise en œuvre de cette méthode, un courant avec un pôle négatif est fourni à l'objet à partir d'une source externe. En particulier, un tuyau en acier ou en cuivre peut être protégé de cette manière, à la suite de quoi la polarisation des sections de cathode se produira avec la transition de leurs potentiels à l'état d'anode. En conséquence, l'activité corrosive de la structure protégée sera réduite à presque zéro.

Dans le même temps, la protection cathodique peut avoir différentes versions. La technique de polarisation à partir d'une source externe décrite ci-dessus est largement pratiquée, mais la méthode de désaération de l'électrolyte avec une diminution du taux de processus cathodiques, ainsi que la création d'une barrière protectrice, fonctionne également efficacement.

Il a été noté plus d'une fois que le principe de la protection cathodique est mis en œuvre par une source de courant externe. En fait, la fonction principale de la protection anti-corrosion réside dans son travail. Ces tâches sont effectuées par des stations spéciales qui, en règle générale, font partie de l'infrastructure générale de maintenance des pipelines.

Stations de protection cathodique contre la corrosion

La fonction principale de la station cathodique est de fournir un courant stable à l'objet métallique cible selon la méthode de polarisation cathodique. Ces équipements sont utilisés dans l'infrastructure des gazoducs et oléoducs souterrains, dans les conduites d'alimentation en eau, les réseaux de chauffage, etc.

Il existe de nombreuses variétés de ces sources, tandis que le dispositif de protection cathodique le plus courant prévoit la présence de:

• équipement convertisseur de courant;
• fils de connexion à l'objet protégé;
• électrode de masse de l'anode.

Dans le même temps, il y a une division des stations en onduleurs et transformateurs. Il existe d'autres classifications, mais elles sont axées sur la segmentation des installations soit par application, soit par caractéristiques techniques et paramètres de données d'entrée. Les principes de fonctionnement de base sont clairement illustrés par les deux types de stations cathodiques indiqués.

Installations de transformateurs pour la protection cathodique

Il convient de noter tout de suite que ce type de station est obsolète. Il est remplacé par des analogues d'onduleurs, qui présentent à la fois des avantages et des inconvénients. De toute façon,les modèles de transformateurs sont utilisés même aux nouveaux points de protection électrochimique.

La base de ces objets est un transformateur basse fréquence de 50 Hz et un convertisseur à thyristors. Pour le système de contrôle des thyristors, les dispositifs les plus simples sont utilisés, y compris les contrôleurs de puissance à impulsions de phase. Une approche plus responsable de la résolution des problèmes de contrôle implique l'utilisation de contrôleurs dotés de fonctionnalités étendues.

La protection contre la corrosion cathodique moderne des pipelines avec un tel équipement vous permet d'ajuster les paramètres du courant de sortie, des indicateurs de tension, ainsi que d'égaliser les potentiels de protection. Quant aux inconvénients des équipements transformateurs, ils se résument à une forte ondulation du courant en sortie à faible facteur de puissance. Ce défaut ne s'explique pas par la forme sinusoïdale du courant.

Pour résoudre le problème d'ondulation, dans une certaine mesure, il est possible d'introduire une self basse fréquence dans le système, mais ses dimensions correspondent aux dimensions du transformateur lui-même, ce qui ne fait pas toujours un tel ajout possible.

Station onduleur de protection cathodique

Les installations de type onduleur sont basées sur des convertisseurs haute fréquence pulsés. L'un des principaux avantages de l'utilisation de stations de ce type est un rendement élevé, atteignant 95%. A titre de comparaison, pour les installations de transformateurs, ce chiffre atteint en moyenne 80 %.

Parfois, d'autres vertus sont mises en avant. Par exemple, les petites dimensions des stations onduleurs étendentpossibilités d'utilisation dans les zones difficiles. Il existe également des avantages financiers, qui sont confirmés par la pratique de l'utilisation de tels équipements. Ainsi, la protection anticorrosion cathodique des onduleurs des canalisations est rapidement rentable et nécessite un investissement minimal en maintenance technique. Cependant, ces qualités ne sont clairement visibles que par rapport aux installations de transformateurs, mais il existe aujourd'hui de nouveaux moyens plus efficaces pour fournir du courant aux pipelines.

Designs des stations cathodiques

De tels équipements sont disponibles sur le marché dans différents boîtiers, formes et dimensions. Bien sûr, la pratique de la conception individuelle de tels systèmes est également répandue, ce qui permet non seulement d'obtenir une conception optimale pour des besoins spécifiques, mais également de fournir les paramètres opérationnels nécessaires.

Le calcul rigoureux des caractéristiques de la station vous permet d'optimiser davantage le coût de son installation, de son transport et de son stockage. Par exemple, la protection cathodique contre la corrosion des canalisations basée sur un onduleur d'une masse de 10-15 kg et d'une puissance de 1,2 kW convient tout à fait aux petits objets. Un équipement avec de telles caractéristiques peut être desservi par une voiture, cependant, pour des projets à grande échelle, des stations plus massives et plus lourdes peuvent être utilisées, nécessitant la connexion de camions, d'une grue et d'équipes d'installation.

Fonctionnalité de protection

Une attention particulière dans le développement des stations cathodiques est accordée à la protection de l'équipement lui-même. Pour ce faire, nous intégronsdes systèmes qui permettent de protéger les postes contre les courts-circuits et les coupures de charge. Dans le premier cas, des fusibles spéciaux sont utilisés pour assurer le fonctionnement d'urgence des installations.

En ce qui concerne les surtensions et les coupures de courant, il est peu probable qu'une station de protection cathodique en soit sérieusement affectée, mais il peut y avoir un risque de choc électrique. Par exemple, si en mode normal l'équipement fonctionne avec une petite tension, après une pause, le saut des indicateurs peut amener jusqu'à 120 V.

Autres types de protection électrochimique

En plus de la protection cathodique, des technologies de drainage électrique sont également pratiquées, ainsi que des méthodes de bande de roulement pour prévenir la corrosion. La direction la plus prometteuse est considérée comme une protection spéciale contre la formation de corrosion. Dans ce cas, des éléments actifs sont également connectés à l'objet cible, qui assurent la transformation de la surface avec des cathodes au moyen du courant. Par exemple, un tuyau en acier faisant partie d'un gazoduc peut être protégé par des cylindres en zinc ou en aluminium.

Conclusion

Les méthodes de protection électrochimique ne peuvent pas être qualifiées de nouvelles et, de plus, innovantes. L'efficacité de l'utilisation de telles techniques dans la lutte contre les processus de rouille est maîtrisée depuis longtemps. Cependant, un sérieux inconvénient empêche la large diffusion de cette méthode. En effet, la protection cathodique contre la corrosion des canalisations génère inévitablement des courants dits vagabonds. Ils ne sont pas dangereux pour la structure cible, mais peuvent avoir un effet négatif surobjets à proximité. En particulier, le courant vagabond contribue au développement de la même corrosion sur la surface métallique des conduites adjacentes.