कैथोडिक सुरक्षा: अनुप्रयोग और मानक

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

जंग एक धातु की अपने पर्यावरण के साथ एक रासायनिक और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया है, जिससे इसे नुकसान होता है। यह अलग-अलग गति से बहती है, जिसे कम किया जा सकता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण से, जमीन, पानी और परिवहन मीडिया के संपर्क में धातु संरचनाओं का एंटीकोर्सिव कैथोडिक संरक्षण रुचि का है। पाइप की बाहरी सतह मिट्टी और आवारा धाराओं के प्रभाव से विशेष रूप से क्षतिग्रस्त हो जाती है।

अंदर का क्षरण माध्यम के गुणों पर निर्भर करता है। यदि यह एक गैस है, तो इसे नमी और आक्रामक पदार्थों से अच्छी तरह से साफ किया जाना चाहिए: हाइड्रोजन सल्फाइड, ऑक्सीजन, आदि।

कार्य सिद्धांत

विद्युत रासायनिक जंग की प्रक्रिया की वस्तुएं पर्यावरण, धातु और उनके बीच का अंतरफलक हैं। माध्यम, जो आमतौर पर नम मिट्टी या पानी होता है, में अच्छी विद्युत चालकता होती है। इसके और धातु संरचना के बीच इंटरफेस में एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया होती है। यदि करंट धनात्मक (एनोड इलेक्ट्रोड) है, तो लोहे के आयन आसपास के घोल में चले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धातु का बड़े पैमाने पर नुकसान होता है। प्रतिक्रिया जंग का कारण बनती है। एक नकारात्मक धारा (कैथोड इलेक्ट्रोड) के साथ, ये नुकसान अनुपस्थित हैं, क्योंकिसमाधान में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस विधि का उपयोग अलौह धातुओं के साथ स्टील कोटिंग के लिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग में किया जाता है।

कैथोडिक जंग संरक्षण तब प्राप्त होता है जब लोहे की वस्तु पर एक नकारात्मक क्षमता लागू की जाती है।

ऐसा करने के लिए, एक एनोड इलेक्ट्रोड को जमीन में रखा जाता है और एक सकारात्मक क्षमता को एक शक्ति स्रोत से जोड़ा जाता है। माइनस संरक्षित वस्तु पर लागू होता है। कैथोडिक-एनोडिक सुरक्षा केवल एनोड इलेक्ट्रोड के सक्रिय संक्षारण विनाश की ओर ले जाती है। इसलिए इसे समय-समय पर बदलते रहना चाहिए।

विद्युत रासायनिक जंग का नकारात्मक प्रभाव

अन्य प्रणालियों से आवारा धाराओं की क्रिया से संरचनाओं का क्षरण हो सकता है। वे लक्षित वस्तुओं के लिए उपयोगी होते हैं, लेकिन आस-पास की संरचनाओं को काफी नुकसान पहुंचाते हैं। विद्युतीकृत वाहनों की पटरियों से आवारा धाराएं फैल सकती हैं। वे सबस्टेशन की ओर जाते हैं और पाइपलाइनों में प्रवेश करते हैं। उन्हें छोड़ते समय, एनोड खंड बनते हैं, जिससे तीव्र क्षरण होता है। सुरक्षा के लिए, विद्युत जल निकासी का उपयोग किया जाता है - पाइपलाइन से उनके स्रोत तक धाराओं का एक विशेष निष्कासन। जंग के खिलाफ पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा भी यहां संभव है। ऐसा करने के लिए, आपको आवारा धाराओं का मूल्य जानना होगा, जिसे विशेष उपकरणों द्वारा मापा जाता है।

विद्युत माप के परिणामों के अनुसार, गैस पाइपलाइन की सुरक्षा के लिए एक विधि का चयन किया जाता है। एक सार्वभौमिक उपाय इन्सुलेट कोटिंग्स का उपयोग करके पाइप को जमीन के संपर्क से अलग करने का एक निष्क्रिय तरीका है।गैस पाइपलाइन की कैथोडिक सुरक्षा सक्रिय विधि को संदर्भित करती है।

पाइपलाइनों की सुरक्षा

जमीन में डिजाइन जंग से सुरक्षित हैं यदि आप डीसी स्रोत के माइनस को उनसे जोड़ते हैं, और प्लस को जमीन में पास में दबे एनोड इलेक्ट्रोड से जोड़ते हैं। करंट संरचना में जाएगा, इसे जंग से बचाएगा। इस तरह जमीन में स्थित पाइपलाइनों, टैंकों या पाइपलाइनों का कैथोडिक संरक्षण किया जाता है।

एनोड इलेक्ट्रोड खराब हो जाएगा और इसे समय-समय पर बदला जाना चाहिए। पानी से भरे टैंक के लिए, इलेक्ट्रोड को अंदर रखा जाता है। इस मामले में, तरल इलेक्ट्रोलाइट होगा जिसके माध्यम से एनोड से कंटेनर की सतह तक करंट प्रवाहित होगा। इलेक्ट्रोड अच्छी तरह से नियंत्रित होते हैं और बदलने में आसान होते हैं। मैदान में ऐसा करना ज्यादा मुश्किल होता है।

बिजली की आपूर्ति

तेल और गैस पाइपलाइनों के पास, हीटिंग और पानी की आपूर्ति नेटवर्क में जिन्हें कैथोडिक सुरक्षा की आवश्यकता होती है, ऐसे स्टेशन स्थापित होते हैं जिनसे वस्तुओं को वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। यदि उन्हें बाहर रखा जाता है, तो उनकी सुरक्षा की डिग्री कम से कम IP34 होनी चाहिए। कोई भी सूखे कमरे के लिए उपयुक्त है।

गैस पाइपलाइनों और अन्य बड़ी संरचनाओं के कैथोडिक संरक्षण के लिए स्टेशनों की क्षमता 1 से 10 kW है।

उनके ऊर्जा पैरामीटर मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करते हैं:

• मिट्टी और एनोड के बीच प्रतिरोध;
• मिट्टी की चालकता;
• सुरक्षा क्षेत्र की लंबाई;
• कोटिंग की इंसुलेटिंग क्रिया।

परंपरागत रूप से, एक कैथोडिक सुरक्षा कनवर्टर एक ट्रांसफॉर्मर स्थापना है। अब इसे एक इन्वर्टर से बदला जा रहा है, जिसमें छोटे आयाम, बेहतर वर्तमान स्थिरता और अधिक दक्षता है। महत्वपूर्ण क्षेत्रों में, नियंत्रक स्थापित किए जाते हैं जिनमें वर्तमान और वोल्टेज को विनियमित करने, सुरक्षात्मक क्षमता को बराबर करने आदि के कार्य होते हैं।

उपकरण विभिन्न संस्करणों में बाजार में प्रस्तुत किए जाते हैं। विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए, सर्वोत्तम परिचालन स्थितियों को सुनिश्चित करने के लिए व्यक्तिगत डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है।

पावर स्रोत पैरामीटर

लोहे के लिए जंग संरक्षण के लिए, सुरक्षात्मक क्षमता 0.44 वी है। व्यवहार में, यह समावेशन के प्रभाव और धातु की सतह की स्थिति के कारण बड़ा होना चाहिए। अधिकतम मान 1 V है। धातु पर कोटिंग की उपस्थिति में, इलेक्ट्रोड के बीच की धारा 0.05 mA/m² है। यदि इन्सुलेशन विफल हो जाता है, तो यह 10mA/m^{2 तक बढ़ जाता है।}

कैथोडिक संरक्षण अन्य विधियों के संयोजन में प्रभावी है, क्योंकि कम बिजली की खपत होती है। यदि संरचना की सतह पर एक पेंट कोटिंग है, तो केवल वे स्थान जहां इसे तोड़ा गया है, विद्युत रासायनिक विधि द्वारा संरक्षित हैं।

कैथोडिक सुरक्षा की विशेषताएं

1. स्टेशन या मोबाइल जनरेटर द्वारा संचालित।
2. एनोड ग्राउंडिंग का स्थान पाइपलाइनों की बारीकियों पर निर्भर करता है। प्लेसमेंट विधि को वितरित या केंद्रित किया जा सकता है, साथ ही विभिन्न गहराई पर स्थित किया जा सकता है।
3. एनोड सामग्री का चयन कम विलेयता के साथ 15 वर्षों तक चलने के लिए किया जाता है।
4. सुरक्षात्मक क्षमताप्रत्येक पाइपलाइन के लिए फ़ील्ड की गणना की जाती है। यदि संरचनाओं पर कोई सुरक्षात्मक कोटिंग नहीं है तो इसे विनियमित नहीं किया जाता है।

कैथोडिक सुरक्षा के लिए गज़प्रोम मानक आवश्यकताएं

• सुरक्षा उपकरणों के पूरे जीवन के दौरान कार्रवाई की।
• सर्ज सुरक्षा।
• स्टेशन को ब्लॉक बॉक्स में या एक स्टैंड-अलोन एंटी-वंडल डिज़ाइन में रखना।
• मिट्टी के न्यूनतम विद्युत प्रतिरोध वाले क्षेत्रों में एनोड ग्राउंडिंग का चयन किया जाता है।
• ट्रांसड्यूसर की विशेषताओं को पाइपलाइन के सुरक्षात्मक कोटिंग की उम्र बढ़ने को ध्यान में रखते हुए चुना जाता है।

ट्रेड प्रोटेक्शन

एक विद्युत प्रवाहकीय माध्यम के माध्यम से एक अधिक विद्युतीय धातु से इलेक्ट्रोड के कनेक्शन के साथ विधि एक प्रकार का कैथोडिक संरक्षण है। अंतर ऊर्जा स्रोत की अनुपस्थिति में है। चलने वाला विद्युत प्रवाहकीय वातावरण में घुलकर जंग को अवशोषित करता है।

कुछ वर्षों में एनोड के खराब होने पर उसे बदल दिया जाना चाहिए।

एनोड का प्रभाव माध्यम के साथ इसके संपर्क प्रतिरोध में कमी के साथ बढ़ता है। समय के साथ, यह एक संक्षारक परत से ढका हो सकता है। इससे विद्युत संपर्क टूट जाता है। जंग उत्पादों को घोलने वाले नमक मिश्रण में एनोड रखने से दक्षता में सुधार होता है।

रक्षक का प्रभाव सीमित होता है। रेंज माध्यम के विद्युत प्रतिरोध और एनोड और कैथोड के बीच संभावित अंतर द्वारा निर्धारित की जाती है।

ऊर्जा स्रोतों की अनुपस्थिति में या जब उनका उपयोग किया जाता है तो सुरक्षात्मक सुरक्षा का उपयोग किया जाता हैआर्थिक रूप से अव्यवहारिक। एनोड की उच्च विघटन दर के कारण अम्लीय अनुप्रयोगों में भी यह हानिकारक है। रक्षक पानी में, मिट्टी में या तटस्थ वातावरण में स्थापित होते हैं। एनोड आमतौर पर शुद्ध धातुओं से नहीं बने होते हैं। जिंक असमान रूप से घुल जाता है, मैग्नीशियम बहुत जल्दी खराब हो जाता है, और एल्यूमीनियम पर एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म बन जाती है।

ट्रेड सामग्री

संरक्षकों के पास आवश्यक प्रदर्शन गुण होने के लिए, वे निम्नलिखित मिश्र धातु योजक के साथ मिश्र धातुओं से बने होते हैं।

• Zn + 0.025-0.15% सीडी+ 0.1-0.5% अल - समुद्र के पानी में उपकरणों की सुरक्षा।
• Al + 8% Zn +5% Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (प्रतिशत के अंश) - बहते समुद्र के पानी में संरचनाओं का संचालन।
• Mg + 5-7% Al +2-5% Zn - कम नमक सांद्रता वाली मिट्टी या पानी में छोटी संरचनाओं का संरक्षण।

कुछ प्रकार के संरक्षकों के गलत उपयोग से नकारात्मक परिणाम होते हैं। हाइड्रोजन उत्सर्जन के विकास के कारण मैग्नीशियम एनोड उपकरण के टूटने का कारण बन सकते हैं।

जंगरोधी कोटिंग के साथ संयुक्त बलिदान कैथोडिक संरक्षण इसकी प्रभावशीलता को बढ़ाता है।

सुरक्षात्मक वर्तमान वितरण में सुधार हुआ है और काफी कम एनोड की आवश्यकता है। एक एकल मैग्नीशियम एनोड 8 किमी के लिए बिटुमेन-लेपित पाइपलाइन की सुरक्षा करता है, और केवल 30 मीटर के लिए एक गैर-लेपित पाइपलाइन की रक्षा करता है।

कार निकायों को जंग से बचाना

अगर कोटिंग टूट जाती है, तो कार की बॉडी की मोटाई 5 साल में 1 मिमी तक घट सकती है, यानी।के माध्यम से जंग। सुरक्षात्मक परत की बहाली महत्वपूर्ण है, लेकिन इसके अलावा, कैथोडिक-सुरक्षात्मक सुरक्षा का उपयोग करके जंग प्रक्रिया को पूरी तरह से रोकने का एक तरीका है। यदि आप शरीर को कैथोड में बदल देते हैं, तो धातु का क्षरण रुक जाता है। एनोड पास में स्थित कोई भी प्रवाहकीय सतह हो सकते हैं: धातु की प्लेटें, ग्राउंड लूप, गेराज बॉडी, गीली सड़क की सतह। इस मामले में, एनोड के क्षेत्र में वृद्धि के साथ सुरक्षा दक्षता बढ़ जाती है। यदि एनोड एक सड़क की सतह है, तो इसे संपर्क करने के लिए धातुयुक्त रबर की "पूंछ" का उपयोग किया जाता है। इसे पहियों के विपरीत रखा गया है ताकि स्पलैश बेहतर हो जाएं। "पूंछ" शरीर से अलग है।

बैटरी प्लस एक 1 kΩ रेसिस्टर और इसके साथ श्रृंखला में जुड़ी एक LED के माध्यम से एनोड से जुड़ा है। जब सर्किट को एनोड के माध्यम से बंद कर दिया जाता है, जब माइनस शरीर से जुड़ा होता है, तो सामान्य मोड में एलईडी मुश्किल से ही चमकती है। अगर यह तेज जलता है, तो सर्किट में शॉर्ट सर्किट हुआ है। कारण ढूंढा जाना चाहिए और समाप्त किया जाना चाहिए।

सुरक्षा के लिए, सर्किट में श्रृंखला में एक फ्यूज स्थापित किया जाना चाहिए।

जब कार गैरेज में होती है, तो उसे ग्राउंडिंग एनोड से जोड़ा जाता है। ड्राइविंग करते समय, कनेक्शन "पूंछ" के माध्यम से किया जाता है।

निष्कर्ष

कैथोडिक संरक्षण भूमिगत पाइपलाइनों और अन्य संरचनाओं की परिचालन विश्वसनीयता में सुधार करने का एक तरीका है। साथ ही, आवारा धाराओं के प्रभाव से पड़ोसी पाइपलाइनों पर इसके नकारात्मक प्रभाव को ध्यान में रखा जाना चाहिए।