Способы защиты кабелей от коррозии
способы защиты кабеля от коррозии
В рабочих условиях кабели требуют определенной защиты от коррозии и иного вредного воздействия окружающей среды. Как и со многими электроприборами, в качестве средства электрохимической защиты используют анодные электроды, сделанные из магния. Магниевый сплав замедляет процесс электро-коррозионного разрушения металлов.
Поэтому большое значение имеет защита кабелей от коррозии, которая должна предусматриваться на этапах проектирования, монтажа и эксплуатации линий электроснабжения. В случае открытой площадки проблема решается путем окрашивания брони или оболочки специальными антикоррозионными составами. При подземной прокладке кабеля для его защиты от коррозии приходится принимать специальные меры.
Виды коррозии кабельной продукции
Применяемые способы защиты кабелей от коррозии зависят от того, какому именно типу коррозионного воздействия подвержена линия электропередачи. Это определяется местом ее прокладки, условиями эксплуатации и материалами кабеля.
Коррозия металлической оболочки кабеля
Различают следующие основные виды коррозии:
- электрохимическая (почвенная);
- электрическая;
- межкристаллитная.
Причиной почвенной коррозии металлических оболочек и брони кабелей является воздействие агрессивных веществ, содержащихся в грунте. В почве постоянно присутствуют соли, щелочи, кислоты, которые выступают в качестве электролита. При контакте этих веществ с металлом на его поверхности образуются микроскопические гальванические элементы, в которых в качестве электродов выступают разные по структуре зерна металла или зерна металла и содержащиеся в его составе примеси. Протекание токов между этими электродами обуславливает быструю коррозию. Свинцовая кабельная оболочка быстрее всего разрушается при наличии в почве нитратов, извести и известняка, уксусной кислоты, доменных шлаков и каменноугольной смолы, большой концентрации перегноя. Стальная броня плохо переносит присутствие в грунте серных и сернокислых соединений, а также соединений хлора. Алюминиевые оболочки быстро корродируют во влажной почве, независимо от ее состава.
Электрическая коррозия протекает в результате воздействия на металлическую оболочку или броню кабеля блуждающих токов. Эти токи образуются в результате эксплуатации рельсового транспорта на электрическом ходу. Рельсы выступают в качестве обратных проводов, по которым ток возвращается на тяговую подстанцию. При этом существенная доля тока уходит в землю, образуя блуждающие токи. При наличии в зоне их действия кабеля с металлической оболочкой или броней возникает коррозия. За год блуждающий ток силой 1 А способен разрушать 3 кг алюминия, 9 кг стали, 35 кг свинца. При этом в некоторых случаях сила блуждающих токов может составлять несколько десятков ампер.
Межкристаллитная коррозия характерна для свинцовой брони и кабельных оболочек. Она возникает в результате длительного воздействия вибрации. Наибольшей угрозе подвержен кабель, проложенный вблизи железнодорожных и автомобильных магистралей, трамвайных путей, на мостах и т.д. При длительном воздействии вибрационных нагрузок свинцовая оболочка может растрескиваться. Причем трещины проходят, как правило, по границам зерен металла (кристаллитов), вследствие чего между ними начинают протекать коррозионные процессы, которые дополнительно усиливаются образованием окиси свинца.
Меры защиты от почвенной коррозии
Для предотвращения почвенной коррозии, в первую очередь, необходимо правильно выбрать маршрут прокладки кабельной трассы. Он не должен проходить в болотистой местности, в грунтах с повышенным содержанием влаги и извести. Также следует избегать участков с повышенным загрязнением, в том числе районы свалок бытовых и промышленных отходов, стока промышленных вод, мест с насыпными грунтами, включающими шлаки и т.д.
Если прокладку трассы мимо таких мест не удается обеспечить, то рекомендуется использовать кабельную продукцию с защитным пластиковым покрытием оболочки. При расположении в грунтах с повышенным содержанием агрессивных веществ эффективную защиту металлических оболочек кабелей дает прокладка внутри асбестоцементных труб.
Дополнительно может потребоваться использование электрических способов защиты от коррозии.
Меры защиты от электрической коррозии
Для предотвращения этого типа коррозии используются способы электрической защиты кабеля, которые также применяют и для защиты от химической коррозии.
Суть электрической защиты заключается в подаче отрицательного потенциала на металлическую оболочку кабеля, что позволяет прекратить на ее поверхности электролитические процессы.
Электрическую защиту подразделяют на три типа:
При катодной защите земля работает как катод. Между оболочкой кабеля и грунтом при помощи специальной катодной станции прикладывается разница потенциалов, что приводит к возникновению постоянного тока. Его протекание от почвы на кабель обеспечивает поляризацию.
Протекторная защита от коррозии не требует использования внешнего источника поляризационного тока. В качестве него используется гальванический элемент, который формируется металлической оболочкой кабеля («катод») и специальным металлическим элементом («анод»). Между ними в среде электролита возникает разница потенциалов. В результате протекания поляризационного тока происходит реакция восстановления металла кабельной оболочки и окисления протектора. Для защиты металлической оболочки кабелей от коррозии в зоне действия блуждающих токов промышленной частоты используются не обычные, а поляризованные протекторы. Их особенностью является подключение к кабельной оболочке через диод.
Электрический дренаж — это способ защиты кабеля от коррозии, предусматривающий отвод блуждающих токов при помощи проводника. Дренажный проводник подключается к металлической оболочке кабеля в центральной части анодной зоны, где накапливается наиболее значительный потенциал по отношению к земле. По этому проводнику блуждающие токи отводятся к минусовой шине подстанции или к рельсам.
Меры защиты от межкристаллитной коррозии
Для прокладки в зонах значительного вибрационного воздействия рекомендуется использовать кабель со свинцовой оболочкой особых марок. Они отличаются наличием в составе оболочки специальных присадок, которые повышают вибрационную стойкость металла. Прокладка кабеля в таких зонах должна осуществляться только цельным куском, поскольку на муфтовых соединениях межкристаллитная коррозия усиливается. Чтобы уменьшить вибрационное воздействие, рекомендуется выполнять прокладку кабеля в специальных коробах, наполненных песком, с использованием резиновых прокладок и других амортизирующих элементов.
Источник
Технология защиты от электрокоррозии
Полотенцесушители «Терминус» изготавливаются из высоколегированной нержавеющей стали, которая сопротивляется коррозии и окислению металла, что гарантирует долговечность работы полотенцесушителя в жестких условиях российского водоснабжения.
Но есть одно исключение: нержавеющая сталь, как и другие металлы, подвержена электрохимической коррозии. Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металлов вследствие электрохимического взаимодействия с коррозионной средой. Причина возникновения – блуждающие токи в системе водоснабжения, которые могут появиться, если полотенцесушитель не заземлен. Подробнее о причинах электрокоррозии можно узнать по ссылке. В результате электрокоррозии нержавеющая сталь начинает разрушаться, появляются ржавые пятна, полотенцесушитель может дать течь. С данной проблемой сталкивается абсолютно каждый производитель. Кроме того, замена полотенцесушителя на новый, увы, не решит данную проблему на долго – в скором времени ситуация повторится.
Зная об этой проблеме, компания «Терминус» серьезно отнеслась к проведению исследований, направленных на защиту полотенцесушителей от электрокоррозии. В течение 2-х лет мы разрабатывали инновационную технологию защиты, привлекая лучших специалистов химической промышленности. И проведя множество успешных экспериментов, сегодня мы можем с уверенностью заявлять, что разработанный нами состав «Inside Protection» делает изделия «Терминус» неуязвимыми для электрохимической коррозии. Inside Protection выступает изоляционным материалом – полностью устраняет контакт воды с металлом. Следовательно, металл не окисляется, что гарантирует его долговечную и надежную эксплуатацию. Inside Protection экологичен и безопасен для человека и окружающей среды, устойчив к высоким температурам и долговечен в использовании.
Что такое электрохимическая коррозия и как её избежать?
Электрокоррозия – это коррозия материалов под влиянием электрического тока от внешнего источника (коррозия блуждающих токов).
Признаки электрокоррозии – это единичные или множественные потемнения корпуса полотенцесушителя с образованием пор (мелких сквозных отверстий) на сварочных швах и ровных участках поверхности трубы.
Причина возникновения электрокоррозии – это наличие блуждающих токов в системе водоснабжения. Такие токи возникают из-за разности потенциалов. Т.е. потенциал в стояке равен потенциалу земли (заземлено), а тот, что в полотенцесушителе – имеет другой потенциал. Между разными потенциалами и возникают “блуждающие токи” при условии появления между ними проводника. Таким проводником является текущая вода.
Основной проблемой электрокоррозии полотенцесушителей является чаще всего то, что к ним подходят пластиковые трубы. Металлические трубы стояка все заземлены. В новых домах,- через систему уравнивания потенциалов, в старых – в подвале к контуру заземления. При использовании пластиковых труб разрывается металлосвязь между трубами стояка и металлическим полотенцесушителем. В правилах устройства электроустановок, глава 1.7 (дополнительная система уравнивания потенциалов), говорится: “Все металлические элементы должны быть заземлены”.
Способы устранения электрокоррозии потребителем:
Всё что надо сделать – это обеспечить надежную металлическую связь между металлическими трубами стояка и полотенцесушителем, уровняв разность потенциалов.
При применении пластиковых и металлопластиковых труб все металлические элементы системы водоснабжения и отопления, в том числе полотенцесушители необходимо заземлять.
Запрещается заземлять через полотенцесушитель электробытовые приборы, устанавливать временные перемычки в электросчетчиках с заземлением на стояк с целью хищения электроэнергии.
Наличие следов электрокоррозии является основанием отказа от гарантийных обязательств ООО «Терминус», так как производитель не в состоянии обеспечить соблюдение норм и правил эксплуатации инженерных сетей по месту установке полотенцесушителя.
Источник
Методы защиты от электрокоррозии
Применяют следующие три основных способа защиты от электрокоррозии:
- рациональные схемы электроснабжения;
- дренирование тока электрокоррозии;
- применение электрохимической защиты.
Кардинальным способом предотвращения утечек тока, например, с корпуса судна в воду является установка источника тока непосредственно на судне или на берегу при условии надежной изоляции обоих полюсов источника тока заземляющих устройств. На практике это не всегда возможно, т.к. на большинстве современных заводов используется централизованное электроснабжение одновременно большого количества судов, расположенных на акватории завода. В этом случае речь может идти не об исключении электрокоррозии, а только снижении ее интенсивности до требуемого уровня путем регулирования сопротивления соединяющих кабелей в зависимости от потребляемого тока и в отключении их при прекращении сварочных работ.
Рис.1. Электрокоррозия судна при однопроводной схеме электроснабжения.
Знаками «+» здесь и на других рисунгках обозначены участки анодной поляризации
Рис.2. Электрокоррозия судна при электроснабжении потребителей на судне и на берегу от одного источника тока.
Рис.3. Электрокоррозия судна при электроснабжении двух судов от одного источника питания при нарушении контакта минусового провода.
Рис.4. электрокоррозия подземной трубы под действием блуждающих токов.
Рис. 5. Электрокоррозия судна при выполнении сварочных работ на берегу по однопроводной схеме.
Дренирование (отвод) тока электрокоррозии используется в том случае, когда объект находится в зоне действия блуждающих токов. Способ состоит в отводе тока, стекающего с объекта, по дренажным проводам, соединяющим объект с заземляющим контуром (рис.6). Эффективность дренирования определяется соотношением между сопротивлением дренажного провода и сопротивлением растекания тока между объектом и заземляющим контуром.
Рис.6. Схема действия дренажных проводов.
Iдр — ток в дренажном проводе;
Iв — ток, стекающий с корпуса судна в воду.
Расчет необходимого сечения дренажных проводов выполняется на основе анализа эквивалентной электрической схемы. В качестве допустимой скорости электрокоррозии обычно принимается величина 0,1 мм/год, приблизительно равная естественной скорости коррозии стали в морской воде. На практике для расчета сечения дренажных проводов можно пользоваться эмпирической формулой. Например, для корпуса судна сечение дренажного провода (мм2) определяется по формуле:
Sдр = l • γ • F/L
где
l — длина дренажного провода, м;
γ — удельная электропроводность воды, См/м;
F – площадь подводной поверхности корпуса судна, м2,
L – длина корпуса судна, м.
Формула не учитывает сопротивления краски на корпусе, поэтому для случая свежеокрашенного корпуса сечение дренажного провода получается несколько завышенным, что повышает надежность защиты. Для судов с разрушенной краской сечение окажется заниженным, однако это компенсируется тем, что анодный ток распределяется по большой поверхности.
Следует учитывать, что дренажные провода нельзя устанавливать между сооружениями из разнородных металлов (например, между судном из алюминиевого сплава и стальным причалом) из-за опасности контактной коррозии.
При использовании катодной защиты мощность ее устанавливается такой, чтобы подавить и обычную коррозию защищаемого сооружения и компенсировать возможную анодную поляризацию.
Контроль защищенности судна от электрокоррозии производится обычно по величине разности потенциалов ΔU между корпусом судна и береговым заземляющим контуром или между корпусами рядом стоящих судов. Величина ΔU представляет собой падение напряжения на сопротивлении дренажного провода или, что то же самое, на сопротивлении воды между судном и соседним объектом и позволяет количественно оценить силу тока, стекающего с подводной части корпуса судна. Допустимые значения ΔUд для различной солености воды представлены на рис.7.
Рис. 7. Зависимость допустимой разности потенциалов между корпусом судна и соседним объектом от солености воды в акватории.
При использовании катодной защиты о степени защищенности судна судят по величине потенциала, которая должна находиться в защитном диапазоне.
Источник
