89874706 prot catodica[1] antene gsm

Upload: florin-macinic

Post on 03-Apr-2018

236 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    1/35

    1

    PROTECIA ANTICOROZIV ACONSTRUCIILOR METALICE

    Prof. univ. dr. ing. Gheorghe CremenescuUniversitatea Petrol - Gaze Ploieti

    Obiective tutorial:

    - prezentarea principial a noiunilor generale despre coroziunea metalelor;

    - cunoaterea principial a mecanismului coroziunii chimice;- cunoaterea principial a proceselor de electrod ale coroziuniielectrochimice;-

    analiza metodelor de protecie anticoroziv a obiectelor metalice;- cunoaterea principial a metodelor de protecie galvanic anticoroziv;- analiza metodelor de protecie anticoroziv a conductelor metalice subterane;

    - analiza funcional a schemelor i diagramelor instalatiei de proteciecatodic cu sursa extern de curent.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    2/35

    CUPRINS

    PROTECIA ANTICOROZIV A CONSTRUCIILOR METALICE.............1

    1.COROZIUNEA METALELOR......................................................................................3

    1.1NOIUNI INTRODUCTIVE........................................................................................3

    1.2COROZIUNEA CHIMIC............................................................................................5

    1.3COROZIUNEA ELECTROCHIMIC.........................................................................7

    1.4RUGINIREA FIERULUI...............................................................................................9

    2.METODE DE PROTECIE ANTICOROZIV A OBIECTELOR METALICE....102.1METODE DE PREVENIRE A COROZIUNII..........................................................11

    2.2UTILIZAREA METALELOR I ALIAJELOR REZISTENTE LA COROZIUNE.............................................................................................................................................11

    2.3METODE DE ACIONARE ASUPRA MEDIULUI COROZIV...........................11

    2.4 METODE DE ACOPERIRE A SUPRAFEELOR METALICE CUNVELIURI ANTICOROZIVE.....................................................................................12

    2.5METODE DE PROTECIE GALVANIC ANTICOROZIV.............................13

    2.5.1PROTECIA CATODIC CU ANOZI DE SACRIFICIU...................................14

    2.5.2PROTECIA CATODIC CU SURSA EXTERN DE CURENT....................14

    2.5.3PASIVAREA METALELOR I PROTECIA ANODIC.................................15

    2.5.4PROTECIA ANODIC CU SURS EXTERN DE CURENT......................17

    2.5.5PROTECIA ANODIC CU CATOD PROTECTOR.........................................17

    3.METODE DE PROTECIE ANTICOROZIV A CONDUCTELOR METALICESUBTERANE.....................................................................................................................18

    3.1PROTECIA PASIV A CONDUCTELOR METALICE SUBTERANE............19

    3.2PROTECIA CATODIC A CONDUCTELOR METALICE SUBTERANE.....19

    3.2.1PROTECIA CATODIC CU ANOZI GALVANICI DE SACRIFICIU..........20

    3.2.2PROTECIA CATODIC CU SURS EXTERN DE CURENT....................21

    3.2.3PROCEDURA E.ON RUHRGAS DE CALCUL A PROTECIEI CATODICE.............................................................................................................................................28

    3.2.4COROZIUNEA PRIN CURENI DE DISPERSIE...............................................33

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    3/35

    Bibliografie.......................................................................................................

    CAPITOLUL 1

    1. COROZIUNEA METALELOR1.1 NOIUNI INTRODUCTIVE

    Utilajele i construciile metalice se exploateaz n condiiile contactului cudiferite medii chimic-active: atmosfer umed, ap, soluiile unor substanechimice, gaze industriale etc.

    Coroziunea reprezint procesul de degradare i distrugere n timp a

    metalelor sau obiectelor metalice, sub aciunea agenilor chimici, electrochimicisau biochimici din mediul tehnologic sau mediul nconjurtor n care se afl.Procesul de degradare ncepe la suprafaa metalului i se propag n masa dematerial, ceea ce poate duce n timp la distrugerea complet a pieselor sau asubansamblelor.

    Cauzele acestor modificri nedorite, de transformare a metalelor n compuiai lor (oxizi, carbonai, sulfai, hidroxizi etc.) sunt reaciile chimice i n specialcele electrochimice, care se produc la suprafaa metalului respectiv. Acestetransformri sunt posibile deoarece metalele tind s revin la starea iniial n care

    se gseau n natur, sub form de compui metalici, a cror energie liber este maimic dect a metalelor pure. Din punct de vedere termodinamic, sistemele metal -agent coroziv sunt mai puin stabile dect compuii rezultai din interaciunea lor.

    Din punct de vedere cantitativ cele mai mari distrugeri le produc aerul din

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    4/35

    atmosfer, apa subteran, apa din conducte, gazele de ardere etc. Astfel, fierulruginete, argintul i pierde luciul, cuprul coclete (capt o patin), aluminiuloxideaz (formnd un strat foarte subire de oxid, care mpiedic reacia maideparte), zincul i plumbul i pierd treptat luciul metalic. Cu excepia metaleloraa zise nobile, toate celelalte metale sunt nestabile n contact cu aerul atmosferic.Modul n care se manifest aceast nestabilitate, ca i gradul n care ea apare,

    depinde de natura metalului ct i de agresivitatea mediului n care se afl.Pagubele provocate economiei mondiale de ctre coroziune ating proportiiuriae. Conform datelor existente, aproape o treime din producia mondial demetal este scoas din uz datorit coroziunii. ntruct numai circa dou treimi dinmetalul corodat se recupereaz prin topire, nseamn c circa 10% din produciamondial de metale se pierde definitiv ca urmare a aciunii de distrugere acoroziunii. Pagubele datorate coroziunii sunt adesea legate nu numai de pierderiledirecte de metal, ci i de pierderile indirecte de producie prin staionare (ca urmarea scoaterii din funciune a unor pri din instalaie) precum i cele de reparare i

    montare care au o pondere cu mult mai mare dect cele directe.Dup mecanismul de desfurare a procesului de degradare se pot distingedou tipuri de coroziune:

    coroziunea chimic care se refer la procesele de degradare a metalelor ialiajelor n gaze uscate, lichide organice, precum i n soluii de neelectrolii(lichide fr conductibilitate electric). n timpul reaciei chimice dintre metal imediul coroziv nu exist transport de sarcini electrice;

    coroziunea electrochimic se refer la procesele de degradare a metalelor ialiajelor n soluii de electrolii, fiind nsoite de trecerea curentului electric prinmetal. n timpul reaciei chimice dintre metal i mediul coroziv exist transport desarcini electrice.

    Coroziunea electrochimic se produce pe suprafaa unui metal n contact cusoluii de electrolii (pelicule de umezeal din atmosfer sau din sol, soluii acidesau alcaline, topituri de sruri etc.) sau la contactul diferitelor metale ntre ele nacelai mediu agresiv (fiecare metal are un anumit potenial electrochimic). Pesuprafaa metalelor aflate n coroziune electrochimic, se formeaz micropileelectrice.

    n funcie de aspectul degradrii metalului, coroziunea se clasifica n: coroziune continu, n situaia n care degradarea coroziv este distribuit

    pe ntreaga suprafa a metalului. Coroziunea continu poate fi uniform sauneuniform, dup cum viteza procesului de distrugere este aceeai pe ntreagasuprafa metalic sau diferit pe anumite poriuni;

    coroziune local, n situaia n care degradarea coroziv se concentreaz peanumite poriuni ale suprafeei. Coroziunea local poate fi de mai multe feluri:

    coroziunea punctiform, care se localizeaz pe suprafee mici (puncte decoroziune);

    coroziunea sub suprafa, care ncepe la suprafaa metalului dar se extinden interior sub un strat aparent nealterat provocnd umflarea i desprinderea

    metalului (pungi de coroziune);pete de coroziune, care se repartizeaz pe suprafee relativ mari, dar

    adncimea lor este mic; coroziunea intercristalin, care se caracterizeaz prin distrugerea selectiv a

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    5/35

    metalului la limita dintre cristale; coroziunea transcristalin, care reprezint un caz tipic de coroziune local

    la care distrugerea coroziv este determinat de direcia tensiunilor mecanice dentindere. Caracteristic la acest fel de coroziune este faptul c fisurile se propagnu numai la limita cristalelor ci ele chiar le traverseaz.

    Dup mediul n care se produce:

    coroziunea atmosferic - n atmosfer; coroziunea subteran - n sol; coroziunea microbiologic - n medii ce conin organisme vii; coroziunea prin cureni de dispersie (vagabonzi) de curent continuu

    (produi de cile de rulare ale tramvaielor i ale metroului) i de curent alternativ(produi de liniile electrice de transport i distribuie).

    Procesul de coroziune este influenat de o serie de factori care pot fi grupaiastfel:

    factori legai de natura i tipul materialului (structur, compoziie chimic,

    rugozitatea suprafeelor, tratamentul termic aplicat acestora, tensiuni mecaniceiniiale etc.), denumii factori interni ai coroziunii; factori legai de natura, proprietile i compoziia chimic a mediilor

    corozive, dar i de condiiile de coroziune (temperatur, micare, concentraie, pHsoluie etc.) denumii factori externi ai coroziunii.

    Cele mai vulnerabile poriuni ale unei constructii metalice la coroziune suntasamblrile prin sudur i poriunile de suprafee care se gsesc ntre asamblrile

    prin sudur.

    1.2 COROZIUNEA CHIMIC

    Coroziunea chimic a metalelor este procesul care se desfoar pe suprafaametalelor n contact cu gazele uscate (de exemplu: O2 - oxigen, SO2 - bioxid desulf, H2S - hidrogen sulfurat, HCl - acid clorhidric gazos, CO oxid de carbon,CO2 - bioxid de carbon, H2 - hidrogen etc.) sau cu soluiile de neelectrolii (lichidedielectrice adic ru conductoare de electricitate: alcooli, benzine, benzoli etc.).n urma reaciilor dintre metal i mediul agresiv, pe suprafaa metalului rmn

    produsele coroziunii numite pelicule de coroziune, de grosimi i compozitiidiferite. n funcie de proprietile lor fizico-chimice peliculele de coroziuneexercit o influen important asupra desfurrii ulterioare a procesului decoroziune, a cineticii acestuia, putndu-l frna ntr-o msur mai mare sau maimic dup cum peliculele sunt mai izolatoare respectiv mai penetrabile. Peliculaformat va proteja metalul contra coroziunii ulterioare dac este aderent la metal,compact, impermeabil, elastic, rezistent i are acelai coeficient de dilatare cai metalul.

    Intensitatea procesului de coroziune chimic este condiionat de:

    natura metalului; natura mediului coroziv; concentraia, temperatura i presiunea mediului coroziv; durata de contact.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    6/35

    Coroziunea chimic nu este nsoit de apariia unor cureni electrici locali.Multe metale, sub aciunea aerului atmosferic, chiar la temperatura obinuit,

    se acoper cu o pelicul foarte subire format din oxizi sau ali compui aimetalului respectiv. Grosimea peliculei depinde de natura metalului, deconcentraia gazelor, de temperatur. Cnd pelicula nu este groas, nu se dizolv nmediul agresiv i are o bun aderen la suprafaa metalului, protejeaz restul

    metalului de coroziune. O astfel de pelicul protectoare formez mai multe metale(Ag, Al, Pb, Zn, Cu, bronzul, alama, Co, Cd, Mg).Aciunea cea mai duntoare asupra metalelor o are oxigenul. Suprafaa

    curat a multor metale expuse la aer se oxideaz rapid, cu scderea energiei libere,dup reacia de oxidare:

    xMe + n/2 O2 MexOn,unde: xMe nseamn x molecule de metal, n/2 O2 nseamn n/2 molecule deoxigen, MexOn nseamn o molecul de oxid metalic.

    Molecula de oxigen este absorbit i concomitent scindat n atomi. Dupaceasta are loc unirea atomilor de oxigen cu atomii de metal i formarea primuluistrat monomolecular de oxid. Dac pelicula de oxid format prezint proprieti

    protectoare, viteza de coroziune iniial ridicat scade rapid n timp. Capacitatea deprotecie a peliculelor de oxid formate depinde de permeabilitatea lor pentrusubstanele cu care reacioneaz.

    Porozitatea peliculelor de oxid depinde de raportul dintre volumul oxidului ial metalului oxidat, notat cu k, numit coeficientul de volum al oxidului. n funciede valoarea coeficientului de volum al oxidului se deosebesc urmtoarele tipuri de

    pelicule de oxizi:

    pentru k

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    7/35

    suprafaa metalic, deoarece sub influena atmosferei duce la formareahidroxidului de fier, deci la apariia ruginii, sub stratul de oxizi de laminare, ceeace grbete ndeprtarea ei.

    1.3 COROZIUNEA ELECTROCHIMIC

    Coroziunea electrochimic se datoreaz proceselor electrochimice care auloc la interfaa metal-soluie, atunci cnd metalele vin n contact cu soluii deelectrolii (bune conductoare de electricitate). Soluia i metalul sunt strbtute, nacest caz, de un curent electric, generat de procesele electrochimice care sedesfoar la limita celor dou faze.

    Ori de cte ori sunt prezente dou metale diferite sau un metal care conineimpuriti, se creaz diferene de potenial care pot dirija cureni electrici locali. Lacontactul cu soluia coroziv, se desfoar pe suprafaa metalului dou reacii de

    electrod simultane de sens contrar i cu viteze egale (adic legate ntre ele printransferul aceluiai numr de electroni), numite reacii electrochimice:

    reacia anodic (reacia de ionizare sau de oxidare a metalului), n urmacreia atomii metalici de la suprafa cedeaz electronii i devin ioni pozitivi,

    prsec reeaua cristalin solid i trec sub form de ioni hidratai n mediul lichidcoroziv, lsnd n faza solid cantitatea echivalent de electroni. Zona unde are locacest proces (de ionizare metal sau al reaciei anodice) este numit zon anodic.Aceast reacie se poate scrie n form general, fr a ine seama de hidratareaionilor astfel:

    Me Men+ + ne- ,unde: Men+ reprezint ionul metalului, ne- reprezint numrul de electroni rezultaidin ionizarea unei atom de metal.

    Electronii acumulai pe suprafaa metalului n zona anodic pot migra subinfluena diferenei de potenial n alt zon, numit zona catodic unde se producereacia catodic;

    reacia catodic (de reducere sau de depolarizare), const n reducerea

    unui agent oxidant capabil s preia electronii rezultai din ionizarea atomilor demetal.n mediu acid reacia catodic este a reducerii ionilor pozitivi (cationilor) de

    hidrogen:2H+ + 2e- H2 sau O2 + 4H+ + 4e- 2H2O.

    n mediu alcalin reacia catodic este a reducerii oxigenului moleculardizolvat n electrolit cu formare de ioni hidroxil:

    O2 +2H2O + 4e-

    4OH-

    sau 2H2 O + 2e-

    H2 +2OH-

    .

    Coroziunea electrochimic se difereniaz n funcie de cine capteazelectronii rezultai din reacia anodic:

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    8/35

    electronii captai de cationii de hidrogen (H+), numit coroziunea acid; electronii captai de oxigenul molecular (O2 ), numit coroziunea prin

    oxigen;

    electronii captai de un metal cu potenial electrochimic mai ridicat, numitacoroziunea galvanic.

    Coroziunea electrochimic este atribuit activitii unor pile galvanice

    microscopice locale (microelemente galvanice) formate pe suprafaa metalului.Spre deosebire de coroziunea chimic, metalele n contact cu soluiile de electroliise corodeaz electrochimic cu circulaie de curent electric, ca urmare a apariieiacestor micropile galvanice locale la suprafaa metalului. Aadar, n comparaie cucoroziunea chimic, cea electrochimic are o agresivitate mai mare asuprametalelor i aliajelor.

    Dintre principalele cauze care determin apariia micropilelor locale pot fimenionate :

    incluziunile de impuriti metalice i alte neomogeniti de orice natur;

    eterogenitati chimice (de exemplu, existena mai multor faze); eterogenitati fizice, care pot s apar ca urmare a unui tratament mecanicsau termic neuniform.

    Poriunile mai active din metal (zonele anodice) vor fi cele care se vorcoroda, iar poriunile mai puin active (zonele catodice) vor fi locurile unde seformeaz hidrogenul molecular.

    Pentru apariia acestui tip de coroziune este necesar s existe: un anod cu potenial minim, unde se produce oxidarea metalului i un catod

    cu un potenial mai ridicat, unde se produce reducerea agentului oxidant;

    un electrolit n care se afl anodul i catodul, deci un element galvanic; un conductor metalic ntre anod i catod.Prin nlturarea uneia dintre aceste condiii, coroziunea electrochimic nu se

    produce.Dup cum n practica industrial metalele tehnice folosite n mod curent,

    sunt eterogene, se pot considera ca fiind alctuite din electrozi electrici (anozi icatozi) scurtcircuitai prin nsi corpul metalului respectiv. Prin introducereametalului n ap sau n mediu cu proprieti electrolitice, pe suprafaa metaluluiapar microelemente galvanice n care impuritile din metal funcioneaz camicrocatozi cu descrcare de hidrogen pe suprafaa lor, n timp ce metalul,funcionnd ca anod se dizolv.

    Coroziunea unui metal este posibil dac potenialul su de electrod este mainegativ dect potenialul de electrod al unui agent oxidant n aceeai soluie.Lund ca baz seria potenialelor standard de electrod, se poate considera c n apcu sau fr coninut de sruri neutre tind s se corodeze toate metalele care au

    potenialele de electrod mai negative dect -0,414V (potenialul standard deelectrod al apei) i anume: metalele alcaline (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), metalelealcalino-pmntoase (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) i Al, Ti, Zr, Cr, Zn, Fe.

    n problemele practice de coroziune este important cunoaterea vitezei de

    coroziune reale cu care se desfoar procesul. Viteza de coroziune se exprimprin masa de metal distrus pe unitatea de suprafa n unitatea de timp [g/m2/h] sauadncimea la care au ajuns degradrile n unitatea de timp [mm/an].

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    9/35

    1.4 RUGINIREA FIERULUI

    Fierul este un metal care are caracter electronegativ moderat (-0,44V estepotenialul standard de electrod) i de aceea are tendina de a trece n soluie ncontact cu mediile acide i neutre sub form de ioni de Fe2+.

    Cel mai ntlnit exemplu de coroziune electrochimic atmosferic i deosebitde pgubitoare pentru economie este ruginirea fierului, o reacie chimic complexn care fierul se combin cu oxigenul i cu apa pentru a forma hidroxidul de fier(rugina). Acesta menine aceeai form general a metalului din care a fost format,dar mai poros i mai voluminos, fiind permeabil, slab i fragil.

    Viteza de coroziune a fierului depinde de caracteristicile mediului coroziv:aciditatea soluiei (adic pH-ul soluiei), coninutul de oxigen, concentraiasrurilor n soluie, prezena acceleratorilor sau inhibitorilor de coroziune, astfel:

    coroziunea este mai accentuat n apele moi dect n cele dure, deoarece n

    apele dure este posibil precipitarea unui strat protector de CaCO3;n atmosfer uscat viteza de coroziune este foarte mic iar n atmosfer

    umed de tip marin i industrial, viteza de coroziune este apreciabil;coroziunea fierului n sol depinde de compoziia chimic a solului, de

    gradul de aerare, de compoziia mineralogic i de umiditate. n solurile salinizate,umede, bine aerate, fierul se corodeaz uor, suferind o coroziune localizat. nsolurile uscate coroziunea este mai redus.

    Prezenta unor acizi, a unor sruri (de ex. a celor din apa de mare, NaCl,MgCl2 etc.) sau a bioxidului de carbon favorizeaz mult i accelereaza coroziunea.

    Alte sruri (de ex. Na2CO3) dimpotriv nhib coroziunea.Pentru ca fierul s rugineasc este necesar prezena simultant a aerului i aapei. Reaciile care au loc la ruginirea fierului sunt urmtoarele:

    reacia anodic de ionizare (oxidare) a fierului:

    Fe Fe2+ + 2e- ,

    reacia catodic de reducere a oxigenului:

    O2 + 2H2O + 4e- 4 OH-, (hidroxil) reacia formrii ruginei are loc n trepte:

    Fe

    2+

    +2 OH

    -

    Fe(OH)2, (hidroxid feros)4 Fe(OH) 2 + O2 + 2 H2 O 4 Fe(OH)3 , (hidroxid feric)4 Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3.H2O + 2 H2O, (oxid feric hidratat sau rugin). degajarea hidrogenului la catod:

    2H+ +2e- H2 .

    Reaciile anodic i catodic au loc n puncte diferite ale bucii de fier careruginete. Electronii eliberai n procesul de oxidare a atomilor de fier ce iaunatere n zona anodic se deplaseaz prin fier pn n zona catodic idepolarizeaz ionii de hidrogen (se produce reacia catodic) dnd natere la

    hidrogen molecular (pe suprafaa fierului apar broboane de hidrogen gazos H2 ) iap. Reacia catodic este mult favorizat dac n aceast zon se afl (n contactmetalic cu fierul) un alt metal, o impuritate, cu potenial standard de electrod mai

    pozitiv dect fierul (de ex. cupru). Chiar n fierul industrial obinuit, unele puncte

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    10/35

    ale suprafeei sunt mai reactive (puncte anodice) i dau natere mai uor ionilor defier; n alte puncte are loc reacia catodic (puncte catodice). Diferena ntre

    potenialele punctelor anodice i catodice se datorete unor mici variaii locale ncompoziia sau chiar numai n forma cristalin a metalului. Evident c, simultan cucirculaia electronilor prin metal, trebuie s aib loc i un transport de ioni ncircuitul exterior (de ex. prin pmntul umed n cazul obiectelor din fier

    ngropate).n finalul reaciilor, rezult hidroxidul de fier greu solubil, care cedeaz api care este componentul principal al ruginii. Aspectul spoginos al ruginii permite,n continuare, contactul agenilor corozivi cu suprafaa metalic i coroziuneanainteaz.

    Coroziunea pieselor din fier care vin n contact cu metale care au potenialulde electrod mai electropozitiv dect fierul se produce prin mecanismul coroziuniigalvanice. De exemplu, niturile de cupru care leag grinzile de fier pot determinacoroziunea fierului n prezena apei. Fierul devine anod i trece n soluie sub

    form de ioni de Fe2+

    , iar hidrogenul se degaj pe cupru. Cu timpul nitul de cuprunu mai are ce lega dect pulbere de rugin.Piesele din fier care vin n contact cu metale care au potenialul de electrod

    mai electronegativ dect fierul devin catodul pilei i sunt protejate fa decoroziune iar acestea din urm devin anodul pilei i se corodeaz. Acest tip de

    protecie se numeste protecie catodic cu anozi de sacrificiu sau anozi activi (din Zn,Mg, Al). n acest mod, sunt protejate de coroziune conductele subterane scurte dinoel, rezervoarele, decantoarele, instalaiile i stlpii metalici n contact direct cusolul.

    CAPITOLUL 2

    2. METODE DE PROTECIE ANTICOROZIV AOBIECTELOR METALICE

    Protecia mpotriva coroziunii reprezint totalitatea msurilor care se iaupentru a proteja obiectele metalice de aciunea agresiv a mediilor corozive.Metodele i mijloacele de protecie anticoroziv sunt foarte variate i se refer lamicorarea sau oprirea coroziunii prin creterea rezistenei la coroziune amaterialului metalic sau prin reducerea agresivitii mediului coroziv. n principiuele se pot grupa n urmtoarele categorii:

    metode de prevenire a coroziunii; utilizarea metalelor i aliajelor rezistente la coroziune; metode de acionare asupra mediului coroziv; metode de acoperire a suprafeelor metalice; metode de protecie galvanic anticoroziv.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    11/35

    2.1 METODE DE PREVENIRE A COROZIUNII

    Metodele de prevenire a coroziunii constau n: alegerea corect a materialelor utilizate n construcia de aparate i utilaje

    industriale, din punctul de vedere al rezistenei la coroziune; evitarea punerii n contact a unui metal cu un alt metal mai electropozitiv

    dect el, deoarece primul se corodeaz (de ex. aluminiul alturi de oelurile aliatesau aliajele cuprului, oelul n contact cu bronzul etc.);

    evitarea punerii n contact a metalelor ecruisate cu metalele recoapte sauturnate, deoarece din cauza diferenei de potenial electrochimic dintre ele, n

    prezena unui electrolit corespunztor, primele se corodeaz;prelucrarea mai ngrijit a suprafeei metalului, deoarece adnciturile,

    zgrieturile favorizeaz i accelereaz coroziunea.

    2.2 UTILIZAREA METALELOR I ALIAJELORREZISTENTE LA COROZIUNE

    Din grupa metalelor i aliajelor rezistente la coroziune fac parte metalelenobile (Au, Ag, Pt, Pd-paladiu) i aliajele lor, care sunt aa de inactive chimicnct nu sufer de coroziune n atmosfer, dar utilizarea lor devine dificil dincauza costului lor ridicat. Se pot utiliza, n schimb, metalele i aliajeleautoprotectoare, adic metalele i aliajele care n urma coroziunii iniiale seacoper cu o pelicul pasivat izolatoare, numit proces de pasivare. De exemplu,

    aluminiul oxideaz repede i se formeaz pe suprafaa obiectului un strat subire(de circa 0,01 mm) cu proprieti de izolare electric, aderent i compact de oxid(Al2O3), care l protejeaz la extinderea coroziunii. Plumbul, zincul, cobaltul,cadmiul, magneziul (chiar dac sunt mai inactive dect aluminiul) sunt protejatesimilar de aceste straturi subiri de oxid.

    ns, n majoritatea cazurilor se recurge la alierea metalelor cu un componentadecvat; uneori concentraii relativ sczute ale componentului de aliere, reducconsiderabil viteza de coroziune (ex. introducerea de Cu 0,2...0,3%, Cr sau Ni noeluri etc.)

    2.3 METODE DE ACIONARE ASUPRA MEDIULUICOROZIV

    Metodele de acionare asupra mediului coroziv sunt: modificarea pH-ului mediului de coroziune (de exemplu neutralizarea

    apelor reziduale cu substane chimice); ndeprtarea gazelor (O2, CO2) i mai ales a apei deoarece mresc viteza de

    coroziune a mediilor corozive; utilizarea inhibitorilor sau a pasivatorilor.Inhibitorii de coroziune sunt substane organice sau anorganice, care

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    12/35

    introduse n cantiti minime n mediul coroziv, micoreaz sau anuleaz completviteza de coroziune a acestuia. Dup procesul de electrod asupra cruia exercitaciunea principal, inhibitorii anorganici se mpart n:

    inhibitori anodici; inhibitori catodici (sau cationici).Inhibitori anodici formeaz cu ionii metalici trecui n soluie produse de

    coroziune insolubile, care se depun pe metal sub forma unor pelicule protectoareaderente (numite precipitate catodice). Inhibitorii pe baz de silicai, carbonai ifosfai (hidroxid de sodiu (NaOH), carbonat de sodiu (NaCO3), fosfat acid desodiu (NaHPO4), silicat de sodiu (Na4Si)), realizeaz o ecranare a metalului ireduc suprafaa de contact ntre metal i mediul agresiv. De exemplu, silicatul desodiu este folosit n sistemele de termoficare pentru a preveni apariia ruginii.

    Inhibitorii cationici (cationul este ionul pozitiv de hidrogen, H+) pe baz decompui ai arsenicului, cadmiului, sulfului etc. (numite otrvuri catodice)

    blocheaz reacia de reducere catodic (de preluare a electronilor rezultai din

    reacia anodic de ctre agentul depolarizant adic de ctre ionii de hidrogen), decincetinesc i reacia de coroziune anodic.Inhibitorii catodici de oxigen reacioneaz cu oxigenul molecular dizolvat n

    electrolit, astfel protejeaz mpotriva coroziunii prin prevenirea depolarizriiproduse de oxigen; cele mai des folosite sunt srurile de sulfit de sodiu (Na2SO3)care mpiedic procesul catodic deoarece consum oxigenul dizolvat n ap,trecnd n produse inofensive.

    Inhibitorii catodici volatili (de exemplu hidrazina NH2-NH2) folosii ncazanele de abur, sunt transportai de abur pentru a preveni coroziunea n tuburileschimbtorului de cldur, neutraliznd acidul carbonic sau deplasnd pH-ulsoluiei la valori mai puin acide.

    Inhibatorii organici anodici (de exemplu, sulfonaii) i inhibatorii organicicatodici (de exemplu, aminele) formeaz un film protector, care apr metalul deformarea unui strat hidrofob la suprafaa metalului.

    2.4 METODE DE ACOPERIRE A SUPRAFEELORMETALICE CU NVELIURI ANTICOROZIVE

    Protecia prin nveliuri anticorozive se realizeaz prin acoperirea metaluluicu un strat subire de material autoprotector. Stratul autoprotector trebuie sndeplineasc urmtoarele condiii:

    s fie compact i aderent; s fie suficient de elastic i plastic; grosimea lui s fie ct mai uniform.Stratul protector poate fi metalic (Zn, Sn, Cr, Ni, Ag etc) sau nemetalic din

    materiale anorganice sau organice (lacuri, vopsele, emailuri sau folii de masplastic etc.).

    Alegerea uneia sau alteia dintre metodele de protecie este funcie de: parametrii tehnologici de funcionare a instalaiei; forma i dimensiunile obiectului protejat; calitatea materialului suport;

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    13/35

    amplasarea obiectului de protejat n instalaie; tehnologiile de aplicare i posibilitile de execuie a proteciei anticorozive.Protecia anticoroziv cu straturi protectoare metalice se poate realiza prin

    urmtoarele procedee tehnologice: cmsuire, electrometalizare, smluire,galvanizare.

    Cmsuirea (placarea) este un proces metalurgic de legare a straturilor din

    metale identice sau diferite. Un exemplu de metal de acest gen este aa - numitulaur suflat, care const dintr-un nucleu de alam sau oel acoperit de un strat deaur la suprafa.

    Electrometalizarea este un proces electrochimic de depunere a unui stratsubire de metal pe un obiect, de obicei de origine metalic i acesta. Obiectelesunt electrometalizate pentru a preveni coroziunea, pentru a obine o suprafa dursau o finisare atractiv. Cadmiul, cromul, cuprul, aurul, nichelul, argintul icositorul sunt metalele cele mai des folosite n electrometalizare. n procesul deelectrometalizare, obiectul care trebuie acoperit este pus ntr-o baie de soluie a

    srii metalului cu care va fi acoperit i conectat la catodul (borna negativ) uneisurse de curent continuu. Cnd curentul trece prin soluie, atomii metalului cu careva fi placat ies din soluie i se depun pe catod. Acesti atomi sunt nlocuii nsoluie de atomi de la anod, dac acesta este realizat din metalul de acoperire cumar fi cuprul sau argintul. Altfel, cnd se foloseste aur sau crom, atomii suntnlocuii de adugri periodice a srii din soluie. n ambele cazuri se creeaz unechilibru ntre atomii metalului care ies din soluie i atomii metalului care intr nsoluie pn la terminarea procesului de electrometalizare. Cele mai ntlnite

    produse realizate prin aceast metod sunt tacmurile argintate, accesoriile demain cromate, oalele placate cu cositor etc.

    Smluirea n industrie este folosit n mod obinuit pentru acoperireasuprafeelor obiectelor din fier i font mpotriva coroziunii. Se folosesc ca materii

    prime materialele ceramice (borax, silicon, fluorin i feldspat) datorit rezisteneila coroziune i a duritii lor. Praful ceramic fuzioneaz cu metalul la otemperatur ridicat ntr-un cuptor. Smluirea este ntrebuinat de obicei laarticolele din font ale grupului sanitar (czile de baie), aparatele electrocasnice(frigidere, cuptoare, maini de splat), obiectele de buctrie.

    Galvanizarea este procesul de acoperire a unui metal, cum ar fi fierul sauoelul, cu un strat subire de zinc pentru a-l proteja de aciunea coroziunii. Zincul

    este ntrebuinat cu mai mult uurin dect alte metale de protecie cum ar ficositorul, cromul, nichelul sau aluminiul. Galvanizarea se realizeaz fie prin

    pulverizarea zincului topit pe suprafaa metalului, fie prin depunere electrolitic.Exemple de produse galvanizate n mod curent sunt: foi de tabl pentru acoperi,evi din fier, srm, piulie, uruburi etc.

    2.5 METODE DE PROTECIE GALVANICANTICOROZIV

    Aceste metode au n vedere protecia mpotriva coroziunii electrochimice ainstalaiilor i construciilor metalice, rezervoarelor metalice, conductelor metalice

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    14/35

    ngropate n pmnt, stlpilor metalici etc. Protecia galvanic anticoroziv serealizeaz prin polarizarea catodic (deplasarea potenialului spre valori negativen zona de imunitate) numit protecie catodic sau prin polarizarea anodic(deplasarea potenialului spre valori pozitive pentru trecerea n stare pasiv)numitprotecie anodic a construciei metalice protejate prin metodele:

    protecia catodic cu anozi de sacrificiu;

    protecia catodic cu surs extern de curent; protecia anodic cu surs extern de curent; protecia anodic cu catod de protecie.n prezent protecia catodic (activ) este unul dintre mijloacele importante

    de reducere a vitezei de coroziune, n special n cazul structurilor metalice dedimensiuni mari, n contact cu mediile naturale.

    2.5.1 PROTECIA CATODIC CU ANOZI DESACRIFICIU

    Protecia catodic cu anozi se realizeaz prin crearea n mod voit a uneimacropile galvanice constituit din obiectul care se protejeaz i un metal cu

    potenialul standard de electrod mai negativ dect al obiectului protejat. Metalulmai electronegativ joac rolul de anod activ (anod de sacrificiu sau anod

    protector), iar obiectul protejat devine catod i practic nu este atacat.Astfel, piesele din fier care vin n contact cu metale care au potenialul de

    electrod mai electronegativ dect al fierului (Zn, Mg, Al) devin catodul pilei i

    sunt protejate fa de coroziune iar acestea din urm devin anodul pilei i secorodeaz. Acest tip de protecie se numeste protecie catodic cu anozi de sacrificiu(sau anozi activi sau anozi protectori). n acest mod, sunt protejate de coroziuneconductele subterane scurte din oel, rezervoarele, decantoarele i instalaiile ncontact direct cu solul etc.

    2.5.2 PROTECIA CATODIC CU SURSAEXTERN DE CURENT

    Protecia catodic cu sursa extern de curent continuu (cu curent injectat)este larg rspndit att pentru faptul c poate fi aplicat n orice mediu i pentru

    protecia oricrui metal sau aliaj, ct i pentru faptul c viteza de coroziune sepoate reduce la zero. n practic cel mai des se folosete pentru protejareamaterialelor feroase, n principal a oelului.

    Metoda de protecie const n legarea instalaiei de protejat la polul negatival unei surse de curent continuu, concomitent cu introducerea n acelai mediu napropierea construciei protejate a unei prize anodice legat la polul pozitiv alsursei. Criteriul teoretic al proteciei catodice cere ca metalul s fie polarizat

    catodic la un potenial mai mic sau cel puin egal cu valoarea potenialului su deechilibru (adic polarizare catodic n zona de imunitate), n condiiile date alemediului. Pentru ca acest mod de protecie s fie eficace, trebuie ca pe ntreagasuprafa a construciei s se stabileasc o densitate de curent optim, numit

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    15/35

    densitate minim de protecie.Problemele care se pun n realizarea proteciei catodice cu sursa extern de

    curent se refer la:potenialul minim pn la care trebuie polarizat metalul ce urmeaz a fi

    protejat,Ep; densitatea de curent necesar pentru atingerea acestui potenial;

    anodul necesar a fi introdus n mediul respectiv.

    2.5.3 PASIVAREA METALELOR I PROTECIA ANODIC

    Pasivarea reprezint o stare de rezisten mare la coroziune a metalelor ialiajelor, n condiiile n care, din punct de vedere termodinamic, aceste metalesunt active (deci se pot coroda), rezistena provocat de micorarea procesuluianodic sub aciunea deplasrii n sens pozitiv a potenialului.

    Starea pasiv a metalelor poate fi clasificat dup metoda prin care a fostprovocat n urmtoarele categorii:pasivarea mecanic - atunci cnd prin scufundarea metalului n mediul

    coroziv, la suprafaa lui se formeaz straturi groase de compui chimici, ce auefect protector prin simpla izolare mecanic a fazelor; (Pb scufundat n H2SO4formeaz la suprafa o pelicul de PbSO4);

    pasivarea chimic - atunci cnd metalul scufundat n mediul coroziv seacoper cu un strat fin protector i invizibil (pasivarea ferului n HNO3concentrat);

    pasivarea electrochimic (anodic) - atunci cnd metalul trece n starepasiv sub influena curentului electric exterior.

    Aceast clasificare a pasivrii este convenional deoarece n toate cazurilemecanismul de pasivare este electrochimic.

    n stare activ, metalul simplu introdus n soluia electrolitic trece n soluiecu formare de ioni hidratai. Dac potenialul staionar al unui asemenea metalsimplu este mult deplasat n sens pozitiv, sub aciunea unui factor oarecare,metalul poate ajunge n stare pasiv, cnd trecerea ionilor metalici n soluie estempiedicat sau puternic frnat de o aa numit barier de oxigen (strat decompus Me-O2) aflat la suprafaa metalului. n prezena barierei protectoare de

    oxigen viteza de coroziune a mai multor metale se reduce de sute i mii de oridevenind neglijabil, dei din punct de vedere termodinamic metalul rmne activ.Cel mai uor se pasiveaz Cr, Mo, Al, Fe, Co, Ni, Ti, Ta, ns variind compoziiasoluiei sau densitatea anodic de curent se pot crea condiii n care orice metaltrece mai mult sau mai puin n stare de pasivare. Unele metale ca Al, Cr, Ti, Ta se

    pasiveaz uor de la sine prin simplu contact cu oxigenul din aer i rmn n starepasiv atta timp ct pelicul superficial nu este deteriorat sub aciunea unorfactori externi.

    n acid azotic (HNO3) cu concentraia de 32% viteza de coroziune a fierului

    este de 50 mm/an, iar la concentraii de peste 65%, viteza este de 0,125 - 0,05mm/an (fapt explicat de fenomenul de pasivare).

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    16/35

    Mecanismul pasivizrii se explic pe curba de polarizatie a unui metalprezentata n figura 2.1. Deplasarea potenialului n sens pozitiv la valori mai maridect p- numit potenial critic de pasivare duce la o scdere brusc a curentuluianodic la valoarea ip - numit curent anodic de pasivare i trecerea metalului n stare

    pasiv. Curentul de coroziune ip, de valori foarte mici diferite de zero, arat cprocesul de coroziune nu a ncetat rmnnd n continuare posibil din punct devedere termodinamic, ns are loc cu viteze extrem de mici, practic neglijabile.

    Deci, la poteniale mai mari dect p are loc desvrirea peliculei depasivare, iar la valori mai mici dect p metalul se afl n stare activ.

    Protecia anodic se aplic doar metalelor sau aliajelor care prezint tendinde pasivare cnd intr n contact cu electrolitul corespunztor. Viteza de coroziunese poate micora dac se deplaseaz potenialul metalului din zona activ, cndacesta se corodeaz, pn n zona pasiv, n care metalul devine pasiv. Prin aceastmetod curentul de coroziune este minim i are valoarea curentului de pasivare, ip.

    Punerea n practic a acestei metode necesit o surs de curent ce permitecontrolul riguros al potenialului (numit poteniostat), un electrod de referin iun alt metal, care s joace rol de catod inert. Metalul de protejat se conecteaz la

    un poteniostat la borna pozitiv, iar potenialul aplicat nu trebuie s depeasc nnici un caz valoarea potenialului de transpasivare, cci altfel stratul de oxid format

    pe suprafaa metalului se va distruge, iar metalul se va coroda. n alegereametalelor folosite drept catozi se ine cont de stabilitatea n mediul coroziv i deconductibilitatea electric. Se folosesc, n funcie de mediu, cupru, oel, platin.

    Un dezavantaj al proteciei anodice este c dac accidental nu se meninepotenialul n zona pasiv i ajunge n zona activ sau transpasiv se produce ocoroziune intensificat. O comparaie ntre protecia anodic i protecia catodicarat c principalul inconvenient al proteciei anodice este c se poate aplica doar

    metalelor ce se pasiveaz, n timp ce protecia catodic se poate aplica teoreticoricrui metal. n timp ce prin protecie catodic se poate reduce complet viteza decoroziune, prin protecie anodic viteza minim de coroziune care se poate obineeste cea corespunztoare curentului de pasivare.

    a= potenialul electrodului cercetat;ia = densitatea de curent anodic

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    17/35

    n practica coroziunii inginereti, protecia anodic se folosete mai puindect protecia catodic datorit limitrii pe care o are (necesitatea existeneitranziiei activ-pasiv) pentru metalul de protejat. Ca aplicaii ale proteciei anodicese menioneaz folosirea acesteia pentru protejarea recipienilor de acid sulfuric ia schimbtoarelor de cldur.

    2.5.4 PROTECIA ANODIC CU SURS EXTERN DECURENT

    Acest tip de protecie a fost propus pentru prima dat n 1954, ca urmare aunor lucrri independente executate de C. Edeleanu n Anglia i N. D. Tomasov nU.R.S.S.

    Bazele teoretice ale metodei const n polarizarea metalului sau instalaiei deprotejat la un potenial mai pozitiv dect potenialul de pasivare p, nct metaluldevine pasiv (s nceteze practic a se ioniza). Este suficient s fie legat metalul de

    protejat la anodul (polul pozitiv) al unei surse externe, concomitent cu introducerean acelai mediu a unui alt metal, legat la catodul sursei externe. Cu ajutorul unui

    poteniostat (sursa cu reglare automat de tensiune) potrivim tensiunea aplicatntre cei doi electrozi astfel nct s treac un curent egal cu ceea ce am numitcurent de pasivare, ip, atunci metalul trece n stare pasiv. n cazul acestui tip de

    protecie, viteza de coroziune a metalului protejat nu poate scdea pn la zero can cazul proteciei catodice, ci numai pn la o valoare corespunztoare curentuluide pasivare, ip.

    Aceast metod se aplic, cu precdere, oelurilor inoxidabile n soluie de

    acid sulfuric (H2SO4). Influena cea mai periculoas asupra strii pasive ametalelor i aliajelor, n general, ca i n cazul oelurilor inoxidabile o are ionul declor, Cl-. n prezena acestui ion, stratul pasivator format se rupe" n anumitelocuri i ionul de Cl- ptrunde" prin stratul pasivator i apar astfel locuri ce numai sunt acoperite de pelicul pasivatoare. Rezult micropile galvanice, ai croranozi sunt constituii din punctele descoperite care se corodeaz, iar catozii iformeaz prile acoperite cu pelicul pasivatoare. Astfel se explic tipul decoroziune n puncte" (ciupituri) de care sufer toate tipurile de oel n prezenaionului Cl-, ca, de exemplu, n apa de mare.

    Aplicaiile proteciei anodice cu curent exterior (dei, uneori, cu rezultatenotabile, cum ar fi n cazul proteciei tancurilor de depozitare a H 2SO4, H3PO4 etc.)nu sunt nc larg rspndite n practic. Un motiv ar fi ca n cazul protecieicatodice, de exemplu, o ntrerupere a tensiunii aplicate nu provoac marineajunsuri, n cazul proteciei anodice neajunsurile ar fi mult mai mari.

    2.5.5 PROTECIA ANODIC CU CATOD PROTECTOR

    Ca i n cazul proteciei catodice cu anod de sacrificiu, n protecia anodiccu catod protector se pune problema polarizrii metalului de protejat la unpotenial la care nu se corodeaz. Spre deosebire ns de cazul proteciei catodice,acum polarizarea se face anodic, spre valori pozitive ale potenialului.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    18/35

    Deplasarea potenialului unui metal sau a unui aliaj, spre valori pozitive,fr a-l lega la polul pozitiv al unei surse externe, se poate face, n principiu, prin

    punerea n contact electric cu un metal sau o substan care, n mediul respectiv,are un potenial mai pozitiv dect potenialul de pasivare a metalului pe care dorims-l pasivm. Mecanismul de pasivare este asemntor n acest caz, cu cel dincazul proteciei cu ajutorul inhibitorilor anodici oxidani. Adic, prin favorizarea

    desfurrii cu vitez mare a reaciei catodice sau prin aducerea n mediulrespectiv a unei substane depolarizante care se poate reduce cu vitez mare,intensificm, pentru moment, i viteza de desfurare a procesului anodic (deionizare a metalului) i metalul trece n stare pasiv.

    Spre exemplu, oelurile cu coninut mare de carbon, cele cu cementit(Fe3C), sunt pasivate n HNO3 mult mai rapid dect fierul pur sau cu coninut micde carbon. Cementita se comport drept catod i cu ct cristalele sunt mai mari imai multe, cu att viteza procesului catodic, de reducere a ionului de hidrogen, vafi mai mare i cu att oelul va putea trece mai repede n stare pasiv. Din acest

    motiv, stocarea i transportul amestecurilor nitrante, de HNO3 - H2SO4, se face nutilaje construite din oel-carbon, cu coninutul maxim de carbon permis decalitile mecanice ale materialului.

    Realizarea pasivrii metalului prin mrirea vitezei de desfurare aprocesului de degajare catodic a hidrogenului poate avea loc numai n situaiile ncare potenialul de pasivare al metalului respectiv are o valoare mai negativ dect

    potenialul hidrogenului n condiiile respective. Un asemenea mecanism explicpasivarea titanului, tantalului, zirconiului, niobiului i molibdenului care rmnpasive chiar i n HCl sau H2 SO4 la fierbere. Acest mecanism este favorizat i deprecipitarea pe suprafaa metalelor respective a unor straturi subiri de sruribazice.

    CAPITOLUL 3

    3. METODE DE PROTECIE ANTICOROZIV ACONDUCTELOR METALICE SUBTERANE

    Degradarea reelelor metalice subterane (de gaze, petrol, ap, cablurielectrice etc.) produs de coroziunea subteran electrochimic determin pagubeeconomice importante precum i riscul de explozii i incendii, cu implicaiisociale, economice i ecologice deosebite. Msurile de protecie anticoroziv suntimperios necesare pentru fiabilitatea i exploatarea ndelungat a reelelorsubterane. Acestea se ncadreaz n dou grupe:

    protecia pasiv, adic izolarea anticoroziv cu materiale speciale; protecia catodic.

    Sistemul clasic de protecie contra coroziunii conductelor subterane const n

    acoperirea cu materiale izolante i aplicarea proteciei catodice. Numai acoperireacu materiale de izolaie nu este suficient pentru a prelungi durata de via aconductei. Protecia catodic este cea care se aplic tuturor conductelor izolate la

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    19/35

    exterior.

    3.1 PROTECIA PASIV A CONDUCTELORMETALICE SUBTERANE

    Protecia pasiv contra coroziunii externe a conductei subterane se realizeazprin izolarea (acoperirea exterioar) conductei. Materialele destinate acopeririiexterioare se stabilesc n funcie de urmtorii parametrii:

    caracteristicile tubulaturii: diametrul conductei, rezistena la solicitrimecanice;

    condiiile locale ale amplasamentului conductei; condiiile subterane: natura i caracteristicile mecanice, fizico-chimice i

    microbiologice ale solului, tensiunile mecanice din conduct create de sol; prezena curenilor de dispersie;

    condiiile de vecintate ale conductei (formarea de macropile galvanice,nterferena cu alte structuri subterane protejate catodic); condiiile de montaj.Acoperirea evilor se poate face n ateliere specializate sau pe antier i poate

    fi cu strat subire sau cu strat gros. Acoperirea cu strat subire, are o grosime maimic de 100 m, se realizeaz cu grund sau materiale sintetice polimerizabile iconstituie primul strat de protecie pasiv. Acoperirea cu strat gros are peste 100m, este constituit din produse pe baz de bitum, gudron sau mase plastice, toatecaracterizate prin rezistena ridicat la dezlipire i la trecerea curentului electric.

    Materialele destinate proteciei contra coroziunii conductelor prin acoperirepot fi mprite n mai multe grupe: materiale termoplastice: policlorura de vinil (PVC), polietilena de joas

    presiune (polietilen de nalt densitate), polipropilena, poliamida, clor-cauciuculetc;

    materiale plastice termorigide: poliesteri, poliuretani, rini epoxidice,rini fenolice etc;

    materiale termocontractibile: pe baz de polietilena de nalt densitatereticulat prin iradiere;

    materiale de protecie aplicate la cald: bitumul de petrol, gudronul decrbune.

    Izolarea anticoroziv a conductei montat subteran se va realiza nconformitate cu standardele n vigoare.

    3.2 PROTECIA CATODIC A CONDUCTELOR METALICESUBTERANE

    Protecia catodic este unul dintre procedeele cele mai economice deprotecie anticoroziv a instalaiilor i construciilor de dimensiuni mari,costisitoare, cu timp ndelungat de exploatare. Se protejeaz prin aceast metod,n mod curent, construcii cum ar fi: conducte metalice subterane, instalaii

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    20/35

    portuare, platforme de foraj, nave, rezervoare de depozitare i alte echipamente.Metoda poate fi aplicat teoretic pentru orice metal, n orice mediu conductibil ieste eficient pentru combaterea att a coroziunii generale ct i a celei localizate.

    Criteriul teoretic al proteciei catodice a unei structuri metalice aflat ncontact cu un electrolit const n deplasarea potenialului electric al acesteia la ovaloare mai negativ dect a potenialului natural metal-sol (potenialul su de

    echilibru sau potenialul de baz) pe care l capt dup o perioad suficient delung de contact cu solul sau apa, astfel nct coroziunea s devin termodinamicimposibil.

    Deplasarea potenialului conduct/sol nspre valori mai negative (numitpolarizare catodic) n zona de imunitate la coroziune a oelului se obine prininjectarea unui curent catodic n conduct, care se poate realiza prin dou metode:

    protecie catodic cu anozi galvanici de sacrificiu; protecie catodic cu surs extern de curent.

    Criteriile care stau la baza alegerii unui sistem de protecie catodic sunt:

    rezistena electric a solului;5 7

    starea izolaiei existent pe conduct; costul proteciei.

    3.2.1 PROTECIA CATODIC CU ANOZIGALVANICI DE SACRIFICIU

    Protecia catodic cu anozi galvanici este recomandat pentru conducte dediametru mic i de lungime redus, rezervoare, decantoare etc.

    Protecia catodic cu anozi galvanici const n conectarea electric laconstrucia de protejat a unui anumit numr de anozi (blocuri sau plci de metal)cu un potenial mai electronegativ dect metalul construciei. Cele dou metalescurtcircuitate formeaz un element galvanic, n care metalul mai electronegativdevine anod i se dizolv (se consum) motiv pentru care procedeul este numit cu"anozi galvanici de sacrificiu, anozi activi, anozi protectori", n timp ce metalul

    protejat devine catod, pe el desfurndu-se preponderent reacia catodic decoroziune. Prin legarea mpreun a metalului de protejat cu metalul maielectronegativ, potenialul metalului de protejat se deplaseaz spre valori mainegative fa de potenialul pe care-l avea n timp ce se coroda, motiv pentru carenumim procedeul "protecie catodic".

    Pentru protecia catodic a conductelor din oel sunt folosii anozi galvanicirealizai din aliaje pe baz de zinc, aluminiu sau magneziu, care au potenialul deelectrod mai electronegativ dect al fierului. Schematic, protecia catodic cu anodgalvanic se rezum la legarea structurii metalice la o priz anodic, aa cum sevede n figura 3.1, care n condiiile date, are potenialul mai electronegativ dectinstalaia de protejat.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    21/35

    Figura 3.1 Schema protectiei catodice cu anozi activi

    n practic, avndu-se n vedere variaia rezistivitii solului, anozii se

    instaleaz de o parte i de alta a conductei la o distan de aceasta de 1 - 15 m,asigurndu-se protecia pe o lungime de pn la 100 m.Metoda de protecie catodic cu anozi galvanici prezint o serie de avantaje

    dintre care mai importante sunt urmtoarele: poate fi aplicat n zone ndeprtate de sursele de energie electric; instalarea proteciei este relativ simpl; curentul furnizat de anozi fiind slab, nu influeneaz electric alte conductesau construcii metalice aflate n vecintatea celor protejate.Ca dezavantaje se pot meniona:

    randamentul proteciei este slab n soluri cu rezistivitate mare; metoda devine costisitoare cnd consumul de anozi de pe traseul conducteicare asigur curentul de protecie este mare;

    nlocuirea anozilor consumai sau a celor care nu mai asigur curentulnecesar de protecie.

    3.2.2 PROTECIA CATODIC CU SURS EXTERN DECURENT

    Metoda de protecie const n legarea instalaiei de protejat (conducteisubterane) la polul negativ al unei surse de curent, concomitent cu introducerea nacelai mediu n apropierea construciei protejate a unei prize anodice legat la

    polul pozitiv al sursei. Curentul care se scurge de la priza anodic n sol, serspndete n acesta i ajunge pe conducta protejat, polariznd-o catodic, pn laun anumit potenial electric. Curentul ajuns pe conducta protejat este colectat n

    punctul de drenaj, de unde, printr-un conductor special, este dirijat spre polulnegativ al sursei de curent.

    Acea valoare a potenialului la care procesul de coroziune nceteaz

    (stopeaz trecerea ionilor metalici n soluie) se numestepotenialul de protecie Ep almetalului, adic potenialul de echilibru al metalului n condiiile date. Practic seadmite ca potenial de protecie acea valoare, la care coroziunea metalului devinenesemnificativ. Calcularea potenialului de protecie, n condiiile mediilor

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    22/35

    practice, foarte complexe (sol, apa de mare), este foarte dificil, de aceea valorilefolosite n practic sunt rezultatul experienei practice n domeniu.

    Problemele care se pun n realizarea proteciei catodice cu sursa extern decurent se refer la:

    potenialul minim pn la care trebuie polarizat metalul ce urmeaz a fiprotejat, Ep;

    densitatea de curent necesar pentru atingerea acestui potenial; anodul necesar a fi introdus n mediul respectiv.

    Potenialul minim de protecie al oelului n sol, recomandabil, este Ep =-0,85 V fa de electrodul de referin de sulfat de cupru saturat (Cu/CuS0 4saturat). Potenialul maxim negativ pn la care conducta poate fi polarizat n

    punctul de drenaj (de injectie), este E0 = -1,2 V < EH, unde EH este potenialul dedegajare a hidrogenului. Valoarea este impus de probabilitatea mrit a fisurrii idistrugerii stratului de izolaie exterioar prin degajarea hidrogenului produs nreacia catodic.

    Potenialul de protecie catodic (potenialul ON, cnd sursa de curent esteconectat), precizat prin norme, msurat n orice punct al conductei ngropate nsol cu agresivitate normal, care conine microorganisme aerobe, este cuprins ndomeniul E = -0,850V -1,2V fa de electrodul de referinta Cu/CuSO4; dacsolul este bogat n bacterii anaerobe, reductoare de sulfai, domeniul potenialuluide protecie este ntre -0,95 V i -1,20 V.

    Criteriul general acceptat i folosit de ingineri n practic este al controluluipotenialului structurii protejate. Astfel att la punerea n funciune, ct i laexploatarea instalaiilor de protecie catodic este necesar s se msoare, periodic,

    potenialul conductei. n acest scop se monteaz pe conduct prize de potenial(posturi de msur) la distane de circa 2 3 km una de alta. Potenialul uneiconducte ngropate se msoar cu ajutorul unui voltmetru electronic (care are oimpedan de intrare mai mare de 1M/V) astfel: una din bornele aparatului seconecteaz la priza de potenial, ce are legtur cu structura metalic, iar cealalteste conectat la electrodul de referin, Cu/CuSO4, plasat ct mai aproape de axaconductei, pe sol umed fr vegetaie.

    Msurtorile de potenial sunt de tip ON (EON) numit potenialul de proteciecatodic, cnd staia de protecie catodic este n stare de funcionare, i de tip OFF(EOFF) numit potenialul de polarizare a conductei, cnd staia de protecie catodiceste oprit. De menionat c msurarea de potenial OFF nu include cderea detensiune din circuitul de trecere a curentului prin sol i se se face imediat dupntreruperea curentului.

    Curentul necesar proteciei unei structuri metalice ngropate, poate varia nlimite foarte largi, depinznd de natura mediului, dac structura a fost sau nuizolat i de calitatea izolaiei. Asemenea valori nu se pot calcula i se stabilescexperimental, astfel nct s se ating valoarea potenialului de protecie dorit; oconduct cu izolaia relativ bun necesit o densitate de curent cuprins ntre 0,5 -2 mA/m2. Pentru reducerea densitii de curent necesar proteciei, suprafaa

    metalului este izolat de mediu prin acoperiri cu straturi protectoare (proteciapasiv) de bun calitate.

    Anozii utilizai n cazul proteciei catodice cu surs extern de curent, pot fi

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    23/35

    confecionai din materiale active (profile uzate din oel), pasive (aliaje de fero-siliciu, aliaje plumb-stibiu) sau inerte (grafitul i platina pe suport de titan, tantalsau niobiu). Pentru a realiza o rezisten de dispersie ct mai mic precum i

    pentru a diminua procesul de dizolvare a materialului anodic, pozarea anozilor seface ntr-un pat electroconductor format din cocs metalurgic, evitndu-se astfelcontactul direct dintre metalul anodului i mediul electrolitic (solul).

    n figura 3.2. a este prezentat schema de principiu a proteciei catodice cusurs extern de curent, aplicat la o conduct ngropat; n figura 3.2.b esteprezentat schema electric a circuitului de trecere a curentului electric injectat desurs.

    n figura 3.3 este prezentat diagrama de repartizare a potenialului de-alungul conductei produs de o singur surs extern de curent (o singur staie de

    protecie catodic). Variaia potenialului de protecie catodic de-a lungulconductei, se supune unei legi exponeniale. Potenialul scade de la valoareamaxim E0 n punctul de drenaj (de injecie curent) pn la valoareaEx la distana

    x de punctul de drenaj. La valoarea potenialului minim de protecie Ep,corespunde lungimea de protecie a statiei, 2l1.Calculul lungimii protejate se face dup formula lui von Baeckmann:

    2l1=((8*s*k*u)/js )1/2

    unde: 2l1 [m] - lungimea protejat de o staie; s[mm] - grosimea peretuluiconductei; k[S/m] =5,6*106 - conductivitatea oelului; u[V] - diferena de

    potenial de protecie dintre valoarea maxim (1,2V) i valoarea minima (0,85V);js [mA/m2] - densitatea de curent de protecie.

    Curentul de protecie nu poate fi injectat ntr-un singur punct al conductei

    dac lungimea acesteia este mare, deoarece fiecare injecie de curent este eficientnumai pe o anumit distan. La conductele de mare lungime se recurge laamplasarea pe traseu a mai multor staii de protecie catodic.

    n figura 3.4 este prezentat diagrama de repartizare a potenialului de-alungul conductei produs de mai multe staii de protecie catodic. Fiecare dintreele influeneaz potenialul staiei vecine i repartizarea potenialului se supuneunei legi hiperbolice. Potenialul scade de la valoarea maxim E0 (n punctul dedrenaj) pn la valoarea potenialului minim de protecie Ep i ncepe din nou screasc pn la valoarea maxim a staiei vecine. Astfel pentru aceeai polarizaiemaxim, lungimea poriunii de conduct protejat de o staie intermediar este maimare dect n cazul staiei de capt, adic l2>11.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    24/35

    Figura 3.2. Schema proteciei catodice cu surs extern de curent.a) Schema de principiu: 1- sursa de curent continuu; 2- conductori delegtur; 3- punctul de drenaj; 4- conducta protejat; 5- izolaie; 6- prizaanodic;

    b) Schema electric: 1- sursa de curent continuu; rezistene electrice: Rc, 1,Rc,2 - ale conductoarelor de legtur, Rm - a metalului conductei, Ri - aizolaiei, Ra - a prizei anodice.

    Figura 3.3. Diagrama derepartizare a potenialului de-alungul conductei

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    25/35

    Figura 3.4. Diagrama de repartizare a potenialului de-alungul conductei cu 3 staii de protecie catodic.

    Domeniile de aplicare ale proteciei catodice cu surs extern de curent nusunt limitate, teoretic, din punct de vedere al posibilitilor de protecie pe care leofer ci limitrile sunt determinate doar de aspectul economic.

    Principalul dezavantaj al protectiei cu surs extern de curent const n

    posibilitatea producerii de cureni de dispersie (cureni vagabonzi) care determinintensificarea coroziunii instalaiilor subterane vecine. Alte surse care produccureni de dispersie (genereaz fenomene de interferena electromagnetic n sol)sunt: liniile electrice aeriene de nalt i medie tensiune, cile ferate electrificate,cile de rulare ale tramvaiului i metroului, staiile de sudur, anteneleemitoarelor undelor de radiofrecven etc. Acest pericol poate fi prevenit prinrealizarea unei protecii catodice complexe a tuturor construciilor de pe sectoruldat.

    n cazul conductelor de transport gaze naturale sursa extern de curentcontinuu, denumit staie de protecie catodic (SPC), este n cele mai multe cazuriun redresor monofazat specializat alimentat de la reeaua electric monofazat, can figurile 3.5 i 3.6.

    n figura 3.5 este prezentat planul de ansamblu al staiei de protecie catodiccu surs extern de curent.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    26/35

    Figura 3.5. Planul de ansamblu al staiei de protecie catodic cu surs

    extern de curent

    Statia de protecie catodic din figura 3.5 este un ansamblu de instalatiicompus din:

    bransamentul electric la reeaua electric de 220 V cu bloc de msur i

    control a energiei electrice; sistemul transformator/redresor reprezint sursa extern de curent; sistemul de reglare automat a potenialului conductei (potentiostatul);

    Figura 3.6. Schema electric a statiei de protecie catodic cu surs extern decurent

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    27/35

    priz anodic, format din anozi din font silicioas legai n paralel; instalaia de legare la pmnt a cabinei staiei de protecie; cabluri anodice i catodice; priza de potenial i electrodul de referint specializat Cu/CuSO4 saturat

    pentru msurri.Schema electric a staiei de protecie catodic din figura 3.6 cuprinde

    elementele: 1 - contor electric monofazat; 2 - priz pentru msurarea tensiunii alternative de alimentare; 3 - conductor monofilar din cupru; 4 - electrod de referint de Cu/CuSO4 saturat, amplasat permanent la circa

    0,5 m lateral de conducta de gaze, la adncimea de pozare a acesteia; 5 - ansamblul transformator-redresor monofazat; 6 - priz pentru msurarea tensiunii redresate; 7 - priz pentru msurarea intensittii curentului de protecie;

    8 - cablu electric pentru conexiune la construcia metalic ngropat; 9 - cablu electric pentru conexiune la priza anodic; 10 - conductor de legare la priza de pmnt de protecie; 11 - mas izolant nebituminoas; 12 - priza de potenial (postul de msur a potenialului); 13 - ntreruptor ciclic On/Off programabil.O staie de protecie catodic modern este prevzut n plus cu: ntreruptor electronic programabil care permite conectarea i deconectarea

    redresorului pentru a msura potenialul de protecie ON/OFF; un sistem automat de meninere constant (cu abateri de pn la 10 mV)

    a potenialului conductei (sistem numit poteniostat) n funcie de semnalul dat deelectrodul de referin specializat (senzor de potenial);

    un sistem de nregistrare a tuturor parametrilor funcionali (tensiuneasursei la bornele diodelor, curentul injectat, potenialul electrodului de referin);

    un sistem de achizitie i teletransmitere a parametrilor funcionali la uncentru de supraveghere a strii proteciei catodice.

    n ultimii ani s-au omologat i fabricat n ar cabine de protecie catodic cufuncionare automat care ndeplinesc sarcina de a menine constant potenialulconductei, indiferent de modificrile aprute datorit vechimii conductei sau

    mediului nconjurtor n care aceasta este amplasat (mbtrnirea izolaiei ntimp, degradarea izolaiei prin activitatea terilor n apropierea conductelor,modificarea agresivitii solului prin fertilizarea terenurilor agricole, irigareaterenurilor pe timp de secet etc.).

    De asemenea, prin implementarea n sistemul de transport gaze naturale asistemului de echipamente de teletransmitere MiniTrans, se monitorizeaz de ladistan parametrii funcionali ai staiei de protecie catodic i se transmit prinreelele GSM ale companiilor de telefonie mobil urmtoarele date:

    potenialul conductei n dreptul staiei de protecie catodic msurat la

    interval de 8 ore (potenialul ON);potenialul de polarizare a conductei n dreptul staiei de protecie catodic

    msurat la interval de 8 ore (potenialul OFF); valoarea curentului de injectie;

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    28/35

    tensiunea redresat; temperatura din incinta cabinei.Prin reabilitarea i modernizarea staiilor de protecie catodic a conductelor

    magistrale de transport gaze naturale se asigur cretera siguranei n exploatare aacestora.

    3.2.3 PROCEDURA E.ON RUHRGAS DE CALCUL A PROTECIEICATODICE

    Principalul mod de protecie anticoroziv aplicat conductelor de transportgaze naturale este izolarea exterioar anticoroziv, numit protecie pasiv. ns,cum nici o izolaie nu este perfect, este necesar i aplicarea proteciei catodice,numit protecie activ, protecie ce-i confer conductei imunitate la coroziune.Densitatea de curent necesar proteciei i numrul de staii de protecie catodicnecesare pentru a proteja o conduct de o anumit lungime sunt determinate de

    calitatea izolaiei i agresivitatea solului n care este montat conducta. Realizareaproteciei catodice se face conform prevederilor din standardul EN 12954/2001.

    Protecia catodic a conductei se realizeaz prin deplasarea potenialuluiconductei la valori mai negative (numit polarizare catodic) dect potenialulnatural al conductei (cuprins ntre -0,5V i - 0,6 V) astfel nct, potenialul ONconduct-sol ce-i asigur imunitate la coroziune, msurat fa de electrodul dereferin Cu/CuSO4 saturat, s fie pe toat lungimea ei n plaja de valori:

    EON = - 0,85...- 1,20V, pentru soluri normale care conin microorganismeaerobe;

    EON = - 0,95...- 1,20V, pentru soluri bogate n bacterii anaerobe reductoarede sulfai.

    Calculul parametrilor unei staii de protecie catodic pentru o conduct detransport gaze naturale dup procedura E.ON Ruhrgas - Germania presupune

    parcurgerea mai multor etape.1. Cerinele care se impun n realizarea proteciei catodice cu surs extern

    de curent sunt: conducta s aib o izolaie de calitate superioar, pentru:- reducerea curentului necesar de protecie;

    - optimizarea distribuiei curentului de protecie;-minimizarea influenei exercitate asupra structurilor metalice nvecinate;- meninerea n funcie a unei protecii catodice eficiente i active; conducta este protejat catodic (viteza de coroziune < 0,01mm/an), dac

    potenialul de polarizare al conductei (potenialul OFF), EOFF < Ep, avnd valorilen funcie de agresivitatea solului, ca n tabelul de mai jos:

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    29/35

    Utilizarea criteriului potenialului de protecieEP=-0,95V nu necesit o analizare difereniata tipurilor de sol.

    stabilirea densitii de curent necesar pentru atingerea acestui potenial seface n funcie de starea izolaiei exterioare i de rezistivitatea solului. Dinexperiena acumulat de E.ON Ruhrgas parametrii de proiectare pentru densitilecurentului de protecie sunt:

    - 3 A/m2 pentru conductele de transport gaz (conform standard EN12954);

    - 10 A/m2 pentru conductele de distribuie n localiti (conform G 412);- 500 A/m pentru conductele existente cu izolaie de bitum vechi;- 30 A/m2 pentru conductele cu izolaie de bitum nou;

    - 0,5...- 2 mA/m pentru conducte existente cu izolaia relativ bun (valoareatrebuie determinat experimental prin injectri cu staii mobile la faa locului,astfel nct s se ating valoarea potenialului de protecie dorit).

    2. Calculul parametrilor de protecie catodicPe baza datelor de intrare se calculeaz: curentul necesar de protecie,

    parametrii prizei anodice (rezistena de dispersie, curentul anodic maxim, masaanodic consumat n 30 ani), parametrii redresorului (tensiunea la borne icurentul maxim de ieire), lungimea de conducta protejat, curentul injectat de ostaie, numrul de staii de protecie.

    Metal sau aliaj metalic Mediul Potenial liber decoroziune En Val.aprox. n V

    Potenial deprotecie Ep

    nVMateriale feroasenealiate sau slab aliatecu o limit dentindere de Ys < 800

    N/mm2

    Ape i soluriCondiii aerobe

    3

    T < 40 C T > 60 C - 0,65 pn la -0,40 -0,80 pn la-0,50

    -0,85-0,95

    Soluri aerate,

    nisipoase

    p = 100- 1000 Qxm -0,50 pn la-0,30 -0,75

    p> 1000Qxm -0,40 pn la-0,20 -0,65

    Ape i soluriCondiii anaerobe

    -0,80 pn la -0,65.

    - 0,95

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    30/35

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    31/35

    31

    3. Calculul domeniului de protecie al unei staii de protecie catodic

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    32/35

    32

    Parametrii de funcionare ai unei staii de protecie catodic se regleaz naa fel nct, pe toat lungimea protejat a conductei s se asigure potenialul de

    protecie catodic (potenialul ON) EON ntre -0,95V i -1,2V.

    Sistemul de protecie catodic calculat trebuie s ndeplineasc urmtoareleperformane:

    potenialul EON conduct-sol ce-i asigur imunitatea la coroziune, msuratfa de electrodul de referin Cu/CuSO4 saturat, s fie pe toat lungimea protejat

    n plaja de valori: EON = - 0,85...- 1,20V, pentru soluri normale care coninmicroorganisme aerobe; EON = - 0,95...- 1,20V, pentru soluri bogate n bacteriianaerobe reductoare de sulfai;

    curentul nominal al redresorului nu este depit de o cretere cu 50% acurentului necesar proteciei catodice (rezerva de curent de 50%), impus demodificrile aprute ulterior datorit vechimii conductei sau mediului nconjurtorn care aceasta este amplasat (mbtrnirea izolaiei n timp, modificareaagresivitii solului etc);

    funcionarea corespunztoare a prizei anodice (densitatea de curentuniform, rata de consum material mic, rezistena de dispersie mic) pentru unconsum minim de energie i de material anodic (un curent de 1 A consum ntr-unan circa 9 kg de fier anodic) pe toat perioada prevazut.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    33/35

    3.2.4 COROZIUNEA PRIN CURENI DE DISPERSIE

    Curenii electrici care circul prin sol i pot parcurge construciile metalicesubterane neizolate sau cu defecte de izolaie se numesc cureni de dispersie saucureni vagabonzi. Solul este poluat electromagnetic cu cureni de dispersie

    produi de surse de curent continuu sau surse de curent alternativ.

    Curenii de dispersie de curent continuu trec prin construcia metalicngropat plasat n apropierea cilor de rulare ale sistemului de transport urban ncurent continuu (inele de tramvai sau metrou) sau conductelor protejate catodiccare au defecte de izolaie. O conduct protejat catodic cu surs extern de curent

    poate fi un pericol pentru instalaiile subterane vecine, datorit apariiei de curenide dispersie (fenomen numit interferen) care determin intensificarea coroziuniiacestor instalaii.

    Zona n care curenii de dispersie ptrund n construcia metalic captcaracter catodic i se reduce viteza de coroziune, iar zona n care curenii prsesc

    construcia capt caracter anodic i se intensific coroziunea. ntruct zonaanodic are o arie mic, densitatea de curent este mare, coroziunea localizat esteaccentuat i conducta se perforeaz.

    n figura 3.7,a sunt prezentate cile de circulaie ale curenilor de dispersiecolectai de o conduct subteran; ei provin de la inele tramvaiului, parcurgconducta pn ntr-o zon apropiat substaiei de alimentare, apoi o prsesc

    polariznd anodic zona i conducta se perforeaz. Coroziunea prin cureni dedispersie afecteaz grav conductele metalice subterane de distribuie a utilitilorurbane ct i construciile subterane din beton armat.

    n figura 3.7,b se prezint o metod de protecie mpotriva coroziunii zonein care curenii de dispersie prsesc conducta, prin ntoarcerea lor forat(drenarea) printr-un cablu electric (conducia ionic se nlocuiete cu conduciaelectronic) la inele tramvaiului. ntoarcerea curenilor de dispersie poate fi:drenarea direct printr-o rezisten reglabil (rar aplicat), drenarea polarizat prindioda redresoare (aplicat frecvent), drenarea forat combin injecia de curentcatodic comandat de redresorul poteniostat cu drenarea polarizat.

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    34/35

    34

    Figura 3.7. Curenii de dispersie de curent continuu produi de la calea de rularea tramvaiului.

    Figura 3.8. Curenii de dispersie de curent continuu produi de laconducta protejat catodic cu sursa extern de curent.

    n figura 3.8 sunt prezentate cile de circulaie ale curenilor de dispersiecolectai de o conduct subteran neizolat sau cu defecte de izolaie; ei provin dela o alt conduct subteran protejat catodic, fenomen numit interferen. Zonaconductei neprotejate n care curenii o prsesc devine anodic i coroziunea seintensific. Pentru a evita interferena cu cureni de dispersie de curent continuu seaplic un sistem complex de protecie catodic conductelor subterane nvecinate iizolaiile lor sunt ntrite.

    Sistemul complex de protecie catodic aplicat conductelor metalicesubterane de distribuie a utilitilor din centrele urbane asigur simultan:

    protecia catodic cu sursa extern de curent (injecie de curent catodic); drenarea polarizat a curenilor de dispersie de curent continuu; redresarea curenilor de dispersie de curent alternativ.Curenii de dispersie de curent alternativ sunt produsi prin inducie

    electromagnetic n costrucia metalic ngropat plasat n apropierea liniilorelectrice aeriene de medie i nalt tensiune (20kV, 110kV, 220kV) sau princonducie (prin contact rezistiv) prin sol n cazul cilor ferate electrificate sau

    reprezint o parte din curentul de nul (care nu trece prin conductorul de nul) alliniilor electrice cu conductor de nul legat la pmnt (linia 380/220V cu nulul legatla pmnt). n cazul curentului alternativ de dispersie zonele anodic i catodic seschimb ntre ele cu frecvena curentului i efectul distructiv de coroziune estemult mai redus dect n cazul curentului continuu de dispersie (0,1% pentruaceeai densitate de curent).

    Pentru protecia mpotriva coroziunii provocat de curenii de dispersie decurent alternatv se folosesc dispozitive speciale de redresare (cu tensiunea de prag(de deschidere n polarizare direct) redus, circa 0,15V) i de drenare a curentului

    redresat spre priza anodic de injecie sau spre priza de mpmntare n cazulconductei fr protecie catodic. Aadar prin redresarea curentului alternativ seproduce o autopolarizare catodic a conductei, obinndu-se o protecie catodicsuplimentar fr surs extern de curent (protecie catodic intrinsec).

  • 7/28/2019 89874706 Prot Catodica[1] ANTENE GSM

    35/35

    Practica exploatrii reelelor metalice subterane (de gaz, ap, cablurielectrice etc.) a demonstrat c durata de funcionare previzionat, frecvena redusa producerii de avarii (cu consecine economice, ecologice, umane) i costurilereduse de ntreinere sunt dependente de existena sistemelor de protecieanticoroziv.