Veel industriële verwarmingssystemen maken gebruik van ondergrondse legmethoden voor het verwarmen van pijpleidingen en verwarmingsbuizen, waardoor roestvrijstalen componenten lange tijd te maken krijgen met complexe bodemcorrosierisico's. Bodem is een heterogeen corrosief medium dat bestaat uit water, oplosbare zouten, zuurstof en micro-organismen. Verschillen in bodemvocht, pH-waarde, chloride- en sulfaatgehalte zullen zuurstofconcentratiecellen en galvanische cellen vormen op het buitenoppervlak van ingegraven verwarmingsbuizen. Zelfs als 316 roestvrij staal een uitstekende inherente corrosieweerstand heeft, zal langdurige begraving in zoute-alkaligrond, moerasgrond en opvulling met gebroken stenen leiden tot lokale passieve filmschade, resulterend in putcorrosie en spleetcorrosie op de buitenmuur. Zodra de buiswand is gecorrodeerd en geperforeerd, zal er ondergronds lekkage optreden, wat grote problemen met zich meebrengt bij het lokaliseren, onderhouden en vervangen van pijpleidingen. Traditionele anti-corrosiecoating alleen kan schade aan de coating tijdens opvulconstructies niet volledig voorkomen, terwijl kathodische bescherming kan dienen als een betrouwbare aanvullende anti-corrosiemaatregel om elektrochemische bescherming te bieden voor ingegraven roestvrijstalen verwarmingsbuizen. Daarom is het afstemmen van kathodische beschermingssystemen op basis van bodemcorrosiviteit een belangrijk technisch middel om de veilige werking van ondergrondse verwarmingsapparatuur op lange termijn te garanderen.
Het kernprincipe van kathodische bescherming is om het beschermde metaal de kathode van de galvanische cel te laten worden door externe stroom toe te passen of actieve metalen op te offeren, om zo de anodische oplossingscorrosie van het substraat te stoppen. Opofferingsanodebescherming maakt voornamelijk gebruik van metalen met een lagere elektrodepotentiaal, zoals magnesium-, zink- en aluminiumlegeringen, om verbinding te maken met verwarmingsbuizen. Het opofferingsmetaal lost bij voorkeur op, waarbij elektronen vrijkomen, die naar het roestvrijstalen oppervlak worden overgebracht om de passieve film stabiel te houden. Kathodische bescherming met onder invloed staande stroom is afhankelijk van een externe gelijkstroomvoeding die continu beschermende stroom levert, wat meer geschikt is voor pijpleidingen over lange- afstanden en bodemomgevingen met hoge- corrosie. Een onjuiste keuze van de beschermingsmodus, een onredelijke anode-indeling en een overmatig beschermingspotentieel zorgen er echter niet alleen voor dat er geen anti-corrosie-effecten worden bereikt, maar veroorzaken ook waterstofverbrossingsschade aan roestvrijstalen verwarmingsbuizen, waardoor interne micro-scheurtjes ontstaan. Daarom moet een gradueel ontwerp worden uitgevoerd in combinatie met bodemcorrosieparameters.
Tabel 1 Bodemcorrosiegraad en bijbehorend kathodische beschermingsschema voor begraven 316 roestvrijstalen verwarmingsbuizen
表格
| Bodemcorrosiegraad | Belangrijkste bodemparameters | Corrosierisico voor roestvrij staal | Aanbevolen beschermingstype | Belangrijkste bouwvereisten |
|---|---|---|---|---|
| Graad 1 (milde corrosie) | Weerstand > 100 Ω · m, pH 6,5–8,5, laag oplosbaar zout | Laag | Gecombineerde coating + zinkopofferingsanode | Anode-afstand 15–20 m, goed opgevuld met geleidend vulmiddel |
| Graad 2 (matige corrosie) | Soortelijke weerstand 50–100 Ω·m, licht zoute-alkali-eigenschap | Medium | Gecombineerde coating + magnesium opofferingsanode | Regelmatige potentiële detectie om de zes maanden |
| Graad 3 (ernstige corrosie) | Weerstand <50 Ω · m, hoog chloride- en sulfaatgehalte | Hoog | Onder de indruk van huidige kathodische bescherming | Stel een mogelijke automatische vergrendeling in om overbescherming te voorkomen |
| Graad 4 (extreme corrosie) | Moerasgrond, stortplaatsaanvulling, rijke micro-organismen | Extreem hoog | Zware anti-corrosiecoating + dubbele kathodische bescherming | Versterk de anti-{0}}corrosie-isolatie van de anode en het reguliere onderhoud |
Voordat ondergrondse verwarmingsbuizen worden gelegd, moeten grondmonsters en corrosiviteitstests worden uitgevoerd om de bodemweerstand, pH-waarde, chloride-ionengehalte en microbiële activiteit nauwkeurig te meten, om zo het meest economische en betrouwbare kathodische beschermingsschema te bepalen. De buitenwand van verwarmingsbuizen moet eerst worden gecoat met een hoogwaardige- anti- corrosiewerende coating; Kathodische bescherming wordt alleen gebruikt als aanvullende verdedigingslinie voor het bedekken van beschadigde posities. Houd bij het installeren van opofferingsanodes een redelijke afstand tot de verwarmingsbuis aan en gebruik speciaal geleidend vulmiddel om de anode te omringen om een stabiele stroomoverdracht te garanderen. Voor beveiligingssystemen tegen onder druk staande stroom moeten referentie-elektroden op sleutelposities worden ingegraven om het potentieel van de pijp-naar- de bodem in realtime te bewaken, waarbij het potentieel strikt binnen het veilige bereik wordt gecontroleerd om waterstofverbrossing te voorkomen.
Nadat de constructie is voltooid, moeten het beschermingspotentieel, de stroomopbrengst en de integriteit van de coating regelmatig worden gedetecteerd en geregistreerd. Zodra zich abnormale potentiële fluctuaties voordoen, is tijdige inspectie vereist om defecten aan de anode, coatingbreuk of zwerfstroominterferentiefouten op te sporen. Kathodische bescherming vormt de laatste barrière voor ondergrondse verwarmingsbuizen tegen ondergrondse bodemcorrosie, samen met externe anti-corrosiecoating, optimalisatie van grondstoffen en regelmatige niet-destructieve tests, waardoor een volledige-cyclus anti-corrosieveiligheidssysteem wordt gebouwd voor ondergrondse industriële verwarmingsapparatuur, waardoor het risico op ondergrondse lekkage en de onderhoudskosten op de lange- termijn aanzienlijk worden verminderd.
