Kaip išvengti galvaninės korozijos naudojant riebokšlius skirtinguose metaluose

Praėjusį mėnesį man skubiai paskambino Robertas, techninės priežiūros inžinierius iš naftos chemijos gamyklos Hiustone. Jo nerūdijančiojo plieno kabelių riebokšlių vietose, kur jie jungėsi su aliuminio jungiamosiomis dėžutėmis, prasidėjo smarki korozija, todėl daug kartų sutriko sandarinimas ir kilo potencialus pavojus saugai. “Samueli, - karštligiškai pasakė jis, - mums gresia visiškas sistemos sustabdymas, jei nedelsiant neišspręsime šios galvaninės korozijos problemos!”

Galvaninė korozija vyksta, kai nepanašūs metalai sujungiami elektriniu būdu, esant elektrolitui.¹, dėl to pagreitėja reaktyvesnio metalo irimas. Norint užkirsti tam kelią, reikia tinkamai parinkti medžiagas, taikyti elektrinio izoliavimo metodus, apsaugines dangas ir aplinkos kontrolės priemones, kad būtų pašalinta elektrocheminė reakcija.

Šis scenarijus yra dažnesnis, nei dauguma inžinierių įsivaizduoja. Galvaninė korozija nejučia sunaikina kabelių įvorių įrenginius visame pasaulyje, dėl to kyla brangiai kainuojančių gedimų, saugos incidentų ir neplanuotų prastovų. Per pastarąjį dešimtmetį padėjęs šimtams klientų išspręsti galvaninės korozijos problemas, sukūriau patikrintas strategijas, kurios apsaugos jūsų investicijas ir užtikrins ilgalaikį patikimumą 😉.

Turinys

• Kas sukelia galvaninę koroziją kabelių įvadų sistemose?
• Kaip pasirinkti suderinamus metalų derinius?
• Kokie yra veiksmingiausi izoliavimo metodai?
• Kurios apsauginės dangos geriausiai tinka kabelių movoms?
• Kaip aplinkos veiksniai veikia korozijos prevenciją?
• DUK

Kas sukelia galvaninę koroziją kabelių įvadų sistemose?

Norint sukurti veiksmingas prevencijos strategijas kabelių riebokšlių įrenginiuose, labai svarbu suprasti pagrindines galvaninės korozijos priežastis. Galvaninė korozija kabelių riebokšlių sistemose atsiranda, kai vienu metu yra trys sąlygos: tiesioginis nepanašių metalų sąlytis, elektrinis ryšys tarp jų ir elektrolito, pavyzdžiui, drėgmės, druskos purslų ar pramoninių cheminių medžiagų, buvimas.

Elektrocheminis procesas

Galvaninės korozijos procesas vyksta pagal nuspėjamus dėsningumus:

• Anodo formavimas: Reaktyvesnis metalas tampa anodu ir koroduoja
• Katodo apsauga: Taurusis metalas tampa katodu ir lieka apsaugotas
• Elektronų srautas: Srovė teka iš anodo į katodą per metalinę jungtį
• Jonų judėjimas: Elektrolitas užbaigia grandinę dėl joninio laidumo

Dažniausiai pasitaikantys problemų deriniai

Remdamiesi didele patirtimi, galime teigti, kad šie metalų deriniai sukelia stipriausią galvaninę koroziją:

Anodas (koroduoja)	Katodas (apsaugotas)	Sunkumas	Bendros programos
Aliuminis	Nerūdijantis plienas	Sunkus	Jūrų, atviroje jūroje
Anglinis plienas	Žalvario	Aukštas	Pramoninės plokštės
Cinkas	Vario	Vidutinio sunkumo	Įžeminimo sistemos
Cinkuotas plienas	Bronza	Aukštas	Lauko įrenginiai

Poveikis realiame pasaulyje

Šią pamoką išmokau dirbdamas su Hassanu, Dubajaus gėlinimo gamyklos įrenginių vadovu. Jo aliuminio kabelių movos, prijungtos prie nerūdijančiojo plieno korpusų druskų prisotintoje aplinkoje, greitai ėmė koroduoti. Skirtingų metalų, didelio chloridų kiekio ir padidėjusios temperatūros derinys sudarė puikias sąlygas spartesniam galvaniniam poveikiui.

Pasekmės buvo tokios:

• Visiškas liaukos nepakankamumas per 18 mėnesių
• Sumažintas IP reitingas ir vandens patekimas
• Elektros gedimai ir sistemos išsijungimai
• Neatidėliotinos pakeitimo išlaidos, viršijančios $50,000

Kaip pasirinkti suderinamus metalų derinius?

Tinkamas medžiagos parinkimas yra pirmoji apsaugos nuo galvaninės korozijos linija kabelių riebokšlių sistemose. Parenkant suderinamus metalus, reikia pasirinkti medžiagas, kurių elektrocheminis potencialas yra panašus, paprastai ne daugiau kaip 0,15 volto galvaninėje serijoje², arba naudoti vienodus metalus visame įrenginyje, kad visiškai pašalintumėte potencialų skirtumus.

Galvaninės serijos gairės

Pagal galvaninę eilę metalai klasifikuojami pagal jų elektrocheminį potencialą jūros vandenyje:

Taurieji (katodiniai) metalai:

• Titano
• 316 nerūdijantis plienas
• 304 nerūdijantis plienas
• Žalvario
• Bronza

Aktyvūs (anodiniai) metalai:

• Anglinis plienas
• Aliuminis
• Cinkuotas plienas
• Cinkas
• Magnis

Geriausios praktikos medžiagų deriniai

Rekomenduojamos suderinamos poros:

• 316 SS kabelių movos su 316 SS korpusais
• Žalvario riebokšliai su bronzos arba žalvario jungiamosiomis detalėmis
• Aliuminio riebokšliai su aliuminio jungiamosiomis dėžutėmis
• Nailono riebokšliai su bet kokiu metalu (nelaidūs)

Venkite šių rizikingų derinių:

• Aliuminio riebokšliai su nerūdijančio plieno korpusais
• Anglinio plieno riebokšliai su žalvario jungiamosiomis detalėmis
• Cinkuoti riebokšliai su variniais komponentais

"Bepto's Approach

"Bepto" gamina kruopščiai atrinktų medžiagų klasių kabelių riebokšlius:

• 316L nerūdijantis plienas: Jūrų ir chemijos pramonės reikmėms
• Žalvaris (CW617N): Bendroji pramoninė paskirtis
• Aliuminis (6061-T6): Lengvosios programos
• Nailonas (PA66): Nelaidi izoliacija

Mūsų pasirinktos medžiagos pašalina galvaninio suderinamumo problemas ir atitinka konkrečius taikymo reikalavimus.

Kokie yra veiksmingiausi izoliavimo metodai?

Kai negalima išvengti nepanašių metalų, elektros izoliacija patikimai apsaugo nuo galvaninės korozijos. Veiksmingiausi izoliavimo metodai - dielektrinės tarpinės, izoliacinės įvorės, nelaidžios dangos ir fizinio atskyrimo būdai, kuriais nutraukiamas elektrinis ryšys, tačiau išlaikomas mechaninis vientisumas ir aplinkos sandarumas.

Dielektrinių tarpiklių sistemos

Medžiagų parinktys:

• Didelio dielektrinio atsparumo EPDM gumos tarpikliai³
• PTFE poveržlės, užtikrinančios atsparumą cheminėms medžiagoms
• Neopreno sandarikliai bendroms reikmėms
• Silikoninės tarpinės, skirtos darbui aukštoje temperatūroje

Įrengimo reikalavimai:

• Visiškai padengiami metalas su metalu besiliečiantys paviršiai
• Tinkamas suspaudimas sandarumui išlaikyti
• Suderinamos eksploatacinės aplinkos tarpiklių medžiagos
• Reguliarūs tikrinimo ir keitimo grafikai

Izoliacinių rankovių technologija

Izoliacinės įvorės užtikrina visapusišką izoliaciją:

• Termoreaktyvaus plastiko įvorės: Aukštos temperatūros taikymo sritys
• Keraminiai izoliatoriai: Ekstremalios aplinkos paslauga
• Sudėtinės medžiagos: Lengvi, didelio atsparumo variantai
• Elastomeriniai batai: Lanksčios, vibracijai atsparios konstrukcijos

Nelaidūs siūlų junginiai

Specialūs sriegių sandarikliai apsaugo nuo galvaninio kontakto:

• Bendrojo naudojimo silicio pagrindo junginiai
• PTFE juosta su lipniu pagrindu
• Dielektrinių savybių turintys anaerobiniai sandarikliai
• Epoksidiniai mišiniai nuolatiniam įrengimui

Kurios apsauginės dangos geriausiai tinka kabelių movoms?

Apsauginės dangos sukuria barjerą tarp nepanašių metalų ir korozinės aplinkos. Veiksmingiausios apsauginės kabelių riebokšlių dangos yra cinko turtingi gruntai, epoksidinės barjerinės dangos, poliuretaninės viršutinės dangos ir specializuotos jūrinės dangos, kurios užtikrina atsparumą korozijai ir ilgaamžiškumą aplinkoje.

Dangos sistemos pasirinkimas

Daugiasluoksnės apsaugos sistemos:

1. Grunto sluoksnis:
   - Katodinei apsaugai skirtas cinko turtingas epoksidas
   - Galimybės be chromatų, kad būtų laikomasi aplinkosaugos reikalavimų
   - Puikus sukibimas su pagrindo metalais

2. Tarpinis sluoksnis:
   - Didelio atsparumo epoksidinė plėvelė barjerinei apsaugai
   - Cheminio atsparumo savybės
   - Tolygus plėvelės storis labai svarbus

3. Viršutinis sluoksnis:
   - Poliuretanas, atsparus UV spinduliams ir atmosferos poveikiui
   - Spalvinis identifikavimo kodavimas
   - Lengva priežiūra ir atnaujinimas

Specifinės dangos

Jūrų aplinka:

• TJO patvirtintos jūrinės dangos
• Didelis kietųjų medžiagų kiekis užtikrina ilgaamžiškumą
• Biocidiniai priedai, apsaugantys nuo jūrų gyvūnų augimo

Cheminis apdorojimas:

• Chemiškai atsparūs epoksidiniai naujadarai
• Fluoropolimeriniai viršutiniai sluoksniai, skirti ekstremaliam cheminių medžiagų poveikiui
• Galimybė dirbti aukštoje temperatūroje

Naudojimas atviroje jūroje:

• Trijų sluoksnių sistemos, atitinkančios NORSOK standartus⁴
• Atsparumas katodiniam skilimui
• Atsparumas smūgiams ir dilimui

"Bepto's" dangų sprendimai

Mūsų kabelių riebokšliai turi pažangias apsaugines dangas:

• Standartas: Galvanizuotas nikelis su chromato konversija
• Jūrų klasė: Daugiasluoksnė epoksidinė sistema su viršutiniu poliuretano sluoksniu
• Atsparus cheminėms medžiagoms: PTFE pagrindu pagaminta dangos sistema
• Pasirinktinis: Specifinės dangų formulės, pritaikytos konkrečioms reikmėms

Kaip aplinkos veiksniai veikia korozijos prevenciją?

Aplinkos sąlygos daro didelę įtaką galvaninės korozijos greičiui ir prevencijos strategijos veiksmingumui. Pagrindiniai aplinkos veiksniai - drėgmės lygis, temperatūros svyravimai, cheminių medžiagų poveikis, druskų užterštumas ir pH sąlygos, į kuriuos būtina atsižvelgti projektuojant išsamias korozijos prevencijos sistemas, skirtas kabelių riebokšlių įrenginiams.

Kritiniai aplinkos parametrai

Drėgmės kontrolė:

• Santykinė drėgmė, viršijanti 60%, pagreitina koroziją⁵
• Kondensacija sukuria idealias elektrolito sąlygas
• Ventiliacijos ir drenažo projektavimas labai svarbus
• Sausinimo sistemos uždarose patalpose

Temperatūros poveikis:

• Aukštesnė temperatūra padidina korozijos greitį
• Šiluminis ciklas sukelia dangos įtempimą
• Diferencinis plėtimasis sukuria naujus nuotėkio kelius
• Izoliacijos sistemos turi įtakos vietos temperatūrai

Cheminės aplinkos vertinimas

Užterštumas chloridais:

• Druskos purslai smarkiai pagreitina galvaninę koroziją
• Kelių druskos ir cheminių medžiagų nuo apledėjimo poveikis ištisus metus
• Pramoniniams chlorido šaltiniams reikia skirti ypatingą dėmesį
• Reguliarus plovimas mažina chloridų kaupimąsi

pH aspektai:

• Rūgštinės sąlygos (pH < 7) padidina korozijos greitį
• Šarminė aplinka gali sukelti skirtingus korozijos mechanizmus
• Pramonės išmetamų teršalų poveikis vietos pH sąlygoms
• Gali prireikti neutralizavimo sistemų

Prevencinės techninės priežiūros programos

Patikrinimų tvarkaraščiai:

• Kas 6 mėnesius atliekami vizualiniai patikrinimai atšiaurioje aplinkoje
• Kasmetiniai išsamūs patikrinimai su dokumentais
• Nedelsiant atlikti patikrinimą po sunkių oro sąlygų
• Tendencijų analizė gedimo būdams prognozuoti

Priežiūros veikla:

• Valymas siekiant pašalinti teršalus
• Dangos atnaujinimas ir remontas
• Tarpiklių ir sandariklių keitimas
• Sukimo momento tikrinimas ir reguliavimas

Išvada

Norint išvengti galvaninės korozijos kabelių riebokšlių sistemose, reikia taikyti visapusišką metodą, apimantį tinkamą medžiagų pasirinkimą, veiksmingus izoliavimo būdus, apsaugines dangas ir aplinkos kontrolę. Svarbiausia suprasti, kad galvaninės korozijos galima visiškai išvengti turint tinkamų žinių ir naudojant tinkamus produktus. "Bepto" padėjo tūkstančiams klientų išvengti brangiai kainuojančių korozijos gedimų tinkamai planuodami ir naudodami kokybiškas medžiagas. Neleiskite, kad galvaninė korozija keltų pavojų jūsų elektros sistemoms - investuokite į patikrintas prevencijos strategijas, kurios apsaugos jūsų įrangą, užtikrins saugumą ir sumažins ilgalaikes techninės priežiūros išlaidas.

DUK

1. “Galvaninė korozija”, https://en.wikipedia.org/wiki/Galvanic_corrosion. Paaiškina elektrocheminį skirtingo metalo irimo mechanizmą. Įrodymų vaidmuo: mechanizmas; Šaltinio tipas: mokslinis tyrimas. Palaiko: Galvaninė korozija vyksta, kai nesuderinti metalai yra elektriškai sujungti esant elektrolitui. ↩

2. “Galvaninė serija”, https://en.wikipedia.org/wiki/Galvanic_series. Išsami informacija apie metalų elektrocheminius potencialus jūros vandenyje. Evidence role: standard; Source type: research. Palaiko: per 0,15 volto galvaninėje eilėje. ↩

3. “ASTM D149-20 Standartinis dielektrinio pramušimo įtampos bandymo metodas”, https://www.astm.org/d0149-20.html. Pateikiama standartinė kietųjų izoliacinių medžiagų dielektrinės varžos bandymo specifikacija. Evidence role: material property; Source type: standard. Palaiko: EPDM guminės tarpinės, pasižyminčios dideliu dielektriniu atsparumu. ↩

4. “NORSOK standartai”, https://www.standard.no/en/sectors/petroleum/norsok-standards/. Apibrėžiami reikalavimai apsauginių dangų sistemoms, naudojamoms atviroje jūroje. Evidence role: standard; Source type: government/official. Palaiko: Trijų dangų sistemos, atitinkančios NORSOK standartus. ↩

5. “Santykinės drėgmės poveikis korozijai”, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6134812/. Analizuojami ribiniai drėgmės lygiai, kurie sukelia metalų atmosferos koroziją. Įrodymų vaidmuo: mechanizmas; Šaltinio tipas: mokslinis tyrimas. Palaiko: Santykinė drėgmė, viršijanti 60%, pagreitina koroziją. ↩