Lito železo z visoko vsebnostjo silicija v primerjavi z MMO – praktične izkušnje pri izbiri materiala za globoke vodnjake

Lito železo z visoko vsebnostjo silicija v primerjavi z MMO – praktične izkušnje pri izbiri materiala za globoke vodnjake

V letih načrtovanja katodne zaščite je prvo vprašanje, ki ga stranka postavi, vedno, ko se pojavi projekt anode globokih vrtin, običajno: "Dajte mi priporočilo – nekaj stroškovno učinkovitega." Drugi je: "Ali naj uporabimo lito železo z visoko vsebnostjo silicija ali MMO?" Če sem iskren, na te ne moreš kar tako odgovoriti. Odvisno je od pogojev na lokaciji, proračuna in predvsem od tega, koliko let pričakujete, da bo sistem zdržal.

Trenutno sta na trgu dve glavni družini anodnih materialov za globoke vrtine: lito železo z visoko vsebnostjo silicija in titan, prevlečen z mešanim kovinskim oksidom (kratko MMO). Ena je stara šola, težka in poceni; drugi je novejši, dolgotrajnejši in dražji. Oglejmo si jih podrobno na podlagi izkušenj iz resničnega sveta.

Lito železo z visoko vsebnostjo silicija – delovni konj

Lito železo z visoko vsebnostjo silicija običajno vsebuje od 14,5 % do 17 % silicija – obseg, ki je bil oblikovan skozi desetletja. Manj silicija in ne bo dobro odporen proti koroziji; več silicija in postane preveč krhka. Med delovanjem na svoji površini razvije pasivni film silicijevega dioksida, ki deluje kot oklep. Lahko prenese kisla okolja do pH 1–4 in koncentracije kloridov do približno 500 ppm. Če pa ga postavite v močne alkalije ali slana tla z visoko vsebnostjo klorida, se muči.

Električno zagotavlja standardna anoda iz litega železa z visoko vsebnostjo silicija (Φ50 × 1000 mm) približno 1,5 do 2 A izhoda s stopnjo porabe približno 0,05–0,2 kg/(A · leto). Življenjska doba konstrukcije je običajno 15 do 20 let. In je resnično poceni – predpakirana enota stane približno 300 juanov. Za srednje velike postaje in regionalno zaščito je začetni naložbeni pritisk nizek, tehnologija pa je dovolj zrela, da jo lahko namesti katera koli gradbena ekipa.

Slaba stran je gostota toka - približno 10–15 A/m². Če morate zaščititi več deset kilometrov cevovoda, boste potrebovali veliko anod in z naraščanjem števila vrtin skupni stroški morda ne bodo ostali nizki.

MMO anode – osnova iz titana, prevleka iz plemenitih kovin, narejena tako, da traja

MMO (mešane kovinske oksidne) anodehttp://dinoer-anodes.comuporabite titanov substrat, prevlečen s tanko plastjo oksidov plemenitih kovin, kot so iridij, tantal ali platina. Prevleka je debela le nekaj mikronov, vendar je njena katalitična aktivnost izjemno visoka. Dovoljena delovna gostota toka lahko doseže 50–80 A/m² – štirikrat ali petkrat več kot pri litem železu. Stopnja porabe je osupljivo nizka – približno 2 mg/(A·let), skoraj zanemarljiva. Življenjska doba zasnove se začne pri 20 letih, dobro izdelani pa lahko dosežejo 50 let.

Pri projektu puščavskega plinskega polja v Xinjiangu smo uporabili predpakirane anode za globoke vrtine MMO. Ena sama anoda je dala približno 15 A, ena vrtina pa je zaščitila skoraj 60 km cevovoda. Pri litem železu z visoko vsebnostjo silicija bi potrebovali vsaj štiri ali pet vrtin – in po seštevanju stroškov vrtanja in naknadnega vzdrževanja bi bila rešitev iz litega železa dražja.

Seveda je začetni strošek anode MMO večkrat višji od litega železa z visoko vsebnostjo silicija. Vnaprej zapakirana anoda za globoko vrtino MMO (običajno 2 do 4 cevaste anode, zaporedno povezane znotraj jeklenega ohišja, premera 273 mm, dolžine 10 do 30 metrov) lahko zlahka stane več kot deset tisoč juanov. Toda v celotnem življenjskem ciklu – zlasti za ključne projekte, zasnovane za dvajset let ali več – je MMO pogosto cenejši, ker vam ga skoraj nikoli ni treba zamenjati, njegova poraba energije pa je manjša.

Kako izbrati – pravila, ki jih uporabljam

Najprej si oglejte zemljo. Če je upornost pod 100 Ω·m, so kloridi nizki in je pH nevtralen do rahlo kisel, je litoželezo z visoko vsebnostjo silicija popolnoma primerno. Če ste v puščavi, Gobiju, alkalni deželi z visoko slanostjo ali obalnem območju, kjer je upornost visoka ali vsebnost soli visoka, postanejo prednosti MMO jasne – njegova nizka polarizacijska napetost pomeni, da potrebuje manj pogonske napetosti za enako zaščito in prihranek električne energije.

Drugič, poglejte zahtevano življenjsko dobo. Če lastnik reče: "Ta cevovod se bo uporabljal le petnajst let, potem bo morda preusmerjen ali razgrajen," potem je lito železo razumna izbira. Če gre za državni magistralni vod, ki ga ne bodo izkopali vsaj trideset let, morate iti z MMO – drugače se boste po petnajstih letih morali vrniti in dodati nove vrtine, do takrat pa je lahko teren že tlakovan ali zaseden z drugimi objekti, zaradi česar je vrtanje nemogoče.

Tretjič, upoštevajte obseg zaščite. Cevovodi na dolge razdalje potekajo na desetine ali stotine kilometrov – ena vrtina MMO ima veliko večji zaščitni polmer, kar lahko dramatično zmanjša število vrtin, s čimer se posredno zmanjšajo stroški za pridobivanje zemljišč, vrtanje in zasipanje. Za nekaj kilometrov cevi znotraj postaje ali nekaj skupin rezervoarjev so vodnjaki iz litega železa pogosto bolj ekonomični.

To ni črno-bela izbira. Moj običajni pristop je, da izvedem analizo stroškov v življenjskem ciklu, pri čemer upoštevam začetno naložbo, obratovalne stroške električne energije, stroške vzdrževanja in zamenjave ter izgube tveganja – potem naj spregovorijo številke. Toda na koncu, ne glede na to, kateri material izberete,še vedno potrebujete dobre namestitvene prakse. Odlična anoda, ki je slabo nameščena, je izguba denarja.