Żeliwo wysokokrzemowe vs MMO – praktyczne doświadczenie w doborze materiału na anodę głębinową

Żeliwo wysokokrzemowe vs MMO – praktyczne doświadczenie w doborze materiału na anodę głębinową

Kiedy przez lata projektowania ochrony katodowej pojawiał się projekt anody głębinowej, pierwszym pytaniem, które zadawał klient, było zwykle: „Proszę mi polecić – coś niedrogiego”. Drugie brzmi: „Czy powinniśmy używać żeliwa o wysokiej zawartości krzemu czy MMO?” Szczerze mówiąc, nie możesz po prostu odpowiedzieć na te pytania, które przychodzą ci do głowy. Zależy to od warunków panujących w obiekcie, budżetu, a przede wszystkim od tego, ile lat ma służyć system.

Obecnie na rynku dostępne są dwie główne rodziny materiałów anodowych do głębokich odwiertów: żeliwo o wysokiej zawartości krzemu i tytan pokryty mieszanymi tlenkami metali (w skrócie MMO). Jedna jest oldschoolowa, wytrzymała i tania; drugi jest nowszy, trwalszy i droższy. Przyjrzyjmy się im szczegółowo, opierając się na doświadczeniach ze świata rzeczywistego.

Żeliwo o wysokiej zawartości krzemu – koń pociągowy

Żeliwo o wysokiej zawartości krzemu zawiera zazwyczaj od 14,5% do 17% krzemu – zakres ten był opracowywany przez dziesięciolecia. Mniej krzemu i nie będzie dobrze odporny na korozję; więcej krzemu i staje się zbyt kruchy. Podczas pracy tworzy na swojej powierzchni pasywną warstwę dwutlenku krzemu, która działa jak zbroja. Może pracować w środowisku kwaśnym do pH 1–4 i stężeniu chlorków do około 500 ppm. Ale jeśli umieścisz go na glebach silnie zasadowych lub zasolonych o wysokiej zawartości chlorków, będzie miał trudności.

Pod względem elektrycznym standardowa anoda z żeliwa o wysokiej zawartości krzemu (Φ50×1000 mm) zapewnia moc wyjściową około 1,5 do 2 A przy zużyciu energii na poziomie około 0,05–0,2 kg/(rok). Żywotność projektu wynosi zazwyczaj od 15 do 20 lat. I jest naprawdę tani – paczkowana jednostka kosztuje około 300 juanów. W przypadku stacji średniej wielkości i ochrony regionalnej początkowe ciśnienie inwestycyjne jest niskie, a technologia jest na tyle dojrzała, że ​​może ją zainstalować każda ekipa budowlana.

Wadą jest gęstość prądu – około 10–15 A/m². Jeżeli konieczna jest ochrona kilkudziesięciu kilometrów rurociągu, potrzeba wielu anod, a wraz ze wzrostem liczby odwiertów całkowity koszt może nie pozostać niski.

Anody MMO – podstawa tytanowa, powłoka z metalu szlachetnego, trwała

Anody MMO (mieszane tlenki metali).http://dinoer-anodes.comużyj podłoża tytanowego pokrytego cienką warstwą tlenków metali szlachetnych, takich jak iryd, tantal lub platyna. Powłoka ma grubość zaledwie kilku mikronów, ale jej aktywność katalityczna jest niezwykle wysoka. Dopuszczalna gęstość prądu roboczego może sięgać 50–80 A/m² – cztery lub pięć razy więcej niż w przypadku żeliwa. Wskaźnik zużycia jest zdumiewająco niski – około 2 mg/(A·rok), prawie nieistotny. Żywotność projektu zaczyna się po 20 latach, a dobrze wykonana może dożyć 50 lat.

W projekcie pustynnego pola gazowego w Xinjiangu zastosowaliśmy wstępnie zapakowane anody głębinowe MMO. Pojedyncza anoda dostarczała około 15 A, a jedna studnia chroniła prawie 60 km rurociągu. W przypadku żeliwa o dużej zawartości krzemu potrzebowalibyśmy co najmniej czterech lub pięciu odwiertów, a po zsumowaniu kosztów wiercenia i późniejszej konserwacji rozwiązanie z żeliwa byłoby droższe.

Oczywiście początkowy koszt anody MMO jest kilkakrotnie wyższy niż w przypadku żeliwa o wysokiej zawartości krzemu. Zapakowana fabrycznie anoda głębinowa MMO (zazwyczaj 2 do 4 anod rurowych połączonych szeregowo w stalowej obudowie o średnicy 273 mm i długości od 10 do 30 metrów) może z łatwością kosztować ponad dziesięć tysięcy juanów. Jednak w całym cyklu życia – zwłaszcza w przypadku kluczowych projektów projektowanych na dwadzieścia lat lub dłużej – gra MMO często okazuje się tańsza, ponieważ prawie nigdy nie trzeba jej wymieniać, a jej zużycie energii jest mniejsze.

Jak wybrać – praktyczne zasady, którymi się kieruję

Najpierw spójrz na glebę. Jeśli rezystywność jest niższa niż 100 Ω·m, chlorki są niskie, a pH jest od obojętnego do lekko kwaśnego, żeliwo o wysokiej zawartości krzemu jest całkowicie wystarczające. Jeśli jesteś na pustyni, Gobi, w środowisku zasadowym o dużym zasoleniu lub na obszarze przybrzeżnym, gdzie oporność jest wysoka lub zawartość soli jest wysoka, zalety MMO stają się jasne – niskie napięcie polaryzacyjne oznacza, że ​​potrzebuje mniejszego napięcia zasilającego dla tej samej ochrony, oszczędzając energię elektryczną.

Po drugie, spójrz na wymaganą żywotność. Jeżeli właściciel twierdzi: „Ten rurociąg będzie używany tylko przez piętnaście lat, po czym może zostać przekierowany lub wycofany z eksploatacji”, wówczas rozsądnym wyborem będzie żeliwo. Jeśli jest to magistrala krajowa, która nie będzie wykopywana przez co najmniej trzydzieści lat, należy wybrać MMO – w przeciwnym razie po piętnastu latach trzeba będzie wrócić i dobudować nowe odwierty, a do tego czasu grunt będzie już wybrukowany lub zajęty innymi obiektami, co uniemożliwi wiercenie.

Po trzecie, rozważ zakres ochrony. Rurociągi dalekobieżne ciągną się na dziesiątkach lub setkach kilometrów – pojedynczy odwiert MMO ma znacznie większy promień ochronny, co może radykalnie zmniejszyć liczbę odwiertów, pośrednio oszczędzając koszty pozyskiwania gruntów, wierceń i zasypywania. W przypadku kilku kilometrów rur wewnątrz stacji lub kilku zespołów zbiorników studnie żeliwne są często bardziej ekonomiczne.

To nie jest wybór czarno-biały. Moje zwykłe podejście polega na przeprowadzaniu analizy kosztów cyklu życia, biorąc pod uwagę inwestycję początkową, koszty energii operacyjnej, wydatki na konserwację i wymianę oraz straty z tytułu ryzyka – a następnie pozwól przemówić liczbom. Ale ostatecznie, niezależnie od tego, który materiał wybierzesz,nadal potrzebujesz dobrych praktyk instalacyjnych. Świetna anoda źle zamontowana to strata pieniędzy.