Πώς η Διάβρωση από Παρασιτικά Ρεύματα Βλάπτει Κρίσιμες Υποδομές

Κάτω από την όλη φασαρία και τους φωνάζοντες οδηγούς ταξί στη Νέα Υόρκη, ξεκουραστείτε πάνω 7.400 μίλια αποχετευτικού δικτύου αγωγοί. Υπάρχουν αμέτρητα συστήματα υποδομής σε μεγάλες πόλεις, όπως η Νέα Υόρκη, συμπεριλαμβανομένων δεξαμενών αποθήκευσης, συστημάτων μεταφοράς, δικτύων κοινής ωφέλειας και βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, ο κίνδυνος διάβρωσης συχνά περνάει απαρατήρητος. Όταν υγρασία, έκθεση στο οξυγόνο, χημεία του εδάφους και γηράσκοντα υλικά αναμιγνύονται, ο ηλεκτρισμός τείνει να ρέει σε μέρη όπου δεν πρέπει.

Όταν συμβαίνει διάβρωση από ρεύματα διαφυγής, καταστρέφει υποδομές. Αντί να διαρκεί δεκαετίες μέσω της παραδοσιακής διάβρωσης, η διάβρωση από ρεύματα διαφυγής επιταχύνει την απώλεια μετάλλου. Γι' αυτό ορισμένα συστήματα μπορεί να υποστούν πρόωρη βλάβη, ακόμη και όταν φαίνονται καλά συντηρημένα.

Για όσους αντιμετωπίζουν τέτοια ζητήματα, όπως οι δήμοι ή οι πάροχοι υπηρεσιών κοινής ωφελείας, είναι ζωτικής σημασίας να μειωθεί η ευθύνη και να παραταθεί η ωφέλιμη διάρκεια ζωής των αγωγών μέσω της καθοδικής προστασίας. Διαφορετικά, αυτά τα παρασιτικά ηλεκτρικά ρεύματα μπορούν να προκαλέσουν ζημιές σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από ένα μικρό τμήμα μετάλλου.

Τι είναι η διάβρωση από ρεύματα διαφυγής;

Η διάβρωση συνήθως συμβαίνει όταν ένα μέταλλο χάνει υλικό λόγω ηλεκτροχημικής αντίδρασης στο περιβάλλον του. Αυτό είναι φυσιολογικό και μπορεί να διαρκέσει δεκαετίες, ανάλογα με το υποκείμενο υλικό, τα μέτρα προστασίας και το τοπικό περιβάλλον.

Η διάβρωση από ρεύματα διαφυγής είναι λίγο διαφορετική. Όταν ένα ακούσιο ηλεκτρικό ρεύμα εξέρχεται από μια διαδρομή και ταξιδεύει μέσα από ένα κοντινό μεταλλικό σύστημα, αφαιρεί μέταλλο. Αυτό συμβαίνει όταν το ρεύμα εξέρχεται από μια μεταλλική δομή και επανεισέρχεται στο περιβάλλον. Το αποτέλεσμα είναι εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές περισσότερες ζημιές στα συστήματα από ό,τι με τη συμβατική γαλβανική ή ατμοσφαιρική διάβρωση.

Ένας τρόπος να δούμε αυτή τη διαφορά είναι μέσω της διάβρωσης. Οι παραδοσιακές καταστάσεις τείνουν να επηρεάζουν ένα ευρύτερο τμήμα της υποδομής πιο ομοιόμορφα. Είναι εύκολο να εντοπιστεί και να μετρηθεί λόγω αυτής της ομοιομορφίας. Η διάβρωση από ρεύματα διασποράς τείνει να είναι πιο συγκεντρωμένη, οδηγώντας σε σοβαρή διάβρωση με μορφή "πληγών" (pitting) και απώλεια μετάλλου που αποτυγχάνουν γρηγορότερα και είναι πιο δύσκολο να μετρηθούν.

Γιατί η διάβρωση από ρεύματα διαφυγής γίνεται όλο και πιο συχνή

Πενήντα ή και περισσότερα χρόνια πριν, η διάβρωση από ρεύματα διαφυγής δεν ήταν τόσο μεγάλο πρόβλημα όσο είναι τώρα. Υπάρχουν τόσα πολλά διασυνδεδεμένα και παράλληλα συστήματα γύρω από βιομηχανικές εγκαταστάσεις, εγκαταστάσεις ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αποθήκευση μπαταριών, φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων και διαδρόμους ωφελιμότητας, που είναι πολύ πιο συνηθισμένο ένα ρεύμα να “πηδάει” σε ένα άλλο χωρίς σωστή γείωση ή προστασία.

Τα ηλεκτρικά συστήματα μπορούν να συνυπάρχουν με αγωγούς, δεξαμενές αποθήκευσης, υδραυλικά συστήματα και ξεχασμένες θαμμένες υποδομές. Οποιαδήποτε ανεξέλεγκτη ηλεκτρική διαδρομή προκαλεί τα ρεύματα να αναζητήσουν εναλλακτικές διαδρομές. Όλο αυτό το μέταλλο είναι το τέλειο μέσο, καθώς είναι ωραίο και αγώγιμο, κάτι που οδηγεί σε ζημιές από διάβρωση.

Παράδειγμα από την πραγματική ζωή: Οδικά δίκτυα και ζημιές σε αγωγούς

Ένα καλό παράδειγμα γιατί ανάλυση διάβρωσης και υποβάθμισης εδάφους απαραίτητα για την ανίχνευση πιθανής διάβρωσης από ρεύματα διαφυγής παρέχονται από ηλεκτροδοτούμενα σιδηροδρομικά συστήματα. Χώροι όπως η SEPTA στη Φιλαδέλφεια, η Caltrain στο Σαν Φρανσίσκο ή η CTA στο Σικάγο είναι όλα εύλογα παραδείγματα.

Αυτά τα συστήματα διέλευσης συνεχούς ρεύματος βασίζονται σε ρεύματα επιστροφής. Όταν αυτά τα μονοπάτια επιστροφής γίνονται αναποτελεσματικά, το ηλεκτρικό ρεύμα διαφεύγει στο περιβάλλον έδαφος και στις θαμμένες υποδομές από δεκαετίες ανάπτυξης και κατασκευών. Είναι αρκετά συνηθισμένο τα σχέδια να “χάνονται” ή να μην είναι πλήρως συμβατά όταν υποβάλλονται σε δήμους.

Οποιεσδήποτε λειτουργίες αγωγών που βρίσκονται κοντά σε σιδηροδρομικούς διαδρόμους, όπως εκείνες οι πόλεις, τείνουν να παρουσιάζουν επιταχυνόμενη διάβρωση από παράσιτα ρεύματα. Γι' αυτό οργανισμοί όπως το Εθνική Ένωση Μηχανικών Διάβρωσης (νυν AMPP) δημοσιεύει οδηγίες, έρευνες και διαδικασίες για τη σωστή άμβλυνση του κινδύνου από τη διάβρωση του άσκοπου ρεύματος.

Παρόλο που αυτά τα συστήματα συντηρούνται καλά και ενημερώνονται συχνά, ο κίνδυνος είναι εμφανής. Η κοντινή υποδομή είναι απλώς ένα υπερβολικά ελκυστικό μονοπάτι για παραπλανητικά ρεύματα.

Η Σύνδεση μεταξύ Καθοδικής Προστασίας και Διάβρωσης από Παρασιτικά Ρεύματα

Ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους για τη μείωση του κινδύνου διάβρωσης από ρεύματα διαφυγής είναι η καθοδική προστασία. Αυτά είναι ζωτικής σημασίας επειδή το εφαρμοσμένο ρεύμα για την προστασία των αγωγών και άλλων μεταλλικών περιουσιακών στοιχείων διασφαλίζει ότι τα ρεύματα διαφυγής έχουν καλύτερη διαδρομή για να ταξιδέψουν.

Το τέχνασμα είναι να διασφαλιστεί ότι τα συστήματα καθοδικής προστασίας είναι σωστά σχεδιασμένα, καλά συντηρημένα και επαρκώς παρακολουθούμενα. Η συνεργασία με μια έμπειρη ομάδα όπως η δική μας στην Dreiym Engineering είναι ο τρόπος για να λάβετε αυτή τη διαβεβαίωση, συμπεριλαμβανομένων τακτικών ελέγχων συντήρησης και απομακρυσμένης παρακολούθησης για περαιτέρω μείωση του κινδύνου.

Επιπλέον του σχεδιασμού ενός προσαρμοσμένου Σχέδιο καθοδικής προστασίας, εξειδικευμένοι μηχανικοί με την κατάλληλη εμπειρία μπορούν επίσης να διενεργούν αναλύσεις διάβρωσης και υποβάθμισης εδάφους. Έτσι είναι δυνατόν να προβλεφθεί καλύτερα πώς το ρεύμα θα ταξιδέψει μέσα από διαφορετικά εδάφη με βάση:

• Ειδική αντίσταση εδάφους
• Περιεκτικότητα σε υγρασία
• Χημική σύνθεση
• Συγκέντρωση χλωριδίου
• Επίπεδα θειικών αλάτων
• Εποχικές περιβαλλοντικές αλλαγές

Όσο περισσότερο κατανοείτε τους παράγοντες στο λειτουργικό σας περιβάλλον, τόσο καλύτερα μπορείτε να προστατευθείτε από τη διάβρωση από ρεύματα διαφυγής.

Πώς οι μηχανικοί διερευνούν τη διάβρωση από παρασιτικά ρεύματα

Όταν εμφανίζονται ύποπτα μοτίβα διάβρωσης, ακόμα και όταν δύο συστήματα καθοδικής προστασίας βρίσκονται πολύ κοντά, πραγματοποιείται επίσημη έρευνα διάβρωσης. Η ομάδα μας στην Dreiym Engineering καλείται συχνά για τέτοιες έρευνες μετά από περιστατικά.

Ο ρόλος μας είναι να προσδιορίσουμε την αιτία της ζημιάς, εάν το σύστημα παραμένει σε κίνδυνο και ποια μέρη ευθύνονται. Θα εξετάσουμε πολλά συγκεκριμένα συστήματα και παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων, αλλά χωρίς περιορισμό σε:

• Ηλεκτρικές μετρήσεις δυναμικού
• Ανάλυση ροής ρεύματος
• Ανάλυση εδάφους
• Αξιολογήσεις επικαλύψεων
• Επιθεωρήσεις αγωγών
• Αξιολογήσεις συστημάτων γείωσης
• Αξιολογήσεις συστήματος καθοδικής προστασίας
• Ανάλυση ιστορικών λειτουργικών δεδομένων

Ο στόχος είναι να εντοπιστούν οι τρέχουσες διαδρομές, να εντοπιστούν τα σημεία παρεμβολής και να προσδιοριστεί εάν οι περιβαλλοντικοί παράγοντες θα συνεχίσουν να συμβάλλουν στην επιδείνωση. Το αποτέλεσμα μιας τέτοιας έρευνας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό μελλοντικών προβληματισμών συντήρησης και αναβάθμισης, μέχρι και νομικές διαδικασίες που αφορούν την δημοτική ευθύνη και τις πληρωμές ασφαλιστικών αποζημιώσεων για οποιαδήποτε ζημιά.

Η εγκληματολογική μηχανική είναι απαραίτητη όποτε υποδομές οποιουδήποτε είδους αποτυγχάνουν. Ξεπερνά κατά πολύ τις βασικές επιθεωρήσεις, εστιάζοντας στην αναπαράσταση του τι οδήγησε στη ζημιά ή την αποτυχία. Σε περιπτώσεις διάβρωσης από ρεύματα διαφυγής, η εξειδίκευση αυτή συχνά αποκαλύπτει ακατάλληλη γείωση, λάθη σχεδιασμού, αλληλεπιδράσεις κοινής ωφέλειας ή προηγουμένως άγνωστες θαμμένες πηγές παρεμβολών.

Προστασία Κρίσιμων Υποδομών από Μελλοντικές Ζημιές

Τα καλά νέα είναι ότι οι περισσότερες περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών μπορούν να αποτρέψουν τη διάβρωση από ρεύματα διαφυγής, εάν διαγνωστεί έγκαιρα. Όταν οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις και οι πάροχοι κοινής ωφέλειας χρησιμοποιούν καλύτερα προγράμματα παρακολούθησης, ηλεκτρολογικές επιθεωρήσεις και αξιολογήσεις καθοδικής προστασίας, βοηθάει. Ο προγραμματισμός τακτικών αξιολογήσεων του εδάφους σε διαφορετικές εποχές του έτους ή μετά από σοβαρά καιρικά φαινόμενα, όπως πλημμύρα ή βαθιά αποπάγωση, μπορεί επίσης να βοηθήσει.

Ανεξαρτήτως τι, οι εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν μεγάλες διαδρομές αγωγών, δεξαμενές αποθήκευσης ή άλλες μεταλλικές υποδομές θα πρέπει πάντα να κάνουν ό,τι είναι δυνατόν για να εντοπίσουν κοντινά σιδηροδρομικά συστήματα, διαδρόμους κοινής ωφέλειας, βιομηχανικές εγκαταστάσεις ή συστήματα υψηλής τάσης. ΕΙΑ δείχνει Η ισχυρότερη τετραετής αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας σημειώθηκε πρόσφατα και αναμένεται να αυξηθεί κατά 25% έως το 2030 και κατά 78% έως το 2050. Η απλή αλήθεια είναι ότι ο κίνδυνος διάβρωσης από διαρρέον ρεύμα θα επιδεινωθεί.

Η συνεργασία με ομάδες όπως η δική μας στην Dreiym Engineering συμβάλλει σημαντικά στην αποφυγή τέτοιων ζημιών. Προσφέρουμε πάνω από 30 χρόνια εμπειρίας, καλύπτοντας τα πάντα, από την ανάλυση διάβρωσης και υποβάθμισης εδάφους σε εγκαταστάσεις κοντά σε ακτογραμμές, έως τον σχεδιασμό καθοδικής προστασίας για τοπικά συστήματα που εξαρτώνται από αγωγούς. Διαθέτουμε αδειοδοτημένους και πιστοποιημένους εμπειρογνώμονες για να σας βοηθήσουμε να λάβετε τις λύσεις, τη διαχείριση και τις προληπτικές πληροφορίες που χρειάζεστε για μεγαλύτερη συνολική αξιοπιστία.

Επικοινωνήστε με την Dreiym Engineering σήμερα, και ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στους αγωγούς σας και άλλα συστήματα που σχετίζονται με μέταλλα, ώστε να μειώσετε τον κίνδυνο διάβρωσης από ρεύματα διαφυγής τώρα και στο μέλλον.