Kuinka vuotovirta aiheuttaa vaurioita kriittiselle infrastruktuurille

New Yorkin kaupungin kaiken hälinän ja huutavien taksikuskien alapuolella lepää 7 400 mailia viemäriä putkistoja. Suurissa kaupungeissa, kuten Big Apple, on lukemattomia infrastruktuurijärjestelmiä, mukaan lukien varastosäiliöt, liikenneverkot, yleishyödylliset verkot ja teollisuuslaitokset. Kaikissa näissä tapauksissa korroosion riski jää usein huomaamatta. Kun kosteus, hapelle altistuminen, maaperän kemia ja ikääntyvät materiaalit sekoittuvat, sähkö pyrkii virtaamaan paikkoihin, joihin sen ei ole tarkoitus mennä.

Kun harhavirtakorroosiota esiintyy, se vahingoittaa infrastruktuuria. Sen sijaan, että se kestäisi vuosikymmeniä perinteisen korroosion kautta, harhavirtakorroosio kiihdyttää metallin menettämistä. Siksi jotkin järjestelmät voivat pettää ennenaikaisesti, vaikka ne näyttäisivätkin hyvin huolletuilta.

Niille, jotka käsittelevät tällaisia ​​ongelmia, kuten kunnat tai laitokset, on ratkaisevan tärkeää vähentää vastuuta ja pidentää putkistojen käyttöikää katodisuojauksen avulla. Muuten nämä vaeltavat sähkövirrat voivat vahingoittaa paljon muutakin kuin vain pienen metallipätkän.

Mikä on harha-anpärjökoroosio?

Korroosio tapahtuu yleensä silloin, kun metalli menettää materiaalia sähkökemiallisen reaktion seurauksena ympäristössään. Tämä on normaalia ja voi kestää vuosikymmeniä tapahtuakseen, riippuen taustamateriaalista, suojatoimenpiteistä ja paikallisesta ympäristöstä.

Hajavirtakorroosio on hieman erilainen. Kun tahaton sähkövirta poistuu yhdestä reitistä ja kulkee läheisessä metallisessa järjestelmässä, se poistaa metallia. Tämä tapahtuu, kun virta poistuu yhdestä metallirakenteesta ja palaa ympäröivään ympäristöön. Tuloksena on satoja tuhansia kertoja enemmän vahinkoa järjestelmille kuin tavallisella galvaanisella tai ilmakehäkorroosiolla.

Yksi tapa tarkastella tätä eroa on korroosion kautta. Perinteiset tilanteet vaikuttavat yleensä laajempaan osaan infrastruktuuria tasaisemmin. Se on helppo jäljittää ja mitata tämän tasaisuuden vuoksi. Hajavirtakorroosio on yleensä keskittyneempää, johtaen vakavaan pisteitukseen ja metallihävikkiin, jotka pettävät nopeammin ja ovat vaikeammin mitattavissa.

Miksi harhavirran aiheuttama korroosio yleistyy

Viisikymmentä tai enemmän vuosia sitten harha- eli vaeltava virta (stray current) ei ollut yhtä suuri ongelma kuin nykyään. Teollisuuslaitosten, uusiutuvan energian asennusten, akkujen varastointiratkaisujen, sähköautojen latausinfrastruktuurin ja yleishyödyllisten yhdyskulkujen ympärillä on niin paljon toisiinsa yhdistettyjä ja rinnakkaisia järjestelmiä, että virran on huomattavasti yleisempää “hypätä” toiseen ilman asianmukaista maadoitusta tai suojausta.

Sähköjärjestelmät voivat sijaita rinnakkain putkistojen, säiliöiden, vesijärjestelmien ja kauan sitten unohdettujen maanalaisen infrastruktuurin kanssa. Mikä tahansa hallitsematon sähköinen reitti saa virrat etsimään vaihtoehtoisia reittejä. Kaikki metalli on täydellinen väline, sillä se on mukavan johtavaa, mikä johtaa korroosiovaurioihin.

Todellisen maailman esimerkki: Liikenneverkot ja putkistovauriot

Hyvä esimerkki siitä, miksi Korroosion ja maaperän rapautumisen analyysi tarvitaan mahdollisten harhaanjohtavirta-korroosion havaitsemiseksi, ja sähkökäyttöiset juna- ja rautatiejärjestelmät tarjoavat niitä. Esimerkiksi SEPTA Philadelphiassa, Caltrain San Franciscossa tai CTA Chicagossa ovat kaikki hyviä esimerkkejä.

Nämä tasavirtajärjestelmät luottavat paluuvirtoihin. Kun näistä paluuradoista tulee tehottomia, sähkövirta karkaa ympäröivään maaperään ja haudattuihin infrastruktuureihin vuosikymmenien kehitystyön ja rakentamisen seurauksena. On melko yleistä, että suunnitelmat “katoavat” tai eivät ole täysin vaatimusten mukaisia, kun niitä jätetään kuntiin.

Kaikki putkilinjojen toiminteet rautatiekäytävien läheisyydessä, kuten ne kaupungit, kokevat yleensä kiihtynyttä korroosiota harhavirroista. Siksi organisaatiot, kuten Korroosioinsinöörien kansallinen yhdistys julkaista ohjeita, tutkimustietoa ja prosesseja harha- eli vaeltavan virran aiheuttaman korroosion riskin asianmukaiseksi vähentämiseksi.

Vaikka näitä järjestelmiä huolletaan hyvin ja päivitetään usein, riski on ilmeinen. Läheinen infrastruktuuri on yksinkertaisesti liian houkutteleva reitti vaeltaville virroille.

Katodisen suojauksen ja harha-alijännöskorroosion välinen yhteys

Yksi tehokkaimmista tavoista vähentää harhavirran aiheuttaman korroosion riskiä on katodinen suojaus. Nämä ovat ratkaisevan tärkeitä, koska putkistojen ja muiden metallisten omaisuuserien suojaamiseksi käytetty virta varmistaa, että harhavirralla on parempi reitti kulkea.

Temppu piilee siinä, että varmistetaan katodisuojausjärjestelmien asianmukainen suunnittelu, hyvä huolto ja riittävä seuranta. Työskentele kokeneen tiimin, kuten meidän Dreiym Engineeringissä, kanssa saadaksesi sen varmuuden, mukaan lukien säännölliset huoltotarkastukset ja etävalvonta riskien edelleen pienentämiseksi.

Lisäksi räätälöidyn suunnittelun Katodisen suojauksen suunnitelma, asianajotekniikan asiantuntijat, joilla on asianmukainen kokemus, voivat myös suorittaa korroosio- ja maaperän heikkenemisanalyysejä. Näin voidaan paremmin ennustaa, miten sähkövirta kulkee eri maaperissä seuraavien perusteella:

• Maaperän resistiivisyys
• Kosteuspitoisuus
• Kemiallinen koostumus
• Kloridipitoisuus
• Sulfaattipitoisuudet
• Kaudenmukaiset ympäristömuutokset

Mitä paremmin ymmärrät käyttöympäristösi tekijöitä, sitä paremmin voit suojautua harhavirrankiiltoa vastaan.

Miten insinöörit tutkivat hajavirtakorroosiota

Kun epäilyttävät syöpymiskuviot ilmenevät, jopa silloin kun kaksi katodista suojajärjestelmää ovat liian lähellä toisiaan, suoritetaan virallinen syöpymistutkimus. Tiimimme Dreiym Engineeringillä kutsutaan usein tällaisiin tapauksen jälkeisiin tutkimuksiin.

Tehtävämme on selvittää vahingon syy, onko järjestelmä edelleen vaarassa ja mitkä osapuolet ovat vastuussa. Tarkastelemme useita erityisiä järjestelmiä ja tekijöitä, muun muassa:

• Sähköpotentiaalimittaukset
• Virran kulkuanalyysi
• Maaperän testaus
• Pinnoitteiden arvioinnit
• Putkitarkastukset
• Maadoitusjärjestelmien arvioinnit
• Katodisuojajärjestelmien tarkastukset
• Historiallisen käyttödatan analyysi

Tavoitteena on tunnistaa nykyiset polut, tunnistaa häiriötekijät ja selvittää, edistävätkö ympäristötekijät edelleen heikkenemistä. Tällaisen selvityksen tulosta käytetään tulevien huolto- ja modernisointikysymysten määrittämiseen, aina kuntien vastuuseen ja vakuutuskorvauksiin liittyviin oikeudellisiin menettelyihin asti.

Forensic engineering on välttämätöntä aina, kun minkäänlainen infrastruktuuri pettää. Se menee paljon pidemmälle kuin perusasiantuntijatarkastukset keskittymällä vaurioihin tai vikaantumiseen johtaneiden syiden selvittämiseen. Harha-virta korroosiotapauksissa tällainen asiantuntemus paljastaa usein virheellisen maadoituksen, suunnitteluvirheet, sähköverkon vuorovaikutukset tai aiemmin tuntemattomat maanalaiset häiriölähteet.

Kriittisen infrastruktuurin suojaaminen tulevilta vahingoilta

Hyvä uutinen on, että useimmiten Yhdysvaltojen alueilla voidaan estää harhaisen virran aiheuttama syöpyminen, jos se havaitaan ajoissa. Kun teollisuuslaitokset ja yleishyödylliset tarjoajat käyttävät parempia seurantajärjestelmiä, sähköisiä tutkimuksia ja katodisia suojausanalyysejä, se auttaa. Säännöllisten maaperätutkimusten ajoittaminen eri vuodenaikoina tai suurten sääilmiöiden, kuten tulvien tai syvien sulamisten jälkeen, voi myös auttaa.

Riippumatta siitä, mitä, laitosten, jotka käyttävät pitkiä putkistoja, varastosäiliöitä tai muuta metallirakenteita, tulisi aina tehdä kaikkensa tunnistaakseen läheiset rautatiejärjestelmät, yleishyödylliset käytävät, teolliset laitokset tai suurjännitteiset järjestelmät. EIA näyttää Sähkön kysynnän voimakkain nelivuotinen kasvu on tapahtunut viime aikoina, ja sen ennustetaan nousevan 25% vuoteen 2030 mennessä ja 78% vuoteen 2050 mennessä. Yksinkertainen totuus on, että hajavirran aiheuttaman korroosion riski vain pahenee.

Työskentely kaltaistemme tiimien kanssa Dreiym Engineeringissä auttaa pitkälle tällaisten vahinkojen välttämisessä. Tarjoamme yli 30 vuoden kokemuksen, joka kattaa kaiken korroosion ja maaperän heikkenemisen analysoinnista rannikkoalueiden laitosten läheisyydessä paikallisten putkilinjojen varaan perustuvien järjestelmien katodisen suojauksen suunnitteluun. Meillä on lisensoituja ja sertifioituja asiantuntijoita valmiina auttamaan teitä saamaan tarvittavat ratkaisut, hallinnan ja ennakoivat tiedot paremman yleisen luotettavuuden varmistamiseksi.

Ota yhteyttä Dreiym Engineeringiin jo tänään, ja käydään tarkemmin läpi putkistosi ja muut metalliin liittyvät järjestelmät, jotta voitte vähentää vierasvirtakorroosion riskiä nyt ja tulevaisuudessa.