כיצד קורוזיית זרם תועה פוגעת בתשתיות קריטיות

מעל כל ההמולה ונהגי המוניות הצועקים בניו יורק נח 7,400 מייל של ביוב צנרת. ישנם אינספור מערכות תשתית בערים גדולות, בדיוק כמו "התפוח הגדול", כולל מכלי אחסון, מערכות תחבורה, רשתות שירות ומתקנים תעשייתיים. בכל המקרים הללו, הסיכון לקורוזיה לעיתים קרובות חולף מבלי משים. כאשר לחות, חשיפה לחמצן, כימיה של הקרקע וחומרים מתבלים מתערבבים, חשמל נוטה לזרום למקומות שבהם הוא אינו אמור להיות.

כאשר מתרחשת קורוזיה זרם תועה, היא פוגעת בתשתיות. במקום לקחת עשורים באמצעות קורוזיה מסורתית, קורוזיה זרם תועה מאיצה איבוד מתכת. זו הסיבה שמערכות מסוימות עלולות להיכשל בטרם עת, גם כאשר הן נראות מתוחזקות היטב.

עבור כל מי שמתמודד עם בעיות כאלה, כמו עיריות או ספקי שירותים, קריטי להפחית אחריות ולהאריך את אורך החיים השימושי של צנרת באמצעות הגנה קתודית. אחרת, זרמים חשמליים תועים אלו עלולים לגרום נזק רב יותר מסתם קטע מתכת קטן.

מהי קורוזיה מתנדבת?

קורוזיה מתרחשת בדרך כלל כאשר מתכת מאבדת חומר עקב תגובה אלקטרוכימית בסביבתה. זה תהליך טבעי ויכול לקחת עשורים עד שהוא מתרחש, תלוי בחומר הבסיס, אמצעי ההגנה והסביבה המקומית.

קורוזיית זרם תועה היא מעט שונה. כאשר זרם חשמלי בלתי מתוכנן עוזב נתיב אחד וזורם דרך מערכת מתכתית סמוכה, הוא מסיר מתכת. זה קורה כאשר הזרם יוצא ממבנה מתכת אחד ונכנס מחדש לסביבה שמסביב. התוצאה היא מאות עד אלפי פעמים יותר נזק למערכות מאשר עם קורוזיה גלוונית או אטמוספרית רגילה.

דרך אחת להסתכל על ההבדל הזה היא דרך קורוזיה. מצבים מסורתיים נוטים להשפיע על חלק רחב יותר של התשתית באופן אחיד יותר. קל לעקוב ולמדוד זאת בזכות האחידות. קורוזיית זרם תועה נוטה להיות מרוכזת יותר, מה שמוביל לחריצה קשה ולאובדן מתכת שנכשלים מהר יותר וקשים יותר למדידה.

מדוע קורוזיית זרם תועה הופכת נפוצה יותר

לפני חמישים שנה ויותר, קורוזיה של זרם תועה לא הייתה בעיה גדולה כמו שהיא היום. יש כל כך הרבה מערכות מחוברות ומשולבות בסביבת מתקנים תעשייתיים, התקנות אנרגיה מתחדשת, אגירת סוללות, טעינת רכבים חשמליים ומסדרונות שירות, שזה הרבה יותר נפוץ שזרם “יקפוץ” למערכת אחרת ללא הארקה או הגנה מתאימה.

מערכות חשמל יכולות להתקיים לצד צנרת, מיכלי אחסון, מערכות מים ותשתיות קבורות שנשכחו מזמן. כל מסלול חשמלי לא מבוקר גורם לזרמים לחפש נתיבים חלופיים. כל המתכת הזו היא המצע המושלם, מכיוון שהיא נחמדה ומוליכה, מה שמוביל לנזקי קורוזיה.

דוגמה מהעולם האמיתי: מערכות תחבורה ונזק לצנרת

דוגמה טובה לכך ש ניתוח קורוזיה והידרדרות קרקע נדרשים כדי לזהות קורוזיה פוטנציאלית של זרם תועה המופעלת על ידי מערכות מסילה עם חשמול. מרווחים כמו SEPTA בפילדלפיה, Caltrain בסן פרנסיסקו, או CTA בשיקגו הם כולם דוגמאות הוגנות.

מערכות התחבורה במעגל זרם ישר מסתמכות על זרמי חזרה. כאשר נתיבי חזרה אלה הופכים ללא יעילים, זרם חשמלי דולף לקרקע שמסביב ולתשתיות קבורות מתוך עשורים של פיתוח ובנייה. זה די נפוץ שתוכניות “הולכות לאיבוד” או אינן תואמות באופן מלא כאשר הן מוגשות לרשויות המקומיות.

כל פעולות צנרת הממוקמות בסמוך למסדרונות רכבת, כמו שהערים הללו, נוטות לחוות קורוזיה מואצת מזרמים חשמליים אבודים. זו הסיבה שארגונים כמו האיגוד הלאומי של מהנדסי קורוזיה (כיום AMPP) מפרסמת הנחיות, מחקרים ותהליכים לצמצום נזקים מקורוזיה מדריפת זרם.

אף על פי שמערכות אלו מטופלות היטב ומתעדכנות בתדירות גבוהה, הסיכון ניכר. התשתית הסמוכה היא פשוט נתיב אטרקטיבי מדי לזרמים תועים.

הקשר בין הגנה קתודית לקורוזיית זרם תועה

אחת הדרכים היעילות ביותר להפחית את הסיכון לקורוזיה מתרמילי שוטט היא באמצעות הגנה קתודית. אלו חיוניים מכיוון שהזרם המופעל להגנה על צינורות ונכסים מתכתיים אחרים מבטיח שלתרמילי שוטט יש מסלול טוב יותר למעבר.

הטריק הוא להבטיח שמערכות הגנה קתודית מתוכננות כראוי, מתוחזקות היטב ומנוטרות כראוי. עבודה עם צוות מנוסה כמו שלנו ב-Dreiym Engineering היא הדרך לקבל את הביטחון הזה, כולל בדיקות תחזוקה שוטפות וניטור מרחוק להפחתת הסיכונים עוד יותר.

בנוסף לעיצוב מותאם אישית תוכנית הגנה קתודית, מהנדסים חוקרים עם ניסיון מתאים יכולים גם לבצע ניתוחי קורוזיה והתדרדרות קרקע. כך ניתן לחזות טוב יותר כיצד זרם יתנהל דרך קרקעות שונות בהתבסס על:

• התנגדות הקרקע
• תכולת לחות
• הרכב כימי
• ריכוז כלורידים
• רמות סולפט
• שינויים סביבתיים עונתיים

ככל שתבינו יותר את הגורמים בסביבת ההפעלה שלכם, כך תוכלו להתגונן טוב יותר מפני קורוזיה הנגרמת מזרמים תועים.

כיצד מהנדסים חוקרים קורוזיית זרם תועה

כאשר מופיעים דפוסי קורוזיה חשודים, גם כאשר שתי מערכות הגנה קתודית קרובות מדי זו לזו, מתבצעת חקירת קורוזיה פורמלית. הצוות שלנו ב-Dreiym Engineering מוזעק לעתים קרובות לחקירות לאחר אירוע שכאלה.

תפקידנו הוא לקבוע מדוע הנזק אירע, האם המערכת עדיין בסיכון, ואילו צדדים אחראים. נבחן מספר מערכות וגורמים ספציפיים, הכוללים, אך לא רק:

• מדידות פוטנציאל חשמלי
• ניתוח זרימת זרם
• בדיקת קרקע
• הערכות ציפוי
• סקרים של צינורות
• הערכות מערכת הארקה
• סקירות מערכת הגנה קתודית
• ניתוח נתוני הפעלה היסטוריים

המטרה היא לזהות מסלולים קיימים, לזהות נקודות הפרעה ולקבוע האם גורמים סביבתיים ימשיכו לתרום להידרדרות. התוצאה של חקירה כזו משמשת לקביעת דאגות תחזוקה ושדרוג עתידיות, ועד להליכים משפטיים הכוללים אחריות מוניציפלית ותשלומי ביטוח עבור כל נזק.

הנדסה פורנזית חיונית בכל פעם שתשתיות כלשהן כושלות. היא חורגת הרבה מעבר לבדיקות בסיסיות בכך שהיא מתמקדת בשחזור מה הוביל לנזק או לכשל. באירועי קורוזיה מזרם תועה, מומחיות כזו חושפת לעיתים קרובות הארקה לא תקינה, שגיאות תכנון, אינטראקציות בין תשתיות, או מקורות הפרעה קבורים שלא היו ידועים בעבר.

הגנה על תשתיות קריטיות מפני נזקים עתידיים

החדשות הטובות הן שרוב האזורים בארצות הברית יכולים למנוע קורוזיה של זרם תועה אם היא מזוהה מוקדם. כאשר אתרים תעשייתיים וספקי שירותים משתמשים בתוכניות ניטור טובות יותר, בסקרים חשמליים ובהערכות הגנה קתודית, זה עוזר. תזמון הערכות קרקע קבועות בזמנים שונים של השנה או לאחר אירועי מזג אוויר גדולים, כגון שיטפון או הפשרה עמוקה, יכול גם הוא לעזור.

בכל מקרה, מתקנים המשתמשים בצנרת ארוכה, מכלים, או תשתיות מתכת אחרות צריכים תמיד לעשות כל שביכולתם לזהות מערכות רכבת סמוכות, מסדרונות שירות, מתקנים תעשייתיים, או מערכות מתח גבוה. EIA מראה הצמיחה החזקה ביותר בביקוש לחשמל על פני ארבע שנים התרחשה לאחרונה, והוא צפוי לזנק ב-25% עד שנת 2030 וב-78% עד שנת 2050. האמת הפשוטה היא שהסיכון לקורוזיה הנגרמת מזרם תועה רק הולך ומחמיר.

עבודה עם צוותים כמו שלנו ב-Dreiym Engineering תורמת רבות למניעת נזקים כאלה. אנו מציעים למעלה מ-30 שנות ניסיון, המכסה את כל מה שקשור לניתוח קורוזיה והידרדרות קרקע בסמוך למתקני חוף, וכן תכנון הגנה קתודית למערכות מקומיות תלויות צינורות. לרשותנו מומחים מורשים ומאושרים שיסייעו לכם לקבל את הפתרונות, הניהול והמידע המונע הנדרשים לאמינות כוללת גדולה יותר.

צרו קשר עם דריים הנדסה עוד היום, ולעיין מקרוב בצינורות המים וביתור מערכות הקשורות למתכת, כדי שתוכל למזער את הסיכון לקורוזיה כתוצאה מזרם תועה, עכשיו ובעתיד.