Jak korozja prądów błądzących niszczy kluczową infrastrukturę

Na dole, wśród całego zgiełku i krzyczących taksówkarzy w Nowym Jorku, odpoczywa 7400 mil kanalizacji rurociągi. W dużych miastach, podobnie jak w Wielkim Jabłku, istnieje niezliczona ilość systemów infrastrukturalnych, w tym zbiorniki magazynowe, systemy transportu publicznego, sieci użyteczności publicznej i zakłady przemysłowe. We wszystkich tych przypadkach ryzyko korozji często pozostaje niezauważone. Kiedy miesza się wilgoć, narażenie na tlen, chemia gleby i starzejące się materiały, prąd elektryczny ma tendencję do przepływu w miejsca, gdzie nie powinien.

Kiedy występuje korozja galwaniczna, uszkadza infrastrukturę. Zamiast trwać dekady w przypadku tradycyjnej korozji, korozja galwaniczna przyspiesza ubytek metalu. Dlatego niektóre systemy mogą ulec przedwczesnemu uszkodzeniu, nawet jeśli wydają się być dobrze utrzymane.

Dla każdego, kto boryka się z takimi problemami, jak gminy czy dostawcy usług komunalnych, kluczowe jest zmniejszenie odpowiedzialności i przedłużenie okresu użytkowania rurociągów poprzez ochronę katodową. W przeciwnym razie te prądy błądzące mogą uszkodzić znacznie więcej niż niewielki fragment metalu.

Co to jest korozja galwaniczna?

Korozja zazwyczaj występuje, gdy metal traci materiał w wyniku reakcji elektrochemicznej w swoim otoczeniu. Jest to normalne i może trwać dziesięciolecia, w zależności od materiału bazowego, środków ochrony i lokalnego środowiska.

Korozja prądami błądzącymi jest nieco inna. Kiedy niezamierzony prąd elektryczny opuszcza jedną ścieżkę i przepływa przez pobliski system metalowy, usuwa metal. Dzieje się tak, gdy prąd opuszcza jedną konstrukcję metalową i ponownie wnika w otaczające środowisko. Wynikiem jest setki do tysięcy razy większe uszkodzenia systemów niż przy standardowej korozji galwanicznej lub atmosferycznej.

Jednym ze sposobów spojrzenia na tę różnicę jest korozja. Tradycyjne sytuacje zazwyczaj wpływają na szerszy fragment infrastruktury w bardziej jednolity sposób. Łatwo to prześledzić i zmierzyć dzięki tej jednolitości. Korozja wywołana prądami błądzącymi ma tendencję do bycia bardziej skoncentrowaną, prowadząc do poważnego wżerania i ubytku materiału, które powodują szybsze awarie i są trudniejsze do zmierzenia.

Dlaczego korozja prądów błądzących staje się coraz powszechniejsza

Pięćdziesiąt lub więcej lat temu korozja prądami błądzącymi nie była tak dużym problemem jak obecnie. Istnieje tak wiele połączonych i równoległych systemów wokół obiektów przemysłowych, instalacji energii odnawialnej, magazynów energii, ładowarek pojazdów elektrycznych i korytarzy użyteczności publicznej, że znacznie częściej prąd “przeskakuje” do innego bez odpowiedniego uziemienia lub ochrony.

Instalacje elektryczne mogą współistnieć z rurociągami, zbiornikami magazynowymi, instalacjami wodnymi i dawno zapomnianymi podziemnymi infrastrukturami. Każda niekontrolowana ścieżka elektryczna powoduje, że prądy szukają alternatywnych tras. Cały ten metal jest idealnym medium, ponieważ jest przyjemnie przewodzący, co prowadzi do uszkodzeń korozyjnych.

Przykład z życia: Systemy transportu zbiorowego i uszkodzenia rurociągów

Dobrym przykładem tego, dlaczego analiza korozji i degradacji gleby są niezbędne do wykrywania potencjalnej korozji spowodowanej prądami błądzącymi, pochodzącymi z elektrycznych systemów kolejowych. Miejsca takie jak SEPTA w Filadelfii, Caltrain w San Francisco czy CTA w Chicago są doskonałymi przykładami.

Te systemy transportu prądu stałego opierają się na prądach powrotnych. Kiedy te ścieżki powrotne stają się nieefektywne, prąd elektryczny ucieka do otaczającej gleby i zakopanej infrastruktury wynikającej z dekad rozwoju i budowy. Jest dość powszechne, że plany “giną” lub nie są w pełni zgodne po złożeniu w gminach.

Każde instalacje rurociągowe zlokalizowane w pobliżu korytarzy kolejowych, takie jak te miasta, mają tendencję do przyspieszonej korozji spowodowanej prądami błądzącymi. Dlatego organizacje takie jak Krajowe Stowarzyszenie Inżynierów Korozji (obecnie AMPP) publikuje wytyczne, badania i procedury dotyczące właściwego ograniczania ryzyka związanego z korozją spowodowaną prądami błądzącymi.

Mimo że systemy te są dobrze utrzymane i często aktualizowane, ryzyko jest oczywiste. Pobliska infrastruktura stanowi po prostu zbyt atrakcyjną ścieżkę dla prądów błądzących.

Związek między ochroną katodową a korozją prądów błądzących

Jednym z najskuteczniejszych sposobów ograniczenia ryzyka korozji prądami błądzącymi jest ochrona katodowa. Jest ona kluczowa, ponieważ zastosowany prąd chroniący rurociągi i inne metalowe zasoby zapewnia prądom błądzącym lepszą ścieżkę przepływu.

Sztuka polega na zapewnieniu, że systemy ochrony katodowej są odpowiednio zaprojektowane, dobrze utrzymane i należycie monitorowane. Współpraca z doświadczonym zespołem, takim jak nasz w Dreiym Engineering, zapewnia to poczucie bezpieczeństwa, w tym regularne przeglądy konserwacyjne i zdalne monitorowanie w celu dalszego obniżenia ryzyka.

Oprócz projektowania niestandardowego Plan ochrony katodowej, doświadczeni inżynierowie sądowi mogą również przeprowadzać analizy korozji i degradacji gleby. W ten sposób można lepiej przewidzieć, jak prąd będzie przepływał przez różne gleby w oparciu o:

• Rezystywność gleby
• Zawartość wilgoci
• Skład chemiczny
• Stężenie chlorków
• Poziomy siarczanów
• Sezonowe zmiany środowiskowe

Im lepiej rozumiesz czynniki w swoim środowisku operacyjnym, tym lepiej możesz chronić się przed korozją spowodowaną prądem błądzącym.

Jak inżynierowie badają korozję prądów błądzących

Gdy pojawiają się podejrzane wzorce korozji, nawet jeśli dwa systemy ochrony katodowej są zbyt blisko siebie, rozpoczyna się formalne dochodzenie w sprawie korozji. Nasz zespół w Dreiym Engineering jest często wzywany do takich dochodzeń poincydentalnych.

Naszym zadaniem jest ustalenie przyczyn powstania szkody, czy system pozostaje zagrożony oraz które strony ponoszą odpowiedzialność. Przyjrzymy się kilku konkretnym systemom i czynnikom, w tym między innymi:

• Pomiary potencjału elektrycznego
• Analiza przepływu prądu
• Badanie gleby
• Ocena powłok
• Pomiary rurociągów
• Ocena systemów uziemiających
• Przeglądy systemu ochrony katodowej
• Analiza historycznych danych operacyjnych

Celem jest zidentyfikowanie obecnych ścieżek, punktów zakłóceń i ustalenie, czy czynniki środowiskowe będą nadal przyczyniać się do pogorszenia stanu. Wynik takiego dochodzenia jest wykorzystywany do określenia przyszłych kwestii związanych z konserwacją i modernizacją, aż po postępowania prawne dotyczące odpowiedzialności gminnej i wypłat odszkodowań ubezpieczeniowych za ewentualne szkody.

Inżynieria kryminalistyczna jest niezbędna wszędzie tam, gdzie dochodzi do awarii jakiejkolwiek infrastruktury. Wykracza ona daleko poza podstawowe inspekcje, koncentrując się na odtwarzaniu przyczyn uszkodzenia lub awarii. W przypadku zdarzeń korozyjnych wywołanych prądami błądzącymi, takie ekspertyzy często ujawniają niewłaściwe uziemienie, błędy projektowe, interakcje między sieciami użyteczności publicznej lub wcześniej nieznane podziemne źródła zakłóceń.

Ochrona infrastruktury krytycznej przed przyszłymi szkodami

Dobrą wiadomością jest to, że większość obszarów Stanów Zjednoczonych może zapobiegać korozji prądami błądzącymi, jeśli zostanie ona wcześnie zidentyfikowana. Pomaga w tym wykorzystywanie przez zakłady przemysłowe i dostawców mediów lepszych programów monitorowania, badań elektrycznych i oceny ochrony katodowej. Planowanie regularnych ocen gleby o różnych porach roku lub po poważnych zdarzeniach pogodowych, takich jak powódź czy głębokie rozmarzanie, również może pomóc.

Niezależnie od wszystkiego, obiekty korzystające z długich odcinków rurociągów, zbiorników magazynowych lub innej infrastruktury metalowej powinny zawsze czynić wszystko, co możliwe, aby zidentyfikować pobliskie systemy kolejowe, korytarze usługowe, zakłady przemysłowe lub systemy wysokiego napięcia. EIA pokazuje Najsilniejszy wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w ciągu ostatnich czterech lat miał miejsce niedawno, a do 2030 r. prawdopodobnie wzrośnie on o 25%, a do 2050 r. o 78%. Prawda jest taka, że ryzyko korozji spowodowanej prądami błądzącymi będzie się tylko zwiększać.

Praca z zespołami takimi jak nasz w Dreiym Engineering znacznie pomaga w unikaniu takich uszkodzeń. Oferujemy ponad 30 lat doświadczenia, obejmującego wszystko, od analizy korozji i degradacji gleby w pobliżu obiektów przybrzeżnych po projektowanie ochrony katodowej dla lokalnych systemów zależnych od rurociągów. Posiadamy licencjonowanych i certyfikowanych ekspertów, którzy pomogą Ci uzyskać rozwiązania, zarządzanie i informacje profilaktyczne niezbędne dla większej ogólnej niezawodności.

Proszę skontaktować się z Dreiym Engineering już dziś, i przyjrzyjmy się bliżej Twoim rurociągom i innym systemom związanym z metalami, abyś mógł zminimalizować ryzyko korozji spowodowanej prądami błądzącymi teraz i w przyszłości.