Vysokosilikónová liatina vs MMO – praktické skúsenosti s výberom materiálu hlbokej anódy

Vysokosilikónová liatina vs MMO – praktické skúsenosti s výberom materiálu hlbokej anódy

V priebehu rokov navrhovania katódovej ochrany vždy, keď sa objaví projekt anódy s hlbokým vrtom, prvá otázka, ktorú klient zvyčajne položí, je: „Dajte mi odporúčanie – niečo cenovo efektívne.“ Druhá je: "Máme použiť liatinu s vysokým obsahom kremíka alebo MMO?" Aby som bol úprimný, na tie nemôžete odpovedať len tak z hlavy. Závisí to od podmienok lokality, rozpočtu a predovšetkým od toho, koľko rokov očakávate od systému.

V súčasnosti sú na trhu dve hlavné rodiny anódových materiálov s hlbokými vrtmi: liatina s vysokým obsahom kremíka a titán potiahnutý zmiešaným oxidom kovov (skrátene MMO). Jeden je oldschoolový, tvrdý a lacný; druhý je novší, trvácnejší a drahší. Prejdime si ich podrobne na základe skúseností z reálneho sveta.

Vysokokremíková liatina – pracant

Liatina s vysokým obsahom kremíka zvyčajne obsahuje 14,5 % až 17 % kremíka – rozsah, ktorý bol vypracovaný v priebehu desaťročí. Menej kremíka a nebude dobre odolávať korózii; viac kremíka a stáva sa príliš krehkým. Počas prevádzky vytvára na svojom povrchu pasívny film oxidu kremičitého, ktorý pôsobí ako pancier. Zvládne kyslé prostredie až do pH 1–4 a koncentrácie chloridov až do približne 500 ppm. Ale ak ho umiestnite do silných zásad alebo slaných pôd s vysokým obsahom chloridov, bude bojovať.

Elektricky štandardná anóda z liatiny s vysokým obsahom kremíka (Φ50 × 1000 mm) poskytuje výstup približne 1,5 až 2 A so spotrebou približne 0,05 až 0,2 kg/(A·rok). Dizajnová životnosť je zvyčajne 15 až 20 rokov. A je skutočne lacný – predbalená jednotka stojí okolo 300 juanov. Pre stredne veľké stanice a regionálnu ochranu je počiatočný investičný tlak nízky a technológia je dostatočne vyspelá, aby ju mohol nainštalovať každý stavebný tím.

Nevýhodou je jeho prúdová hustota – asi 10–15 A/m². Ak potrebujete ochrániť niekoľko desiatok kilometrov potrubia, budete potrebovať veľa anód a keďže počet vrtov stúpa, celkové náklady nemusia zostať nízke.

MMO anódy – titánová základňa, povlak z ušľachtilého kovu, vyrobené tak, aby vydržali

Anódy MMO (mixed metal oxide).http://dinoer-anodes.compoužite titánový substrát potiahnutý tenkou vrstvou oxidov ušľachtilých kovov, ako je irídium, tantal alebo platina. Povlak je hrubý len niekoľko mikrónov, ale jeho katalytická aktivita je extrémne vysoká. Prípustná hustota pracovného prúdu môže dosiahnuť 50–80 A/m² – štvor- až päťnásobok oproti liatine. Miera spotreby je prekvapivo nízka – okolo 2 mg/(rok), takmer zanedbateľná. Životnosť dizajnu začína na 20 rokoch a dobre vyrobené môže dosiahnuť 50 rokov.

Na projekte púštneho plynového poľa v Sin-ťiangu sme použili vopred zabalené MMO anódy hlbokých vrtov. Jedna anóda dodávala asi 15 A a jeden vrt chránil takmer 60 km potrubia. Pri liatine s vysokým obsahom kremíka by sme potrebovali aspoň štyri alebo päť vrtov – a po zrátaní nákladov na vŕtanie a následnú údržbu by bolo liatinové riešenie drahšie.

Samozrejme, počiatočné náklady na MMO anódu sú niekoľkonásobne vyššie ako v prípade liatiny s vysokým obsahom kremíka. Vopred zabalená MMO anóda hlbokej studne (zvyčajne 2 až 4 rúrkové anódy zapojené do série vo vnútri oceľového puzdra, priemer 273 mm, dĺžka 10 až 30 metrov) môže ľahko stáť viac ako desaťtisíc juanov. Počas celého životného cyklu – najmä pri kľúčových projektoch navrhnutých na dvadsať a viac rokov – však MMO často končí lacnejšie, pretože ho takmer nikdy nepotrebujete vymeniť a jeho spotreba energie je nižšia.

Ako si vybrať – základné pravidlá, ktoré používam

Najprv sa pozrite na pôdu. Ak je merný odpor nižší ako 100 Ω·m, chloridy sú nízke a pH je neutrálne až mierne kyslé, úplne postačuje liatina s vysokým obsahom kremíka. Ak ste v púšti, v Gobi, v alkalickej krajine s vysokou slanosťou alebo v pobrežnej oblasti, kde je vysoký odpor alebo vysoký obsah soli, výhody MMO sú jasné – nízke polarizačné napätie znamená, že na rovnakú ochranu potrebuje menšie hnacie napätie, čím šetrí elektrickú energiu.

Po druhé, pozrite sa na požadovanú životnosť. Ak majiteľ povie: „Toto potrubie sa bude používať iba pätnásť rokov, potom môže byť presmerované alebo vyradené z prevádzky“, potom je liatina rozumnou voľbou. Ak ide o vnútroštátnu diaľkovú linku, ktorá nebude vykopaná aspoň tridsať rokov, musíte ísť s MMO – inak sa po pätnástich rokoch budete musieť vrátiť a pridať nové studne a dovtedy môže byť pôda vydláždená alebo obsadená inými zariadeniami, čo znemožňuje vŕtanie.

Po tretie, zvážte rozsah ochrany. Diaľkové potrubia vedú desiatky alebo stovky kilometrov – jeden vrt MMO má oveľa väčší polomer ochrany, čo môže výrazne znížiť počet vrtov, čím sa nepriamo ušetria náklady na získavanie pôdy, vŕtanie a zasypávanie. Pre niekoľko kilometrov potrubí vo vnútri stanice alebo niekoľko zhlukov nádrží sú liatinové studne často hospodárnejšie.

Toto nie je čiernobiela voľba. Môj zvyčajný prístup je vykonať analýzu nákladov počas životného cyklu, berúc do úvahy počiatočnú investíciu, prevádzkové náklady na energiu, náklady na údržbu a výmenu a rizikové straty – potom nechajme hovoriť čísla. Ale nakoniec, bez ohľadu na to, aký materiál si vyberiete,stále potrebujete dobré inštalačné postupy. Zle nainštalovaná skvelá anóda je plytvanie peniazmi.