Zestaw szkoleniowy Energia odnawialna – Jednostanowiskowy stół szkoleniowy z ochrony katodowej – DL MK2

Opis

STANOWISKO SZKOLENIOWE DO OCHRONY KATODOWEJ

Systemy ochrony katodowej są najczęściej stosowane do ochrony rurociągów stalowych, wodociągowych lub paliwowych oraz zbiorników magazynowych, stalowych pali pomostowych, statków, morskich platform wiertniczych i obudów odwiertów na lądzie.

Stanowisko to musi odpowiadać urządzeniu szkoleniowemu służącemu do wprowadzenia do zagadnień ochrony katodowej.

Specyfikacja musi ograniczać zakres funkcji stanowiska szkoleniowego, podając podstawową listę eksperymentów, które student może samodzielnie przeprowadzić w celu praktycznego pogłębienia wiedzy na temat zjawisk kontroli korozji metali w kontakcie z elektrolitem.

Stanowisko musi umożliwiać badanie przypadków systemów izolowanych, jak również systemów, w których różne metale są ze sobą połączone. Szczególną uwagę należy zwrócić na obecność lub brak różnych rodzajów materiałów izolacyjnych na powierzchniach próbek, aby wykazać różne zachowanie tego samego materiału w stanie powlekanym lub niepowlekanym.

Stanowisko musi być wyposażone w odpowiednie urządzenia do podkreślenia koncepcji swobodnego potencjału korozji, mierzonego za pomocą łatwych w użyciu elektrod odniesienia oraz środków umożliwiających zbudowanie z pewną dokładnością krzywych polaryzacji.

Techniki ochronne muszą być przedstawione jako systemy anod protektorowych z różnych rodzajów metali, zgodnie z systemami ochrony katodowej prądem narzuconym, z możliwością sprawdzenia, jakie jest wyjaśnienie zastosowania zasilaczy stałonapięciowych, stałoprądowych i stałowoltowych.

Stanowisko musi być wyposażone w urządzenia pomiarowe charakteryzujące się odpowiednią czułością i dokładnością. Musi istnieć możliwość podłączenia odpowiedniego interfejsu wielokanałowego, który może połączyć stanowisko z komputerem PC w

Stanowisko musi być wyposażone w urządzenia pomiarowe charakteryzujące się odpowiednią czułością i dokładnością.

Musi istnieć możliwość podłączenia odpowiedniego interfejsu wielokanałowego, który umożliwia połączenie stanowiska z komputerem PC w celu rejestrowania wyników eksperymentów i uzyskania wykresów do dalszych badań.

Poniższa lista musi odnosić się do eksperymentów, które można wykonać, i powinna odpowiadać strukturze instrukcji obsługi.

Instrukcja obsługi musi być dokumentem przeznaczonym dla nauczyciela w celu przygotowania lekcji i zawierać bibliografię oraz linki do dalszych badań na ten temat.?

Zastosowanie woltomierza

Najważniejszym przyrządem w dziedzinie ochrony katodowej jest woltomierz; zazwyczaj musi to być przyrząd cyfrowy. Ze względu na dużą impedancję musi on umożliwiać pomiar napięć (potencjałów) pochodzących ze źródeł o bardzo wysokiej impedancji wewnętrznej.

Pomiary muszą być zgodne z wprowadzeniem do pomiarów elektrycznych oraz z wprowadzeniem do prawa Ohma, które reguluje przepływ prądu w przewodnikach pierwszego i drugiego rodzaju (metale i elektrolity).

Pomiar różnicy potencjałów próbki w elektrolicie

Eksperyment ten musi stanowić wprowadzenie do tematu ochrony katodowej. Celem tej dyscypliny musi być zmiana potencjału (w stosunku do ogniwa odniesienia) struktury, która ma być chroniona, poprzez spowolnienie naturalnej tendencji metalu do przechodzenia do roztworu.

Eksperyment ten musi podkreślać elektrochemiczne podejście do zjawiska korozji.?

Ogniwo odniesienia

Eksperyment ten musi pokazać praktyczne zastosowanie trzech najpopularniejszych rodzajów ogniw odniesienia w tej dziedzinie, czyli ogniwa Cu/CuSO4, ogniwa Ag/AgCl i ogniwa cynkowego.

Ogniwo Daniela

W ogniwie Daniela elektrody miedziane i cynkowe muszą być zanurzone odpowiednio w roztworze siarczanu miedzi (II) i siarczanu cynku. Na anodzie cynk ulega utlenieniu zgodnie z następującą półreakcją: Zn(s) Zn2+(aq) + 2e?.

Na katodzie miedź musi zostać zredukowana zgodnie z następującą reakcją: Cu2+(aq) + 2e? Cu(s)

W ogniwie Daniela, które ze względu na swoją prostotę jest często wykorzystywane do celów demonstracyjnych, elektrony muszą być „wyciągane” z cynku i przepływać przez przewód, zapewniając prąd elektryczny, który oświetla żarówkę. W takim ogniwie jony siarczanowe muszą odgrywać ważną rolę.

Mając ładunek ujemny, aniony te muszą gromadzić się wokół anody, aby utrzymać neutralny ładunek.

Natomiast na katodzie gromadzą się kationy miedzi (II), aby utrzymać ten neutralny ładunek. Te dwa procesy muszą powodować gromadzenie się miedzi w postaci stałej na katodzie i „rozpuszczanie się” elektrody cynkowej w roztworze.

Pierwszy i drugi rodzaj przewodników

Za pomocą prostego obwodu można wykazać równoważność elektrolitów i zwykłych przewodników pod względem przepływu prądu elektrycznego.?

• Wprowadzenie do kryteriów ochrony katodowej
  Za pomocą ogniwa elektrolitycznego na stanowisku badawczym można odtworzyć zastosowanie kryteriów NACE, które potwierdzają stan ochrony katodowej konstrukcji.
• Wprowadzenie do anod protektorowych z cynku, magnezu i aluminium
  Za pomocą ogniwa elektrolitycznego na stole laboratoryjnym można odtworzyć zastosowanie anody protektorowej do konstrukcji stalowej i jednocześnie porównać dwie próbki, jedną w reżimie ochrony katodowej, drugą w reżimie swobodnej korozji.
• Wprowadzenie do systemu ochrony katodowej prądem wymuszonym
  Za pomocą ogniwa elektrolitycznego stanowiska badawczego możliwe jest odtworzenie zastosowania prądu wymuszonego do konstrukcji stalowej i jednoczesne porównanie dwóch próbek, jednej w reżimie ochrony katodowej, uzyskanej za pomocą anod protektorowych, drugiej zasilanej prądem wymuszonym.
• Zużywalna anoda prądu wymuszonego (Fe)
  Za pomocą ogniwa elektrolitycznego stanowiska badawczego powinno być możliwe odtworzenie działania prądu wymuszonego na konstrukcji stalowej i obserwowanie w czasie wpływu zużycia anody spowodowanego jej przejściem do roztworu.?
• Anoda obojętna prądu wymuszonego (Ti?Pt i MMO)
  Nie wszystkie materiały anodowe przechodzą w roztwór, należy przyjrzeć się dwóm przykładom, wykorzystując anodę platynowaną tytanem i anodę tytanową pokrytą tlenkiem metalu.?
• Pojęcie rezystancji, obwód dla przewodników pierwszego i drugiego rodzaju
  Za pomocą ogniwa elektrolitycznego stanowiska laboratoryjnego należy umożliwić przepływ prądu do kąpieli i w ten sposób wykazać słuszność prawa Ohma w dziedzinie ochrony katodowej.
• Wprowadzenie do pojęcia oporu właściwego dla trzech różnych przewodników pierwszego rodzaju (Fe; Cu; Fe?Ni)
  Aby zapoznać studentów z pojęciem oporu właściwego, należy przeprowadzić eksperyment z wykorzystaniem trzech geometrycznie identycznych próbek różnych materiałów w celu zidentyfikowania pojęcia oporu właściwego, czyli oporu właściwego lub, jako jego odwrotności, pojęcia przewodności.
• Wprowadzenie do pojęcia interferencji spowodowanej obecnością zewnętrznych pól elektrycznych na konstrukcjach zakopanych lub zanurzonych (prądy błądzące)
  Eksperyment musi odtworzyć wpływ zewnętrznego pola elektrycznego na konstrukcję zanurzoną, powodując powstanie oddzielnych obszarów anodowych i katodowych na powierzchni próbki. Jest to wprowadzenie do pojęcia interferencji spowodowanej obecnością zewnętrznego i zakłócającego pola elektrycznego na konstrukcjach zakopanych lub zanurzonych (prądy błądzące).
• Wpływ obecności powietrza na rezystywność (efekt nadmuchu powietrza)
  Eksperyment ten musi wyjaśnić i wykazać zmianę rezystywności wraz ze wzrostem ilości powietrza rozpuszczonego w elektrolicie.?
• Wprowadzenie gęstości prądu i konstrukcja krzywych Tafela
  Pojęcie gęstości prądu musi być, podobnie jak różnica potencjałów, głównym pojęciem w dziedzinie ochrony katodowej, a eksperyment ten pozwala zrozumieć, że dzięki temu pojęciu można przewidzieć ilość prądu potrzebną do uzyskania reżimu ochrony katodowej na znanej strukturze powierzchni zanurzonej w elektrolicie.
  Za pomocą dostarczonego interfejsu musi być możliwe rejestrowanie zmian wartości prądu w czasie, a następnie budowanie krzywych polaryzacji na wykresie.?
• Wpływ temperatury na gęstość prądu (komórka termostatyczna)
  Eksperyment ten musi wyjaśnić i wykazać zmianę gęstości prądu w funkcji temperatury oraz wprowadzić pojęcie aktywności chemicznej.?
• Wpływ obecności powietrza na gęstość prądu (efekt nadmuchu powietrza)
  Eksperyment ten musi wyjaśnić i zademonstrować zmianę gęstości prądu w funkcji wzrostu stężenia rozpuszczonego tlenu.?
• Powłoka i gęstość prądu
  Zastosowanie próbek pokrytych powłoką musi umożliwić wykazanie wpływu powłok na struktury zanurzone lub zakopane oraz podać wielkość tego wpływu, wyjaśniając, że synergia między ochroną katodową a powłoką powierzchni, które mają być chronione, zmniejsza gęstość prądu, co niesie ze sobą wszystkie istotne korzyści.

LISTA MATERIAŁÓW

Proponowana ławka musi być dostarczona w stanie gotowym do użycia i wyposażona w następujące materiały:

ławka na kółkach z konsolą elektryczną do podłączenia do zasilania prądem przemiennym i zamykanymi półkami do przechowywania materiałów do eksperymentów, wyposażona w wodoodporną powierzchnię górną, okulary ochronne i latarki, cyfrowy woltomierz, interfejs PC do pomiaru i przechowywania danych, cyfrowy woltomierz na konsoli, cyfrowy amperomierz na konsoli, ogniwo referencyjne Cu/CuSO4, ogniwo referencyjne Ag/AgCl, ogniwo referencyjne Zn, elektroda miedziana, elektroda ze stali węglowej, przezroczysta miska do budowy kąpieli elektrolitycznej, prosty obwód z rezystorem przesuwnym i lampą odpowiednią do włączenia do obwodu elektrycznego ogniwa elektrolitycznego, elektroda cynkowa, elektroda magnezowa, elektroda aluminiowa, zasilacz prądu stałego (wyposażony w funkcje stałego napięcia, stałego prądu, stałego potencjału), anoda Ti?anoda Pt, anoda rurowa MMO, pręt miedziany, pręt

Fe, pręt Fe? Ni, komora do pomiaru rezystywności, wodoodporny rezystor z termostatem, pompa powietrza z odpowiednim rozpylaczem, elektroda ze stali węglowej (całkowicie pokryta związkiem epoksydowym), elektroda ze stali węglowej (częściowo pokryta związkiem epoksydowym), różne odczynniki w plastikowych pojemnikach z kartą techniczną zgodnie z wymaganiami CE, zestaw zapasowych bezpieczników, zestaw elementów pomocniczych i przewodów łączących, papierowe kopie i płyta CD z instrukcją obsługi do szkolenia nauczycieli w celu przeprowadzenia eksperymentów.