Ghisa ad alto contenuto di silicio vs MMO: esperienza pratica nella selezione dei materiali per anodi per pozzi profondi

Ghisa ad alto contenuto di silicio vs MMO: esperienza pratica nella selezione dei materiali per anodi per pozzi profondi

Nel corso degli anni di progettazione della protezione catodica, ogni volta che si presentava il progetto di un anodo per pozzo profondo, la prima domanda posta dal cliente era solitamente: "Dammi un consiglio: qualcosa di conveniente". La seconda è: "Dovremmo usare ghisa ad alto contenuto di silicio o MMO?" Ad essere onesti, non puoi semplicemente rispondere a queste domande in cima alla tua testa. Dipende dalle condizioni del sito, dal budget e, soprattutto, da quanti anni si prevede che duri il sistema.

Al momento ci sono due famiglie principali di materiali per anodi per pozzi profondi sul mercato: ghisa ad alto contenuto di silicio e titanio rivestito di ossido di metallo misto (MMO in breve). Uno è vecchio stile, duro ed economico; l'altro è più nuovo, più duraturo e più costoso. Esaminiamoli in dettaglio, basandoci sull'esperienza del mondo reale.

Ghisa ad alto contenuto di silicio: il cavallo di battaglia

La ghisa ad alto contenuto di silicio contiene tipicamente dal 14,5% al ​​17% di silicio: un intervallo che è stato elaborato nel corso di decenni. Meno silicio e non resisterà bene alla corrosione; più silicio e diventa troppo fragile. Durante il funzionamento sviluppa sulla sua superficie una pellicola passiva di biossido di silicio, che agisce come un'armatura. Può gestire ambienti acidi fino a pH 1–4 e concentrazioni di cloruro fino a circa 500 ppm. Ma se lo metti in terreni alcalini forti o salini ad alto contenuto di cloruro, fatica.

Dal punto di vista elettrico, un anodo standard in ghisa ad alto contenuto di silicio (Φ50×1000 mm) fornisce circa 1,5-2 A in uscita, con un consumo di circa 0,05–0,2 kg/(A·anno). La durata di progettazione è in genere compresa tra 15 e 20 anni. Ed è davvero economico: un’unità preconfezionata costa circa 300 yuan. Per le stazioni di medie dimensioni e la protezione regionale, la pressione degli investimenti iniziali è bassa e la tecnologia è sufficientemente matura da consentire a qualsiasi squadra di costruzione di installarla.

Lo svantaggio è la sua densità di corrente – circa 10–15 A/m². Se è necessario proteggere diverse decine di chilometri di condutture, saranno necessari molti anodi e, man mano che il numero di pozzi aumenta, il costo totale potrebbe non rimanere basso.

Anodi MMO: base in titanio, rivestimento in metallo nobile, costruiti per durare

Anodi MMO (ossido metallico misto).http://dinoer-anodes.comutilizzare un substrato di titanio rivestito con un sottile strato di ossidi di metalli nobili come iridio, tantalio o platino. Il rivestimento ha uno spessore di soli pochi micron, ma la sua attività catalitica è estremamente elevata. La densità di corrente di esercizio consentita può raggiungere 50–80 A/m² – quattro o cinque volte quella della ghisa. Il tasso di consumo è sorprendentemente basso – circa 2 mg/(anno), quasi trascurabile. La vita di un progetto inizia a 20 anni e quelli ben fatti possono raggiungere i 50 anni.

In un progetto di un giacimento di gas nel deserto dello Xinjiang abbiamo utilizzato anodi per pozzi profondi MMO preconfezionati. Un singolo anodo erogava circa 15 A e un singolo pozzo proteggeva quasi 60 km di condutture. Con la ghisa ad alto contenuto di silicio avremmo avuto bisogno di almeno quattro o cinque pozzi e, sommando i costi di perforazione e successiva manutenzione, la soluzione in ghisa sarebbe stata più costosa.

Naturalmente, il costo iniziale di un anodo MMO è molte volte quello della ghisa ad alto contenuto di silicio. Un anodo MMO preconfezionato per pozzi profondi (tipicamente da 2 a 4 anodi tubolari collegati in serie all'interno di un involucro di acciaio, di 273 mm di diametro, da 10 a 30 metri di lunghezza) può facilmente costare più di diecimila yuan. Ma nel corso dell’intero ciclo di vita, soprattutto per progetti chiave progettati per vent’anni o più, l’MMO spesso risulta più economico, perché non è quasi mai necessario sostituirlo e il suo consumo energetico è inferiore.

Come scegliere: le regole pratiche che utilizzo

Per prima cosa, guarda il terreno. Se la resistività è inferiore a 100 Ω·m, i cloruri sono bassi e il pH è da neutro a leggermente acido, la ghisa ad alto contenuto di silicio è perfettamente adeguata. Se ti trovi in ​​un deserto, nel Gobi, in un terreno alcalino ad alta salinità o in un'area costiera dove la resistività è elevata o il contenuto di sale è elevato, i vantaggi di MMO diventano evidenti: la sua bassa tensione di polarizzazione significa che necessita di meno tensione di pilotaggio per la stessa protezione, risparmiando elettricità.

In secondo luogo, considerare la durata di servizio richiesta. Se il proprietario dice: "Questa conduttura sarà utilizzata solo per quindici anni, poi potrebbe essere deviata o smantellata", allora la ghisa è una scelta ragionevole. Se si tratta di una linea nazionale che non verrà scavata per almeno trent'anni, devi andare con MMO – altrimenti, dopo quindici anni dovrai tornare indietro e aggiungere nuovi pozzi, e a quel punto il terreno potrebbe essere stato asfaltato o occupato da altre strutture, rendendo impossibile la perforazione.

In terzo luogo, considera il raggio di protezione. Le condutture a lunga distanza corrono per decine o centinaia di chilometri: un singolo pozzo MMO ha un raggio di protezione molto più ampio, che può ridurre drasticamente il numero di pozzi, risparmiando indirettamente sui costi per l’acquisizione di terreni, la perforazione e il riempimento. Per alcuni chilometri di tubazioni all'interno di una stazione, o per alcuni gruppi di serbatoi, i pozzi in ghisa sono spesso più economici.

Questa non è una scelta in bianco e nero. Il mio approccio abituale consiste nell'eseguire un'analisi dei costi del ciclo di vita, tenendo conto dell'investimento iniziale, dei costi energetici operativi, delle spese di manutenzione e sostituzione e del rischio di perdite, quindi lasciare parlare i numeri. Ma alla fine, non importa quale materiale scegli,hai ancora bisogno di buone pratiche di installazione. Un ottimo anodo installato male è uno spreco di denaro.