| | vivaspb.com | finntalk.com

Защита от электрохимической коррозии

Опубликовано в Активная защита

Рейтинг:   / 1
ПлохоОтлично 

Защита от электрохимической коррозии

 

В ряде случаев необходимая коррозионная стойкость металлической конструкции достигается подбором и применением стойкого в данной коррозионной среде (и при данных условиях коррозии) металла (или сплава). Выбор материала может быть сделан на основании данных, приводимых в справочниках по коррозионной стойкости металлов.

В тех случаях, когда не удается подобрать достаточно стойкий металл, применяются следующие основные методы защиты: обработка реагентами для снижения коррозионной активности среды, нанесение защитных покрытий, электрохимическая защита, которая подразделяется на катодную, протекторную и электродренажную. В настоящей статье подробно рассматривается лишь электрохимическая защита.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита - уменьшение скорости электрохимической коррозии металлических конструкций при их поляризации. Это уменьшение скорости коррозии может быть достигнуто как катодной, так и анодной поляризацией металлической конструкции. При анодной поляризации защищаемый металл или присоединяется к положительному полюсу источника тока (т. е. в качестве анода), или контактируется с металлом, имеющим более положительный потенциал. Уменьшение скорости коррозии при анодной поляризации металла конструкции имеет место только в случае перевода его в пассивное состояние. Поэтому анодная электрохимическая защита может быть эффективна для легко пассивирующихся металлов и сплавов в окислительных средах при отсутствии активных депассивирующих ионов.

Более широкое практическое применение нашла катодная защита металлических конструкций. Защищаемый металл при этом или присоединяется к отрицательному полюсу источника постоянного тока, или контактируется с металлом, имеющим более отрицательный потенциал (протекторная защита).

Рассматривая систему как короткозамкнутый многоэлектродный элемент, можно на основании коррозионной поляризационной диаграммы произвести количественный расчет защитного эффекта, т. е. уменьшение структурной коррозии под влиянием катодной поляризации.

Корродирующий металл можно рассматривать как бинарный короткозамкнутый гальванический элемент А - К (рис. 1а), к которому присоединяется третий электрод, являющийся эффективным анодом (протектором). Зная поляризационные кривые для катодной и анодной составляющих корродирующего металла и соотношение их поверхностей, можно построить поляризационную коррозионную диаграмму для данной системы (рис. 1б).


При катодной поляризации растворяющегося металла присоединением нового, например цинкового, анода (анодная поляризационная кривая которого V°nM), суммарная анодная кривая новой трех-электродной системы будет представлена кривой V°nnN, а общий потенциал системы будет соответствовать более отрицательному значению V. Коррозия сложного электрода (гетерогенного металла) после присоединения уменьшается, несмотря на возрастание общего тока системы (I1—>I2). Отрезок VI (или равный ему отрезок тп) соответствует величине локального коррозионного тока Ia данного металла (ток его микропар) после присоединения протектора. Разность отрезков VxS - VyI = l1-lA характеризует уменьшение работы микропар металла при присоединении к нему нового анода, т. е. при его катодной поляризации внешним током, величина которого соответствует отрезку Vym - lп.

 

Коэффициент защитного действия катодной поляризации может быть рассчитан по уравнению, приведенному в работе [1]:


Здесь Sa и Sk - поверхность анодной и катодной составляющих корродирующего гетерогенного металла.

При достаточном смещении потенциала системы Vy в отрицательную сторону (до потенциала V°A) ток коррозии может стать равным нулю, т. е. наступит полная защита. Таким образом, для полного прекращения коррозии нужно заполяризовать защищаемую металлическую конструкцию до значения потенциала наиболее отрицательной анодной составляющей ее поверхности.

Катодная защита внешним током

Катодная защита внешним током - защита металла, производимая с помощью постоянного тока от внешнего источника, при которой защищаемый металл присоединяется к отрицательному полюсу (т. е. в качестве катода), а к положительному полюсу - дополнительный электрод (заземление), поляризуемый при этом анодно.

Катодная защита внешним током в настоящее время широко применяется как дополнительное средство (к изолирующему покрытию) защиты от коррозии подземных металлических сооружений - трубопроводов и резервуаров.

Таким образом, поверхность металлического подземного сооружения поляризуется катодно и предохраняется от коррозионного разрушения. Активному разрушению подвергается анодное заземление, которое обычно выполняется из металлического лома: старых труб, рельсов и специально созданных конструкций.

 

Как видно из электрической схемы катодной защиты внешним током (рис. 2), источник постоянного тока I дает на зажимах напряжение Е, необходимое для защиты определенного участка трубопровода. Ток (отрицательные заряды) от отрицательного полюса по проводу с сопротивлением R1 попадает в точке дренажа на защищаемую трубу, сопротивление которой R2. Затем следует сопротивление R3 являющееся переходным сопротивлением между трубопроводом и грунтом, которое тем больше, чем в лучшем состоянии находится изоляция трубопровода. Сопротивление грунта R4 на пути между трубопроводом и анодным заземлением в большинстве случаев не принимается во внимание вследствие незначительной его величины.


Ток (положительные ионы) от положительного полюса источника тока по проводу с сопротивлением R4 попадает на анодное заземление, сопротивление которого R5 обычно мало и им пренебрегают. Далее следует сопротивление растеканию тока с заземлителя в окружающий грунт R5, которое тем меньше, чем больше поверхность заземлителя.

 

Полное сопротивление цепи равно:

 

Часто это выражение записывается так:

Критерии защиты

Для достижения максимальной защиты от коррозии необходимо непрерывно контролировать защищаемую конструкцию: определять потери массы защищаемого объекта. Для многих сооружений получить эти данные не представляется возможным. В этом случае определяют потери массы контрольных образцов, включенных в общую защиту сооружения. Однако этот метод трудоемок и не эффективен. На практике контролируют величину защитного потенциала "трубопровод-грунт”.

Катодная поляризация конструкции часто сопровождается выпадением на ее поверхности осадка труднорастворимых гидроокисей, а также дополнительным смещением потенциала конструкции в отрицательную сторону за счет увеличения концентрационной поляризации по кислороду, что приводит к увеличению эффективности катодной защиты.

Определение минимального защитного потенциала

Металл, помещенный в электролит, всегда имеет естественный электродный потенциал, величина которого зависит от рода металла, состояния его поверхности, природы, концентрации и температуры электролита и т. д. На основании экспериментальных данных было установлено, что естественный потенциал многих стальных подземных трубопроводов лежит в пределах -0.45 до -0.72 В по медно-сульфатному электроду сравнения (МЭС).

Потенциал защищаемой конструкции, при котором ток коррозии практически равен нулю, то есть прекращается коррозионный процесс, называют минимальным защитным потенциалом.

Теоретические значения минимального защитного потенциала могут быть рассчитаны из современной теории многоэлектродных систем. Из этой теории следует, что для прекращения коррозии конструкцию необходимо заполяризовать до потенциала наиболее отрицательной анодной составляющей ее поверхности, т. е. полная защита конструкции возможна при выполнении условия:

Vx=(VА)обр

 

Для прекращения коррозии стальной конструкции ее необходимо заполяризовать до обратимого (или равновесного) потенциала железа в данном электролите. Обратимый потенциал железа в электролитах может быть рассчитан по уравнению:


 

Так как при pH >5.5 взаимодействие ионов железа с гидроксильными ионами приводит к образованию труднорастворимого гидрата закиси железа, то для определения активности ионов железа можно воспользоваться значением произведения растворимости Fe(OH)2. В этом случае уравнение (3) примет вид:


 

Подставляя численные значения входящих в него величин, можно получить значение защитного потенциала:

Так как грунт является стабильным неперемешиваемым электролитом, а pH в приэлектродном слое электролита при коррозии железа находится в пределах 8.3-9.6, то теоретическое значение защитного потенциала стали в грунте колеблется в пределах от -0.54 до -0.61 В, составляя в среднем -0.58 В по отношению к стандартному водородному электроду (НВЭ).

Величины минимальных поляризационных
(защитных) потенциалов

 

 

Металл

сооружения

Значения минимальных поляризационных
(защитных) потенциалов, В по отношению к
неполяризующемуся электроду

Среда

водородному

медно-сульфатному

Сталь

-0.55

-0.85

Любая

Свинец

-0.20

-0.50

Кислая

 

-0.42

-0.72

Щелочная

Алюминий

-0.55

-0.85

Любая

 

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поделись с друзьми

Отправить в FacebookОтправить в Google BookmarksОтправить в TwitterОтправить в BobrdobrОтправить в LivejournalОтправить в MoymirОтправить в OdnoklassnikiОтправить в Vkcom