Протекторная защита металлов от коррозии — особенности

Виды защиты от коррозии

Оптимальный вариант – использование в ходе строительства и монтажа металлического сырья специальной стали, которая характеризуется устойчивостью к окислению. Восстановить внешний вид поверхностей помогает порошковая покраска металла. Мы выполняем следующие виды работ:

  • обработка специальными составами, характеризующимися устойчивостью к воздействиям окружающей среды;
  • металлизация поверхностным методом;
  • легирование стального проката;
  • воздействие на среду химическими составами.

Каждый, из вышеуказанных методов антикоррозийной защиты, характеризуется положительными и отрицательными моментами. Выбор приемлемого способа варьируется в зависимости от состояния металлического сырья, интенсивности развития разрушающих процессов, эксплуатации изделий.

Принцип действия электрозащиты

Как известно из предыдущей статьи «Защита от коррозии» — потенциал защищаемого металла может быть изменен, если использовать внешний источник напряжения. Это составляет основу электрохимического метода защиты от коррозии (электрозащита).

Для того, чтобы наглядно увидеть действие электрозащиты целесообразно привести следующий эксперимент.

В стакан или небольшую стеклянную банку с раствором электролита поместите две небольшие стальные пластины. К пластинам подсоедините провода и соберите схему (см. рис. 1). Переменный резистор должен иметь сопротивление порядка 500-1000 Ом. В качестве источника напряжения 12 В можно использовать аккумуляторную батарею, или набор батареек. После того как все соединения выполнены, можно приступать к эксперименту. Левый по схеме электрод будет катодом, правый — анодом.

С помощью переменного резистора R можно изменять разность потенциалов между электродами, изменяя тем самым скорость коррозии защищаемого металла (катода). Разность потенциалов определяется с помощью вольтметра V.

При нахождении ползунка резистора в точке А разность потенциалов между электродами равна нулю, и оба металла корродируют с одинаковой скоростью. Процесс коррозии характеризуется довольно низкой скоростью и, вообще говоря, необходимо несколько дней, чтобы увидеть явные признаки ржавчины на металле.

Если передвигать ползунок резистора от точки А к точке Б, то разность потенциалов будет увеличиваться. При положительных показаниях вольтметра образуется защитный потенциал, который полностью остановит процесс коррозии катода. При этом можно будет наглядно наблюдать выделение водорода на катоде и процесс образования ржавчины на аноде. В данном случае анод, имеющий положительный потенциал, будет притягивать к себе гидроксильные группы (ОН) из раствора электролита и окислиться, а избыточные электроны под действием внешнего источника напряжения будут переходить на катод и восстанавливать его. Для увеличения скорости реакции достаточно растворить в банке с водой половину чайной ложки поваренной соли.

Теоретически, для полного прекращения коррозии, необходимо обеспечить защитный потенциал, равный стандартному электродному потенциалу защищаемого металла, который для железа равен 0,44 В. В действительности же различные включения в железо вызывают продолжение процесса коррозии. Для предотвращения этого явления необходимо дополнительно увеличить разность потенциалов между анодом и катодом.

Обращаясь вновь к экспериментальной установке, можно видеть, что с увеличением разности потенциалов резко возрастает интенсивность выделения водорода на катоде. Происходит это потому, что одновременно с увеличением разности потенциалов возрастает и ток между электродами, который и приводит к наблюдаемому эффекту.

Многочисленные исследования показали, что сила тока между электродами зависит от состояния защищаемой поверхности, в том числе от наличия защитного лакокрасочного покрытия и может изменяться от 0,05 мА (при хорошем состояние металла) до 10 мА (при нарушенном лакокрасочного покрытии) на каждый квадратный метр защищаемой поверхности. При этом максимальный защитный потенциал должен быть порядка 1В.

Как обеспечить протекторную защиту

Покрытие труб специальными составами — это задача не только производителя, в процессе эксплуатации конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно выполняться. Всего существует несколько способов защиты металла от воздействия агрессивных сред:

  • химическая обработка;
  • покрытие стенок специальными составами;
  • защита от блуждающих токов;
  • подведение катода или анода.

О пассивных и активных способах

Антикоррозионная защита — это целый комплекс мероприятий, проводимых предприятиями. Пассивные методы защиты предполагают выполнение следующих работ:

  • На стадии монтажа между трубопроводом и грунтом оставляют воздушный зазор, препятствующий попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с кислотными и щелочными примесями.
  • Покрытие специализированными составами, назначение которых распространяется от негативных воздействий почвы.
  • Обработка металла химическими составами, с образованием тонкой пленки.

Активные способы защиты предусматривают использование тока и обмен ионов на основе химических реакций, за счет чего обеспечивается:

  • Защита подземных трубопроводов от коррозии созданием электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от блуждающих токов.
  • Защита анодом от разрушения металлических поверхностей.
  • Катодная защита для увеличения сопротивления металлических оснований.

Только с учетом всех способов, препятствующих образованию ржавчины на металле, будет увеличен срок службы конструкций. Антикоррозионная защита трубопроводов должна выполняться комплексно.

На видео: защита трубопроводов и кабельных линий от электрической коррозии.

https://youtube.com/watch?v=l_pU59HIdlo

О достоинствах применения протекторов

Защита труб этим способом производится с добавлением компонента — ингибитора. Это материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием воздушных масс он растворяется, а конструкция остается целой и не подвергается ржавлению. Протекторная защита от коррозии применяется для продления срока службы строительных конструкций, систем отопления и водоснабжения, а также магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Применение электрохимической защиты позволяет устранить причины многих видов коррозии. Такая антикоррозийная защита трубопроводов – неплохое решение даже для предприятий, не имеющих финансовых возможностей по обеспечению полноценной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотного подхода следует:

  • Протекторы, изготовленные из алюминия, использовать в средах морских вод и прибрежных шельфах.
  • В средах с небольшой электропроводностью использовать магниевые протекторы. Но, опять же, они не подходят для обработки внутреннего покрытия резервуаров, нефтяных отстойников в связи с тем, что обладают достаточно низкой взрывопожароопасностью.
  • Использовать протекторы для защиты от сред пресной воды.
  • Проекторы, выполненные на основе цинка, являются полностью безопасными, их можно применять на пожаро- и взрывоопасных производствах.

Протекторной антикоррозионной защите можно отнести следующий ряд преимуществ:

  • недостаток денежных средств и производственных мощностей у предприятия не будет препятствием ее выполнению;
  • возможность защиты конструкций небольших размеров;
  • если трубы покрыты теплоизоляционными материалами, то такая защита приемлема.

Используемые материалы и цели применения

Противокоррозионная защита необходима для всех металлических оснований. Данный вид противостояния от ржавчины широко используется для обработки танкеров, так как эти суда наиболее подвержены воздействию воды, имеющей в составе агрессивные компоненты. Даже специальная окраска не справляется с решением этой проблемы.

Наиболее рациональным выбором для покрытия стальных конструкций будет использование протекторов с отрицательным потенциалом. При изготовлении таких устройств применяется магний, цинк или алюминий. Большая разница потенциалов металла и стальных поверхностей способствует увеличению спектра защитного действия, в результате различные виды коррозии устраняются.

Пассивная защита требуется стальным покрытиям и изделиям из металла. Сущность метода заключается в применении гальванических анодов, обеспечивающих противодействие подземных трубопроводов коррозии. При произведении расчета для данной установки, необходимо учитывать следующие показатели:

  • параметры силы тока;
  • сопротивление от перепадов напряжения;
  • характеристики степени защиты, применяемые для 1 км трубопровода;
  • показатель расстояния между элементами защиты.

Протекторная защита трубопроводов от коррозии — принцип действия и схема

Существует две основные группы методик предотвращения разрушения (или снижения его интенсивности) металлов под воздействием внешних факторов (в первую очередь, влаги) – активная и пассивная.

К первой относится защита электрохимическая. С одним из таких способов борьбы с коррозией – протекторным (гальваническим) – читатель сможет ознакомиться в данной статье.

Принцип функционирования

Цель протекторной защиты – максимальное снижение потенциала основного материала, чем и обеспечивается предохранение его от разрушения корозией. Это осуществляется присоединением к нему специального электрода, который нередко именуется «жертвенным анодом».

Он подбирается из металла более активного по отношению к базовому. Таким образом, коррозии в первую очередь подвергается протектор, следовательно, повышается долговечность того или иного конструкционного элемента, с которым он соединяется (читайте о катодной защите).

Эффективность протекторной защиты

Считается очень высокой. При том, что эн/затраты на реализацию протекторной защиты от коррозии сравнительно небольшие. Если использование магниевого анода с соответствующими параметрами предохраняет разрушение металла трубопровода на протяжении, к примеру, порядка 7,5 км, то без него – всего лишь на 25 – 30 м.

Когда следует использовать протекторную защиту

Способов борьбы с коррозией достаточно, и выбор всегда есть. Применение «жертвенного анода» целесообразно:

  • если у предприятия нет необходимых мощностей для реализации иных, более эн/затратных методик;
  • при необходимости защиты малогабаритных конструкций;
  • для предохранения от коррозии металлоизделий (объектов) с поверхностным покрытием (изоляцией). Те же трубопроводные магистрали.

Максимальная эффективность протекторной защиты достигается, если она используется в средах, называемых электролитическими. Например, морская вода.

Какие металлы используются в качестве протекторов

Как правило, в основном подразумевается протекторная защита изделий из железа и его сплавов (стали). По сравнению с ними более активными являются такие металлы, как цинк, хром, алюминий, кадмий, магний. Хотя это и не единственно возможные варианты.

Например, если цинковый электрод поместить в сухой грунт, то эффективность его действия будет практически нулевой. Поэтому выбор того или иного протектора определяется местными условиями.

Технология катодной поляризации

В данном случае используется так называемый наложенный ток. Для его подачи на металлический объект используется внешний проводник (часто) или источник тока (редко). При контакте с электрически активной частицей происходит следующее — частица под действием сил электрического притяжения перемещается к защитному элементу с отрицательным зарядом, где происходит «утилизация» этих частиц.

Последствия такой «утилизации» очевидны — защитный элемент со временем сам покрывается коррозией и приходит в негодность. Поэтому данную технологию очень часто называют методом жертвенного электрода (вместо нашей детали происходит ржавление «электрода-жертвы»).

Помимо силы тока и напряжения при работе с катодной поляризацией нужно учитывать еще один важный параметр — это омическое напряжение. В техническом смысле этот параметр отражает тот факт, что по мере протекания электрического заряда со временем напряжение тока в контуре падает. Само падение происходит из-за того, что протекание катодного тока происходит по контуру с более низким зарядом. В случае правильной сборки контура этот показатель является достаточно маленьким — благодаря этому в контуре будет всегда сохраняться один и тот же ток одинаковой мощности.

Как создать такую защиту?

Как обеспечивать протекторную защиту

Покрытие труб посредством специальных составов является задачей не только производителя, и в процессе применения конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно быть выполнено. Всего есть несколько методов защиты металлической поверхности от воздействия агрессивной среды:

  • Обработка химического типа.
  • Покрытие стенок особенными составами.
  • Защита от токов блуждающего типа.
  • Подведение анода или катода.

Интересно, что способ протекторной защиты трубопроводов от коррозии будет пользоваться популярностью в организации, осуществляющих установку и эксплуатирующих трубопроводный вид транспорта.

Пассивные и активные методы

Активные методы защиты предусматривают применение тока и ионный обмен на базе химических реакций, за счет чего применяется:

  • Защита подземных трубопроводов от коррозии изготовлением электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от токов блуждающего типа.
  • Защита анодом от разрушений поверхностей из металла.
  • Катодная защита для того, чтобы увеличивать сопротивление оснований из металла.

Только с учетом всех методов, которые препятствуют образование ржавчины на металле, и будет увеличен срок эксплуатации конструкций. Антикоррозионная защита трубопровода должна быть выполнена комплексно.

Плюсы применения протекторов

Сущность протекторной защиты металлов от коррозии в том, что способ дает множество плюсов. Защита труб таким способом проводится при добавлении ингибитора. Такой материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием масс воздуха он растворится, а конструкция останется целой и не подвергнется ржавлению. Протекторная антикоррозионная защита используется, чтобы продлить срок эксплуатации строительных конструкций, отопительных систем и водоснабжения, а еще магистрального и промыслового транспорта трубопровода. Использование электрохимического типа защиты позволяет устранять причины большого количества видов коррозии. Такая антикоррозийная защита является неплохим решением даже для тех предприятий, у которых нет финансовых возможностей по обеспечению 100%-ной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотности подхода нужно:

  1. Протекторы, сделанные из алюминия, применять в средах морских вод и шельфах около берега.
  2. В средах с малой электропроводимостью применять магниевые протекторы. Но все же они не подойдут для обработки внутреннего покрытия резервуаров, отстойников нефти в связи с тем, что они имеют достаточно низкий уровень взрывоопасности.
  3. Применять протекторы для защиты среды от сред с пресной водой.
  4. Протекторы, сделанные на базе цинка, являются безопасными, и их можно использовать для взрывоопасных и пожароопасных производств.

Антикоррозионной протекторной защите можно добавить следующий ряд преимуществ:

  • Недостаточно денег и производственной мощности у предприятия не будет препятствием для ее выполнения.
  • Возможность защищать конструкцию малого размера.
  • Если трубы покрыты материалами для тепловой изоляции, то эта защита будет приемлемой.

5 Как выполняется катодная схема?

Температурные перепады и ультрафиолетовые лучи наносят серьезный вред всем внешним узлам и составным частям транспортных средств. Защита кузова автомобиля и некоторых других его элементов от коррозии электрохимическими методами признается весьма эффективным способом продления идеального внешнего вида машины.

Принцип действия такой защиты ничем не отличается от схемы, описанной выше. При предохранении от ржавления кузова автомобиля функцию анода может выполнить почти любая поверхность, которая способна качественно проводить электроток (влажное покрытие автодороги, металлические пластины, сооружения из стали). Катодом при этом является непосредственно корпус транспортного средства.

Элементарные способы электрохимической защиты кузова автомобиля:

  1. Подключаем через монтажный провод и дополнительный резистор к плюсу АКБ корпус гаража, в котором стоит машина. Данная защита от коррозии кузова автомобиля особенно продуктивна в летний период, когда в автогараже присутствует парниковый эффект. Этот эффект как раз и предохраняет наружные части авто от окисления.
  2. Монтируем специальный заземляющий металлизированный “хвост” из резины в задней части транспортного средства так, чтобы на него во время движения в дождливую погоду попадали капли влаги. При высокой влажности между автотрассой и кузовом автомобиля образуется разность потенциалов, которая и предохраняет наружные части ТС от окисления.

Также защита кузова автомобиля осуществляется при помощи протекторов. Их крепят на порогах машины, на днище, под крыльями. Протекторами в данном случае являются небольшие пластинки из платины, магнетита, карбоксила, графита (неразрушающиеся с течением времени аноды), а также из алюминия и “нержавейки” (их следует менять каждый несколько лет).

О видах коррозии

Всего существует несколько разновидностей коррозии металлических труб:

  • поверхностная, распространяющаяся по всей площади трубы;
  • местная, расположенная на отдельных участках;
  • щелевая, образовавшаяся в небольшой трещине.

Наиболее настораживает местная коррозия, так как основная масса повреждений происходит в результате ее появления. Развитие щелевой тоже распространено, но к существенным повреждениям материала она не приводит.

Процент вероятности возникновения коррозии в большую сторону отдается участкам труб, продолженных под железнодорожными переездами или под опорами линий воздушных электропередач. Скорость развития процесса коррозии колеблется от 3 до 30 мм в год.

Что такое химическая коррозия

Этот процесс возникает в неэлектропроводных средах. Ими могут оказаться газы, нефтепродукты и спиртовые соединения. При повышении температурных показателей скорость развития коррозии возрастает. Ржавчина может образовываться на цветных или черных металлах. Алюминиевые изделия под влиянием коррозионных факторов покрываются тонкой пленкой, которая после обеспечивает систему защиты и создает препятствие развитию окислительного процесса.

Сплавы могут быть восприимчивы к иному виду ржавчины, то есть присутствуют элементы, не подверженные окислению, а напротив, они восстановленные. К примеру, при повышенных температурных характеристиках и повышенном давлении восстанавливаются карбиды, но, опять же, утрачиваются нужные качества.

Об электрохимической коррозии

Утверждение о том, что электрохимическая коррозия достигается только при контактировании металлической поверхности с электролитом, ошибочно. Хватает тонкой пленки на основании материала, чтобы образовалась коррозия. Причиной этого вида ржавчины является использование поваренной или технической солей. К, примеру, если производится посыпка снега на дорогах, то страдают машины и проложенные под землей трубопроводы.

Процесс этого происхождения заключается в следующем:

  • В соединениях металлических конструкций теряются отчасти атомы, осуществляется их переход в электролитический раствор, то есть происходит образование ионов. Замещают электроны атомы, они заряжают материал отрицательными зарядами, при этом накапливаются положительные заряды в электролите.
  • Электрохимическую коррозию также вызывают блуждающие токи, которые при утечке из электроцепи уходят в растворы воды или в грунт, а после в саму структуру металла. Конкретными местами проявления ржавчины являются те участки, откуда в воду попадают блуждающие токи.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Технические характеристики измерительного прибора

  • электропитание прибора — от встроенного аккумулятора;
  • время автономной работы прибора без подзаряда — не менее 4 ч;
  • прибор имеет три измерительных входа: один вход для измерения потенциала и два входа для измерения градиентов потенциалов;
  • диапазон измерения потенциала — 10 В;
  • диапазон измерения градиентов потенциала — ± 1 В;
  • погрешность измерения в каждом из диапазонов не более 0,2% от максимального значения диапазона;
  • рассогласование по времени между измерениями по трем каналам не более 1 мс;
  • входное сопротивление прибора — 40 мОм;
  • прибор имеет защиту по входу от перенапряжения до 200 В;
  • информация в каждой точке измерения включает следующие значения; номер измерения; потенциал; два градиента потенциала; время измерения; состояние от начала измерения;
  • память прибора сохраняет информацию при отключении источника питания прибора и при возобновлении работы;
  • время хранения информации в памяти прибора меc — до 3;
  • номер измерения, измеренные значения и текстовые комментарии отображаются на буквенно-цифровом табло прибора; возможен ввод текстовых комментариев в память прибора;
  • прибор подключается к ПЭВМ через порт RS-232 для перезаписи результатов измерения;
  • программное обеспечение позволяет просматривать результат измерения в виде таблиц, обеспечивает масштабирование по осям «амплитуда» «время», вывод на печать с получением твердой копии на принтере;
  • температура окружаюшей среды — от — 10 по + 40 °С;
  • относительная влажность воздуха — до 98 % при температуре 25 °С.

Звуковой излучатель автоматически извещает оператора о том, что от очередного измерения пройдено 5 м.

Особенности катодной защиты трубопроводов

Коррозия – основная причина разгерметизации всех типов трубопроводов. Из-за повреждения металла ржавчиной на нем образуются разрывы, каверны и трещины, приводящие к разрушению стальной конструкции. Данная проблема особенно критична для подземных трубопроводов, которые постоянно пребывают в постоянном контакте с грунтовыми водами.

Катодная защита газопроводов от коррозии выполняется одним из вышеуказанных способов (посредством внешнего выпрямителя либо гальваническим методом). Технология в, данном случае, позволяет уменьшить скорость окисления и растворения металла, из которого изготовлен трубопровод, что достигается за счет смещения его естественного коррозийного потенциала в отрицательную сторону.

Посредством практический испытаний было выяснено, что потенциал катодной поляризации металлов, при котором замедляются все коррозийные процессы, равен -0.85 В, тогда как у подземных трубопроводов в естественном режиме он составляет -0.55 В.

Чтобы противокоррозионная защита было эффективной, необходимо посредством постоянного тока снизить катодный потенциал металла, из которого изготовлен трубопровод, на -0.3 В. В таком случае скорость корродирования стали не превышает 10 микрометров в течении года.

Схема катодной защиты трубопровода

Катодная защита – наиболее эффективный метод защиты подземных трубопроводов от блуждающих токов. Под понятием блуждающих токов подразумевается электрический заряд, который попадает в землю в результате работы точек заземления ЛЭП, громоотводов либо движения поездов по железнодорожным магистралям. Точное время и место появления блуждающих токов выяснить невозможно.

Коррозийное воздействие блуждающих токов на металл происходит в случае, если металлическая конструкция имеет позитивный потенциал относительно электролита( для подземных трубопроводов электролитом выступает грунт). Катодная защита же делает потенциал металла подземных трубопроводов отрицательным, что устраняет риск их окисления под воздействием блуждающих токов.

Технология применения внешнего источника тока для катодной защиты подземных трубопроводов предпочтительна. Ее преимущества – неограниченный энергоресурс, способный преодолевать удельное сопротивление грунта.

В качестве источника тока противокоррозионная защита используется воздушные линии электропередач мощностью 6 и 10 кВт, если же на территории ЛЭП отсутствуют, могут применяться мобильные генераторы, работающие на газу и дизтопливе.

Оборудование для катодной защиты

Для противокоррозионной защиты подземных трубопроводов применяется специальное оборудование – станции катодной защиты (СКЗ), состоящие из следующих узлов:

  • заземление (анод);
  • источник постоянного тока;
  • пункт управления, контроля и измерений;
  • соединительные кабели и провода.

Одна СКЗ, подключенная к электросети либо к автономному генератору, может выполнять катодную защиту сразу нескольких рядом расположенных магистралей подземных трубопроводов. Регулировка тока может выполняться вручную (посредством замены обмотки на трансформаторе) либо в автоматическом режиме (если система укомплектована тиристорами).

Среди станций катодной защиты, применяемых в отечественной промышленности, наиболее технологичной установкой считается Минерва-3000 (спроектированная инженерами из Франции по заказу Газпрома). Мощности данной СКЗ достаточно для эффективной защиты 30 км подземного трубопровода.

Схема станции катодной защиты

К преимуществам установки относится:

  • повышенная мощность;
  • функция восстановления после перегрузок (обновление происходит за 15 секунд);
  • наличие систем цифрового регулирования для контроля за рабочими режимами;
  • полная герметичность ответственных узлов;
  • возможность подключения оборудования для удаленного контроля.

Также широко востребованными в отечественном строительстве являются установки АСКГ-ТМ, в сравнении с Минервой-3000 они имеют уменьшенную мощность (1-5 кВт), однако в стоковой комплектации система оборудована телеметрическим комплексом, который в автоматическом режиме контролирует работу СКЗ и имеет возможность дистанционного управления.

Станции катодной защиты Минерва-3000 и АСКГ-ТМ требуют питания от электросети мощностью 220 В. Удаленное управление оборудованием выполняется посредством встроенных GPRS модулей. СКЗ имеют достаточно больше габариты – 50*40*90 см. и вес – 50 кг. Минимальный срок службы устройств составляет 20 лет.

Протекторная защита металла от коррозии

Протекторная защита от коррозии является разновидностью катодной. При использовании данного вида защиты к конструкции или металлу присоединяется такой металл, который обладает более отрицательным электропотенциалом. В ходе этого наблюдается процесс разрушения не самой конструкции, а протектора. По истечению определенного срока протектор становится корродируемым и требует замены на новый.

Протекторную защиту чаще всего используют в тех случаях, когда между протектором с окружающей средой наблюдается небольшое переходное сопротивление.

Данный вид защиты применяется чаще всего в тех случаях, когда вовсе нельзя или трудно (дорого) подвести к металлической конструкции ток. Применять протекторы для защиты сооружений можно в нейтральных средах, таких как морская вода, речная вода, воздух, почва и тому подобное.

Протекторы изготавливаются из следующих металлов: цинк, алюминий, магний, железо. Что касается чистых металлов, то они не способны в полной мере выполнить возложенные на них защитные функции и поэтому требуют при изготовлении протекторов дополнительного легирования.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что современная наука о коррозии металлов, а также борьбе с ней имеет достаточно большие успехи. На сегодняшний день в производство многих стран вводятся новые, нарастающие объемы изделий из металла и как результат, каждый год растут убытки в виде миллионов тонн прокорродировавшего металла и огромных потерь денежных средств, которые были затрачены на борьбу с коррозией. Все это говорит о том, что научные исследования в данной области являются чрезвычайно актуальными и важными.

Оборудование для анодной защиты металлов от коррозии

Для осуществления электрохимической защиты, необходимо собрать специальную установку, которая включает в себя: электрод сравнения, источник тока, катод, а также объект, требующий защиты.

Чтобы для конкретного изделия определить возможность применения анодной защиты от коррозии, с помощью специального оборудования снимаются поляризационные кривые, которые показывают потенциал коррозии конструкции, область устойчивой пассивности, а также плотность тока в данной области.

Стоит отметить, что для создания катодов используются малорастворимые металлы, такие как никель, нержавеющие стали, платина, свинец, тантал. Отмечается, что самым устойчивым к коррозии является платина, однако из-за высокой стоимости металла, защита с его применением используется только в небольших объемах.

Для осуществления анодной защиты применяются различные регуляторы потенциала и потенциостаты. Технические характеристики этих приборов приведены в таблице ниже:

ХарактеристикаПИ-50РППД-5П20М-1 
 
Режим работыимпульсный, статическийпериодическийнепрерывный 
Предельный постоянный выходной ток, А    
Предельный временный выходной ток, А6(имп.)   
Время отработки, с  0,000001 
Допустимая погрешность, мВ1,5не более 2010 
Диапазон регулирования, В80 – 14 

Дабы электрохимическая анодная защита была максимально эффективной, нужно применять легкопассируемые сплавы и металлы, при этом катод и электрод сравнения должны постоянно находиться в специальном растворе, а соединительные компоненты должны быть выполнены на самом высоком уровне.

Примечательно, что для каждого металлического изделия, которое нуждается в анодной защите, проектируется отдельная схема расположения катодов.

Чтобы в каждом случае анодная защита была предельно эффективной, объект защиты должен отвечать ряду требований:

  • высококачественное выполнение сварных швов;
  • в технологической среде материал защищаемого изделия должен иметь возможность перехода в пассивное состояние;
  • должно быть минимальное количество щелей и воздушных карманов;
  • конструкция ни в коем случае не должна содержать заклепочных соединений;
  • катод и электрод сравнения постоянно должны быть в специальном растворе.

Чтобы реализовать описываемый вид защиты от коррозии, очень часто используют теплообменники, которые имеют цилиндрическую форму. Электрохимическая анодная защита из нержавеющих сталей  нашла широкое применение в растворах на базе аммиака, хранилищах активных веществ (кислот), минеральных удобрениях, а также различных цистернах, сборниках и мерниках.

Кроме этого рассматриваемый вид защиты может также использоваться для борьбы с коррозией ванн химического никелирования,  а также теплообменных установок, которые применяются в процессе производства серной кислоты и искусственного волокна.

Анодную электрохимическую защиту используют для объектов, изготовленных из титана, углеродистых, низколегированных нержавеющих сталей, разнородных пассивирующихся  металлов, железистых высоколегированных сплавов. Широкое распространение анодная защита получила в области кабелей.

Это интересно: Заточка фрез — технологии, особенности, безопасность

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводом 3. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

2 Катодная электрозащита – как она действует?

Механизм процесса, если разобраться в нем, достаточно прост. Погруженный в электролитический раствор металл является системой с большим количеством электронов, которая включает в себя разделенные в пространстве катодные и анодные зоны, электрически замкнутые друг с другом. Подобное положение вещей обусловлено гетерогенной электрохимической структурой металлических изделий (например, подземных трубопроводов). Коррозионные проявления образуются на анодных областях металла из-за его ионизации.

При присоединении материала с большим потенциалом (отрицательным) к основному металлу, находящемуся в электролите, наблюдается образование общего катода за счет процесса поляризации катодных и анодных зон. Под большим потенциалом при этом понимают такую его величину, которая превосходит потенциал анодной реакции. В сформированной гальванопаре материал с малым потенциалом электрода растворяется, что приводит к приостановке коррозии (так как ионы предохраняемого металлического изделия не могут попадать в раствор).

Требуемый для защиты кузова автомобиля, подземных резервуаров и трубопроводов, днищ кораблей электрический ток может поступать от внешнего источника, а не только от функционирования микрогальванической пары. В подобной ситуации предохраняемая конструкция подключается к “минусу” источника электротока. Анод же, сделанный из материалов с малой степенью растворимости, подсоединяют к “плюсу” системы.

Если ток получают только от гальванопар, говорят о процессе с расходуемыми анодами. А при использовании тока от внешнего источника речь идет уже о защите трубопроводов, деталей транспортных и водных средств при помощи наложенного тока. Применение любой из этих схем обеспечивает качественную защиту объекта от общего коррозионного распада и от ряда особых его вариантов (селективная, питтинговая, растрескивающая, межкристаллитная, контактная виды коррозии).

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий