Катодная защита

Это наиболее надежный и экономически выгодный способ предохранения от коррозии подводной части корпусов объектов морской инфраструктуры.

• полное подавление коррозии обшивок и сварных швов
• уменьшение запаса толщины обшивок на коррозионный износ
• не требует замены в течение всего срока службы судна 
  
• удаленный мониторинг и контроль.

Опыт применения и расчеты показывают, что для судов с водоизмещением более 3400 тонн, оптимально использовать катодную защиту, ввиду значительного уменьшения массы по сравнению с протекторной, для судов с водоизмещением более 6000 тонн применение катодной защиты уменьшает суммарную стоимость защиты.

Корпорацией ПСС разработан целый комплекс для защиты судов методом наложенного тока. При использовании данного метода основными звеньями схемы являются:

• Станции катодной защиты (СКЗ) — защищает за счет сдвига потенциала на корпусе судна, на нем протекает только катодный процесс, коррозия замедляется. Станции производятся в разных модификациях и комплектациях. Включены в РМРС.
• Аноды судовые — подключены к СКЗ и предназначены предназначены для стекания в воду защитного тока. Разработаны разные типы анодов для эксплуатации в разных районах плавания, в том числе в Арктике. Монтируются таким образом, чтобы не создавать помех при движении судна.
• Электрод сравнения хлорсеребряный производится в пластиковом корпусе или в защитном коффердаме. Они измеряют потенциал и используются в системах автоматического контроля и регулирования режима работы установок электрохимзащиты.
• Кабель. Для систем ЭХЗ разработан кабель Elkaflex, который обладает стойкостью к маслобензопродуктам и другим агрессивным средам.

Протекторная защита

Протекторная защита экономична, проста и понятна. Протекторы медленно растворяются, защищая конструкцию, к которой они прикреплены. Представляют собой изделия из алюминиевого, цинкового или магниевого сплава с влитым стальным элементом для крепления. Отливаются из сплавов по ГОСТ 26251-84. Изготавливаются различных типоразмеров по требованиям заказчика. Форма определяется исходя из места и условии эксплуатации протектора. Так, на корпус судов оптимально использовать протекторы обтекаемых форм.

Корпорация ПСС предлагает широкий ассортимент протекторов для защиты судов: 

П-НЛМ неотключаемый ленточный магниевый
П-НКМ неотключаемый концевой магниевый

Морской климат, соленый воздух и вода разрушают не только части корабля, находящиеся в непосредственном контакте с водой, но и внутренние коммуникации. Для защиты труб применяются межфланцевые протекторы, а для исключения ржавления резьбовых соединений — болты-протекторы.

16.8: Электрохимическая коррозия — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Стивен Лоуэр
• Университет Саймона Фрейзера

Цели обучения

Убедитесь, что вы полностью поняли следующие основные идеи. Особенно важно, чтобы вы знали точное значение всех выделенных терминов в контексте этой темы.

• Электрохимическая коррозия металлов происходит, когда электроны от атомов на поверхности металла переносятся на подходящий акцептор электронов или деполяризатор . Вода должна присутствовать, чтобы служить средой для переноса ионов.
• Наиболее распространенными деполяризаторами являются кислород, кислоты и катионы менее активных металлов.
• Поскольку электроны проходят через сам металлический объект, анодная и катодная области (две половины электрохимической ячейки) могут находиться далеко друг от друга.
• Анодные области имеют тенденцию развиваться в местах, где металл находится под напряжением или защищен от кислорода.
• Контакт с другим металлом, прямой или косвенный, может привести к коррозии более активного металла.
• Коррозию стали можно подавить с помощью цинкования , то есть путем покрытия ее цинком, более активным металлом, растворение которого оставляет на металле отрицательный заряд, препятствующий дальнейшему растворению Fe ²⁺ .
• Катодная защита с использованием внешнего источника напряжения широко применяется для защиты подземных сооружений, таких как резервуары, трубопроводы и опоры. Источником может быть расходуемый анод из цинка или алюминия, сетевой или фотогальванический источник питания.

Коррозию можно определить как разрушение материалов в результате химических процессов. Из них наиболее важной на сегодняшний день является электрохимическая коррозия металлов, при которой процесс окисления М → М ⁺ + е ^– облегчается наличием подходящего акцептора электронов, иногда называемого в науке о коррозии как деполяризатор.

В некотором смысле коррозию можно рассматривать как самопроизвольный возврат металлов в их руды; огромное количество энергии, затраченной на добычу, очистку и производство металлов в полезные предметы, рассеивается множеством различных путей. Экономические аспекты коррозии намного значительнее, чем думает большинство людей; предполагаемая стоимость коррозии только в США составляла 276 миллиардов долларов в год. Из них около 121 миллиарда долларов было потрачено на борьбу с коррозией, а разница в 155 миллиардов долларов осталась чистыми потерями для экономики.

Ячейки коррозии и реакции

Особенностью большинства процессов коррозии является то, что стадии окисления и восстановления происходят в разных местах металла. Это возможно, потому что металлы являются проводящими, поэтому электроны могут течь через металл от анодных к катодным областям (рисунок \(\PageIndex{1}\)). Присутствие воды необходимо для переноса ионов к металлу и от него, но тонкой пленки адсорбированной влаги может быть достаточно.

, где \(\ce{M}\) — металл.

То, какие части металла служат анодами и катодами, может зависеть от многих факторов, как видно из обычно наблюдаемых неравномерных структур коррозии. Атомы в областях, подвергшихся напряжению, которые могут быть получены путем формовки или механической обработки, часто имеют более высокую свободную энергию и, таким образом, имеют тенденцию становиться анодными.

Если одна часть металлического предмета защищена от атмосферы так, что недостаточно \(\ce{O2}\) для создания или поддержания оксидной пленки, эта «защищенная» область часто будет местом, где коррозия наиболее активна. активный. Тот факт, что такие места обычно скрыты от глаз, объясняет большую часть трудностей в обнаружении коррозии и борьбе с ней.

В отличие от анодных участков, которые, как правило, локализованы в определенных областях поверхности, катодная часть процесса может происходить практически где угодно. Поскольку оксиды металлов обычно являются полупроводниками, большинство оксидных покрытий не препятствуют потоку электронов к поверхности, поэтому почти любая область, которая подвергается воздействию \(\ce{O2}\) или какого-либо другого акцептора электронов, может действовать как катод. Тенденция мест, лишенных кислорода, к анодированию является причиной многих широко наблюдаемых моделей коррозии.

Ржавые автомобили и пятна в ванных комнатах

Любой, кто владел старым автомобилем, видел коррозию на стыках между частями кузова и под лакокрасочным покрытием. Вы также заметите, что как только начинается коррозия, она имеет тенденцию питаться сама собой. Одна из причин этого заключается в том, что одним из продуктов реакции восстановления O ₂ является гидроксид-ион. Высокий уровень pH, создаваемый в этих катодных областях, имеет тенденцию разрушать защитную оксидную пленку и может даже смягчить или ослабить пленки краски, так что эти участки могут стать анодными. Большее поступление электронов способствует более интенсивному катодному действию, что порождает еще больше анодных участков и т.д.

Очень распространенной причиной коррозии является контакт двух разнородных металлов, что может произойти вблизи крепежных деталей или сварных швов. В месте соединения собирается влага, действующая как электролит и образующая ячейку, в которой два металла служат электродами. Влага и токопроводящие соли на внешних поверхностях образуют внешний токопроводящий путь, эффективно замыкая элемент накоротко и вызывая очень быструю коррозию; Вот почему автомобили так быстро ржавеют в тех местах, где дороги посыпают солью, чтобы растопить лед. 9{3+}}\) соли, выпадающие в осадок в виде зеленоватых пятен.

Контроль коррозии

Поскольку для возникновения коррозии должны иметь место как катодная, так и анодная стадии, предотвращение любой из них остановит коррозию. Наиболее очевидная стратегия — остановить оба процесса, покрыв объект краской или другим защитным покрытием. Даже если это будет сделано, вероятно, будут места, где покрытие сломано или не проникает, особенно если есть отверстия или резьба. Более сложный подход состоит в том, чтобы нанести на металл небольшой отрицательный заряд, что затруднит протекание реакции: 9{-}}.\]

Метод защиты 1: расходуемые покрытия

Одним из способов создания этого отрицательного заряда является нанесение покрытия из более активного металла. Таким образом, очень распространенным способом защиты стали от коррозии является покрытие ее тонким слоем цинка; этот процесс известен как цинкование. Цинковое покрытие, будучи менее благородным, чем железо, склонно к избирательной коррозии. Растворение этого жертвенного покрытия оставляет после себя электроны, которые концентрируются в железе, делая его катодным и, таким образом, препятствуя его растворению.

Эффект покрытия железа менее активным металлом дает интересный контраст. Хорошим примером является обычная луженая банка (справа). Пока оловянное покрытие остается неповрежденным, все в порядке, но воздействие влажной атмосферы даже на крошечную часть нижележащего железа вызывает коррозию. Электроны, выпущенные из железа, перетекают в олово, делая железо более анодным, так что теперь олово активно способствует коррозии железа! Вы, наверное, замечали, как быстро разлагаются жестяные банки, оставленные на открытом воздухе.

Метод защиты 2: Катодная защита

Более сложная стратегия заключается в поддержании постоянного отрицательного электрического заряда на металле, чтобы предотвратить его растворение в виде положительных ионов. Поскольку вся поверхность принудительно переходит в катодное состояние, этот метод известен как катодная защита . Источником электронов может быть внешний источник питания постоянного тока (обычно используемый для защиты нефтепроводов и других заглубленных конструкций), или это может быть коррозия другого, более активного металла, такого как кусок цинка или алюминия, зарытый в землю поблизости. , как показано на иллюстрации заглубленного резервуара для хранения пропана ниже.

Эта страница под названием 16.8: Электрохимическая коррозия распространяется под лицензией CC BY 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Стивеном Лоуэром с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Стивен Лоуэр

   Лицензия

   СС BY

   Версия лицензии

   3,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. катодная защита
   2. коррозия
   3. коррозионная стойкость
   4. ржавчина
   5. Жертвенные покрытия
   6. источник@http://www. chem1.com/acad/webtext/virtualtextbook.html

Защита от коррозии, электрохимическая защита от коррозии

Защита от коррозии

Коррозия составила почти 1/3 вновь введенного металла. Часть его переплавляется и возвращается в промышленность. Но все равно 10% от общего веса — теряются навсегда. Разрушение отдельных металлических деталей может повлечь за собой разрушение целых механизмов, создание аварийной ситуации. В связи с этим при создании металлических предметов, устройств, механизмов большее внимание следует уделять защита от коррозии . Радикальный метод защиты от коррозии от поиска коррозионно-стойких материалов для агрессивных сред. Полностью заменить металлы на неметаллические предметы — невозможно.

Защита от коррозии позволяет своевременно и надежно изолировать металл от агрессивных сред. Для защиты металла от разрушения с созданием на его поверхности защитной пленки — покрытия. Способы создания защитных пленок различны. Например, коррозионный металл, покрытый слоем другого металла, который не разрушается в тех же условиях. В качестве покрытий используются неметаллические покрытия, органические материалы — пленочные высокополимерные вещества, краски, льняное масло, а также композиции высокополимерных и неорганических пигментов.

Особое значение имеют пленки оксидов металлов, полученные при действии кислорода или подходящих окислителей (азотная кислота HNO ₃ , дихромат калия К ₂ Cr ₂ O ₇ и др.) на поверхности металлов. Часто эти оксидные пленки образуются на поверхности металлов даже при простом контакте с воздухом, что делает химически активные металлы (алюминий, цинк) устойчивыми к коррозии. Такова роль защитных нитридных покрытий, образующихся при воздействии азота или аммиака на поверхность некоторых металлов. Искусственное оксидирование, азотирование, фосфатирование являются хорошей защитой металлов от коррозии.

Электрохимическая защита от коррозии

Электрохимическая защита от коррозии металлических объектов основана на изменении потенциала защищаемого металла и не связана с изоляцией металла от агрессивной среды. Это катодная защита . Его еще называют анодной защитой .

Катодная защита — заключается в том, что защищаемая конструкция «А» в электролитной среде (например, грунтовой воде) присоединяется к катоду (отрицательно заряженному электроду) источника электроэнергии. Конструкция защищаемого становится катодом. В эту же агрессивную среду помещают кусок старого металла (рейку или балку) для присоединения к аноду внешнего источника электричества. В процессе коррозии этот кусок старого металла становится анодом и разрушается.

Протектор защиты от коррозии отличается от катодной защиты тем, что для него используется специальный анод — протектор , используемый металл более активен, чем защищаемый металл (алюминий, цинк). Протектор соединен с защищаемой конструкцией проводником электрического тока. В процессе защиты от коррозии протектор представляет собой анод (положительно заряженный электрод) и разрушается, тем самым предохраняя от разрушения нашу защищаемую конструкцию.

Учитывать процесс коррозии, повреждение металлического защитного покрытия.

1. Если металл покрыт менее активным металлом. Например, олово (Sn) покрывает железо (Fe) и довольно устойчиво к действию разбавленных кислот. При повреждении такого покрытия возникает гальванический элемент, при котором электрон переходит от железа к олову, то есть анодом является железо (оно растворяется и ломается), а катодом — олово (остается неизменным).

2. Если металлическое покрытие с более активным металлом. Например, покрытия железа (Fe) цинком (Zn). После механического повреждения цинкового покрытия возникает гальванический элемент, в котором железо служит катодом (не растворяется), а цинк — анодом. В этом случае железо не будет разрушено до тех пор, пока не разрушится цинк.

Из этих случаев можно сделать вывод, что надежное защитное покрытие этого металла более активно, чем защищаемый металл.

Защита от коррозии

Ингибиторы коррозии

Для замедления коррозии металлических предметов в агрессивной среде добавляют вещества (часто органические), называемые >ингибиторы коррозии (замедлители окисления металла). Этот метод успешно применяется, когда необходимо защитить металл от кислотной коррозии. Ингибиторы широко применяются при очистке паровых котлов от накипи, для удаления накипи с отработанных частей и последующего хранения и транспортировки соляной кислоты в стальной таре.

В качестве органических ингибиторов используют тиомочевину (химическое название сульфид-диамид углерода C(NH ₂ ) ₂ S ), диэтиламин, уротропин (CH ₂ ) ₆ N ₄ ) другие производные аминов.

В качестве неорганических ингибиторов используют силикаты (соединения металлов с кремнием Si), нитриты (соединения азота N), дихроматы щелочных металлов и др.