Електрохімічний захист

Електрохімічний захист

- ефективний спосіб захисту готових виробів від електрохімічної корозії. У деяких випадках неможливо відновити лакофарбове покриття або ж захисний обгортковий матеріал, тоді доцільно використовувати електрохімічний захист. Покриття підземного трубопроводу або ж днища морського суду дуже складно і дорого відновлювати, іноді просто неможливо. Електрохімічний захист надійно захищена від корозії, попереджаючи руйнування підземних трубопроводів, днищ судів, різних резервуарів і т.п.

Відео: Навчальний відеофільм - Захист трубопроводів від корозії (частина 1)

Застосовується електрохімічний захист в тих випадках, коли потенціал вільної корозії знаходиться в області інтенсивного розчинення основного металу або перепассіваціі. Тобто коли йде інтенсивне руйнування металоконструкції.

Суть електрохімічного захисту

До готового металевого виробу ззовні підключається постійний струм (джерело постійного струму або протектор). Електричний струм на поверхні, що захищається вироби створює катодний поляризацію електродів мікрогальваніческіх пар. Результатом цього є те, що анодні ділянки на поверхні металу стають катодними. А внаслідок впливу корозійного середовища йде руйнування не металу конструкції, а анода.

Залежно від того, в який бік (позитивну або негативну) зміщується потенціал металу, електрохімічний захист поділяють на анодний і катодний.

Катодний захист від корозії

Катодна електрохімічний захист від корозії застосовується тоді, коли захищається метал не схильний до пасивації. Це один з основних видів захисту металів від корозії. Суть катодного захисту полягає в додатку до виробу зовнішнього струму від негативного полюса, який поляризує катодні ділянки корозійних елементів, наближаючи значення потенціалу до анодним. Позитивний полюс джерела струму приєднується до анода. При цьому корозія захищається майже зводиться до нуля. Анод ж поступово руйнується і його необхідно періодично міняти.

Існує кілька варіантів катодного захисту: поляризація від зовнішнього джерела електричного струму-зменшення швидкості протікання катодного процесу (наприклад, деаерація електроліту) - контакт з металом, у якого потенціал вільної корозії в даному середовищі більше електронегативний (так звана, протекторна захист).

Поляризація від зовнішнього джерела електричного струму використовується дуже часто для захисту споруд, що знаходяться в грунті, воді (днища суден і т.д.). Крім того даний вид корозійного захисту застосовується для цинку, олова, алюмінію і його сплавів, титану, міді і її сплавів, свинцю, а також високохромистих, вуглецевих, легованих (як низько так і високолегованих) сталей.

Зовнішнім джерелом струму служать станції катодного захисту, які складаються з випрямляча (перетворювач), токоподвода до захищається спорудження, анодних заземлювачів, електрода порівняння і анодного кабелю.

Катодний захист застосовується як самостійний, так і додатковий вид корозійного захисту.

Головним критерієм, за яким можна судити про ефективність катодного захисту, є захисний потенціал. Захисним називається потенціал, при якому швидкість корозії металу в певних умовах навколишнього середовища приймає найнижче (на скільки це можливо) значення.

У використанні катодного захисту є свої недоліки. Одним з них є небезпека перезахисту. Перезахист спостерігається при великому зсуві потенціалу захищається в негативну сторону. При цьому виділяється. В результаті - руйнування захисних покриттів, водневе охрупчивание металу, корозійне розтріскування.

Протекторна захист (застосування протектора)

Різновидом катодного захисту є протекторна. При використанні протекторного захисту до захищається приєднується метал з більш електронегативний потенціалом. При цьому йде руйнування не конструкції, а протектора. Згодом протектор кородує і його необхідно замінювати на новий.

Протекторна захист ефективна у випадках, коли між протектором і навколишнім середовищем невелика перехідний опір.

Кожен протектор має свій радіус захисної дії, який визначається максимально можливим відстанню, на яке можна видалити протектор без втрати захисного ефекту. Застосовується протекторна захист найчастіше тоді, коли неможливо або важко і дорого підвести до конструкції струм.

Протектори використовуються для захисту споруд в нейтральних середовищах (морська або річкова вода, повітря, грунт і ін.).

Для виготовлення протекторів використовують такі метали: магній, цинк, залізо, алюміній. Чисті метали не виконують в повній мірі своїх захисних функцій, тому при виготовленні протекторів їх додатково легують.

Залізні протектори виготовляються з вуглецевих сталей або чистого заліза.

цинкові протектори

Цинкові протектори містять близько 0,001 - 0,005% свинцю, міді та заліза, 0,1 - 0,5% алюмінію і 0,025 - 0,15% кадмію. Цинкові проектори застосовують для захисту виробів від морської корозії (в солоній воді). Якщо цинковий протектор експлуатувати в слабосоленої, прісній воді або грунтах - він досить швидко покривається товстим шаром оксидів і гідроксидів.

протектор магнієвий

Сплави для виготовлення магнієвих протекторів легируют 2 - 5% цинку і 5 - 7% алюмінію. Кількість в сплаві міді, свинцю, заліза, кремнію, нікелю не повинно перевищувати десятих і сотих часток відсотка.

Відео: Макет ЕХЗ v2

Протектор магнієвий використовують в слабосоленим, прісних водах, ґрунтах. Протектор застосовується з середовищах, де цинкові і алюмінієві протектори малоефективні. Важливим аспектом є те, що протектори з магнію повинні експлуатуватися в середовищі з рН 9,5 - 10,5. Це пояснюється високою швидкістю розчинення магнію і утворенням на його поверхні важкорозчинних сполук.

Магнієвий протектор небезпечний, тому що є причиною водневої крихкості і корозійного розтріскування конструкцій.

Відео: Корозія трубопроводів. Захист трубопроводів від корозії. Катодний захист підземних трубопроводів

алюмінієві протектори

Алюмінієві протектори містять добавки, які запобігають утворенню оксидів алюмінію. У такі протектори вводять до 8% цинку, до 5% магнію і десяті-соті частки кремнію, кадмію, індію, талію. Алюмінієві протектори експлуатуються в прибережному шельфі і проточною морській воді.

Анодна захист від корозії

Анодну електрохімічний захист застосовують для конструкцій, виготовлених з титану, низьколегованих нержавіючих, вуглецевих сталей, залізистих високолегованих сплавів, різнорідних пасивуються металів. Анодна захист застосовується в добре електропровідних корозійних середовищах.

При анодної захисту потенціал захищається металу зміщується в більш позитивну сторону до досягнення пасивного стійкого стану системи. Перевагами анодної електрохімічного захисту є не тільки дуже значне уповільнення швидкості корозії, але і той факт, що в вироблений продукт і середу не потрапляють продукти корозії.

Анодну захист можна реалізувати декількома способами: змістивши потенціал в позитивну сторону за допомогою джерела зовнішнього електричного струму або введенням в корозійну середу окислювачів (або елементів в сплав), які підвищують ефективність катодного процесу на поверхні металу.

Анодна захист із застосуванням окислювачів по захисному механізму схожа з анодної поляризацією.

Якщо використовувати пассивирующие інгібітори з окислюючими властивостями, то захищається поверхню переходить в пасивний стан під дією виниклого струму. До них відносяться біхромати, нітрати та ін. Але вони досить сильно забруднюють навколишнє технологічне середовище.

Відео: Фрагмент вебінару за програмою "Електрохімічний захист магістральних трубопроводів"

При введенні в сплав добавок (в основному легування благородним металом) реакція відновлення деполяризатором, що протікає на катоді, проходить з меншим перенапруженням, ніж на захищається металі.

Якщо через захищається конструкцію пропустити електричний струм, відбувається зміщення потенціалу в позитивну сторону.

Установка для анодної електрохімічного захисту від корозії складається з джерела зовнішнього струму, електрода порівняння, катода і самого об`єкта, що захищається.

Для того, щоб дізнатися, чи можливо для певного об`єкта застосувати анодний електрохімічний захист, знімають анодні поляризаційні криві, за допомогою яких можна визначити потенціал корозії досліджуваної конструкції в певній корозійної середовищі, область стійкої пасивності і щільність струму в цій області.

Для виготовлення катодів використовуються метали малорозчинні, такі, як високолеговані нержавіючі стали, тантал, нікель, свинець, платина.

Щоб анодная електрохімічний захист в певному середовищі була ефективна, необхідно використовувати легкопассівіруемие метали і сплави, електрод порівняння і катод повинні весь час знаходиться в розчині, якісно виконані з`єднувальні елементи.

Для кожного випадку анодного захисту схема розташування катодів проектується індивідуально.

Для того, щоб анодная захист була ефективною для певного об`єкта, необхідно, щоб він відповідав деяким вимогою:

- всі зварні шви повинні бути виконані якісно-

- в технологічному середовищі матеріал, з якого виготовлений об`єкт, що захищається, повинен переходити в пасивне стан-

- кількість повітряних кишень і щілин має бути мінімальним-

- на конструкції не повинно бути присутнім клепаних сполук-

- в захищуваному пристрої електрод порівняння і катод повинні завжди перебувати в розчині.

Для реалізації анодної захисту в хімічній промисловості часто використовують теплообмінники і установки, що мають циліндричну форму.

Електрохімічний анодная захист нержавіючих сталей може бути застосована для виробничих сховищ сірчаної кислоти, розчинів на основі аміаку, мінеральних добрив, а також всіляких збірників, цистерн, мірників.

Анодна захист може також застосовуватися для запобігання корозійного руйнування ванн хімічного нікелювання, теплообмінних установок у виробництві штучного волокна і сірчаної кислоти.