Was ist kathodischer Schutz?

kathodischer Schutz ist eine Methode zum Schutz von Metallstrukturen vor Korrosion. Die Metalle, aus denen diese Strukturen hergestellt werden - üblicherweise Stahl - sind durch eine Oxidationsreaktion anfällig für Korrosion, wenn sie häufig mit Wasser in Kontakt stehen. Die Reaktion umfasst das Metall, das Elektronen aufgibt, und wird durch im Wasser gelöste Salze gefördert, wodurch das Wasser als Elektrolyt wirkt. Korrosion kann daher als elektrochemischer Prozess angesehen werden. Der kathodische Schutz verwandelt die Metallstruktur in eine Kathode - eine positiv geladene Elektrode -, indem eine elektrochemische Zelle unter Verwendung eines elektropositiven Metalls als Anode aufgestellt wird, so dass die Struktur keine Elektronen an ihrer Umgebung verliert. oberirdische Strukturen wie Elektrizitätspylone; und teilweise untergetauchte Strukturen wie Schiffe und Bohrungen. Es kann auch verwendet werden, um die Stahlstangen in Stahlbeton zu schützene. Metalle, die korrosionsfester sind, sind tendenziell teurer als Stahl und es fehlt möglicherweise die notwendige Festigkeit. Daher ist der korrosionsgeschützte Stahl normalerweise die beste Option, obwohl andere Metalle, die korrodiert werden können, auch auf diese Weise geschützt werden können.

Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen, das ein Redoxpotential von -0,41 Volt hat. Dies bedeutet, dass es tendenziell Elektronen in einer Umgebung verlieren wird, die ein weniger negatives Redoxpotential wie Wasser aufweist, das mit diesem Metall in Form von Regen, Kondensation oder feuchten, umgebenden Boden in Kontakt kommen kann. Wassertröpfchen, die mit Eisen in Kontakt stehen, bilden eine elektrochemische Zelle, in der Eisen durch die Reaktion Fe --> Fe ^{2 +} + 2e ^- oxidiert wird. Die Eisen II (Fe ²⁺) gehen im Wasser in Lösung, während die Elektronen durch das Metall fließen, und am Rand des Wassers erzeugt eine Wechselwirkung der Elektronen, Sauerstoff und Wasser HydienOxid (oh ^-) Ionen durch die Reaktion: o ₂ + 2H ₂ o + 4e ^--> 4OH ^-. Die negativen Hydroxidionen reagieren mit den positiven Eisen -II -Ionen im Wasser und bilden unlösliche Eisen -II -Hydroxid (Fe (OH) ₂ ), das dann zu Eisen -III -Oxid oxidiert wird (Fe ₂ o ), besser bekannt als Rost.

Es gibt zwei Hauptmethoden zum kathodischen Schutz, die diese Korrosion durch eine alternative Elektronenquelle verhindern möchten. Beim galvanischen Schutz wird ein Metall mit einem negativeren Redoxpotential als das zu geschützte Metall durch einen isolierten Draht mit der Struktur verbunden und bildet eine Anode. Magnesium mit einem Redoxpotential von -2,38 Volt wird häufig zu diesem Zweck verwendet -andere häufig verwendete Metalle sind Aluminium und Zink. Dieses Verfahren stellt eine elektrische Zelle mit einem Strom, der von der Anode zur Struktur fließt, die als Kathode fungiert. Die Anode verliert Elektronen und ist korrodiert; Aus diesem Grund ist es KnoWn als "Opferanode".

Ein Problem mit dem galvanischen kathodischen Schutz ist, dass die Anode schließlich bis zu dem Punkt korrodiert wird, an dem er keinen Schutz mehr bietet und ersetzt werden muss. Ein alternatives kathodisches Schutzsystem ist beeindruckt den aktuellen kathodischen Schutz (ICCP). Dies ähnelt der galvanischen Methode, außer dass eine Stromversorgung verwendet wird, um einen elektrischen Strom von der Anode zur geschützten Struktur zu erzeugen. Ein Gleichstrom (DC) im Gegensatz zum Wechselstrom (AC) ist erforderlich, sodass ein Gleichrichter zum Umwandeln von Wechselstrom in DC verwendet wird. Diese Methode bietet viel dauerhafterer Schutz, da der Strom extern geliefert wird, anstatt durch die Reaktion der Anode mit seiner Umgebung erzeugt zu werden, so dass die Lebensdauer der Anode stark erhöht wird.