Cos'è la protezione catodica?

La protezione catodica è un metodo per proteggere le strutture metalliche dalla corrosione. I metalli da cui vengono realizzate queste strutture - comunemente in acciaio - sono soggetti a corrosione attraverso una reazione di ossidazione quando sono in contatto frequente con l'acqua. La reazione coinvolge il metallo che rinuncia agli elettroni ed è promossa da tracce di sali disciolti nell'acqua, facendo sì che l'acqua funga da elettrolita. La corrosione può quindi essere vista come un processo elettrochimico. La protezione catodica trasforma la struttura metallica in un catodo - un elettrodo caricato positivamente - impostando una cella elettrochimica usando un metallo più elettropositivo come anodo, in modo che la struttura non perda elettroni contro l'ambiente circostante.

Questo metodo di protezione può essere utilizzato su tubi e consigli sotterranei; strutture fuori terra, come piloni di elettricità; e strutture parzialmente sommerse, come navi e impianti di perforazione. Può anche essere utilizzato per proteggere le aste di acciaio nel calcestruzzo rinforzatoe. I metalli che sono più resistenti alla corrosione tendono ad essere più costosi dell'acciaio e possono non avere la resistenza necessaria, quindi l'acciaio protetto dalla corrosione è di solito l'opzione migliore, sebbene altri metalli che possono corrodere possano essere protetti anche in questo modo.

L'acciaio consiste principalmente di ferro, che ha un potenziale redox di -0,41 volt. Ciò significa che tende a perdere elettroni in un ambiente che ha un potenziale redox meno negativo, come l'acqua, che può entrare in contatto con questo metallo sotto forma di pioggia, condensa o umido, terreno circostante. Le gocce d'acqua a contatto con il ferro formano una cellula elettrochimica in cui il ferro viene ossidato dalla reazione Fe -> Fe 2 + + 2e -. Gli ioni di ferro II (Fe 2+) vanno in soluzione nell'acqua, mentre gli elettroni fluiscono attraverso il metallo e sul bordo dell'acqua, un'interazione degli elettroni, dell'ossigeno e dell'acquaOssido (OH -) ioni dalla reazione: o <-sub> 2 + 2h ₂ o + 4e ^{--> 4oh -. Gli ioni idrossido negativi reagiscono con gli ioni di ferro II positivi nell'acqua, formando idrossido di ferro insolubile II (Fe (OH) ₂ ), che viene quindi ossidato in ossido di ferro III (Fe ₂ o ₃ ), meglio noto come ruggine.}

Esistono due principali metodi di protezione catodica che cercano di prevenire questa corrosione fornendo una fonte alternativa di elettroni. Nella protezione galvanica, un metallo con un potenziale redox più negativo rispetto al metallo da proteggere è collegato alla struttura da un filo isolato, formando un anodo. Il magnesio, con un potenziale redox di -2,38 volt, viene spesso usato per questo scopo: altri metalli comunemente usati sono alluminio e zinco. Questa procedura imposta una cella elettrica con una corrente che scorre dall'anodo alla struttura, che funge da catodo. L'anodo perde elettroni ed è corroso; Per questo motivo, è knoWn come "anodo sacrificale".

Un problema con la protezione catodica galvanica è che, alla fine, l'anodo verrà corroso al punto in cui non fornisce più protezione e deve essere sostituito. Un sistema di protezione catodica alternativa è impressionato da Current Catodic Protection (ICCP). Questo è simile al metodo galvanico, tranne per il fatto che un alimentatore viene utilizzato per generare una corrente elettrica dall'anodo alla struttura da proteggere. È richiesta una corrente continua (DC), anziché la corrente alternata (AC), quindi un raddrizzatore viene utilizzato per convertire l'AC in DC. Questo metodo fornisce una protezione molto più duratura poiché la corrente viene fornita esternamente invece di essere generata dalla reazione dell'anodo con l'ambiente circostante, in modo che la durata dell'anodo sia notevolmente aumentata.