Co to jest ochrona katodowa?
Ochrona katodowa to proces ochrony konstrukcji metalowych przed korozją. Metale tworzące te struktury - zwykle stal - mają skłonność do korozji w wyniku utleniania, jeśli często wchodzą w kontakt z wodą. Reakcja obejmuje elektrony oddające metal i pobudzane przez ślady soli rozpuszczonych w wodzie, powodując, że woda działa jak elektrolit. Korozję można zatem postrzegać jako proces elektrochemiczny. Ochrona katodowa przekształca strukturę metalową w katodę - elektrodę naładowaną dodatnio - poprzez zbudowanie ogniwa elektrochemicznego z elektrododatnim metalem jako anodą, tak aby struktura nie traciła elektronów do otoczenia.
Tę metodę ochrony można zastosować do podziemnych rur i zbiorników. struktury naziemne, takie jak słupy elektryczne; oraz częściowo zanurzone konstrukcje, takie jak statki i platformy wiertnicze. Może być również stosowany do ochrony prętów stalowych w żelbecie. Metale bardziej odporne na korozję są zwykle droższe niż stal i mogą nie mieć wymaganej wytrzymałości. Dlatego stal zabezpieczona przed korozją jest zwykle najlepszą opcją, chociaż inne metale zagrożone korozją mogą być w ten sposób również chronione.
Stal składa się głównie z żelaza, które ma potencjał redoks -0,41 woltów. Oznacza to, że ma tendencję do utraty elektronów w środowisku, które ma mniej ujemny potencjał redoks, taki jak. B. woda, która może wejść w kontakt z tym metalem w postaci deszczu, kondensacji lub wilgotnej, otaczającej gleby. Krople wody mające kontakt z żelazem tworzą ogniwo elektrochemiczne, w którym żelazo utlenia się w reakcji Fe -> Fe 2+ + 2e -. Jony żelaza II (Fe 2+) rozpuszczają się w wodzie, podczas gdy elektrony przepływają przez metal i na krawędzi wody poprzez oddziaływanie elektronów, powstają jony tlenu i wodorotlenku wodoru (OH -). Reakcja: O 2 + 2H 2 O + 4e -> 4OH -. Ujemne jony wodorotlenkowe reagują z dodatnimi jonami żelaza (II) w wodzie i tworzą nierozpuszczalny wodorotlenek żelaza (II) (Fe (OH) 2), który następnie przekształca się w tlenek żelaza (III) (Fe 2 O 3), lepiej znany jako rdza, utlenia się.
Istnieją dwie główne metody ochrony katodowej, aby zapobiec tej korozji, zapewniając alternatywne źródło elektronów. W ochronie galwanicznej metal o bardziej ujemnym potencjale redoks niż metal, który ma być chroniony, jest połączony z konstrukcją izolowanym drutem i tworzy anodę. W tym celu często stosuje się magnez o potencjale redoks -2,38 wolta - innymi powszechnie stosowanymi metalami są aluminium i cynk. Ta procedura buduje ogniwo elektryczne, w którym prąd przepływa z anody do struktury, która działa jak katoda. Anoda traci elektrony i jest skorodowana; Z tego powodu nazywany jest "anodą ofiarną".
Problem z galwaniczną ochroną katodową polega na tym, że anoda ostatecznie ulega korozji tak bardzo, że nie zapewnia już ochrony i musi zostać wymieniona. Alternatywnym systemem ochrony katodowej jest Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Jest to podobne do procesu galwanicznego, z tym wyjątkiem, że do generowania prądu elektrycznego z anody do chronionej konstrukcji służy źródło zasilania. Prąd stały (DC) jest wymagany w przeciwieństwie do prądu przemiennego (AC), więc prostownik służy do konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Ta metoda zapewnia znacznie bardziej trwałą ochronę, ponieważ prąd jest dostarczany z zewnątrz, a nie wytwarzany przez reakcję anody z otoczeniem, co znacznie wydłuża żywotność anody.