Co to jest ochrona katodowa?
Ochrona katodowa jest metodą ochrony struktur metali przed korozją. Metale, z których powstają te struktury - zwykle stalowe - są podatne na korozję poprzez reakcję utleniania, gdy są w częstym kontakcie z wodą. Reakcja obejmuje rezygnację z elektronów i jest promowana przez ślady soli rozpuszczonych w wodzie, powodując, że woda działa jako elektrolit. Korozja może być zatem postrzegana jako proces elektrochemiczny. Ochrona katodowa zamienia strukturę metalową w katodę - dodatnio naładowaną elektrodę - poprzez ustawianie ogniwa elektrochemicznego za pomocą bardziej elektropozytywnego metalu jako anody, dzięki czemu struktura nie tracą elektronów w otoczeniu.
Ta metoda ochrony można zastosować na podziemnych rurach i zbiornikach; struktury naziemne, takie jak pylony elektryczne; oraz częściowo zanurzone struktury, takie jak statki i wiertnica. Można go również użyć do ochrony prętów stalowych w belce wzmocnionymmi. Metale, które są bardziej odporne na korozję, są zwykle droższe niż stal i mogą nie mieć niezbędnej wytrzymałości, więc stal chroniona korozją jest zwykle najlepszą opcją, chociaż inne metale, które mogą korodować, mogą być również chronione w ten sposób.
Stal składa się głównie z żelaza, które ma potencjał redoks -0,41 woltów. Oznacza to, że będzie miał tendencję do utraty elektronów w środowisku, które ma mniej ujemny potencjał redoks, taki jak woda, która może się zetknąć z tym metalem w postaci deszczu, kondensacji lub wilgotności otaczającej gleby. Krople wody w kontakcie z żelazem tworzą komórkę elektrochemiczną, w której żelazo utlenia się przez reakcję Fe -> Fe 2 + + 2e -. Jony żelaza II (Fe 2+) wchodzą do roztworu w wodzie, podczas gdy elektrony przepływają przez metal, a na krawędzi wody, interakcja elektronów, tlen i woda wytwarza HydrJony tlenku (OH -) według reakcji: o 2 + 2H 2 o + 4e --> 4oh -. Ujemne jony wodorotlenkowe reagują z dodatnimi jonami żelaza II w wodzie, tworząc nierozpuszczalny wodorotlenek żelaza II (Fe (OH) 2 ), który jest następnie utleniany do tlenku żelaza III (Fe 2 o 3
), lepiej znany jako rdza.Istnieją dwie główne metody ochrony katodowej, które starają się zapobiec tej korozji, zapewniając alternatywne źródło elektronów. W ochronie galwanicznej metal o bardziej ujemnym potencjale redoks niż chroniony metal jest podłączony do konstrukcji przez izolowany drut, tworząc anodę. W tym celu często stosuje się magnez o potencjał redoks -2,38 woltów -inne powszechnie stosowane metale to aluminium i cynk. Ta procedura konfiguruje ogniwo elektryczne o prądu przepływającym z anody do konstrukcji, która działa jak katoda. Anoda traci elektrony i jest skorodowana; Z tego powodu jest to known jako „anoda ofiarna”.
Problem z galwaniczną ochroną katodową polega na tym, że ostatecznie anoda zostanie skorodowana do punktu, w którym nie zapewnia już ochrony i musi zostać wymieniona. Alternatywny system ochrony katodowej jest pod wrażeniem obecnej ochrony katodowej (ICCP). Jest to podobne do metody galwanicznej, z tym wyjątkiem, że zasilacz służy do generowania prądu elektrycznego z anody do struktury, która ma być chroniona. Wymagany jest prąd stały (DC) w przeciwieństwie do prądu naprzemiennego (AC), więc do konwersji prądu przemiennego na DC jest używany. Ta metoda zapewnia znacznie bardziej trwałą ochronę, ponieważ prąd jest dostarczany zewnętrznie zamiast generowany przez reakcję anody z otoczeniem, tak że długość życia anody jest znacznie zwiększona.