Vad är katodiskt skydd?

Katodiskt skydd är en metod för att skydda metallstrukturer från korrosion. Metallerna från vilka dessa strukturer görs - vanligtvis stål - är benägna att korrosion genom en oxidationsreaktion när de är i ofta kontakt med vatten. Reaktionen involverar metall som ger upp elektroner och främjas av spår av salter upplöst i vattnet, vilket får vattnet att fungera som en elektrolyt. Korrosion kan således ses som en elektrokemisk process. Katodiskt skydd förvandlar metallstrukturen till en katod - en positivt laddad elektrod - genom att ställa in en elektrokemisk cell med en mer elektropositiv metall som anoden, så att strukturen inte förlorar elektroner till dess omgivningar.

Denna skyddsmetod kan användas på underjordiska rör och tankar; Över markstrukturer, såsom elpyloner; och delvis nedsänkta strukturer, såsom fartyg och borriggar. Det kan också användas för att skydda stålstängerna i armerad betonge. Metaller som är mer resistenta mot korrosion tenderar att vara dyrare än stål och kan sakna nödvändig styrka, så korrosionsskyddat stål är vanligtvis det bästa alternativet, även om andra metaller som kan korrodera också kan skyddas på detta sätt.

stål består huvudsakligen av järn, som har en redoxpotential på -0,41 volt. Detta innebär att det tenderar att förlora elektroner i en miljö som har en mindre negativ redoxpotential, såsom vatten, som kan komma i kontakt med denna metall i form av regn, kondens eller fuktig, omgivande jord. Vattendroppar i kontakt med järn bildar en elektrokemisk cell där järn oxideras av reaktionen Fe -> Fe ^{2 +} + 2e ^-. Iron II (Fe ²⁺) joner går in i lösningen i vattnet, medan elektronerna flyter genom metallen och vid vattenkanten en interaktion mellan elektronerna, syre och vattenOxid (OH ^-) joner genom reaktionen: O ₂ + 2H ₂ O + 4E ^- --> 4OH ^-. De negativa hydroxidjonerna reagerar med de positiva järn II -jonerna i vattnet och bildar olöslig järn II -hydroxid (Fe (OH) ₂ ), som sedan oxideras till Iron III -oxid (Fe ₂ o ₃ ), bättre känd som rost.

Det finns två huvudmetoder för katodiskt skydd som försöker förhindra denna korrosion genom att tillhandahålla en alternativ elektronkälla. Vid galvaniskt skydd är en metall med en mer negativ redoxpotential än metallen som ska skyddas ansluten till strukturen med en isolerad tråd som bildar en anod. Magnesium, med en redoxpotential på -2,38 volt används ofta för detta ändamål -andra vanligt använda metaller är aluminium och zink. Denna procedur sätter upp en elektrisk cell med en ström som strömmar från anoden till strukturen, som fungerar som katoden. Anoden förlorar elektroner och är korroderad; Av den anledningen är det KnoWN som en "offeranod."

Ett problem med galvaniskt katodiskt skydd är att anoden så småningom kommer att korroderas till den punkt där den inte längre ger skydd och måste bytas ut. Ett alternativt katodiskt skyddssystem är imponerad nuvarande katodiskt skydd (ICCP). Detta liknar den galvaniska metoden, förutom att en strömförsörjning används för att generera en elektrisk ström från anoden till strukturen som ska skyddas. En likström (DC), i motsats till växlande ström (AC), krävs, så en likriktare används för att konvertera AC till DC. Denna metod ger mycket mer varaktigt skydd eftersom strömmen levereras externt istället för att genereras genom reaktionen från anoden med dess omgivningar, så att anodens livslängd ökas kraftigt.