Анодная защита от коррозии сущность. Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов. Доводы в пользу протекторной защиты

Все способы, продляющие срок службы трубопровода, можно условно разделить на четыре группы.

Пассивная защита . Заключается в нанесении на поверхность трубы защитного изоляционного покрытия на основе битума, полимерных лент или напыленного полимера. Изоляционные покрытия должны обладать сплошностью, высокой диэлектрической способностью, адгезией, механической прочностью, водонепроницаемостью, эластичностью, биостойкостью, термостойкостью, долговечностью и недифицитностью.

Они готовят горячую смесь соленой воды, водного раствора гексацианоферрата калия, фенолфталеина и гелеобразующего агента. Они выливают эту смесь в две чашки Петри и дают ей остыть в течение часа, пока гель не замерзнет. Отмечается, что крайние части гвоздя окружены синей зоной, а центральная часть окружена розовой зоной. Какие ионы появились в крайних частях и в центральной части ногтя?

Напишите электронное полууравнение, переводящее металлический металл на концах гвоздя. Записывается электронное полууравнение, переводящее преобразование, происходящее в центральной части гвоздя. Для интерпретации наблюдений, сделанных в чашке Петри, предполагается, что гвоздь ведет себя как микропиле, так как окисление и редукция происходят в отдельных зонах. Как и в любой обычной ячейке, электронейтральность среды обеспечивается смещение ионов здесь, в солевом геле. Завершите Рисунок 1, указав.

Введение в металл компонентов, повышающих коррозионную стойкость . Метод применяется на стадии изготовления металла. Одновременно из металла удаляются примеси, понижающие коррозионную устойчивость.

Воздействие на окружающую среду . Метод основан на введение ингибиторов коррозии для дезактивации агрессивной среды.

Зоны окисления и восстановления, анодные и катодные зоны. . Гвоздь окружен почти равномерно розовой областью, а лист цинка окружен белой областью. Что такое один из двух металлов, окисленных? Используйте результаты этого эксперимента, чтобы объяснить, почему судостроители прикрепляют цинковые блоки к стальному корпусу кораблей.

Защита металлическим покрытием: электроцинкование

Матрос хочет обеспечить хорошую защиту корпуса своего судна этим процессом. Для этого он подключает вольтметр в непрерывном режиме между стальным корпусом и цинковым блоком. Один из методов, используемых для защиты стали от коррозии, состоит в том, чтобы изолировать ее от атмосферы, покрывая ее металлическим покрытием, чтобы стальные пластины были покрыты тонким слоем цинка. что они «оцинкованы».

Активная защита . К этому методу относятся катодная, протекторная и дренажная защита.

48. Катодная защита

При катодной защите трубопровода положительный полюс источника постоянного тока (анод) подключается к специальному анодному заземлителю, а отрицательный (катод) – к защищаемому сооружению (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Схема катодной защиты трубопровода

В этой электролитической ванне погружается пластина, подлежащая покрытию, и в качестве второго электрода используется цинковая пластина. Стальная плита имеет общую поверхность 10 м 2. Желательно наносить слой толщиной 0, 10 мм цинка, что соответствует объему цинка, равному 1, 0 × 10 3 см 3 л Интенсивность тока поддерживается постоянной и равна 1, 0 кА.

Эксплуатация эксперимента, проведенного в чашке Петри

Соответствующее электронное полууравнение. Два электронных полууравнения для окисления металлического железа и для восстановления кислорода добавляются путем присвоения коэффициента 2 окислению, так что электроны, продаваемые во время окисления, компенсируют электроны, захваченные во время восстановления.

1- линия электропередачи;

2 - трансформаторный пункт;

3 - станция катодной защиты;

4 - трубопровод;

5 - анодное заземление;

6 - кабель

Принцип действия катодной защиты аналогичен электролизу. Под воздействием электрического поля начинается движение электронов от анодного заземлителя к защищаемому сооружению. Теряя электроны, атомы металла анодного заземлителя переходят в виде ионов в раствор почвенного электролита, то есть анодный заземлитель разрушается. На катоде (трубопроводе) наблюдается избыток свободных электронов (восстановление металла защищаемого сооружения).

Согласно электронному полууравнению, моль. Катодная защита - это активный антикоррозионный метод, который устраняет риск коррозии заложенных, погруженных или железобетонных конструкций. Таким образом, катодная защита позволяет увековечить установки, ограничить риски побега, таким образом влияя на окружающую среду.

Катодная защита заключается в отправке непрерывного электрического тока в структуру, которая может разъедать, быть захоронена или погружена. Вход тока в защищаемую конструкцию позволяет снизить его электрохимический потенциал ниже заданного значения. Этот потенциал зависит, в частности, от природы металла и окружающей среды, в которой он погружен.

49. Протекторная защита

При прокладке трубопроводов в труднодоступных районах, удаленных от источников электроэнергии, применяется протекторная защита (рис. 2.25).

1 - трубопровод;

2 - протектор;

3 - проводник;

4 - контрольно-измерительная колонка

В случае железа, основного компонента стали, синяя зона представляет собой зону иммунитета, то есть значения потенциала и рН, для которых сталь не будет окисляться. тот, в котором он будет окисляться и будет стабилен в форме ионов в растворе, и, наконец, оранжевая зона, сталь образуется окисляющими слоями защитных оксидов, тогда ее скорость коррозии ниже.

Когда металл корродирует, на границе с коррозионной средой создаются две различные зоны. Зона, из которой течет поток, металл растворяется или вода, содержащаяся в среде, окисляется, электроны выделяются в металл, его называют анодом. Зона, в которую входят течения, вид в растворе уменьшается за счет захвата электронов, подаваемых анодом, его называют катодом.

Рис. 2.25. Схема протекторной защиты

Принцип действия протекторной защиты аналогичен гальванической паре. Два электрода – трубопровод и протектор (изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь) соединяются проводником. При этом возникает разность потенциалов, под действием которой происходит направленное движение электронов от протектора-анода к трубопроводу-катоду. Таким образом, разрушается протектор, а не трубопровод.

В случае генерализованной коррозии эти две зоны перемещаются случайным образом по поверхности металла, коррозия достигает всей поверхности равномерно. В случае локализованной коррозии эти две зоны не перемещаются, коррозия быстро проникает в металл и быстро ослабляет ее.

Для обеспечения тока, необходимого для противодействия явлениям коррозии, используются две технологии катодной защиты. Жертвенных или гальванических анодов: они действуют благодаря гальванической связи, созданной естественным образом между металлом структуры и анодами, состоящими из сплавов цинка, алюминия или магния, более электроотрицательных металлов, разницы естественного потенциала между металлами создает циркуляцию тока, потенциал работы уменьшается, а потенциал анода увеличивается. Работа более катодная, поэтому корродирует менее быстро, чем если бы она была одна или даже больше, а аноды разъедались гораздо быстрее, чем если бы они были одни. Наложенный ток: станция вывода генерирует постоянный ток, протекающий между конструкцией и анодным водосливом, состоящим из захороненных или погруженных анодов. Ток вытекает из анодов и входит в структуру, чтобы снизить его электрохимический потенциал. Источниками питания этой системы могут быть станции, питаемые от обычной распределительной сети, или для маломощных солнечных батарей или батарей большой емкость. Они не обязательно разрушаются, в отличие от жертвенных анодов. . Прерывистая горячая цинкование.

Материал протектора должен отвечать следующим требованиям:

Обеспечивать наибольшую разность потенциалов металла протектора и стали;

Ток при растворении единицы массы протектора должен быть максимальным;

Отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного потенциала, к общей массе протектора должно быть наибольшим.

Промышленное применение горячего цинкования продолжается почти два столетия. Однако этот процесс остается наиболее эффективным способом защиты стали от ржавчины. Несмотря на значительные технические усовершенствования с течением времени, гальванизация по-прежнему состоит из погружения стальных деталей в ванну из расплавленного цинка.

То, что отличает горячее цинкование от других защитных систем, состоит в том, что при контакте заготовки с цинком при температуре более 450 ° на поверхности заготовки образуется несколько сплавов на основе цинка. На их поверхности в течение нескольких месяцев образуется «патина», которая является непроницаемым и устойчивым экраном против коррозионных агентов окружающей среды. Толщина слоя цинка в основном определяется толщиной стенки стали, минимальная требуемая толщина включена в действующие стандарты.

Предъявляемым требованиям в наибольшей степени отвечают магний, цинк и алюминий . Эти металлы обеспечивают практически равную эффективность защиты. Поэтому на практике применяют их сплавы с применением улучшающих добавок (марганца , повышающего токоотдачу ииндия – увеличивающего активность протектора).

Одним из наиболее распространенных и в то же время губительных факторов, воздействующих на автомобиль в процессе эксплуатации, выступает коррозия. Разработано несколько способов защиты кузова от нее, причем встречаются как меры, направленные именно против данного явления, так и комплексные технологии защиты автомобиля, предохраняющие его от различных факторов. В приведенной статье рассмотрена электрохимическая защита кузова.

При выборе горячего цинкования важно учитывать это при проектировании конструкции. Прежде всего, необходимо обеспечить, чтобы различные типы стали, составляющие деталь, были пригодны для гальванизации и чтобы размеры детали были совместимы с полезными размерами ванн. Тесное сотрудничество с гальванизатором - лучшая гарантия оптимальных результатов.

Не всегда возможно обнаружить, что конструкция была оцинкована, потому что она, возможно, впоследствии была покрыта слоем краски, например, по эстетическим соображениям. Горячий оцинкованный кусок, на котором после нескольких десятилетий надежного и не требующего обслуживания обслуживания появляется ржавчина, можно без проблем дезинфицировать и повторно оцинковать; она готова начать новый жизненный цикл.

Причины образования коррозии

Так как электрохимический способ защиты автомобиля направлен исключительно против коррозии, следует рассмотреть причины, вызывающие поражение ею кузова. Основными из них являются вода и дорожные реагенты, применяемые в холодный период. В сочетании друг с другом они образуют высококонцентрированный соленый раствор. К тому же осевшая на кузове грязь продолжительное время удерживает влагу в порах, а если она содержит дорожные реагенты, то еще и притягивает молекулы воды и из воздуха.

Проектов

Горячая или холоднокатаная катушка может быть покрыта металлическим защитным слоем. Наиболее известные процессы.

Горячее цинкование непрерывно

Непрерывное горячее цинкование: горячекатаная или холоднокатаная катушка погружается в цинковую ванну. В этом процессе защиты доступны следующие покрытия.

Электролитическое гальванизация

Электролитическое гальванизация: слой цинка наносят разностью анодного потенциала между холоднокатаной полосой и цинковой баней. Слой органического покрытия может быть нанесен на холоднокатаные рулоны. Доступны несколько типов покрытия и широкий диапазон цветов. Как правило, предварительно покрытые катушки затем профилируются в элементах крыши и фасадах различной формы и размеров.

Ситуация усугубляется, если лакокрасочное покрытие автомобиля имеет дефекты, даже небольшого размера. В таком случае распространение коррозии будет происходить очень быстро, и даже сохранившиеся защитные покрытия в виде грунта и оцинковки могут не остановить этот процесс. Поэтому важно не только постоянно очищать автомобиль от грязи, но и следить за состоянием его лакокрасочного покрытия. В распространении коррозии также играют роль температурные колебания, а также вибрации.

Термин «электролиз» относится к природным явлениям гальванической и случайной коррозии электролитической коррозии посредством злоупотребления языком и в условиях яхтинга. Коррозия металлов является электрохимическим явлением: она включает в себя измеримые электрические токи и влияет как на безопасность экипажей, так и на стоимость затронутых лодок.

Коррозия металлов просто

Коррозия является следствием циркуляции электрического тока, естественного или наложенного между анодом и катодом, проводящим связь и погруженным в тот же самый электролит. Существует разрушение материала на аноде и защита на катоде, следовательно, термин «катодная защита».

Также следует отметить участки автомобиля, наиболее подверженные поражению коррозией. К ним относятся:

детали, расположенные ближе всего к дорожному покрытию, то есть пороги, крылья и днище;
сварные швы, оставшиеся после ремонта, особенно если он был неграмотно осуществлен. Это объясняется высокотемпературным «ослаблением» металла;
кроме того, ржавчина часто поражает различные скрытые плохо вентилируемые полости, где скапливается влага и долго не высыхает.

Гальваническая коррозия и электролитическая коррозия

Гальваническая коррозия связана с естественными различиями потенциала, существующего между различными металлами, находящимися в контакте в одном и том же электролите, в начале циркуляции электрического тока очень низкой интенсивности: тока коррозии. Он эффективно противостоит жертвенным анодам, которые естественным образом обеспечивают защитный ток, который противодействует течению коррозии. Будьте осторожны, катодная защита, которую они обеспечивают, не предполагается: измеряется!

Принцип действия электрохимической защиты

Рассматриваемый способ защиты кузова от ржавчины относят к активным методам. Разница между ними и пассивными способами состоит в том, что первые создают какие-либо защитные меры, не позволяющие вызывающим коррозию факторам воздействовать на автомобиль, в то время как вторые лишь изолируют кузов от воздействия атмосферного воздуха. Данная технология изначально применялась для защиты от ржавчины трубопроводов и металлоконструкций. Электрохимический метод считают одним из наиболее эффективных.

С другой стороны, электролитическая коррозия обусловлена наличием непрерывного непрерывного и случайного тока: тока утечки, который усиливается в одном или другом направлении и в соответствии с его полярностью - воздействием тока коррозии. Будьте осторожны, вредные токи утечки с края или набережной всегда стремятся достичь «земли» и вызвать ускоренную коррозию проводящего металла в точках выхода в море! Аноды тогда не помогают, и только раннее обнаружение и быстрая нейтрализация таких течений сохранят вас от их дорогостоящих последствий!

Данный способ защиты кузова, который также называют катодным, основан на особенностях протекания окислительно-восстановительных реакций. Суть состоит в том, что на защищаемую поверхность накладывают отрицательный заряд.

Сдвиг потенциала осуществляют с применением внешнего источника постоянного тока или путем соединения с протекторным анодом, состоящим из более электроотрицательного металла, чем защищаемый объект.

Коррозионный потенциал и защита подводных металлов

Защита погруженных металлов от коррозии обеспечивается совместно системой окраски, а также системой катодной защиты. Его эффективность зависит от величины, достигаемой их коррозионным потенциалом, выраженной в мВ. В изображении температуры человеческого тела его контроль с помощью соответствующего устройства осуществляется с помощью простого измерения, интерпретация которого мгновенно: потенциал коррозии должен находиться в интервале защита. Его значение указывает уровень защиты, предоставляемый анодами, что является существенной ролью, и предупреждает вас, если необходимо, о возможном наличии вредных токов утечки с края или док-станции.

Принцип действия электрохимической защиты автомобиля состоит в том, что между поверхностью кузова и поверхностью окружающих объектов вследствие разности потенциалов между ними по цепи, представленной влажным воздухом, проходит слабый ток. В таких условиях окислению подвергается более активный металл, а другой, наоборот, восстанавливается. Именно поэтому используемые для автомобилей защитные пластины из электроотрицательных металлов называют жертвенными анодами. Однако при чрезмерном сдвиге потенциала в отрицательную сторону возможно выделение водорода, изменение состава приэлектродного слоя и прочие явления, которые приводят к деградации защитного покрытия и возникновению стресс-коррозии защищаемого объекта.

Рассматриваемая технология для автомобилей предполагает использование в качестве катода (отрицательно заряженного полюса) кузова, а анодами (положительно заряженными полюсами) служат различные окружающие объекты или установленные на автомобиле элементы, проводящие ток, например, металлические сооружения или влажное дорожное покрытие. При этом анод должен состоять из активного металла, такого как магний, цинк, хром, алюминий.

Во многих источниках приведена разность потенциалов между катодом и анодом. В соответствии с ними, чтобы создать полную защиту от коррозии для железа и его сплавов, необходимо достичь потенциал в 0,1-0,2 В. Большие значения слабо сказываются на степени защиты. При этом плотность защитного тока должна составлять от 10 до 30 мА/м².

Однако эти данные не совсем верны – в соответствии с законами электрохимии, расстояние между катодом и анодом прямо пропорционально определяет величину разницы потенциалов. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо достичь определенного значения разницы потенциалов. К тому же воздух, рассматриваемый при данном процессе в качестве электролита, способен проводить электрический ток, характеризующийся большой разницей потенциалов (примерно кВт), поэтому ток с плотностью 10-30 мА/м² не будет проводиться воздухом. Возможно возникновение лишь «побочного» тока в результате намокания анода.

Что касается разности потенциалов, наблюдается концентрационная поляризация по кислороду. При этом попавшие на поверхность электродов молекулы воды ориентируются на них таким образом, что происходит освобождение электронов, то есть реакция окисления. На катоде данная реакция, наоборот, прекращается. Вследствие отсутствия электрического тока освобождение электронов происходит медленно, поэтому процесс безопасен и незаметен. Благодаря эффекту поляризации, происходит дополнительное смещение потенциала кузова в отрицательную сторону, что дает возможность периодически выключать устройство защиты от коррозии. Нужно отметить, что площадь анода прямо пропорционально определяет эффективность электрохимической защиты.

Варианты создания

В любом случае роль катода будет выполнять кузов автомобиля. Пользователю необходимо выбрать предмет, который будет использован в качестве анода. Выбор осуществляют на основе условий эксплуатации автомобиля:

Для автомобилей, находящихся в неподвижном состоянии, на роль катода подойдет расположенный вблизи металлический объект, например, гараж (при условии, что он построен из металла или имеет металлические элементы), контур заземления, который может быть установлен в отсутствии гаража на открытой стоянке.
На движущемся автомобиле могут быть использованы такие приспособления, как резиновый металлизированный заземляющийся «хвост», протекторы (защитные электроды), монтируемые на кузов.

Ввиду отсутствия тока, протекающего между электродами, бортовую сеть автомобиля +12 вольт достаточно подключить к одному или нескольким анодам через добавочный резистор. Последнее устройство служит для ограничения тока разряда аккумулятора в случае замыкания анода на катод. Основными причинами замыкания являются неграмотно осуществленная установка оборудования, повреждение анода или его химическое разложение вследствие окисления. Далее рассмотрены особенности применения перечисленных ранее предметов в качестве анодов.

Использование гаража в качестве анода считают наиболее простым способом электрохимической защиты кузова стоящего автомобиля. Если помещение имеет металлический пол или напольное покрытие с открытыми участками железной арматуры, то также будет обеспечена и защита днища. В теплый период в металлических гаражах наблюдается парниковый эффект, однако в случае создания электрохимической защиты он не разрушает автомобиль, а наоборот направлен на защиту его кузова от коррозии.

Создать электрохимическую защиту при наличии металлического гаража весьма просто. Для этого достаточно подключить данный объект к положительному разъему аккумуляторной батареи автомобиля через добавочный резистор и монтажный провод.

В качестве положительного разъема можно использовать даже прикуриватель при условии наличия в нем напряжения при отключенном замке зажигания (не у всех автомобилей данное приспособление сохраняет работоспособность при отключенном двигателе).

Контур заземления при создании электрохимической защиты используют в качестве анода по тому же принципу, что рассмотренный выше металлический гараж. Различие состоит в том, что гараж защищает весь кузов автомобиля, в то время как этот способ - лишь его днище. Контур заземления создают путем забивания в грунт по периметру автомобиля четырех металлических стержней длиной не менее 1 м и натягивания между ними проволоки. Подключение контура к автомобилю, как и гаража, осуществляют через добавочный резистор.

Резиновый металлизированный заземляющий «хвост» является простейшим способом электрохимической защиты движущегося автомобиля от коррозии. Данное приспособление представляет собой резиновую полоску с металлическими элементами. Принцип его функционирования состоит в том, что в условиях высокой влажности между кузовом автомобиля и дорожным покрытием возникает разность потенциалов. Причем чем выше влажность, тем больше эффективность электрохимической защиты, создаваемой рассматриваемым элементом. Заземляющий «хвост» устанавливают в задней части автомобиля таким образом, чтобы на него попадали брызги воды, вылетающие при движении по мокрому дорожному покрытию из под заднего колеса, так как это повышает эффективность электрохимической защиты.

Достоинство заземляющего хвоста состоит в том, что, помимо функции электрохимической защиты, он избавляет кузов автомобиля от статического напряжения. Это особо актуально для транспорта, перевозящего топливо, так как электростатическая искра, являющаяся результатом накопления статического заряда в процессе движения, опасна для транспортируемого им груза. Поэтому приспособления в виде металлических цепей, волочащихся по дорожному покрытию, встречаются, например, на бензовозах.

В любом случае необходимо изолировать заземляющий хвост от кузова автомобиля по постоянному току и наоборот «закоротить» по переменному. Это достигают путем использования RC-цепочки, которая представляет собой элементарный частотный фильтр.

Защита автомобиля от коррозии электрохимическим способом с использованием в качестве анодов защитных электродов рассчитана также на эксплуатацию в движении. Протекторы устанавливают в наиболее уязвимых для коррозии местах кузова, представленных порогами, крыльями, днищем.

Защитные электроды, как и во всех рассмотренных ранее случаях, функционируют по принципу создания разницы потенциалов. Достоинство рассматриваемого способа состоит в постоянном наличии анодов вне зависимости от того, стоит ли автомобиль или движется. Поэтому данную технологию считают весьма эффективной, однако она наиболее сложна в создании. Это объясняется тем, что для обеспечения высокой эффективности защиты необходимо установить на кузове автомобиля 15-20 протекторов.

В качестве защитных электродов могут быть использованы элементы из таких материалов, как алюминий, нержавеющая сталь, магнетит, платина, карбоксил, графит. Первые два варианта относят к разрушающимся, то есть состоящие из них защитные электроды требуется менять с интервалом в 4-5 лет, в то время как остальные называют неразрушающимися, так как они характеризуются значительно большей долговечностью. В любом случае протекторы представляют собой пластины круглой или прямоугольной формы площадью 4-10 см².

В процессе создания такой защиты нужно учитывать некоторые особенности протекторов:

радиус защитного действия распространяется на 0,25-0,35 м;
электроды необходимо устанавливать лишь на участки, имеющие лакокрасочное покрытие;
для закрепления рассматриваемых элементов следует использовать эпоксидный клей или шпатлевку;
перед установкой рекомендуется зачистить глянец;
наружную сторону протекторов недопустимо покрывать краской, мастикой, клеем и прочими электроизоляционными веществами;
так как защитные электроды представляют собой положительно заряженные пластины конденсатора, они должны быть изолированы от отрицательно заряженной поверхности кузова автомобиля.

Роль диэлектрической прокладки конденсатора будет выполнять лакокрасочное покрытие и клей, расположенные между протекторами и кузовом автомобиля. Также нужно учитывать, что величина расстояния между протекторами прямо пропорционально определяет электрическое поле, поэтому их следует устанавливать на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить достаточную емкость конденсатора.

Провода к защитным электродам подводят через проколы в закрывающих отверстия в днище автомобиля резиновых заглушках. Можно установить на автомобиль много протекторов маленького размера или меньшее количество защитных электродов большего размера. В любом случае необходимо использовать данные элементы на участках, наиболее уязвимых по отношению к коррозии, обращенными наружу, так как роль электролита в данном случае выполняет воздух.

Кузов автомобиля после установки электрохимической защиты такого типа не будет бить током, так как она создает электричество очень небольшой силы. Даже если человек прикоснется к защитному электроду, то не получит удар. Это объясняется тем, что в электрохимической антикоррозийной защите применяется постоянный ток малой силы, создающий слабое электрическое поле. К тому же существует альтернативная теория, согласно которой магнитное поле существует только между поверхностью кузова и местом установки защитных электродов. Поэтому электромагнитное поле, создаваемое электрохимической защитой, более чем в 100 раз слабее электромагнитного поля мобильного телефона.