Co to jest ochrona katodowa?

Ochrona katodowa jest metodą ochrony struktur metali przed korozją.Metale, z których tworzone są te struktury mdash;powszechnie stal mdash;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 metalową konstrukcję w katodę i mdash;pozytywnie naładowana elektroda i mdash;poprzez ustawianie ogniwa elektrochemicznego za pomocą bardziej elektropozytywnego metalu jako anody, aby konstrukcja nie tracą elektronów w otoczeniu.

Ta metoda ochrony może być stosowana 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 betonie wzmocnionym.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.

Stala składa się ze staligłównie 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⁺) przechodzą do roztworu w wodzie, podczas gdy elektrony przepływają przez metal, a na krawędzi wody interakcja elektronów, tlenu i wody wytwarza wodorotlenek (OH ^-) Jony 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 następnie utlenia się do tlenku żelaza III (Fe ₂ O ₃ ), lepiej, lepiej, lepiej, lepiej, lepiejZnane 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.Magnez, z potencjałem redoks -2,38 woltów jest często stosowany w tym celu mdash;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 znany 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.