Катодная защита

Катодная защита конструкций от коррозии применяется преимущественно в условиях следующих агрессивных сред: морской и жесткой речной воды, почвы и т.д. Эта защита основана на использовании основных законов процесса электролиза.

Суть катодной защиты заключается в том, что защищаемую деталь присоединяют к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Анодом служит обычный электрод из железа, установленный на определенном расстоянии от объекта (Рис.8). Такие железные бруски применяются в качестве анодов для береговых сооружений. Такое решение приводит к загрязнению водной среды окислами Fе, а поэтому оно не всегда может применяться (анод лучше не растворимый). Анода расходуют до 9кг в год и поэтому его периодически заменяют. Из-за неравномерности распределения тока на поверхности защищаемого сооружения величина защитного тока превышает расчетную.

Рис.8 Катодная защита для берегового сооружения

Нужно следить, чтобы не произошла "перезащита металла" это приводит к интенсивному выделению водорода. Она очень опасна для Zn, РЬ, А1, Sn, т.к. произойдет подщелачивание прикатодного участка:

О₂+2Н₂О+4е 4ОН

эти металлы в щелочной среде разрушаются.

Катодная защита, по-видимому, наиболее важный метод борьбы с коррозией. С ее помощью коррозию фактически сводят к нулю, и поверхность Ме не подвергается разрушению при выдержке в агрессивной среде в течение неограниченного времени. Электрохимическая защита применяется для борьбы с коррозией таких металлов как сталь, Сu, Рb, А1, латунь во всех видах грунтовых и особенно в водных средах. Она может эффективно использоваться для предотвращения коррозионного растрескивания, коррозионной усталости (но не просто усталости) межкристаллитной коррозии.

Элементы системы катодной защиты:

Рис.9: катодная защита на судах

1. электрод сравнения

2. щит управления системы катодной защиты

3. силовые кабели для подключения анодов, электродов сравнения, щита управления.

4. аноды с около анодными экранами

Конструкция делается катодом (корпус), а в электропроводную среду (морскую воду) помещается анод и подключается источник тока. Источник питания(1) служит для преобразования энергии судовой (или береговой) сети переменного тока напряжением 220 или 380В в постоянный ток с напряжением 12-24В-такое напряжение обычно используется в системах катодной защиты.

В отечественном судостроении в качестве источников питания в настоящее время применяются полупроводниковые выпрямители типа ПАК (преобразователь автоматический катодный). Электроды сравнения служат для измерения потенциала подводной части корпуса судна или любой защищаемой конструкции.

В практике электрохимической защиты морских судов от коррозии наиболее широкое применение получили хлорсеребряные электроды сравнения.

Аноды в системах катодной защиты служат для обеспечения стекания защитного тока в морскую воду. Стационарные аноды устанавливаются на наружной обшивке корпуса судна. В береговых системах применяются подвесные аноды.

Для катодной защиты корпуса корабля применение растворимых анодов не эффективно, т.к. процесс их замены громоздкая и дорогая операция. Поэтому в судостроении применяются нерастворимые аноды.

В настоящее время наиболее распространены Рt- аноды для

систем катодной защиты судов. Однако дороговизна платины заставляет искать способы, возможности ее экономии. Она применяется в виде тонкого покрытия на подложке из пассивирующих металлов - Тi, Та, Nb.

Нанесение тонких слоев Рt осуществляется способами: гальваническим осаждением, напылением расплавленного металла и приваркой платиновой фольги. Рt и платинированный Тi могут применяться в широком интервале плотностей тока до 5000 а/м2. Расход Рt при этой плотности тока составляет 6 мг/м.кв. Ориентировочный срок службы анодов из Рt и платинированного Тi -15-20 лет.Околоанодные экраны применяются с целью обеспечения более равномерного распределения тока по защищаемой поверхности корпуса (т.е. чтобы электрическое поле анода не влияло на распределение тока), а также с целью защиты лакокрасочного покрытия вблизи анодов от разрушения кислородом, хлором, кислотами (НС1, НСlO).

Материалы околоанодных экранов должны обладать достаточной химической стойкостью, механической прочностью и диэлектрическими свойствами. Материалы околоанодных экранов используются стеклопластики холодного отверждения на эпоксидной смоле. Они наформовываются непосредственно на обшивку судна и в этом случае обеспечивается плотное прилегание экрана к обшивке при любом радиусе кривизны.

Катодная защита имеет преимущества:

· возможность применения к объекту, где уже есть очаги коррозии;

· длительный срок службы;

· снижается обрастание корпуса судна.

Недостатки: наличие дополнительного персонала.