Электрохимические способы защиты

Практика показывает, что изоляционные покрытия не гарантируют необходимой защиты металлических изделий, в т.ч. подземных трубопроводов от коррозии по следующим причинам:

а) в процессе эксплуатации они теряют свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию;

б) в покрытиях остается некоторое количество незамеченных при проверке дефектов.

В связи с этим защиту металлических изделий и трубопроводов от подземной коррозии осуществляют защитными покрытиями в сочетании со средствами электрохимической защиты (ЭХЗ). К ним относятся протекторная защита, электрозащита и электродренажная защита.

3.1. Протекторная защита. Она заключается в том, что к защищаемому изделию присоединяют протектор, состоящий из более активного металла. Возникает накоротко замкнутый гальванический элемент, в котором изделие является катодом, а протектор – анодом. Поэтому разрушаться будет протектор. В качестве протекторов используют отходы цинкового производства и старые изделия из магниевых сплавов. Этим способом защищают гребные винты морских судов, подземные трубопроводы и сооружения.

Схема установки для протекторной защиты трубопроводов:

1 – трубопровод; 2 – контакт; 3 – контрольно-измерительная колонка; 4 – изолированный провод; 5 – протектор; 6 – активатор; 7 – насыпной грунт

Электроотдача одного протектора невелика, поэтому иногда в установку включают несколько протекторов. Для их изготовления используют сплавы на основе магния, цинка или алюминия, у которых электродный потенциал более отрицательный по сравнению с железом. Лучший эффект в почвенных условиях дают магниевые сплавы. Внутри протектора помещают контактный стальной стержень для подключения кабеля. Для повышения эффективности работы протектора его погружают в специальную смесь солей, называемую активатором.

Преимуществом протекторной защиты является возможность ее использования в местах отсутствия источников электроэнергии. Однако она имеет и существенные недостатки: а) протектор быстро расходуется, что требует его частой замены; б) радиус действия протекторной защиты не более 50 м. Поэтому чаще используют электрозащиту, или метод внешнего потенциала.

3.2. Электрозащита. Она бывает катодной или анодной.

При катодной защите изделие подключают к катоду источника постоянного тока, а его анод подключают к вспомогательному электроду, например куску старого рельса, или замыкают на землю, например при защите газо- и нефтепроводов. В результате на защищаемом изделии возникает избыточный отрицательный заряд, оно становится катодом и не разрушается. Коррозии подвергается вспомогательный электрод, который выполняет роль анода.

Принципиальная схема катодной защиты:

1 — источник постоянного тока; 2 — изолированный электропровод; 3 — трубопровод с поврежденной изоляцией (катод); 4 — заглубленный железный анод; 5 — дренаж (соединение трубы с электропроводом).

Радиус действия катодной защиты достигает 2 км. Она применяется для повышения стойкости металлических сооружений в условиях почвенной и морской коррозии, а также при контакте металлов с агрессивными химическими средами. На практике катодная защита редко применяется без дополнительных мероприятий. Требуемый для полной защиты ток обычно бывает чрезмерно велик, и помимо дорогостоящих электрических установок для его обеспечения, он часто вызывает вредный побочный эффект, например чрезмерное защелачивание почвы. Поэтому катодная защита применяется в сочетании с некоторыми видами покрытий. Требуемый при этом ток мал и служит только для защиты непокрытых участков поверхности металла.

При анодной защите изделие подключают к аноду источника тока, а катод соединяют со вспомогательным электродом. При этом электродный потенциал защищаемого металла сдвигается в сторону более положительных значений, вследствие чего его коррозионная стойкость повышается. Применение анодной защиты целесообразно в сильноагрессивных средах, например в химической промышленности. Она применяется для защиты аппаратуры из стали, титана или др. металлов, например, для предотвращения коррозии нержавеющих сталей при их контакте с серной кислотой.