Электрохимические методы защиты от коррозии - катодная защита

Суть этих методов заключается в том, чтобы при возможном возник­новении гальванических элементов защищаемый металл был заведомо ка­тодом, так как разрушается, окисляясь, всегда металл - анод. Для создания подобных гальванических элементов используют более активный металл либо внешний источник постоянного тока.

Использование более активных металлов

К одному из вариантов этой защиты можно отнести рассмотренные выше «анодные» металлические покрытия после их частичного наруше­ния.

Если более активный металл вводят в объём защищаемого металла, образуются устойчивые к коррозии сплавы. В частности, устойчивыми к коррозии сталями являются хромистые стали. При содержании хрома более 20% они обладают высокой стойкостью против всех видов коррозии, их часто называют нержавеющими. Хром имеет меньший потенциал, чем же­лезо, поэтому железо в возможно образующихся на поверхности микро­гальванических элементах будет катодом.

Активные металлы (имеющие меньшие значения потенциалов) или со­держащие их сплавы используют в качестве протекторов. Металл-протектор присоединяют к поверхности защищаемой металлической кон­струкции. Обычно используют несколько протекторов, присоединяемых к одной конструкции. Образуются гальванические элементы, в которых за­щищаемый металл является катодом, а протектор - анодом. Для защиты стальных изделий в качестве протекторов используют цинк или сплавы на основе магния (рис. 17).

а б

а) - опора ЛЭП; б) - корпус корабля

Рисунок 17 - Схема протекторной защиты

Рассмотрим защиту стальной конструкции с помощью магниевых про­текторов в воде с рН = 7. Магний является анодом (Е° _{Mg/Mg 2+} = -2,38 В,

Е°_{Fe/ Fe2+}⁼ -0,44В), и разрушается, а сталь является катодом, и на её по­верхности происходит восстановление кислорода. Процесс восстановления не затрагивает и не изменяет металл катода, поэтому до тех пор, пока про­текторы полностью не разрушатся, коррозия на поверхности стальной кон­струкции происходить не будет.

Анод: Mg│Fe° - 2 ё → Fe²⁺

Катод: Fe│О₂ +2Н₂О + 4 ё → 4(ОН) ^-

Протекторную защиту обычно применяют как дополнительный способ защиты в сочетании с различными гидроизолирующими покрытиями.

Электрозащита от коррозии

Сущность электрозащиты (защита наложенным постоянным током) состоит в том, что защищаемая металлическая конструкция подключается к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока (выпрями­теля, генератора), поэтому она будет катодом, а анодом служит вспомога­тельный электрод, обычно сталь, чугун (или металл), который присоединя­ется к положительному полюсу источника тока (рис. 18).

А) - защищаемый стальной трубопровод (катод);

Б) - вспомогательный электрод (анод)

Рисунок 18 - Схема электрозащиты

Электрозащиту чаще всего используют для массивных стальных кон­струкций, находящихся в воде или в почве, обычно в комбинации с изоли­рующими покрытиями. Преимущества электрозащиты заключаются в лег­кости регулирования подаваемого тока и поддержания необходимого за-

щитного потенциала, а также в возможности применения в качестве анодов дешёвых чёрных металлов или металлолома.

При катодной электрозащите на поверхности защищаемого металла (катод) в зависимости от значения рН и состава среды происходит восста­новление ионов водорода или молекул кислорода, а вспомогательный ме­талл (анод) разрушается.

Рассмотрим реакции при электрозащите стального трубопровода, на­ходящегося в нейтральной среде (металл вспомогательного электрода обо­значен символом Me).

Анод: Me│ Me⁰ - 2 ё →Ме²⁺

Катод: Fe│О₂ +2Н₂О + 4 ё → 4(ОН) ^-