Hvad er katodisk beskyttelse?
Katodisk beskyttelse er en metode til beskyttelse af metalstrukturer mod korrosion.De metaller, hvorfra disse strukturer er lavet mdash;Almindeligt stål mdash;er tilbøjelige til korrosion gennem en oxidationsreaktion, når de er i hyppig kontakt med vand.Reaktionen involverer metallet, der opgiver elektroner og fremmes ved spor af salte opløst i vandet, hvilket får vandet til at fungere som en elektrolyt.Korrosion kan således ses som en elektrokemisk proces.Katodisk beskyttelse forvandler metalstrukturen til en katode mdash;en positivt ladet elektrode mdash;Ved at opsætte en elektrokemisk celle ved hjælp af et mere elektropositivt metal som anode, så strukturen ikke mister elektroner til dens omgivelser.
Denne metode til beskyttelse kan bruges på underjordiske rør og tanke;Strukturer over jorden, såsom elektricitetspyloner;og delvist nedsænkede strukturer, såsom skibe og borerigge.Det kan også bruges til at beskytte stålstængerne i armeret beton.Metaller, der er mere modstandsdygtige over for korrosion, har en tendens til at være dyrere end stål og kan mangle den nødvendige styrke, så korrosionsbeskyttet stål er normalt den bedste mulighed, selvom andre metaller, der kan korrodere, også kan beskyttes på denne måde.
Stål bestårhovedsageligt af jern, der har et redox -potentiale på -0,41 volt.Dette betyder, at det vil have en tendens til at miste elektroner i et miljø, der har et mindre negativt redoxpotentiale, såsom vand, der kan komme i kontakt med dette metal i form af regn, kondens eller fugtig, omgivende jord.Vanddråber i kontakt med jern danner en elektrokemisk celle, hvor jern oxideres af reaktionen Fe - Fe 2 + + 2e -
Iron II (Fe
2+) -ioner går i opløsning i vandet, mens elektronerne strømmer gennem metallet, og i kanten af vandet producerer en interaktion mellem elektroner, ilt og vand hydroxid (OH - ) ioner ved reaktionen: O 2 + 2H 2 O + 4E -- 4OH -.De negative hydroxidioner reagerer med de positive jern II -ioner i vandet og danner uopløseligt jern II hydroxid (Fe (OH) 2 ), som derefter oxideres til jern III -oxid (Fe 2 O 3 ), bedreKendt som rust. Der er to hovedmetoder til katodisk beskyttelse, der søger at forhindre denne korrosion ved at tilvejebringe en alternativ kilde til elektroner.Ved galvanisk beskyttelse er et metal med et mere negativt redoxpotentiale end det metal, der skal beskyttes, forbundet til strukturen med en isoleret ledning, der danner en anode.Magnesium, med et redoxpotentiale på -2,38 volt, bruges ofte til dette formål mdash;Andre almindeligt anvendte metaller er aluminium og zink.Denne procedure opsætter en elektrisk celle med en strøm, der flyder fra anoden til strukturen, der fungerer som katoden.Anoden mister elektroner og er korroderet;Af denne grund er det kendt som en "offeranode." Et problem med galvanisk katodisk beskyttelse er, at anoden til sidst vil blive korroderet til det punkt, hvor den ikke længere giver beskyttelse og skal udskiftes.Et alternativt katodisk beskyttelsessystem er imponeret den nuværende katodiske beskyttelse (ICCP).Dette ligner den galvaniske metode, bortset fra at en strømforsyning bruges til at generere en elektrisk strøm fra anoden til den struktur, der skal beskyttes.En jævnstrøm (DC), i modsætning til vekselstrøm (AC), kræves, så en ensretter bruges til at konvertere AC til DC.Denne metode giver meget mere varig beskyttelse, da strømmen leveres eksternt i stedet for at blive genereret ved reaktionen af anoden med dens omgivelser, så anodens levetid er meget forøget.