Was ist kathodischer Schutz?

Der kathodische Schutz ist eine Methode zum Schutz von Metallstrukturen vor Korrosion.Die Metalle, aus denen diese Strukturen hergestellt werden, und Mdash;Allgemein Stahl mdash;sind anfällig für Korrosion durch eine Oxidationsreaktion, wenn sie häufig mit Wasser in Kontakt stehen.Die Reaktion umfasst das Metall, das Elektronen aufgibt, und wird durch im Wasser gelöste Salze gefördert, wodurch das Wasser als Elektrolyt wirkt.Korrosion kann daher als elektrochemischer Prozess angesehen werden.Der kathodische Schutz verwandelt die Metallstruktur in eine Kathode mdash;eine positiv geladene Elektrode mdash;Durch die Einrichtung einer elektrochemischen Zelle unter Verwendung eines elektropositiven Metalls als Anode, so dass die Struktur keine Elektronen an ihrer Umgebung verliert.

Diese Schutzmethode kann an unterirdischen Rohren und Tanks verwendet werden.oberirdische Strukturen wie Elektrizitätspylone;und teilweise untergetauchte Strukturen wie Schiffe und Bohrungen.Es kann auch verwendet werden, um die Stahlstangen in Stahlbeton zu schützen.Metalle, die korrosionsfester sind, sind tendenziell teurer als Stahl und es fehlt möglicherweise die erforderliche Festigkeit. Daher ist der korrosionsgeschützte Stahl normalerweise die beste Option, obwohl andere Metalle, die Korrodieren können, auch auf diese Weise geschützt werden können.

Stahl bestehthauptsächlich von Eisen, das ein Redoxpotential von -0,41 Volt hat.Dies bedeutet, dass es tendenziell Elektronen in einer Umgebung verlieren wird, die ein weniger negatives Redoxpotential wie Wasser aufweist, das mit diesem Metall in Form von Regen, Kondensation oder feuchten, umgebenden Boden in Kontakt kommen kann.Wassertröpfchen in Kontakt mit Eisen bilden eine elektrochemische Zelle, in der Eisen durch die Reaktion Fe - Fe ^{2 +} + 2e ^- oxidiert wird.Die Eisen-II (Fe ²⁺) -Ionen gehen im Wasser in Lösung, während die Elektronen durch das Metall fließen und am Rand des Wassers eine Wechselwirkung der Elektronen, Sauerstoff und Wasser erzeugt Hydroxid (OH ^-

-- -- erzeugt am Wasser.) Ionen durch die Reaktion: o 2 + 2h 2 o + 4e -- 4OH -.Die negativen Hydroxidionen reagieren mit den positiven Eisen -II -Ionen im Wasser und bilden unlösliche Eisen -II -Hydroxid (Fe (OH) 2 ), das dann besser zu Eisen III -Oxid (Fe 2 O 3 ) oxidiert wird, besserBekannt als Rost. Es gibt zwei Hauptmethoden zum kathodischen Schutz, die diese Korrosion durch eine alternative Elektronenquelle verhindern möchten.Beim galvanischen Schutz wird ein Metall mit einem negativeren Redoxpotential als das zu schützende Metall durch einen isolierten Draht mit der Struktur verbunden und bildet eine Anode.Magnesium mit einem Redoxpotential von -2,38 Volt wird häufig für diesen Zweck verwendet und MDASH;Andere häufig verwendete Metalle sind Aluminium und Zink.Dieses Verfahren stellt eine elektrische Zelle mit einem Strom ein, der von der Anode zur Struktur fließt, die als Kathode fungiert.Die Anode verliert Elektronen und ist korrodiert;Aus diesem Grund ist es als „Opferanode“ bekannt. Ein Problem mit dem galvanischen kathodischen Schutz ist, dass die Anode schließlich bis zu dem Punkt korrodiert wird, an dem sie keinen Schutz mehr bietet und ersetzt werden muss.Ein alternatives kathodisches Schutzsystem ist beeindruckt den aktuellen kathodischen Schutz (ICCP).Dies ähnelt der galvanischen Methode, außer dass eine Stromversorgung verwendet wird, um einen elektrischen Strom von der Anode zur zu schützenden Struktur zu erzeugen.Ein Gleichstrom (DC) im Gegensatz zum Wechselstrom (AC) ist erforderlich, sodass ein Gleichrichter zum Umwandeln von Wechselstrom in DC verwendet wird.Diese Methode bietet viel dauerhafterer Schutz, da der Strom extern geliefert wird, anstatt durch die Reaktion der Anode mit seiner Umgebung erzeugt zu werden, so dass die Lebensdauer der Anode stark erhöht wird.