Hva er katodisk beskyttelse?

Katodisk beskyttelse er en metode for å beskytte metallstrukturer mot korrosjon.Metallene som disse strukturene er laget fra mdash;ofte stål mdash;er utsatt for korrosjon gjennom en oksidasjonsreaksjon når de er i hyppig kontakt med vann.Reaksjonen involverer metallet som gir opp elektroner og fremmes av spor av salter oppløst i vannet, noe som får vannet til å fungere som en elektrolytt.Korrosjon kan dermed sees på som en elektrokjemisk prosess.Katodisk beskyttelse gjør metallstrukturen til en katode og mdash;en positivt ladet elektrode mdash;Ved å sette opp en elektrokjemisk celle ved hjelp av et mer elektropositivt metall som anode, slik at strukturen ikke mister elektroner til omgivelsene.

Denne beskyttelsesmetoden kan brukes på underjordiske rør og tanker;over bakken strukturer, for eksempel elektrisitetspyloner;og delvis nedsenkede strukturer, for eksempel skip og borerigger.Det kan også brukes til å beskytte stålstengene i armert betong.Metaller som er mer motstandsdyktige mot korrosjon har en tendens til å være dyrere enn stål og kan mangle nødvendig styrke, så korrosjonsbeskyttet stål er vanligvis det beste alternativet, selv om andre metaller som kan korrodere også kan beskyttes på denne måten.

stål bestårhovedsakelig av jern, som har et redokspotensial på -0,41 volt.Dette betyr at det vil ha en tendens til å miste elektroner i et miljø som har et mindre negativt redokspotensial, for eksempel vann, som kan komme i kontakt med dette metallet i form av regn, kondens eller fuktig, omkringliggende jord.Vanndråper i kontakt med jern danner en elektrokjemisk celle der jern oksideres av reaksjonen Fe - Fe ^{2 +} + 2e ^-.Jernet II (Fe ²⁺) -ioner går i oppløsningen i vannet, mens elektronene strømmer gjennom metallet, og ved kanten av vannet produserer en interaksjon mellom elektronene, oksygen og vann hydroksyd (OH ^-) ioner ved reaksjonen: O ₂ + 2H ₂ O + 4E ^-- 4OH ^-.De negative hydroksydionene reagerer med de positive jern II -ionene i vannet, og danner uoppløselig jern II -hydroksid (Fe (OH) ₂ ), som deretter oksideres til jern III -oksyd (Fe ₂ O ₃ ), bedrekjent som rust.

Det er to hovedmetoder for katodisk beskyttelse som søker å forhindre denne korrosjonen ved å gi en alternativ kilde til elektroner.I galvanisk beskyttelse er et metall med et mer negativt redokspotensialpotensial enn metallet som skal beskyttes koblet til strukturen med en isolert ledning, og danner en anode.Magnesium, med et redokspotensial på -2,38 volt brukes ofte til dette formålet og mdash;Andre ofte brukte metaller er aluminium og sink.Denne prosedyren setter opp en elektrisk celle med en strøm som strømmer fra anoden til strukturen, som fungerer som katoden.Anoden mister elektronene og er korrodert;Av denne grunn er det kjent som en "offeranode."

Et problem med galvanisk katodisk beskyttelse er at anoden til slutt vil bli korrodert til det punktet hvor den ikke lenger gir beskyttelse og må byttes ut.Et alternativt katodisk beskyttelsessystem er imponert gjeldende katodisk beskyttelse (ICCP).Dette ligner på den galvaniske metoden, bortsett fra at en strømforsyning brukes til å generere en elektrisk strøm fra anoden til strukturen som skal beskyttes.En likestrøm (DC), i motsetning til vekselstrøm (AC), er nødvendig, så en likeretter brukes til å konvertere AC til DC.Denne metoden gir mye mer varig beskyttelse ettersom strømmen tilføres eksternt i stedet for å bli generert ved reaksjonen fra anoden med omgivelsene, slik at levetiden til anoden er sterkt økt.