Коррозия и защита металлов. Электрохимическая коррозия. Катодная и протекторная защита

     4. Арматура, расположенная на бетонном фундаменте, должна быть изолирована от бетона и железобетонных конструкций изолирующими прокладками и плитами.

     5. Конструкция крепления бетона, стенок  и дюкеров должна быть выполнена  таким образом, чтобы исключить  электрический контакт с бетоном или железобетоном.

     6. Если прокладка трубопровода  с катодной защитой осуществляется  по методу мостовых конструкций,  подвесные устройства этих мостов  не должны иметь электрического  контакта с металлом трубопровода, т. е. должны быть предусмотрены изолирующие системы в местах соединения трубопровода и мостовой конструкции, а электрические соединения надземных (мостовых) и подземных частей трубопровода должны быть выполнены с помощью специальных электрических кабелей.

     7. Управляющие элементы трубопровода с электрическим приводом — задвижки, заслонки, клапаны и т. п. — не должны быть заземлены. Электрическая защита этих элементов осуществляется с помощью выключателей защиты.

     8. Через каждые 1–2 км на защищаемом  трубопроводе выделяются измерительные участки для определения потенциала труба/грунт, а через каждые 5 км — участки для измерения тока. Минимальная защитная разность потенциалов (по отечественным нормативам) должна составлять (–1,1)–(–0,72) В по отношению к медносульфатному электроду сравнения. Превышение этих величин до значений > (–1,22) В может нарушить адгезию изоляции трубопровода, поэтому максимально допустимая разность потенциалов в изолированных трубопроводах должна быть £ (–1,22) В.

     Для морских гидротехнических сооружений применяют двухступенчатую схему катодной защиты. На первом этапе поддерживается высокая плотность тока, при которой образование и отложение защитной пленки протекает ускоренно. После того, как на защищаемой поверхности образуется достаточно толстая пленка из труднорастворимых солей, приступают ко второму этапу защиты. При этом плотность тока делают более низкой, чем первоначальная. Двухступенчатая защита может быть также обеспечена монтированием двух типов протекторов — основных и вспомогательных. Основные протекторы рассчитаны на весь период действия защиты, а вспомогательные — только на начальный этап повышенной плотности тока. Поэтому для основных протекторов отношение массы к поверхности уменьшено, зачастую они выполняются в виде сфер, в то время как вспомогательные имеют вид дисков или лент.

     Чтобы обеспечить эффективную защиту, протекторы должны обеспечивать:

• максимальное количество электрической энергии, соответствующей единице массы протектора;
• минимальную потерю мощности в результате коррозии самого протектора;
• максимальную первоначальную электродвижущую силу в системе протектор—сооружение;
• минимальное омическое сопротивление системы протектор—сооружение;
• максимальный срок службы протектора;
• минимальную анодную поляризацию.

     Протекторы  в основном изготавливаются из магниевых, цинковых или алюминиевых сплавов, реже — из углеродистых сталей. Эффективность протекторной защиты подземных сооружений может быть повышена, если поместить протектор в специальную смесь солей, называемую активатором или наполнителем. Наполнитель служит для понижения собственной коррозии протектора, уменьшения анодной поляризации, уменьшения сопротивления протекающему к защищаемой поверхности току и для устранения причин, вызывающих образование плотных пленок продуктов коррозии на поверхности протектора. Применение наполнителя обеспечивает стабильную силу тока в цепи протектор—сооружение и высокий коэффициент полезного действия системы защиты. В случае магниевых сплавов основными компонентами наполнителя служат гипс, глина, сульфаты магния и натрия. Возможно применение ряда минералов, в частности астраханита, мирабилита, эпсомита и т. п. Наполнители приготавливаются путем смешивания сухих солей и глины с водой до получения сметанообразной пасты.

     В зависимости от вида защищаемого  объекта и эксплуатационных условий защищаемой системы можно использовать одиночные, групповые и сплошные протекторные устройства, обеспечивающие защиту на участках большой протяженности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     Коррозия - это разрушение металла в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой. При этом металлы окисляются и образуются продукты, состав которых зависит от условий коррозии. Коррозия самопроизвольный процесс и соответственно происходит с уменьшением энергии Гиббса системы.

     В целом потери народного хозяйства  от коррозии исчисляются миллиардами  рублей ежегодно. Цель борьбы с коррозией - это сохранение ресурсов металлов, мировые запасы которых ограничены. Изучение коррозии и разработка методов  защиты металлов от нее представляют теоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение.

     Таким образом, самопроизвольное разрушение металла (коррозия) приносит большие  убытки. Коррозия протекает по различным  механизмам и вызывает разные виды разрушений.

     Электрохимическая коррозия является гетерогенным и многостадийным процессом. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость металлов в данной коррозионной среде.

     В коррозионной практике в качестве окислителей-деполяризаторов, осуществляющих коррозию, выступают  ионы водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода. При увеличении активности ионов металла (повышение концентрации ионов металла в растворе), потенциал анода возрастает, что приводит к торможению растворения металла. Понижение активности металла, напротив, способствует растворению металла.

     Основной  же причиной коррозии металлов остается по-прежнему термодинамическая вероятность  протекания в данных условиях на металле  анодных процессов ионизации  металла и сопряженного с ним  катодного процесса деполяризации.

     Таким образом, электрохимическая коррозия протекает через сопряженные  процессы анодного растворения металла  и катодного восстановления окислителя, обычно молекул кислорода или  ионов водорода. Возможность протекания при коррозии того или иного катодного процесса определяется его потенциалом. Коррозия с поглощением кислорода лимитируется стадией диффузии кислорода и возрастает с увеличением его концентрации и при перемешивании и зависит от температуры. Коррозия с выделением водорода зависит от природы примесей в металле, от рН и возрастает с увеличением температуры. Некоторые металлы имеют склонность к пассивации вследствие образования защитных слоев.

      Катодная  защита заключается в уменьшении скорости электрохимической коррозии путем катодной поляризации или с помощью вспомогательных электродов (протекторов), являющихся анодами по отношению к корродирующей системе.

      При протекторной защите к изделию подсоединяют металл или сплав, потенциал которого значительно отрицательнее потенциала металла изделия. Такие металлы или сплавы называются протекторами.

      В соответствии с рассмотренными ранее  механизмами коррозию металлов можно  затормозить изменением потенциала металла, пассивацией металла, снижением  концентрации окислителя, изоляцией  поверхности металла от окислителя, изменением состава металла и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников и литературы 

1. Красноярский  В. В., Электрохимический  метод защиты металлов от коррозии, М., 1961;
2. Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыксин Е. И., Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите, Л., 1972;
3. Люблинский Е. Я., Протекторная зашита морских судов и сооружений от коррозии, Л., 1979;
4. Кузуб B. C., Анодная защита технологического оборудования, М., 1989.
5. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х ч. М., Мир, 1991.
6. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. М., Химия, 1994.
7. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высш. шк., 1984. С. 230.
8. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. 88 с.
9. Улиг Г.Г., Реви Р.О. Коррозия и борьба с ней: Введение в коррозионную науку и технику. Л.: Химия, 1989. 456 с.
10. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1986. 359 с.
11. Бенеш П., Пумпр В., Свободова М., Мансуров Г. Н. 111 вопросов по химии. 1994 г.
12. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия 1986 г.
13. В.В. Фролов Химия 1968 г.
14. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. 1985 г.
15. Исаев "Коррозия металлов..."
16. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1967.
17. Жук Н.П. "Курс коррозии и защиты металлов", Металлургия, М.: 1976