Э лектрохимическая защита металлов. Протекторная защита. Катодная защита.

Процесс электрохимического разрушения металлических конструкций в агрессивной среде является результатом ионизации металла за счет отдачи им электронов окислительному компоненту среды и переходу ионов металла в раствор. Такой процесс можно остановить или сильно замедлить путем создания условий, затрудняющих отдачу металлом электронов (анодная защита), или путем изменения направления тока в системе металл–электролит (катодная защита). В зависимости от направления смещения потенциала металла электрохимическая защита подразделяется на катодную и анодную.

Катодная защита применима для металлов, не склонных к пассивации и сводится к тому, чтобы обеспечить на поверхности металла возможность протекания только (или преимущественно) катодных процессов путем сдвига его потенциала в отрицательную сторону.

На рис. 18.1 показана поляризационная диаграмма коррозии двухэлектродного элемента в электролите, поясняющая катодную защиту. Точке О пересечения анодной кривой φ –B с катодной φ –С соответствует стационарный потенциал φ_х и плотность тока коррозии j_кор. Если всю систему заполяризовать до более отрицательного потенциала, например, до φ₁, то плотность анодного тока уменьшится до значения j₁. Анодный ток (ток коррозии) может полностью прекратиться, если систему заполяризовать до потенциала φ .

Рис. 18.1. Поляризационная диаграмма коррозии, поясняющая катодную защиту

При такой катодной поляризации поляризующий ток идет, с одной стороны, на подавление анодного тока (т.е. непосредственно на защиту от коррозии), а с другой – на поляризацию катода от потенциала φ_х до потенциала φ₁. Поэтому плотность поляризующего тока должна быть больше, чем необходимо для достижения защитного эффекта. Защитный ток должен быть тем больше, чем больше катодная поверхность, и чем меньше поляризуемость катода, как это происходит при коррозии с водородной деполяризацией.

При достаточно большой плотности приложенного внешнего тока суммарный положительный ток протекает на всей поверхности металла (включая анодные участки), следовательно, отсутствуют условия для перехода ионов металла в раствор.

При катодной защите защищаемая конструкция присоединяется к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а положительный полюс источника тока соединяется с металлической болванкой или графитом (вспомогательный анод). Ток от вспомогательного анода направляется в катодные и анодные участки коррозионных элементов, заполяризовывая в них катодные участки до потенциала анода, и возвращается к источнику постоянного тока. При таком присоединении разряжаться будет источник постоянного тока и разрушаться болванка металла, служащая анодом (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Схема катодной защиты внешним током: 1 – защищаемая стальная конструкция; 2 – соединительные провода; 3 – источник постоянного тока; 4 – анод

Катодная защита возможна лишь в том случае, когда защищаемая конструкция и вспомогательный анод находятся в электронном и электролитическом контакте. Часто катодную защиту применяют в сочетании с нанесением защитных покрытий. Катодная защита внешним током нецелесообразна в условиях атмосферной коррозии, в парообразной среде, в органических растворителях, так как в таких случаях коррозионная среда не обладает достаточной электропроводностью. Разновидностью катодной защиты является протекторная защита. Отличие заключается в ином источнике катодной поляризации защищаемого