Vad är katodiskt skydd?

Katodiskt skydd är en metod för att skydda metallstrukturer från korrosion.Metallerna från vilka dessa strukturer tillverkas mdash;Vanligtvis stål mdash;är benägna att korrosion genom en oxidationsreaktion när de är i ofta kontakt med vatten.Reaktionen involverar metall som ger upp elektroner och främjas av spår av salter upplöst i vattnet, vilket får vattnet att fungera som en elektrolyt.Korrosion kan således ses som en elektrokemisk process.Katodiskt skydd förvandlar metallstrukturen till en katod mdash;en positivt laddad elektrod mdash;Genom att ställa in en elektrokemisk cell med en mer elektropositiv metall som anod, så att strukturen inte förlorar elektroner till dess omgivningar.

Denna skyddsmetod kan användas på underjordiska rör och tankar;Strukturer över marken, såsom elpyloner;och delvis nedsänkta strukturer, såsom fartyg och borriggar.Det kan också användas för att skydda stålstängerna i armerad betong.Metaller som är mer resistenta mot korrosion tenderar att vara dyrare än stål och kan sakna nödvändig styrka, så korrosionsskyddat stål är vanligtvis det bästa alternativet, även om andra metaller som kan korrodera också kan skyddas på detta sätt.

Stål består av stål bestårfrämst av järn, som har en redoxpotential på -0,41 volt.Detta innebär att det tenderar att förlora elektroner i en miljö som har en mindre negativ redoxpotential, såsom vatten, som kan komma i kontakt med denna metall i form av regn, kondens eller fuktig, omgivande jord.Vattendroppar i kontakt med järn bildar en elektrokemisk cell där järn oxideras av reaktionen Fe - Fe ^{2 +} + 2e ^-.Iron II (Fe ²⁺) joner går in i lösningen i vattnet, medan elektronerna flyter genom metallen, och vid kanten av vattnet, producerar en interaktion mellan elektroner, syre och vatten hydroxid (OH ^-) joner genom reaktionen: O ₂ + 2H ₂ O + 4E ^-- 4OH ^-.De negativa hydroxidjonerna reagerar med de positiva järn II -jonerna i vattnet och bildar olöslig järn II -hydroxid (Fe (OH) ₂ ), som sedan oxideras till järn III -oxid (Fe ₂ O ₃ ), bättreKänd som Rust.

Det finns två huvudmetoder för katodiskt skydd som försöker förhindra denna korrosion genom att tillhandahålla en alternativ källa till elektroner.Vid galvaniskt skydd är en metall med en mer negativ redoxpotential än metallen som ska skyddas ansluten till strukturen med en isolerad tråd, och bildar en anod.Magnesium, med en redoxpotential på -2,38 volt används ofta för detta ändamål mdash;Andra vanligt använda metaller är aluminium och zink.Denna procedur sätter upp en elektrisk cell med en ström som strömmar från anoden till strukturen, som fungerar som katoden.Anoden förlorar elektroner och är korroderad;Av denna anledning är det känt som en "offeranod."

Ett problem med galvaniskt katodiskt skydd är att anoden så småningom kommer att korroderas till den punkt där den inte längre ger skydd och måste bytas ut.Ett alternativt katodiskt skyddssystem är imponerad nuvarande katodiskt skydd (ICCP).Detta liknar den galvaniska metoden, förutom att en strömförsörjning används för att generera en elektrisk ström från anoden till strukturen som ska skyddas.En likström (DC), i motsats till växlande ström (AC), krävs, så en likriktare används för att konvertera AC till DC.Denna metod ger mycket mer varaktigt skydd eftersom strömmen tillförs externt istället för att genereras genom reaktionen från anoden med dess omgivningar, så att anodens livslängd ökas kraftigt.