Способы предотвращения электрохимической коррозии

1 способ. Пассивная защита от коррозии – изолирование поверхность металла с помощью диэлектрического покрытия. В этом случае выход электронов в раствор исключен.

Именно этот способ применяют, нанося защитные полимерные покрытия на трубопроводы, используемые для укладки в грунте.

Однако бездефектных покрытий не бывает. Дефекты изоляционных покрытий возникают:
• вследствие брака при нанесении покрытия (в заводских или трассовых условиях);
• при хранении изолированных труб до их укладки в грунт;
• в процессе монтажа;
• при изолировании сварных швов при стыке труб;
• при эксплуатации вследствие старения изоляции труб.

2 способ. Активная защита от коррозии – для защиты металла трубы на дефектных участках изоляции применяется второй способ – так называемая катодная защита от коррозии.

При электрохимической коррозии разрушение металла происходит за счет выхода ионов металла в раствор. Затормозить этот процесс можно за счет «насыщения» металла электронами, которые в паре с катионами раствора создадут барьер, препятствующий выходу ионов.

Виды активной (катодной) защиты от электрохимической коррозии

Добиться такого состояния можно двумя способами:
1. Протекторная защита (Protection – защита) – к защищаемому металлу присоединяют другой металл с более электроотрицательным зарядом. Потенциал железа (основа трубной стали) в грунте от −550 до −750 мВ. Применяемый в качестве протектора магний Мg в этих условиях имеет потенциал −1600 мВ (м.с.э.). При замыкании металлов с разными потенциалами в электролите (грунтовый электролит) будет происходить стекание тока с магния на железо, при этом магний будет растворяться, а железо окажется «под защитой».
2. Катодная защита с использованием внешнего источника тока – защищаемый металл «насыщают» электронами, подключив к отрицательному полюсу источника постоянного тока. К положительному полюсу источника тока подключается анодное заземление. Электрическая цепь замыкается через грунт.

Схема катодной защиты

При катодной защите в результате прохождения постоянного тока через грунт, происходит электролиз грунтового электролита. Положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются к катоду (трубопроводу), а отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся в направлении от катода к аноду (анодному заземлителю).

На электродах происходит преобразование тока:
• на катоде (трубопроводе) – ионный ток преобразуется в электронный;
• на аноде (анодный заземлитель) – электронный ток преобразуется в ионный.

Преобразование тока осуществляется за счет следующих электрохимических реакций.

На металле трубопровода в местах нарушения защитного покрытия протекает реакция восстановления растворенного в воде кислорода:

О₂ + 4е^- + 4Н⁺ → 2Н₂О (К)

На анодном заземлении возможно протекание следующих реакций:

1. Образование кислорода из Н2О по реакции:

2Н₂О → О₂ + 4е^- + 4Н⁺ (А.1)

2. Реакция растворения материала анода:

Ме → Меⁿ⁺ + nе^- (А.2)

Для сплавов на основе железа (ферросилид, магнетит) реакция А.2 принимает вид:

Fe → Fe²⁺ + 2е^-