Тема 18. Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии. Катодная защита.

Катодная защита. Сущность катодной защиты заключается в искусственной поляризации катода таким образом, чтобы его потенциал, по крайней мере, стал равным потенциалу анода коррозионной пары. Это можно сделать, подключив к двухэлектродной (катод – анод) коррозионной паре третий электрод с более отри­цательным потенциалом. В результате такой поляризации катода работа кор­розионной пары прекращается. Однако это может быть лишь при определенном более отрицательном потенциале и соответствующей силе защитного тока.

Рассмотрим случай поляризации постоянным током. Трубопровод, расположенный в грунте является катодом по отношению к электролиту, заполняющему, в той или иной мере поры грунта. Соответственно грунт является анодом по отношению к трубопроводу. Отрицательный полюс источника тока подключается к трубопроводу (катод), а положительный – к специально устраиваемому заземлению (анод) (рис. 23.1). Источник тока 2 называют станцией катодной защиты (СКЗ). Каждая станция в зависимости от коррозионных свойств грунта, качества изоляции, мощности самой станции может защитить трубопровод 1 на участке определенной длины L. В пределах этой длины защитный потенциал, создаваемый СКЗ, обеспечивает отсутствие на катоде (трубопроводе) электрохимической коррозии.

Рисунок 23.1 – Схема катодной защиты

В то же время анод вследствие активизации анодного процесса интенсивно разрушается. Изображенная на рисунке 23.1 кривая 3 характеризует распределение защитной разности потенциалов V в пределах длины участка L. Наибольшее значение V_з.max фиксируется обычно напротив анода. Эффективно защитный потенциал может выполнять свое назначение только в том случае, если он не меньше определенного, так называемого минимального защитного потенциала V_з.min. Отметим, что смещение защитного потенциала в область более отрицательных значений не оказывает существенного влияния на коррозию металла.

Но при чрезмерном увеличении V по сравнению с V_min между изоляцией и поверхностью металла скапливается водород, выделяющийся в результате катодного процесса. Это может привести к отслоению изоляции и ухудшению защитных свойств покрытия. Таким образом, можно сказать, что качество покрытия оказывает существенное влияние на параметры катодной защиты. Чем лучше качество покрытия, тем требуется меньший защитный потенциал, тем большую длину участка можно защитить от одной станции. Если учитывать и естественный потенциал труба – земля, существовавший до наложения защитного потенциала, то максимально допустимая разность потенциалов труба – земля будет равна:

V_з.max = V_е + V_max , (23. 1)

а минимальная

V_з.min = V_е + V_min , (23. 2)

где V_е – естественная разность потенциалов; V_max и V_min – соответственно максимально и минимально допустимые разности наложенного потенциала.

Исходя из указанных особенностей можно заключить, что предельные значения защитного потенциала ограничиваются значениями, приведенными в таблице 23.1 (ГОСТ 9.015-74).

Таблица 23.1 – Значение потенциалов

Разность потенциалов	Допустимые потенциалы по отношению к электроду сравнения, В
	водородному	медносульфатному
Минимальная для всех сред Максимальная для всех сред: трубопроводы с защитными покрытиями трубопроводы без покрытия	–0,55 –0,8 Не ограничивается	–0,85 –1,1 Не ограничивается

Существует другой метод оценки защитного потенциала, суть которого заключается в установлении определенного сдвига первоначального, т. е. естественного потенциала, в отрицательную сторону, при котором обеспечивается защита от коррозии. Это смещение устанавливается в пределах 0,28 – 0,32 В. Для реализации второго метода оценки необходимо измерение естественного потенциала трубопровода в различных точках при выключенной катодной защите.