9.3.2 Анодная защита

Анодная защита основана на смещении потенциала стальной конструкции в область потенциалов, соответствующих пассивному состоянию конструкции. Достичь этого можно двумя способами:

- с помощью внешнего источника тока;

- присоединением к защищаемому металлу другого металла, имеющего более положительный потенциал и называемого протектором -катодом. Примерами второго способа являются гальванические катодные покрытия, вызывающие анодную пассивацию защищаемого металла. К ним относятся медные покрытия нержавеющей стали, платиновые покрытия титана и др. Практический интерес для защиты металлических сооружений представляет анодная поляризация от внешнего источника тока.

Принципиальная схема анодной защиты приведена на рисунке 37. Положительный полюс источника тока 1 соединяется с защищаемой конструкцией 2, отрицательный — с вспомогательным протектором — катодом 3. Катод должен отличаться высокой стабильностью

1— источник постоянного тока, 2 — защищаемая конструкция, 3 — катод, 4 — электрод сравнения, 5 — прибор для измерения потенциала

Рисунок 37 — Схема анодной защиты

в данной химической среде. Его изготавливают из никеля для щелочных сред, меди и молибдена для серной кислоты, кремнистого чугуна для растворов неорганических солей, Электрод сравнения 4 служит для замера потенциала защищаемой конструкции, а также служит датчиком при автоматическом регулировании потенциала.

Теоретические основы анодной защиты можно объяснить, используя кривую анодной поляризации защищаемой конструкции, показанную на рисунке 38. В отсутствие тока металл характеризуется стационарным потенциалом φ_{ст .}

Рисунок 38 — Анодная поляризационная кривая

При подключении источника тока наблюдается сдвиг потенциала в положительную сторону и рост плотности тока. Участок 1 - 2 характеризуется ростом скорости растворения металла, максимальное значение которой достигается при потенциале φ₂ и критической плотности тока J_кр. Участок 2 - 3 характеризуется образованием пассивной пленки на поверхности металла, уменьшением плотности тока до J_п и потенциала до φ₃. Участок 3 - 4 в области потенциалов φ₃ — φ₄ и плотности тока J_п отвечает пассивному состоянию, при котором скорость коррозии минимальна. Участок 4 - 5 характеризуется разрушением пассивной пленки и увеличением скорости коррозии (явление перепассивации). Для осуществления анодной защиты необходимо знать указанные параметры.

Анодная защита может быть использована в случаях, когда:

- аноднополяризованный металл обнаруживает область пассивного состояния шириной не менее 50 мВ, в которой скорость растворения металла ничтожно мала;

- через конструкцию свободно проходит электрический ток, что гарантирует доступ тока ко всем ее частям, контактирующим с агрессивной средой;

- среда обнаруживает хорошую электропроводность и стабильность при эксплуатации защиты.

Чаще всего анодная защита применяется для предотвращения коррозии внутренних поверхностей химической аппаратуры—резервуаров, цистерн, реакторов, теплообменников и других конструкций, изготовленных из углеродистых и легированных сталей и титановых сплавов.

При анодной защите расход электрической энергии относительно мал, резко снижается загрязнение среды продуктами коррозии, что имеет иногда решающее значение в производстве синтетических материалов, в фармацевтической промышленности.

Сравнивая катодную и анодную защиту, можно отметить следующее:

- анодная защита применяется только для пассивирующихся металлов, а катодная — практически для всех металлов;

- анодная защита рекомендуется для защиты металлов в наиболее агрессивных средах (кислотах, щелочах, солях), катодная — только в слабоагрессивных и в умеренно агрессивных средах;

- радиус действия анодной защиты очень большой, катодной —небольшой;

- плотность тока и потребление энергии при анодной защите значительно ниже, чем при катодной;

- анодная защита имеет высокую стоимость оборудования и низкую стоимость эксплуатации, катодная защита - среднюю стоимость

оборудования и среднюю стоимость эксплуатации.