Теоретическое введение. Катодная протекторная защита металлических конструкций от электрохимической коррозии состоит в том, что к защищаемой конструкции присоединяют анодный

Катодная протекторная защита металлических конструкций от электрохимической коррозии состоит в том, что к защищаемой конструкции присоединяют анодный протектор – какой-либо металл или сплав, имеющий в данной коррозионной среде потенциал, более отрицательный, чем у металла защищаемой конструкции. Механизм катодной протекторной защиты металлов от коррозии аналогичен механизму катодной защиты внешним током. Между защищаемым металлом и анодным протектором протекает электрический ток, катодно поляризующий поверхность защищаемого металла. Смещение потенциала металла защищаемой конструкции в отрицательную сторону приводит к уменьшению или полному прекращению коррозионного разрушения. Анодный процесс при этом протекает на постепенно растворяющемся анодном протекторе, изготовляемом из магниевых, цинковых или алюминиевых сплавов. При правильном применении этого способа защиты коррозия металлической конструкции в электролите либо полностью прекращается, либо значительно уменьшается. Полная защита возможна, если при присоединении анодного протектора к металлу потенциал металла достигает значения его обратимого потенциала (Е _Ме)_обр, а при протекторной защите сплава – обратимого потенциала наиболее отрицательной анодной составляющей сплава. Чтобы обеспечивать эффективную защиту, протекторы должны отвечать следующим требованиям: максимальное количество электрической энергии, соответствующее единице массы протектора; минимальная потеря мощности в результате коррозии самого протектора; максимальная первоначальная электродвижущая сила в системе протектор-сооружение; максимальная продолжительность работы протектора; минимальная анодная поляризация металла протектора. Эффективность протекторной защиты металлов от коррозии характеризуют величиной защитного эффекта Z и коэффициентом защитного действия K _з (см. работу «защита сталей от коррозии внешним током»). Кроме того, работу самого анодного протектора характеризуют следующими показателями: теоретическим и практическим выходом тока, коэффициентом полезного действия.

Теоретический выход тока анодного протектора – величина, обратная электрическому эквиваленту С _теор металла протектора, т.е. 1/ С _теор (А·ч/кг).

Практический выход тока анодного протектора рассчитывают по уравнению:

(112)

где 1/ С _прак – практический выход тока, А·ч/кг; С _прак – практический электрохимический эквивалент металла протектора, кг/(А·ч); I – средняя сила тока, отдаваемого протектором в цепь защиты, А; τ – время работы протектора, ч; Δ m _п – убыль массы анодного протектора, кг.

Расхождение между теоретическим и практическим выходом тока обусловлено саморастворением (коррозией) металла анодного протектора, которое не связано с генерацией защитного тока в цепи защищаемый металл-протектор.

Коэффициент полезного действия анодного протектора рассчитывают по уравнениям:

(113)

(114)

где η – коэффициент полезного действия анодного протектора, %; (Δ m _п)_теор – теоретическое уменьшение массы анодного протектора, кг; (Δ m _п)_прак – действительное уменьшение массы анодного протектора, кг.

Протекторная защита – эффективный и экономически выгодный метод защиты конструкций от коррозии в грунте, морской воде и других нейтральных средах. Применение протекторной защиты в кислых средах ограничено, так как в них велико саморастворение металла протекторов и мала катодная поляризуемость защищаемых металлов.

Эффективность протекторной защиты и, что особенно важно, радиус ее действия существенно зависят от электропроводности коррозионной среды. Чем хуже электропроводность коррозионной среды, тем меньше радиус действия протектора. Эффективность протекторной защиты подземных сооружений повышают, помещая протектор в наполнитель (специальную смесь солей), что способствует снижению собственной коррозии протектора, уменьшению сопротивления в цепи протектор-сооружение, препятствует образованию плотных пленок продуктов коррозии на поверхности протектора. Применение наполнителя обеспечивает стабильную во времени силу тока в цели протектор-сооружение и высокий коэффициент полезного действия протектора.

Протекторную защиту применяют как дополнительное (к изолирующему покрытию), а также как самостоятельное средство защиты металлических конструкций от коррозии.