Wat is kathodische bescherming?
Kathodische bescherming is een methode om metaalstructuren tegen corrosie te beschermen.De metalen waaruit deze structuren zijn gemaakt mdash;Gewoonlijk staal mdash;zijn vatbaar voor corrosie door een oxidatiereactie wanneer ze frequent contact met water zijn.De reactie omvat het metaal dat elektronen opgeeft en wordt bevorderd door sporen van zouten opgelost in het water, waardoor het water als een elektrolyt werkt.Corrosie kan dus worden gezien als een elektrochemisch proces.Kathodische bescherming verandert de metalen structuur in een kathode mdash;Een positief geladen elektrode mdash;door een elektrochemische cel op te zetten met behulp van een meer elektropositief metaal als de anode, zodat de structuur geen elektronen in de omgeving verliest.
Deze beschermingsmethode kan worden gebruikt op ondergrondse buizen en tanks;bovengrondse structuren, zoals elektriciteitspylonen;en gedeeltelijk ondergedompelde structuren, zoals schepen en boorplatforms.Het kan ook worden gebruikt om de stalen staven in gewapend beton te beschermen.Metalen die beter bestand zijn tegen corrosie zijn meestal duurder dan staal en kunnen de noodzakelijke sterkte missen, dus corrosie-beschermd staal is meestal de beste optie, hoewel andere metalen die kunnen corroderen ook op deze manier worden beschermd.voornamelijk van ijzer, dat een redoxpotentieel heeft van -0,41 volt.Dit betekent dat het de neiging heeft om elektronen te verliezen in een omgeving met een minder negatief redoxpotentieel, zoals water, dat in contact kan komen met dit metaal in de vorm van regen, condensatie of vochtige, omringende grond.Waterdruppels in contact met ijzer vormen een elektrochemische cel waarin ijzer wordt geoxideerd door de reactie Fe - Fe
2 ++ 2e -.De Iron II (Fe 2+) ionen gaan in oplossing in het water, terwijl de elektronen door het metaal stromen en aan de rand van het water, een interactie van de elektronen, zuurstof en water produceert hydroxide (OH - ) ionen door de reactie: o 2 + 2H 2 o + 4e -- 4OH -.De negatieve hydroxide -ionen reageren met de positieve ijzer II -ionen in het water, die onoplosbaar ijzer II hydroxide (Fe (OH) 2 ) vormen, die vervolgens wordt geoxideerd tot ijzer III -oxide (Fe 2 3 ), beterBekend als roest. Er zijn twee hoofdmethoden voor kathodische bescherming die proberen deze corrosie te voorkomen door een alternatieve bron van elektronen te bieden.Bij galvanische bescherming is een metaal met een meer negatief redox -potentieel dan het te beschermen metaal verbonden met de structuur door een geïsoleerde draad, waardoor een anode wordt gevormd.Magnesium, met een redoxpotentieel van -2,38 volt wordt vaak gebruikt voor dit doel mdash;Andere veelgebruikte metalen zijn aluminium en zink.Deze procedure stelt een elektrische cel in met een stroom die stroomt van de anode naar de structuur, die fungeert als de kathode.De anode verliest elektronen en is gecorrodeerd;Om deze reden staat het bekend als een 'offeranode'.
Een probleem met galvanische kathodische bescherming is dat de anode uiteindelijk zal worden gecorrodeerd tot het punt waar deze niet langer bescherming biedt en moet worden vervangen.Een alternatief kathodisch beveiligingssysteem is onder de indruk van de huidige kathodische bescherming (ICCP).Dit is vergelijkbaar met de Galvanic -methode, behalve dat een voeding wordt gebruikt om een elektrische stroom van de anode naar de te beschermen structuur te genereren.Een directe stroom (DC), in tegenstelling tot wisselstroom (AC), is vereist, dus een gelijkrichter wordt gebruikt om AC naar DC te converteren.Deze methode biedt veel duurzame bescherming omdat de stroom extern wordt geleverd in plaats van te worden gegenereerd door de reactie van de anode met zijn omgeving, zodat de levensduur van de anode sterk wordt verhoogd.