Катодная защита с расходуемыми анодами
В качестве расходуемых анодов в принципе можно использовать любой металл, имеющий более отрицательный потенциал, чем защищаемый металл (в соответствии с электрохимическим рядом напряжений). По ряду технико-экономических соображений такие аноды (часто их называют протекторы), как правило, изготавливают из сплавов на основе алюминия, реже из цинка или магния. В качестве примера в табл. 2.1-2.4 приводится химический состав протекторных сплавов, используемых в России, и их физико-химические свойства.
Как видно из приведенных таблиц, проекторные сплавы имеют широкий интервал электрохимических характеристик, что обеспечивает возможность защиты практически всего многообразия металлических конструкций и изделий из различных материалов и для различных условий эксплуатации.
Эффективность использования и оптимальный срок службы катодной защиты с расходуемыми анодами обеспечивается при соблюдении следующих основных принципов выбора протекторных сплавов:
- по совокупности свойств наиболее эффективны алюминиевые сплавы. Выбор других сплавов целесообразен только при необходимости удовлетворения специальных требований;
- во взрыво- и пожароопасных условиях следует использовать цинковые сплавы;
- при необходимости ограничения водородного показателя среды учитываются следующие данные:
Основа сплава Al Zn Mg
pH 4-5 6-8 10-11
- для исключения водородной деполяризации применяются цинковые сплавы;
- в морской воде соленостью менее 10% наиболее эффективны магниевые сплавы.
Расходуемые аноды изготавливаются, как правило, методом литья, реже – методом прессования. По конструктивному исполнению аноды весьма различны по размерам, форме, методам крепления в зависимости от эксплуатационных условий. Например, для установки на подводной части корпуса судна используются аноды обтекаемой формы, чтобы не создавать дополнительного сопротивления движения судна. Для защиты внутренней поверхности судовых труб, теплообменных аппаратов и т.п. применяют аноды небольших размеров кольцевой, пальчиковой или иной формы. Для защиты наружной поверхности морских трубопроводов обычно применяют аноды в форме браслетов массой в десятки и сотни килограммов.
Рис. 2.6 Зависимость скорости коррозии (1) и степени защиты (2) углеродистой стали от
смещения потенциала в движущейся морской воде.
Рис.2.7 - Зависимость скорости коррозии алюминиевого сплава Al-Mg от
смещения потенциала в движущейся морской воде.
От формы анода зависит его токоотдача, поэтому при низкой электропроводности среды применяют аноды с большей удельной поверхностью, например, прутковые, а в среде с высокой электропроводностью наоборот с малой поверхностью (брусковые, полусферические и пр.).
В зависимости от условий эксплуатации защищаемого объекта и применяемого протекторного сплава аноды могут изготавливаться короткозамкнутые, отключаемые, с встроенным регулируемым сопротивлением, подвесные.
Таблица 2.1
Химический состав алюминиевых протекторных сплавов
|
Марка сплава |
Легирующие элементы, % по массе |
Примеси, % по массе,не более |
||||
|
Zn |
Mg |
Sn |
Zr |
Добавка |
||
|
АП2 |
0,4 – 0,8 |
- |
- |
- |
0,005 – 0,1 |
Fe – 0,1 |
|
АП3 |
4 - 6 |
- |
- |
0,001 – 0,1 |
- |
Сu – 0,01 |
|
АП4 |
4 - 6 |
0,5 – 1,0 |
0,05 – 0,1 |
- |
- |
Si – 0,1 |
Таблица 2.2
Химический состав цинковых протекторных сплавов
|
Марка сплава |
Легирующие элементы, % по массе |
Примеси, % по массе, не более |
||||||
|
Al |
Mg |
Mn |
Ti |
Si |
Fe |
Cu |
Pb |
|
|
ЦП1 |
0,4 – 0,6 |
- |
- |
- |
- |
0,001 |
0,001 |
0,005 |
|
ЦП2 |
0,5 – 0,7 |
0,1 – 0,3 |
0,1 – 0,3 |
- |
- |
0,004 |
0,001 |
0,005 |
|
ЦП3 |
0,2 -0,6 |
- |
- |
0,005-0,1 |
0,005– 0,1 |
0,004 |
0,001 |
0,005 |
Таблица 2.3
Химический состав магниевого протекторного сплава МП1
|
Легирующий элемент |
Содержание, % по массе |
Примеси |
Содержание, % по массе, не более |
|
Al |
5 – 7 |
Fe |
0,003 |
|
Zn |
2 – 4 |
Cu |
0,004 |
|
Mn |
0,02 – 0,5 |
Ni |
0,001 |
|
Ti |
не более 0,04 |
Si |
0,04 |
Таблица 2.4
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТЕКТОРНЫХ СПЛАВОВ
|
Марка |
Теоретический электрохимии-ческий эквивалент, г/Ar |
Теорети- |
Коэффициент полезного исполь -зования, % |
Потенциал, В
|
Плотность
|
|
|
стационарный |
в контакте со стальным сооружением |
|||||
|
АП2 |
0,34 |
2960 |
80 |
0,65 |
0,6 |
2,7 |
|
АП3 |
0,35 |
2880 |
85 |
0,82 |
0,7 |
2,8 |
|
АП4 |
0,35 |
2880 |
85 |
0,9 |
0,8 |
2,8 |
|
ЦП1 |
1,22 |
820 |
95 |
0,82 |
0,73 |
7,1 |
|
ЦП2 |
1,22 |
820 |
95 |
0,83 |
0,73 |
7,1 |
|
ЦП3 |
1,22 |
820 |
95 |
0,84 |
0,75 |
7,1 |
|
МП1 |
0,45 |
2200 |
65 |
1,3 |
1,2 |
1,8 |
Таблица 2.5
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ АНОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
|
Материал |
Удельная |
Рабочая |
Удельный расход |
|
|
г/м2 |
мм/год |
|||
|
Сталь |
7,9 |
50 |
60 |
65 |
|
Алюминий |
2,7 |
50 |
30 |
80 |
|
Графит |
1,8 |
300 |
2 |
15 |
|
Ферросилид |
7,0 |
300 |
6 |
10 |
|
Сплав Pb-Ag |
11,3 |
300 |
0,12 |
0,1 |
|
Платина |
21,4 |
2000 |
0,01 |
0,004 |
Рассказать друзьям:
