Электрохимическая защита
В некоторых случаях невозможно или очень трудно возобновить лакокрасочное покрытие или же защитный оберточный материал конструкций в процессе их эксплуатации. Это может быть подземный трубопровод, металлоконструкции гидротехнических сооружений, находящихся в зоне погружения, или же подводные части морских судов. В этом случае применяется электрохимическая защита (ЭХЗ), в комплексе с ЛКП или самостоятельно.
Электрохимическая защита – защита металла от коррозии, осуществляемая поляризацией от внешнего источника тока или путем соединения с металлом (протектором), имеющим более отрицательный или более положительный потенциал, чем у защищаемого металла. В зависимости от направления поляризации различают катодную и анодную защиты
ГОСТ 5272-68
Суть электрохимической защиты состоит в том, что к готовому металлическому изделию извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор).
В этом уроке будут разобраны:
Катодная защита
Катодная защита – это электрохимическая защита, основанная на смещении потенциала объекта защиты в область отрицательных значений.
Катодная электрохимическая защита от коррозии применяется тогда, когда защищаемый металл не склонен к пассивации.
Суть катодной электрохимической защиты состоит в приложении к изделию внешнего тока (источник постоянного тока или протектор) от отрицательного полюса. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом коррозия защищаемой конструкции сводится почти к нулю. Анод же постепенно разрушается, и его необходимо периодически менять. В качестве анода анода (анод с наложенным током) используются малорастворимые материалы (высоколегированные нержавеющие стали, графит, платинированный титан и т.д.).
Внешним источником тока служат станции катодной защиты, которые состоят из выпрямителя (преобразователя), токоподвода к защищаемому сооружению, анодных заземлителей, электрода сравнения и анодного кабеля.
Примеры оборудования для катодной защиты подземных трубопроводов:
Станция (установка) катодной защиты 
Электрод сравнения 
Анодный заземлитель
Схема катодной защиты трубопроводов:
Катодная защита применяется в качестве как самостоятельного, так и дополнительного вида коррозионной защиты.
В использовании катодной защиты есть свои недостатки. Так, затруднено ее использование в зонах блуждающих постоянных и переменных токов, в высокоомных грунтах или на трубопроводах с теплоизолирующим покрытием и на участках с отслоившимся полимерным покрытием. Существует также опасность «перезащиты» (смещения потенциала защищаемого объекта в отрицательную сторону), в результате которой может произойти разрушение защитных покрытий, водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание.
В настоящее время основным способом защиты подземных нефте- и газопроводов является ЭХЗ.
Контроль эффективности электрохимической защиты осуществляется по величине защитного потенциала. Принятый интервал значений защитного потенциала трубопровода согласно ГОСТ 9.602-2016 составляет –0,85…–1,15 В (по медно-сульфатному электроду сравнения, м.с.э.)
Для предотвращения морской коррозии также широко применяют катодную защиту. Существуют станции катодной защиты, расположенные на судне либо на берегу (при стоянке или ремонте).
Критерием достаточности защиты (согласно РД-91.020.00-КТН-149-06) является значение минимального защитного потенциала, то есть –0,85 В (м.с.э.), или сдвиг от потенциала коррозии, составляющий 0,2 В (на практике обычно 0,05–0,2 В).
Особенно важно использование катодной защиты для стационарных нефте- и газопромысловых сооружений и трубопроводов на континентальном шельфе.
Протекторная защита
Разновидностью катодной защиты является протекторная защита. Ее можно применять в случае отсутствия источника электроэнергии. При использовании протекторной защиты к защищаемому объекту подсоединяется металл с более электроотрицательным потенциалом (протектор — «жертвенный» анод); при этом идет разрушение не конструкции, а протектора.
Протектор – устройство, изготовленное из сплава, имеющего более отрицательный электродный потенциал, чем потенциал защищаемого сооружения. Со временем жертвенный анод корродирует и его необходимо заменять на новый. По отношению к железу, более активными металлами являются: алюминий, цинк, магний и др.
Цинковые протекторы применяют для защиты изделий от морской коррозии (в соленой воде). Если цинковый протектор эксплуатировать в слабосоленой, пресной воде или в почвах, он довольно быстро покрывается толстым слоем оксидов, гидроксидов и перестает работать.
Алюминиевые протекторы эксплуатируются на прибрежном шельфе и в проточной морской воде. Как и в случае катодной защиты, эффективность протекторной защиты возрастает при ее совместном использовании с защитными покрытиями.
Магниевый протектор используют в слабосоленых, пресных водах и в почвах. Он применяется в средах, где цинковые и алюминиевые протекторы малоэффективны. В морской воде магниевый протектор применять не рекомендуется, так как он интенсивно растворяется с выделением водорода, что может явится причиной водородного охрупчивания и коррозионного растрескивания конструкций.
Морские стальные сооружения обычно защищают с помощью протекторов («жертвенных» анодов), на судах протекторы размещают вдоль корпуса и вблизи винтов и рулей. Особенно важно использование катодной защиты для стационарных нефтегазопромысловых сооружений, трубопроводов и хранилищ к ним на континентальном шельфе. Морская нефтепромысловая вышка, как правило, снабжена в своей подводной части протекторными анодами (на одну вышку приходится до 10 т и более).
Как и в случае катодной защиты, эффективность протекторной защиты возрастает при ее совместном использовании с защитными покрытиями.
Анодная электрохимическая защита
Анодная защита – электрохимическая защита металла, способного пассивироваться анодной поляризацией, осуществляемая от внешнего источника тока или посредством соединения с металлом, имеющим более положительный потенциал, чем у защищаемого металла
ГОСТ 5272-68
Анодную электрохимическую защиту применяют для конструкций, изготовленных из металлов и сплавов, легко пассивирующихся при анодной поляризации (например, титан, низколегированные нержавеющие стали, высоколегированные сплавы и т.д.). Анодная защита применяется в коррозионных средах с хорошей электропроводностью. При анодной защите потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до достижения пассивного устойчивого состояния системы.
Установка для анодной электрохимической защиты от коррозии состоит из источника внешнего тока, электрода сравнения и катода. Для изготовления катодов используются малорастворимые металлы (высоколегированные нержавеющие стали, тантал, никель, свинец, платина).
Анодная защита неэффективна в средах, содержащих активные депассивирующие ионы (например, Cl- для железа и нержавеющих сталей). Анодная защита опасна в случае перерыва подачи электроэнергии, поскольку возможно активирование металла. Наиболее часто анодная защита используется в химической промышленности. Она широко применяется для защиты нержавеющих сталей производственных хранилищ серной кислоты, растворов на основе аммиака, минеральных удобрений, а также всевозможных сборников, цистерн, мерников и т.д.