Катодная защита в морской воде

Железо корродирует в морской воде со скоростью 2,5 г/(м -сут). Рассчитайте минимальную начальную плотность тока (в А/м ), необходимую для полной катодной защиты принять, что коррозия идет с кислородной деполяризацией. [c.393]

Защитный эффект в отличие от разностного находит большое практическое применение в виде так называемой электрохимической катодной защиты, т. е. уменьшении или полном прекращении электрохимической коррозии металла (например, углеродистой стали) в электролитах (например, в морской воде или грунте) присоединением к нему находящегося в том же электролите более электроотрицательного металла (например, магния, цинка или их сплавов), который при этом растворяется в качестве анода гальванической пары из двух металлов (рис. 198), или катодной поляризацией защищаемого металла от внешнего источника постоянного тока. [c.295]

Следовательно, железо, имеющее в морской воде коррозионный потенциал около —0,4 В, непригодно для использования в качестве протектора для катодно защищаемого алюминия, в отличие от цинка, который имеет более подходящий коррозионный потенциал, близкий —0,8 В. Для нержавеющей стали 18-8 критический потенциал в 3 % растворе Na l равен 0,21 В, для никеля — около 0,23 В. Следовательно, контакт этих металлов с имеющими соответствующую площадь электродами из железа или цинка может обеспечить им в морской воде эффективную катодную защиту, предупреждающую питтинговую коррозию. Элементы создаваемых конструкций (например, кораблей и шельфовых нефтедобывающих платформ) иногда специально проектируют таким образом, чтобы можно было успешно использовать гальванические пары такого рода. [c.227]

В настоящее время хорошо разработаны и широко применяются различные способы защиты металлов от коррозии с учетом характера металла и условий его эксплуатации. Наиболее эффективны против коррозии почвенной, под действием агрессивных химических сред и морской воды электрохимические способы защиты (катодная и протекторная). В обоих способах защита от коррозии достигается тем, что защищаемая конструкция оказывается катодным участком электрохимической системы. [c.227]

ЖЕРТВЕННЫЕ АНОДЫ. Если вспомогательный анод изготовлен из металла более активного (в соответствии с электрохимическим рядом напряжений), чем защищаемый, то в гальваническом элементе протекает ток — от электрода к защищаемому объекту. Источник приложенного тока (выпрямитель) можно не использовать, а электрод в этом случае называют протектором (рис. 12.2). В качестве протекторов для катодной защиты используют сплавы на основе магния или алюминия, реже — цинка. Протекторы, по существу, служат портативными источниками электроэнергии. Они особенно полезны, когда имеются трудности с подачей электроэнергии или когда сооружать специальную линию электропередачи нецелесообразно или неэкономично. Разность потенциалов разомкнутой цепи магния и стали составляет примерно 1 В (в морской воде магний имеет Е = —1,3 В), так что одним анодом может быть защищен только ограниченный участок трубопровода, особенно в грунтах с высоким удельным сопротивлением. Столь небольшая разность потенциалов иногда [c.218]

Катодная электрохимическая защита значительно снижает скорость коррозии при трении стали в морской воде, что, кстати, подтверждает механико-электрохимический механизм этого вида разрушения металла. [c.340]

Во всех промышленно развитых странах все большее значение приобретает проблема защиты металла от коррозии. Среди различных способов, используемых для ее решения, особое место занимают системы электрохимической (катодной) защиты, широко применяемые для предотвращения разрушения металлических сооружений, эксплуатируемых в условиях природных вод и грунтов. Область применения катодной защиты весьма широка она охватывает подземные водопроводы, газо-, нефте- и продуктопроводы и металлические трубопроводы других назначений, проложенные в земле, подземные кабели связи, силовые кабели с металлической оболочкой и броней, кабели, проложенные в трубах, заполненных сжатым газом или маслом, различные резервуары — хранилища и цистерны, речные и морские суда, портовое оборудование, установки питьевой воды и различные аппараты химической промышленности, нуждающиеся во внутренней защите. [c.13]

Один магниевый анод может обеспечивать в течение двух лет защиту от коррозионного разрушения 100— 110 м стальной поверхности, погруженной в воду, или 200 м поверхности, находящейся в донном грунте. Одним из основных факторов, определяющих надежность действия катодной защиты морских сооружений, является правильный выбор материала п конструкции анодов. [c.200]

Увеличение скорости движения морской воды приводит к более быстрому удалению продуктов катодной реакции. Возрастает и количество кислорода, подводимого к поверхности катода за единицу времени. Совместное действие этих факторов повышает величину тока, необходимого для поляризации. Как показано на рис. 94, для поляризации стали в потоке морской воды со скоростью около 4 м/с требуется в 10 раз большая плотность тока, чем в стоячей воде. Для оценки необходимого увеличения плотности тока в системах катодной защиты морских платформ следует учитывать не только океанские течения, но также движения и колебания самой конструкции. [c.169]

Катодная защита поляризацией до потенциала ниже критического потенциала питтингообразования. Для этого можно применять приложенный извне ток, а также в хорошо проводящих средах (например, морской воде) — защиту цинковыми, железными или алюминиевыми протекторами [44]. Аустенитные нержавеющие стали, применяемые для сварки малоуглеродистой листовой стали, а также гребные винты из стали 18-8, установленные на судах из черной стали, не подвергаются питтингу. [c.315]

Расчет омического падения напряжения в электролите производится следующим образом. Сопротивление слоя раствора электролита длиной I см и площадью поперечного сечения 5 см равно 1/яЗ Ом, где и — удельная электропроводимость. Таким образом, омическое падение напряжения в вольтах равно /7/х, где / — плотность тока. Для морской воды х = 0,05 Ом см следовательно, при плотности тока 1-10" А/см (0,1 А/м ), создаваемой при катодной защите стали, поправка на омическое падение напряжения при расстоянии между носиком и катодом 1 см равна (1X X 10" В)/0,05 = 0,2 мВ. Эта величина незначительна при установлении критической минимальной плотности тока для надежной катодной защиты. Однако в мягкой воде, где х может быть 10" Oм" м" соответствующее омическое падение напряжения может достигать 1 В/см. [c.50]

В агрессивных растворах, в морской воде, в почве применяют электрохимический метод защиты. Одной из разновидностей этого метода является метод протекторной защиты, который применяют в нейтральных средах. К стальной конструк-дии 1 присоединяют пластины из чистого цинка 2 или сплава цинка с алюминием (рис. 92). При этом образуются макро-гальванические элементы, в которых цинк (или сплав цинка) выполняет функцию анода, а конструкция, которую защищают от коррозии, становится катодом. При этом цинковые пластины (протектор) растворяются, а коррозия конструкции (катода) вследствие сдвига электродного потенциала в более отрицательную область прекращается или сильно уменьшается. Другая разновидность электрохимического метода — катодная защита. Конструкцию 1 для защиты от коррозии присоединяют к отрицательному полюсу генератора постоянного тока, положительный полюс — к куску железа 2 (рис. 93). Это сдвигает потенциал защищаемой конструкции в область более отрицательных значений, что приводит к сильному торможению коррозии. [c.376]

Катодная защита. Наилучший эффект достигается при поляризации до значения коррозионного потенциала активного металла в щели. Достижение этого значения потенциала уменьшает коррозию, но не сводит ее к нулю. В морской воде для изготовления жертвенных анодов успешно применяют железо, а также еще менее благородные металлы [45]. [c.316]

В 1824 г. Хэмфри Дэви [2], основываясь на данных лабораторных исследований в соленой воде, сообщил, что медь можно успешно защитить от коррозии, если обеспечить ее контакт с железом или ЦИНКОМ. Он предложил осуществлять катодную защиту медной обшивки кораблей с использованием прикрепленных к корпусу жертвенных железных блоков при соотношении поверхностей железа и меди I 100. При практической проверке скорость коррозии, как и предсказывал Дэви, заметно уменьшилась. Однако катодно защищенная медь обрастала морскими организмами в отличие от незащищенной меди, которая образует в воде ионы меди в концентрации, достаточной для уничтожения этих организмов (см. разд. 5.6.1). Так как обрастание корпуса уменьшает скорость судна во время плавания. Британское Адмиралтейство отвергло эту идею. После смерти X. Дэви в 1829 г. его двоюродный брат Эдмунд Дэви- (профессор химии Королевского Дублинского университета) успешно защищал железные части буев с помощью цинковых брусков, а Роберт Маллет в 1840 г. специально изготовил цинковый сплав, пригодный для использования в качестве жертвенных анодов. Когда деревянные корпуса судов были вытеснены стальными, установка цинковых пластин стала традиционной для всех кораблей Адмиралтейства . Эти пластины обеспечивали местную защиту, особенно от усиленной коррозии, вызванной контактом с бронзовым гребным валом. Однако возможность общей катодной защиты морских судов не изучалась примерно до 1950 г., когда этим занялись в канадском военно-морском флоте [3]. Было показано, что при правильном применении препятствующих йбрастанию красок и в сочетании с противокоррозионными красками катодная защита кораблей возможна и заметно снижает эксплуатационные расходы. Катодно защищенные, а следовательно, гладкие корпуса уменьшают также расход топлива при движении кораблей. [c.216]

И протекторы, и катодная защита применимы в средах, хорошо проводящих электрический ток, например в морской воде. В частности, протекторы широко применяются для защиты подводных частей морских судов. [c.692]

Другим видом электрохимической защиты является катодная защита. Защищаемую металлическую поверхность соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, т. е. она служит катодом (рис. 10.9). Положительный полюс присоединяют к другому вспомогательному металлу, который помещают в ту же среду, что и защищаемое изделие, например в почву. Поверхность основного металла будет защищена (на ней восстанавливаются окислители из окружающей среды), а вспомогательный металл будет окисляться. Электрохимические методы чаще всего используются для защиты стального оборудования от коррозии в морской воде и почве. [c.220]

Описаны основы коррозии и электрохимической защиты, теоретические основы и практика электрохимических измерений. Большое внимание уделено измерению потенциала в условиях подземной катодной защиты. Рассмотрены вопросы пассивной защиты, защиты протекторами и активной защиты как подземных сооружений, так н металлических сооружений в морской воде, а также защиты корпусов судов и отдельных элементов конструкций судов. Проанализировано влияние блуждающих токов на коррозию и методы дренажной защиты. Приведены сведения о защите скважин и внутренней защите промышленного оборудования. [c.4]

Представляет особый интерес материал по вопросам коррозии трубопроводов и других сооружений, соприкасающихся с морской водой, а также по специфическим особенностям катодной защиты судов. [c.14]

Не известно, был ли знаком сэр Хэмфри Деви с этими соображениями. Известно лишь, что он принял заказ от британского адмиралтейства на разработку способа защиты медной обшивки деревянных судов (введенной в 1761 г.) от коррозии в морской воде. Во время своих многочисленных лабораторных опытов он обнаружил эффект катодной за-щиты меди при помощи цинка или железа [25]. Деви еще в 1812 г. выдвинул гипотезу, что химические в электрические изменения идентичны или по крайней мере зависят от одного и того же свойства вещества. Он считал, что движущие силы химических реакций могут быть уменьшены или увеличены изменением электрического состояния вещества. Различные вещества могут соединяться между собой только в том случае, если они имеют различные (т, е, противоположные) электрические заряды. Если вещество, первоначально положительное, будет искусственно заряжено отрицательно, то силы связи в нем будут нарушены и оно не сможет более вступать ни в какие коррозионные соединения. [c.32]

Ученик Деви Майкл Фарадей, ставший впоследствии весьма знаменитым, принимал участие во многих из этих опытов. Много лет спустя (Деви уехал в 1825 г. в Италию и через четыре года умер в Женеве) Фарадей исследовал коррозию чугунного литья в морской воде. Он установил, что чугун корродирует у поверхности воды сильнее, чем на большой глубине. Фарадей в 1834 г. обнаружил количественную связь между коррозионным разрушением металла и силой электрического тока. При этом он разработал научные основы электролиза, а в принципе также и катодной защиты. [c.33]

Стационарный потенциал стали в предварительных расчетах принимается равным —0,7 В по МСЭ сравнения. Анодные заземления подводных трубопроводов рекомендуется укладывать в водоем и выполнять в виде плетей, расположенных параллельно или перпендикулярно трубопроводу, или свайных конструкций, забитых в морской грунт. Расчет параметров катодной защиты морских трубопроводов аналогичен расчету, про води-мому для подземных трубопроводов. [c.148]

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. В зависимости от содержания цинка латуни носят разные названия. Сплав 2п—Си с 40% 2п, мюнц-металл (а-,р-латуни) применяют преимущественно в конденсаторных системах, в которых в качестве охлаждающей среды используют пресную воду (например, воду Великих озер). Морская латунь имеет близкий состав, но содержит еще 1 % 5п. Марганцовистая бронза также аналогична по составу, но дополнительно содержит по 1 % 5п, Ре и РЬ. Помимо прочего, ее используют для изготовления гребных винтов. Обесцинкование гребных винтов из марганцовистой бронзы в морской воде в какой-то степени предотвращается катодной защитой при контакте винтов со стальным корпусом судна. [c.331]

Опыт применения расходуемых анодов AI—Zn—Mg для катодной защиты морских конструкций рассмотрен в обзорных работах [248, 249]. Эксперименты, проведенные в морской воде в Ки-Уэсте (Флорида), позволили сравнить электрохимические характеристики промышленных анодов из сплавов AI—Zn—Hg, Al—Zn—In и Al—Zn—Sn [250]. Аноды Al—Zn—Hg были наиболее эффективны, a минимальная токоотдача составила 2750 А-ч/кг. Для протекторных анодов из сплава AI—Zn—In эта величина при нормальных плотностях тока изменялась от 1660 до 1980 А-ч/кг, а для анодов А1—Zn—Sn —от 1350 до 2200 А-ч/кг (меньшие значения соответствуют низким плотностям тока). Электрохимические параметры термообрабатываемых анодов А1—Zn—Sn в морской воде признаны неудовлетворительными. [c.203]

Таким образо.м, пробивание анодной пленки на титане и развитие питтинговой коррозии практически могут осуществляться только в результате воздействия внешнего анодного тока, при наложении которого могут достигаться любые положительные потенциалы. По этой причине безрезультатны были попытки использовать титан в качестве нерастворимого анода для катодной защиты морских сооружений. Вследствие высокой плотности анодного тока титановый анод активировался ионами хлора, содержащимися в морской воде, и в результате подвергался сильной питтинговой коррозии [140]. Опасность пробивания анодной пленки галоидными ионами необходимо [c.98]

Хотя указанная величина защитного потенциала и -вошла в справочники и руководства, ее нельзя принять за теоретическое значение защитного потенциала для всех случаев коррозии, поскольку в приэлектродном слое имеет место подщелачивание в результате протекания катодных реакций восстановления. Косвенные данные позволяют заключить, что в катодной пленке (слое электролита, непосредственно прилегающем к катодно поляризуемому металлу) величина pH может достигать 10—12, при исходном pH в объеме равном 2. Если предположить, что в условиях катодной защиты морских сооружений (учитывая большую буферную емкость морской воды) подщелачивание составит всего 2 единицы, то полная защита будет обеспечена при потенциале фзащ=0,95 в по медносульфатному электроду. [c.64]

До последнего времени для катодной защиты свай морских эстакад применяли в основном аноды подвесные В в иде труб-электродов, подвешенных на стержнях из штанг или каротаж1ном кабеле. Несмотря па большие запасы прочности, подвески анодов обрывались значительно раньше проектного срока службы из-за растворения стержней-подвесок под действием внешнего анодного тока и ударов волн. Результаты исследований, проведенных в Гипроморнефти, показали, что материалом, который при контакте со сталью в морокой воде под анодным током служил бы катодом, является титановый сплав марки ВТ-1. В диапазоне практически применяемых плотностей тока электродные потенциалы титана остаются более положительными, чем потенциалы стали. [c.201]

Для более экономичного использования энергии катодной защиты в последние годы применяют автоматические катодные станции прерывистого действия. Их использование основано на последействии катодной защиты — восста1но влении на поверхности защищаемых сооружений плотных, прочно сцепленных с металлом катодных осадков из морской воды, таких, как СаСОз, МдСОз и др. Наличие этих осадков позволяет периодически отключать цепь тока поляризации. [c.202]

Мехмандаров С. А., Лавренко Н. А., Мамед-Заде 3. Ш. Исследование автоматической прерывистой катодной поляризации адитированной стали в морской воде.— Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. 1977, № 5, с 13—15. [c.225]

На протекторы из магниевых сплавов для катодной защиты в США каждый год потребляют примерно 5,5 млн. кг магния [101. Магниевые аноды часто легируют 6 % А1 и 3 % Zn для уменьшения питтингообразования и увеличения выхода по току. Достоинством магнйя высокой чистоты, содержащего 1 % Мп, является более высокий потенциал (с более высоким выходным анодным током) [11 ]. В морской воде значения выхода по току обоих сплавов близки, однако в обычных грунтах этот показатель для сплава с 1 % Мп несколько ниже. Практически токоотдача магниевых анодов в среднем составляет около 1100 А-ч/кг по сравнению с теоретическим значением 2200 А-ч/кг. Схема стального бака для горячей воды с магниевым анодом, представлена на рис. 12.3. Применение таких стержней может продлить жизнь стальных емкостей на несколько лет, при условии их замены в требуемые сроки. Степень защиты выше в воде с высокой элек- [c.219]

Площадь основного металла, на которую распространяется катодная защита, зависит от электропроводимости среды. В центре трехмиллиметрового дефекта в цинковом покрытии по стали, помещенной, например, в дистиллированную или мягкую воду (с низкой электропроводимостью), может наблюдаться ржавление основного металла. Однако в морской воде, которая является хорошим проводником, сталь защищается цинком на расстоянии в несколько дециметров от края цинкового покрытия. Такое различие в поведении обусловлено тем, что в электропроводящей среде плотность тока, необходимая для катодной защиты, обеспечивается на значительном расстоянии, в то время как в среде с низкой электропроводимостью плотность катодного тока быстро падает по мере удаления от анода. [c.233]

Легирование никеля медью несколько повышает стойкость металла в восстановительных средах (например, в неокислительных кислотах). Ввиду повышенной стойкости меди к питтингу, склонность сплавов никель—медь к питтингообразованию в морской воде ниже, чем у никеля, а сами питтинги в большинстве случаев неглубокие. При содержании более 60—70 ат. % Си (62—72 % по массе) сплав теряет характерную для никеля способность пассивироваться и по своему поведению приближается к меди (см. разд. 5.6.1), сохраняя, однако, заметно более высокую стойкость к ударной коррозии. Медно-никелевые сплавы с 10—30 % N1 (купроникель) не подвергаются питтингу в неподвижной морской воде и обладают высокой стойкостью в быстро движущейся морской воде. Такие сплавы, содержащие кроме того от нескольких десятых до 1,75 % Ре, что еще более повышает стойкость к ударной коррозии, нашли применение для труб конденсаторов, работающих на морской воде. Сплав с 70 % N1 монель) подвержен питтингу в стоячей морской воде, и его лучше всего применять только в быстро движущейся аэрированной морской воде, где он равномерно пассивируется. Питтинг не образуется в условиях, когда обеспечивается катодная защита, например при контакте сплава с более активным металлом, таким как железо. [c.361]

Способы защиты от коррозии металлов в морской воде заключаются в следующем а) очистке поверхности металла от окалины, ржавчины и покрытии ее лаком, этиленовыми красками, мастикой фенол-формальдегидной, каменноугольной или на битумной основе, применении фосфотирования, цинкования, оксидирования (для алюминия) б) использовании коррозионно-стойких металлов - меди и ее сплавов в) катодной и протекторной защите в комбинации с защитными покрытиями или без них г) применении ультразвуковой защиты совместно с катодной и протекторной защитой д) использовании элект-родренажной защиты. [c.43]

В связи с трудностью сооружения промежуточных СКЗ и контрольных выводов от морского трубопровода катодные станции устраивают преимущественно на концах трубопровода. Катодная защита осуществляется раздельно для участков, укладываемых в воду, и примыкающих к ним материковых участков. Для предотвращения возможности образования коррозионной макропары на границе подводного и подземного участков необходимо устанавливать изолирующие фланцы. [c.152]

Для защиты от щелевой коррозии можно использовать катодную или электрохимическую защиту. Значения максимальной глубины разрушения в щели на нержавеющих сталях и никельмедного сплава в морской воде без защиты от щелевой коррозии следующие [c.14]

Известно, что одной из основных причин, обусловливающих ухудшение механических свойств металла при его контакте с растворами кислот (кислотное травление металлов, кислотная обработка теплосилового оборудования), с влажным газообразным сероводородом, с водными растворами и с двухфазными системами, содержащими сероводород (газо- и нефтепроводы), а также в условиях катодной поляризации (катодное травление, нанесение гальванических покрытий, катодная защита металлоизделий в морской воде), является наводороживаиие металла [45 52 [c.41]

Покрытия из органических материалов подразделяются на две группы тонкослойные и толстослойные. Четкое разграничение между обеими этими группами невозможно. К тонкослойным относятся разнообразные покрытия из жидких смол и порошков, когда толщина слоя обычно составляет не более 300 мкм, а иногда доходит до 500 мкм. Обычно жидкие смолы наносят распылением с растворителем или без растворителя и затем подвергают отверждению. Порошковые смолы осалсдают электростатическим способом или наносят методом вихревого напыления. Для представляющего здесь интерес сочетания со способами катодной защиты могут быть названы следующие области применения строительные сооружения в пресной и морской воде, суда, резервуары для питьевой воды, а в последнее время также и трубопроводы [1]. Кро- [c.145]

Компактную (цельную) платину как материал для анодов на станциях катодной защиты предложил Коттон [14]. Такие аноды при подходящих условиях могут работать с плотностью анодного тока до Ю" А-м-2. Действующее напряжение практически не ограничивается, а скорость коррозии (в предположении об оптимальности условий) очень мала — порядка нескольких миллиграммов на 1 А в год. Впрочем, это обеспечивается преимущественно при сравнительно низких плотностях тока в морской воде прн эффективном отводе образующейся подхлор-ной кислоты. Если приходится применять благородные материалы для получения высоких плотностей анодного тока в плохо проводящих электролитах, то анодное растворение платины увеличивается вследствие образования хлорокомплексов и в таком случае становится непосредственно зависящим от плотности тока [15—17]. Кроме того, в воде с низким содержанием хлоридов при преобладании образования кислорода на поверхностях анодов образуется предпочтительно легче растворимый окисел РЮг вместо РЮ, вследствие чего расход платины тоже увеличивается. Тем не менее потери остаются малыми, так что цельная платина может практически считаться идеальным материалом для анодов. Однако такие аноды ввиду большой плотности платины (21, 45 г см-2) получаются очень тяжелыми, а ввиду весьма высоких цен на платину (28 марок ФРГ за 1 г по состоянию на сентябрь 1979 г.) они неэкономичны. Вместо них применяют аноды из других несущих металлов, рабочая поверхность которых покрыта платиной. [c.204]

Катодная защита сооружений, соприкасающихся с морской водой, например шпунтовых стенок, шлюзов, причалов, буровых или других площадок (выполняемых преимущественно из сталей типа 5137—5152), практикуется в настоящее время в довольно широких масштабах. Покрытие таких сооружений само по себе уже через несколько лет обычно не обеспечивает защиты от коррозии. Скорость коррозии стали в морской воде (см. разделы 4.1 и 18.1) зависит от содерлония кислорода в воде, условий ее движения, температуры, солесодержания (которое в океанах практически постоянно и составляет 34 г-л , что соответствует удельному электросопротивлению р=0,3 Ом-м) и лишь в незначительной степени от величины pH. На рис. 17.1 показаны некоторые физические и химические свойства морской воды в зависимости от глубины. Классификационные общества, в частности Регистр Ллойда (Великобритания), Дет Норске Веритас (Норвегия) и Герман- [c.337]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология