1.3.13 Розробка варіантів захистів електрохімічного обладнання

Електрохімічний захист полягає в катодній або анодній поляризації конструкції, яку захищають. Вона здійснюється приєднанням до конструкції ззовні стороннього сильного аноду чи катоду – протектора, або джерела постійного струму. Електрохімічний захист поділяють на анодний, катодний і протекторний.

Катодний захист застосовується для захисту металічних виробів, які знаходяться в ґрунті, а також для захисту апаратури хімічних та інших заводів (холодильники, конденсатори, теплообмінники та ін.). Вона здійснюється приєднанням до конструкції від'ємного полюса джерела постійного струму (катоду), а додатній полюс джерела струму (анод) заземлюється за допомогою пластини металу чи графіту. Таке під'єднання джерела струму до виробу, який захищають перетворює його в катод і тим самим захищає метал від руйнування. Відповідно, при такому захисті буде розряджатись джерело постійного струму і руйнуватися приєднана пластина металу (анод). Ефективність катодного захисту оцінюють величиною захисного ефекту Z (в %) і коефіцієнтом захисної дії К2, які визначаються по формулам:

де, К₀ – масовий показник корозії металу без електрозахисту в [г/(м²·год)], який показує втрату маси з одиниці поверхні кородуючого металу в одиницю часу:

K=∆m/SМе•t;

K₁–масовий показник корозії металу при використанні електрозахисту, г/(м2год).

де Δm₀ – втрата маси металу без електрозахисту, г/м²; Δm₁–втрата маси металу при електрозахисті, г/м²; i_k–катодна густина струму, А/м². [32, с.78]

Оптимальна густина струму вибирається з метою отримання високого захисного ефекту і коефіцієнта захисної дії, тобто зниження корозійних втрат на кожну одиницю катодної густини струму.

Анодний захист на відміну від катодного застосовується тільки в тих випадках, коли метал або сплав виробу легко переходить в пасивний стан, який повинен зберігатись в окиснювальних середовищах. До металів, які легко пасивуються, відносять хром, нікель, титан, цирконій та інші і сплави системи залізо – цементит, що містять ці метали. Анодний захист здійснюється приєднанням до конструкції додатнього полюса джерела постійного струму (аноду), а катоди розміщуються біля поверхні виробу. При анодному захисті різко знижується швидкість корозії при мінімальній затраті енергії, так як сила струму дуже мала. Анодний захист застосовують для захисту виробів, що дотикаються з сильноагресивним середовищем. Дуже часто захищають вироби, виготовлені з титану, цирконію, легованих сталей, наприклад 10Х18Н9Т, вуглецевих сталей. При такому методі збільшується термін служби апаратури. Анодний захист також часто використовують з метою зниження забруднень агресивного середовища продуктами корозії.

Протекторний захист здійснюють шляхом приєднання до металу, який захищають, пластини другого металу або сплаву (протектора), потенціал якого в даному середовищі менший або більший, ніж потенціал металу конструкції. Частіше всього застосовують анодні протектори, приєднання яких забезпечує створення гальванічної пари, в якій виріб є катодом, а протектор – анодом. Тому в агресивному середовищі протектор руйнується, а метал конструкції буде залишатись незмінним. Площа протектора повинна складати 0,2 – 0,5% від площі конструкції, яку захищають.

Катодні протектори застосовуються лише в тому випадку, коли метал конструкції здатний пасивуватись анодною поляризацією при приєднанні до конструкції металу з більш додатнім потенціалом.

Захисний ефект і коефіцієнт захисної дії протектора визначаються за рівнянням, наведеним при розгляді катодного захисту, а теоретичний вихід по струму протектора є зворотньою величиною електрохімічного еквіваленту Е теор. металу протектора, тобто 1/Етеор.[в (А●год)/г]. Нижче приведені електрохімічні еквіваленти деяких металів [48, с.69]:

Таблиця 4

Електрохімічні еквіваленти деяких металів

Метал	Cr	Al	Mg	Fe	Ni	Zn	Pb
Електрохімічний еквівалент Е, г/(А▪год)	0,324	0,333	0,454	1,0416	1,0948	1,22	3,865