La protección catódica es un método anticorrosión basado en el principio de corrosión electroquímica.
La protección catódica es un método anticorrosión basado en el principio de corrosión electroquímica. La definición de protección catódica de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Corrosión (NACE) es reducir la velocidad de corrosión moviendo el potencial de corrosión del electrodo a un potencial de oxidación más bajo mediante la aplicación de una fuerza electromotriz externa. La protección catódica con ánodo de sacrificio es la unión o soldadura de metales con potencial negativo, como aluminio, zinc o magnesio, sobre estructuras metálicas. El material del ánodo se consume continuamente y la corriente liberada se suministra a la estructura metálica protegida para polarizar el cátodo, logrando así la protección. La protección catódica de corriente impresa consiste en pasar corriente catódica al metal protegido a través de una fuente de alimentación de CC externa para provocar la polarización catódica. Este método se utiliza principalmente para proteger grandes estructuras metálicas o estructuras metálicas en suelos con alta resistividad del suelo.
El potencial de protección se refiere al potencial requerido para detener (o ignorar) la corrosión del metal durante la protección catódica. En la práctica, el potencial protector del acero suele ser de -0,85 V (CSE), es decir, cuando el metal tiene un potencial más negativo que -0,85 V (CSE), el metal está protegido y se puede ignorar la corrosión.
La protección catódica es un método eficaz para controlar la corrosión de los tanques y tuberías de almacenamiento de acero. Compensa eficazmente la corrosión causada por defectos en el revestimiento y puede prolongar en gran medida la vida útil de los tanques y tuberías de almacenamiento. Según información proporcionada por una empresa de ingeniería de protección catódica de Estados Unidos, desde una perspectiva económica, la protección catódica es uno de los medios más económicos para prevenir la corrosión de los tanques de almacenamiento de acero.
Método de protección catódica con ánodo de malla
El método de protección catódica con ánodo de malla es actualmente un nuevo método de protección catódica eficaz, maduro y popular a nivel internacional para la pared exterior del fondo de nuevos tanques de almacenamiento. ha sido ampliamente utilizado tanto a nivel internacional como nacional. El ánodo de malla es un ánodo auxiliar de protección catódica de corriente impresa compuesto por un ánodo de tira de óxido metálico mixto y una pieza de conexión de titanio soldada en cruz. La rejilla del ánodo está preinstalada en la base del tanque para proporcionar corriente protectora al piso del tanque.
El sistema de protección de ánodo de malla tiene las siguientes ventajas sobre otros métodos de protección catódica:
1) La corriente se distribuye uniformemente y la salida es ajustable para garantizar una protección adecuada del tanque de almacenamiento.
2) Básicamente, no se genera corriente parásita y no causará interferencias de corrosión en otras estructuras.
3) No se requiere relleno, la instalación es sencilla y la calidad es fácil de garantizar.
4) No se requiere aislamiento entre el tanque de almacenamiento y la tubería, ni modificaciones en los sistemas de puesta a tierra eléctricos y de protección contra rayos.
5) No se daña fácilmente con futuras construcciones y tiene una larga vida útil.
6) La profundidad de enterramiento es poco profunda, especialmente adecuada para tanques de almacenamiento construidos sobre rocas con finas capas de relleno.
Protección catódica de ánodo para pozos profundos
La protección catódica de ánodo para pozos profundos es un método de protección catódica que ha surgido en los últimos años. Los ánodos utilizados son básicamente los mismos que los ánodos enterrados poco profundos, pero el. La construcción es mucho más complicada que la de los ánodos enterrados a poca profundidad, la inversión única es relativamente alta y la depuración es problemática. Si el sitio es adecuado para la protección de pozos profundos también es necesario considerar las condiciones geológicas locales, la estructura estratigráfica y la distribución de las estructuras metálicas circundantes. Sin embargo, en términos de su efecto de protección y de inversión, se recomienda su uso cuando es necesario proteger toda el área del tanque grande y la red de tuberías enterradas. Los ánodos de pozos profundos también se pueden usar para proteger tuberías de larga distancia, pero debido a la compleja construcción en el sitio y otras razones, rara vez se usan.
Productos de ánodo flexible
El ánodo flexible, también conocido como ánodo en forma de cable, es un nuevo tipo de ánodo que en sus inicios se desarrolló principalmente para resolver el problema de la protección catódica. de tuberías envejecidas con revestimientos envejecidos. Ha sido ampliamente utilizado en la protección de tuberías y tanques de almacenamiento nuevos y existentes.
La estructura básica del ánodo es un núcleo de cobre envuelto con un polímero conductor y una trenza resistente a ácidos y álcalis, que luego se trata con un proceso especial para hacerlo resistente al calor y antienvejecimiento. la corriente de funcionamiento está permitida. Dentro del rango, se espera que su vida útil sea de más de 40 años.
En esta estructura, el núcleo de cobre asegura una baja resistencia longitudinal y puede transmitir corriente a larga distancia y el polímero conductor asegura una alta resistencia horizontal al suelo, de modo que la corriente en el núcleo de cobre sólo puede "caer" lentamente al suelo; . En comparación con los ánodos auxiliares convencionales, los productos de ánodo flexible tienen ventajas en las siguientes áreas:
①Tuberías viejas con revestimientos envejecidos
②Redes de tuberías intrincadas
③La pared exterior; del fondo del tanque;
④Tuberías paralelas de larga distancia y espacios reducidos
⑤Entorno de alta resistividad.
Tecnología anticorrosión para estructuras de acero enterradas
Existen muchos tipos de estructuras metálicas enterradas, incluidas tuberías metálicas y redes de tuberías que transportan diversos fluidos, así como diversos sistemas de almacenamiento de metales. Tanques, así como diversos dispositivos de puesta a tierra de protección contra rayos (redes), etc. Estas estructuras metálicas están en contacto con el suelo directa o indirectamente a través de capas anticorrosión. El suelo es un sistema mixto complejo compuesto de sustancias trifásicas sólidas, líquidas y gaseosas. La interacción de su estructura, composición y otros factores ambientales hace que el suelo sea corrosivo más complejo que otros medios. La acidez y alcalinidad del suelo, el tipo y contenido de bacterias, el tipo y contenido de iones de sales inorgánicas, el tamaño y dirección de la corriente parásita, etc. son factores importantes que afectan su comportamiento frente a la corrosión. A veces, la corrosión del suelo es muy. grave. En términos generales, la corrosión del suelo reducirá la vida útil de las estructuras metálicas en diversos grados. Además, debido a la corrosión desigual de las estructuras metálicas en diferentes condiciones, se producirán perforaciones locales en la tubería, lo que afecta en gran medida la vida útil de toda la tubería. Por lo tanto, es muy necesario proteger eficazmente las estructuras metálicas enterradas. Las soluciones existentes generalmente utilizan una combinación de revestimiento exterior y protección catódica. La protección catódica se divide en dos métodos: protección de ánodo de sacrificio y protección de corriente forzada. Los dos métodos se presentan por separado a continuación.
1． Método del ánodo de sacrificio
Un método en el que el metal protegido se conecta a un metal o aleación que puede proporcionar corriente de protección catódica (es decir, un ánodo de sacrificio) para polarizar el cuerpo protegido y reducir la velocidad.
En la batería de tierra formada por el metal protegido y el ánodo de sacrificio, el cuerpo metálico protegido es el cátodo, y el potencial del ánodo de sacrificio suele ser negativo que el potencial del cuerpo metálico protegido. batería protegida, es el ánodo y se consume por la corrosión, por eso se le llama ánodo "de sacrificio". Los materiales comúnmente utilizados como ánodos de sacrificio incluyen magnesio y aleaciones de magnesio, aleaciones de zinc, aleaciones de aluminio, etc. Los ánodos de magnesio son adecuados para agua dulce y suelos con alta resistividad del suelo. Los ánodos de zinc se usan principalmente en suelos con baja resistividad del suelo y los ánodos de aluminio se usan principalmente en agua de mar, lodo marino y medios de aguas residuales de tanques de almacenamiento de petróleo crudo.
Las principales características del método de protección con ánodo de sacrificio son:
(1) Tiene una amplia gama de aplicaciones, especialmente para redes de tuberías cortas, medianas y complejas
(2) La corriente de salida del ánodo es pequeña y la posibilidad de que el cátodo se pele es pequeña
(3) Cuando se construye junto con la instalación de la tubería, la cantidad de trabajo es pequeña
(4) Durante el funcionamiento, el trabajo de mantenimiento es sencillo.
(5) La corriente de salida del ánodo no se puede ajustar y la controlabilidad es pequeña.
2. Método de protección por corriente forzada
Este método conecta el metal protegido al electrodo negativo de la corriente aplicada y proporciona corriente de protección desde una fuente de alimentación externa para reducir la velocidad de corrosión. La fuente de alimentación externa introduce la corriente protectora en el suelo a través del ánodo auxiliar enterrado y la proporciona al metal protegido a través del suelo. El metal protegido sigue siendo el cátodo en la batería de tierra y solo se producen reacciones de reducción en su superficie, y no. Se producirá una reacción de oxidación de los iones metálicos para inhibir la corrosión. El equipo principal del método de protección de corriente forzada es un potenciostato, un ánodo auxiliar y un electrodo de referencia.
Las principales características del método de protección de corriente forzada son:
(1) Adecuado para la protección de tuberías de larga distancia y redes de tuberías regionales
(2 ) Corriente de salida La inversión grande y única es relativamente pequeña
(3) El proyecto de instalación es pequeño y se puede agregar protección catódica a la tubería antigua
(4) Mantenimiento profesional se requiere durante la operación
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(5) Monitoreo automático remoto fácil de realizar
3 Composición del sistema de protección catódica de corriente forzada
* Ánodo lecho de tierra
El lecho de tierra de ánodo es general. Se divide en dos tipos: lecho de tierra de ánodo enterrado poco profundo y lecho de tierra de ánodo de pozo profundo.
* Sistema de control de protección catódica
El sistema de control de protección catódica consta de un potenciostato, una caja de control, un lecho de tierra del ánodo y un punto de energización del cátodo* El lecho de tierra del ánodo se comunica con el potencial constante a través de un cable de bus. El contacto anódico del instrumento está conectado. El punto de energización del cátodo está equipado con dos cables catódicos y dos electrodos de referencia de sulfato de cobre sólido de larga duración para control de potencial.
* Sistema de detección de protección catódica
El sistema de detección de protección catódica consta de un potenciostato y una pila de prueba de tubería. El potenciostato puede medir automáticamente el potencial del punto energizado y el potencial de trabajo de. el potenciostato y la corriente de salida; la pila de prueba de la tubería puede detectar el potencial de protección de la tubería y el potencial de trabajo, la corriente de salida y el potencial de circuito abierto del ánodo de sacrificio.
* Sistema de drenaje con protección catódica
Las tuberías en áreas con fuertes interferencias de corrientes parásitas deben adoptar protección de drenaje. En los tramos paralelos de tuberías de larga distancia y líneas de transmisión de alta tensión o en los tramos paralelos que cruzan vías ferroviarias electrificadas, se deben instalar grupos de ánodos de drenaje en función de la influencia de las corrientes parásitas.
* Sistema de protección temporal
De acuerdo con los requisitos de las especificaciones de diseño de protección catódica, si el período de construcción de la tubería excede los 6 meses, la tubería debe estar equipada con un sistema de protección catódica temporal. Para evitar la corriente impresa en el cátodo, la tubería es corroída por el suelo antes de que se ponga en uso el sistema de protección.
*Sistema de aislamiento y conexión eléctrica de protección catódica
Para garantizar que la corriente de protección catódica no se escape a partes metálicas no protegidas, se colocan juntas aislantes en ambos extremos de los cables de larga duración. Tuberías a distancia.
*Protección catódica de tuberías en carcasa
Cuando las tuberías cruzan carreteras o vías de ferrocarril se requiere carcasa de acero. Para garantizar que la tubería en la carcasa no se corroa dentro de la vida útil de diseño, se debe utilizar un ánodo de zinc tipo pulsera o un electrodo de tira de zinc para protección catódica.
Ánodo de sacrificio
En un medio corrosivo, cuando el ánodo de sacrificio y el cuerpo protector están conectados eléctricamente, la corriente de protección catódica es proporcionada por la disolución del propio ánodo. el ánodo de sacrificio generalmente tiene las siguientes condiciones:
1. Tiene un potencial suficientemente negativo y es muy estable.
2． Durante la operación, la tasa de polarización del ánodo es pequeña, la disolución es uniforme y el producto puede caerse automáticamente.
3. Tiene mayor eficiencia actual.
4. Alto equivalente electroquímico.
5. Los productos corrosivos no son tóxicos y no contaminan el medio ambiente.
6. Barato y de fácil obtención.
En la actualidad, los materiales de ánodos de sacrificio más utilizados incluyen ánodos de aleaciones a base de zinc, aluminio y magnesio. Sus composiciones de materiales y propiedades electroquímicas son diferentes, y sus entornos de aplicación también son diferentes.