Что такое катодная защита?
Катодная защита является одним из методов защиты металлов от коррозии. Была впервые описана сэром Хемфри Дэви в серии докладов представленных Лондонскому королевскому обществу по развитию знаний о природе ещё в далёком 1824г. И после продолжительных тестов впервые катодную защиту применили в том же 1824г. на судне HMS Samarang. Анодные протекторы из железа были установлены на медную обшивку корпуса судна ниже ватерлинии, значительно снизив скорость коррозирования меди.
Катодная защита металлов от коррозии сегодня – это вид электрохимической защиты, которая основана на наложении катодного тока. Катодную защиту используют, чтобы предотвращать как общую коррозию, так и отдельные ее виды. Например, она прекрасно работает против питтинговой коррозии (т.е. имеющей вид в начальной стадии точек, а далее – коррозионных язв), с ее помощью можно защищать нержавеющую сталь, алюминий. Также катодная защита металлов от коррозии успешно предохраняет нержавеющую сталь от межкристаллитной коррозии, латуни магния от коррозионного растрескивания.
Выполнять катодную защиту в промышленных условиях можно двумя методами. Первый метод подразумевает подключение изделия к внешнему источнику тока, чтобы достичь сдвига потенциала. Само изделие в этом случае выполняет роль катода, а роль анода выполняют вспомогательные инертные электроды. Такой метод рекомендуется для крупных объектов: сварных металлических оснований, подземных конструкций, даже буровых платформ.
При катодной защите электродный потенциал в морской воде изменяют наложением электрического тока от внешнего источника. Принцип работы катодной защиты можно рассмотреть по схеме, указанной на рис. 1. От источника питания 6 постоянный ток напряжением 12-24 В через распределительные щиты 5 подается к анодным узлам 1.
Вокруг анода в пределах 2-3 м располагается околоанодный экран 3, который служит для уменьшения пиковых значений электродных потенциалов вблизи анодов. Схема предусматривает установку одного или нескольких электродов сравнения 2, которые выполняют функции датчиков. Имея собственный постоянный электродный потенциал, они улавливают сдвиг потенциала защищаемой конструкции от стационарного и подают сигнал на регулирующее устройство плотности тока. Аноды изготовляются из графита, алюминия и его сплавов, свинцово-серебряного сплава, платины и других материалов и крепятся к корпусу судна через диэлектрик. Околоанодные экраны чаще выполняются из стеклопластикового покрытия, которое наформовывается на корпус судна. Используя катодную защиту, необходимо предусмотреть установку токосъемного устройства 4, описанного выше. При очередном доковании судна следует осмотреть все элементы катодной защиты и результаты внести в доковый акт. При механической очистке корпуса судна следить, чтобы не повредить аноды.
Второй метод катодной защиты называется протекторной, или гальванической. Для выполнения гальванической защиты какого-либо металла нужно произвести его контакт с другим металлом, более электроотрицательным. Этот второй металл вместе с защищаемым выполняет роль анода. Катодный ток протекает через защищаемый металл за счет электрохимического растворения второго металла. В качестве металла-анода чаще всего используются магний, алюминий и цинк. Постепенно в процессе нанесения защиты металл-анод разрушается, поэтому его иногда называют «жертвенный анод». Такой метод хорош для не очень объемных конструкций, а также для металлических конструкций с дополнительным покрытием изоляцией, с невысоким потреблением тока. В этом случае катодная защита металлов от коррозии по второму методу будет весьма эффективна.
Катодная защита металлов от коррозии особенно распространена в работе с черными металлами. К ней прибегают, если металлоконструкция рассчитана на контакт с агрессивной средой (морская вода, условия подземной эксплуатации, химические среды): трубопровод, пирс, эстакада, морское судно. Однако такая защита выполняется чаще всего в комплексе с другими мероприятиями, поскольку является дорогостоящей и энергоемкой.
В 2011 году Флот США обнаружил «агрессивную» коррозию вокруг двигателей прибрежного боевого корабля «LCS Independence». Проблема оказалась настолько значительной, что судно, которому едва исполнился год, пришлось поставить в сухой док для замены целых частей его корпуса.
Как выяснилось, 125-метровый боевой корабль фактически растворяется на глазах из-за одного просчёта в его дизайне. Для него даже есть своё техническое название – «гальваническая коррозия». Гражданские учёные называют это электролизом. Это происходит, когда два разнородных металла после электрического контакта друг с другом, начинают коррозировать с различной скоростью.
«Это означает, что металл полностью растворяется, а не просто ржавеет», - пишет о проблеме Independence аналитик флота Реймонд Притчетт.
Следует сказать, что судьба серии судов класса «Прибрежный боевой корабль» (LCS) отнюдь не проста. Так, например, ВМФ США ещё не закончила ключевые испытания их боевой пригодности, которая вызывает множество споров – и не закончит до 2016 года. Однако к этому моменту американские налогоплательщики уже оплатят закупку 24-х кораблей, уже находящихся в строительстве по условиям военного контракта, а Флот тем временем начнёт подготовку к покупке следующей партии, стремясь к запланированному числу из 52-х кораблей.
В то же время примечательна судьба трёх запланированных «операционных модулей», которые фактически представляют собой заменяемые комплекты оборудования, превращающие LCS по требованию в минный тральщик, охотника на субмарины, или платформу для борьбы с малыми судами. Первый из них, наиболее сложный и наиболее критичный, даже не войдёт в фазу начальных ограниченных испытаний до 2014 года, однако к этому моменту Флот США уже закупит четыре их штуки. Ко времени, когда полный комплект минного тральщика закончит все испытания в 2018 году, Флот уже закупит, по меньшей мере, 13 судов.
С точки зрения ВМФ США, Independence и другие прибрежные боевые корабли уникальны. Фактически – уникально дёшевы. Каждое судно предположительно будет стоить менее 400 миллионов долларов – сравните это с более чем миллиардной ценой более крупного эсминца класса «Arleigh Burke».
Для обеспечения такой низкой цены из дизайна корабля было убрано множество вещей – включая, например орудия главного калибра. И в список этих удалённых частей попало и нечто под названием «Система катодной защиты», которая спроектирована именно для предотвращения коррозии металла.
Немая сцена. Занавес.
Источник - http://gearmix.ru/archives/8127
Новак С.В.
Старший менеджер ООО Фирма «ОДРИ»
