- Phản ứng trên anot (protector): Mg Mg2+ +2e
9.5.2Bảo vệ catot bằng dòng điện 1 chiều bên ngoà
b) Các yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm protector:
9.5.2Bảo vệ catot bằng dòng điện 1 chiều bên ngoà
• Nối kết cấu thép cần bảo vệ với cực âm (catot) của nguồn điện 1 chiều bên ngoài. • Cực dương của nguồn điện 1 chiều nối với một vật liệu đóng vai trò anot trong pin ăn
mòn. Sau khi nối như vậy, điện thế của thép giảm xuống đến giá trị âm hơn điện thế cân bằng của phản ứng oxy hóa nguyên tử sắt, nên kết cấu thép sẽ không bị ăn mòn điện hóa . • Điện thế và dòng điện sử dụng để bảo vệ kết cấu thép hoàn toàn khỏi bị ăn mòn gọi là
điện thế bảo vệ (Ebv) và cường độ dòng điện bảo vệ (Ibv).
*Ebv phải có giá trị ÂM HƠN điện thế ăn mòn Ecor từ -0,2 đến -0,3 V. * Mật độ dòng bảo vệ được thay đổi theo điện trở của hệ thống.
Chương IX. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
Yêu cầu đối với vật liệu làm anot khi bảo vệ catot bằng dòng điện 1 chiều bên ngoài:
• Anot phải có tốc độ tiêu hao nhỏ khi phân cực;
* Có khả năng làm việc với mật độ dòng điện cao; * Có độ dẫn điện tốt;
*Độ bền cơ học bảo đảm, dễ chế tạo.
Anot thường được chế tạo từ vật liệu ít tiêu hao, như: graphit,
gang-silic, hỗn hợp oxyt kim loại… nhưng tốt hơn cả là dùng các loại anot trơ (titan phủ platin, tantan phủ platin, niobi phủ platin) .
Chương IX. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
VÍ DỤ 1:
* Các phản ứng xảy ra khi bảo vệ catot kết cấu thép trong nước biển bằng dòng điện 1 chiều bên ngoài:
- Trên bề mặt anot trơ platin (nối với cực dương nguồn điện 1 chiều): H2O 2H+ + O +2e- ; O +O O2 H2O 2H+ + O +2e- ; O +O O2
Cl- Cl +e- ; Cl +Cl Cl2
-Trên bề mặt catot thép (nối với cực âm nguồn điện 1 chiều):
O2 + 2H2O +4e- 4OH-
*Các phản ứng xảy ra khi bảo vệ catot kết cấu thép trong đất ẩm bằng dòng điện 1 chiều bên ngoài:
-Trên bề mặt anot graphit (nối với cực dương nguồn điện 1 chiều):
H2O 2H+ + O +2e- ; C +O CO; CO +O CO2 -Trên bề mặt catot thép (nối với cực âm nguồn điện 1 chiều):
O2 + 2H2O +4e- 4OH-
Chương IX. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
VÍ DỤ 2:Bảo vệ catot thép trong nước biển bằng dòng điện ngoài:
* Khi chưa bảo vệ catot, ăn mòn thép bị khống chế bởi sự khuếch tán của khí oxy hòa tan đến vùng catot của bề mặt thép, mật độ dòng giới hạn iL = icor = 100µA/cm2, nên mật độ dòng áp đặt tối đa cũng là 100µA/cm2 (1A/m2).
*Nếu dùng lớp phủ bền ăn mòn trong nước biển thì có thể giảm đáng kể mật độ dòng áp đặt.
* Nếu phân cực catot đến điện thế âm hơn điện thế ăn mòn khoảng -120mV thì sẽ giảm được mật độ dòng ăn mòn thép xuống còn 0,1µA/cm2
• Nhưng nếu phân cực catot hơn nữa (dịch chuyển điện thế catot về phía âm
quá nhiều), nước sẽ phóng điện, sinh ra khí hydro (làm giòn kết cấu thép) và kiềm hóa môi trường (làm cho lớp phủ sơn bị phá hủy):
Chương IX. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
• Sự tăng tốc độ dòng chảy ở bề mặt thép có thể làm tăng mật độ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
dòng giới hạn iL từ 100µA/cm2 lên 200µA/cm2 .
• Nếu giữ nguyên mật độ dòng áp đặt thì tốc độ ăn mòn thép có
thể tăng lên 100 lần, từ 0,1µA/cm2 lên 10µA/cm2 .
• Ngược lại, nếu khống chế điện thế vẫn ở mức ban đầu thì tốc
độ ăn mòn thép sẽ được giữ nguyên, chỉ có dòng áp đặt tăng lên từ 100µA/cm2 lên 200µA/cm2 để bù cho sự tăng mật độ dòng giới hạn.