Катодная защита — это электрохимическая защита от коррозии , основанная на наложении отрицательного потенциала на защищаемую деталь . Катодную защиту, как правило, совмещают с нанесением защитных покрытий.

Сдвиг потенциала защищаемого металлического объекта осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока ( станции катодной защиты ) или же соединением с протекторным анодом , изготовленным из металла , более электроотрицательного относительно защищаемого объекта. При этом поверхность защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех её участках протекает только катодный процесс. Обусловливающий коррозию анодный процесс перенесён на вспомогательные электроды. Отсюда названия — жертвенный анод , жертвенный электрод . Если, однако, сдвиг потенциала в отрицательную сторону превысит определённое значение, возможна так называемая перезащита , связанная с выделением водорода , изменением состава приэлектродного слоя и другими явлениями, что может привести к деградации защитного (изоляционного) покрытия и протеканию процесса стресс-коррозии катодно защищаемого объекта.

История открытия

Катодная защита была впервые описана сэром Гемфри Дэви в серии докладов, представленных Лондонскому королевскому обществу по развитию знаний о природе в 1824 году . После продолжительных испытаний впервые катодную защиту применили в 1824 г. на судне HMS Samarang . Анодные протекторы из железа были установлены на медную обшивку корпуса судна ниже ватерлинии , что значительно снизило скорость корродирования меди. Медь, корродируя, высвобождает ионы меди, которые обладают антиобрастающим эффектом. В связи с чрезмерным обрастанием корпуса и снижением эффективности корабля Королевский военно-морской флот Великобритании принял решение отказаться от протекторной защиты, чтобы получить преимущества от антифоулингового эффекта вследствие корродирования меди.

Применение

Катодная защита широко применяется для защиты от коррозии наружной поверхности:

• больших металлоемких объектов энергетического комплекса, таких как подземные и наземные магистральные и промысловые трубопроводы нефти, газа и нефтепродуктов, тепловые сети, крупные резервуары и т. д. В случае невозможности или нецелесообразности применения катодной защиты для защиты от коррозии небольших объектов может применяться протекторная защита.
• металлических свайных фундаментов в грунте.
• морских причалов, оснований нефтегазовых платформ, опор мостов или любых других металлических конструкций в морской воде, причём для разных зон контакта сооружения с морской водой (зона переменного смачивания, зона полного погружения и зона погружения в морской грунт) необходимо применять разные технические решения по катодной защите.
• судов от коррозии в морской воде (преимущественно протекторная защита).
• стальной арматуры в железобетоне для свай, фундаментов, дорожных сооружений (в том числе горизонтальных покрытий) и зданий.

Не очень известным, но очень эффективным способом электрохимической защиты от коррозии является катодная защита внутренней поверхности трубопроводов и резервуаров (сосудов) любой ёмкости и назначения, имеющих контакт с агрессивным водным электролитом (промышленными сточными водами или просто водой с высоким содержанием минеральных солей и кислорода ). В этом случае применение катодной защиты позволяет продлить срок безремонтной эксплуатации объекта в несколько раз.

Побочный эффект

Основным вредным последствием работы систем катодной защиты подземных сооружений (преимущественно трубопроводов), возникающим вследствие ошибок при проектировании и строительстве подобных систем, может быть ускоренная электрокоррозия (коррозия блуждающими токами ) соседних с защищаемым металлических объектов. Для ее предотвращения обычно используется дренажная защита при помощи устройств с источником наложенного (принудительного) тока и устройств без источника тока (поляризованный дренаж).

Стандарты

• DNV-RP-B401 — Cathodic Protection Design — Det Norske Veritas
• EN 12068:1999 — Cathodic protection. External organic coatings for the corrosion protection of buried or immersed steel pipelines used in conjunction with cathodic protection. Tapes and shrinkable materials
• EN 12473:2000 — General principles of cathodic protection in sea water
• EN 12474:2001 — Cathodic protection for submarine pipelines
• EN 12495:2000 — Cathodic protection for fixed steel offshore structures
• EN 12499:2003 — Internal cathodic protection of metallic structures
• EN 12696:2000 — Cathodic protection of steel in concrete
• EN 12954:2001 — Cathodic protection of buried or immersed metallic structures. General principles and application for pipelines
• EN 13173:2001 — Cathodic protection for steel offshore floating structures
• EN 13174:2001 — Cathodic protection for harbour installations
• EN 13509:2003 — Cathodic protection measurement techniques
• EN 13636:2004 — Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping
• EN 14505:2005 — Cathodic protection of complex structures
• EN 15112:2006 — External cathodic protection of well casing
• EN 50162:2004 — Protection against corrosion by stray current from direct current systems
• BS 7361-1:1991 — Cathodic Protection
• NACE SP0169:2007 — Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems
• NACE TM 0497 — Measurement Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or Submerged Metallic Piping Systems
• ГОСТ Р 51164-98 — Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии
• ГОСТ 9.602-2016 — Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

Примечания