PROTECTIA CATODICA A METALELOR CU ANOZI DE SACRIFICIU

Protectia catodica a metalelor cu anozi de sacrifici 14214g623o u

Scopul lucrarii

Se realizeaza protectia anodica cu anozi de sacrificiu a unei piese de otel carbon.

Se verifica posibilitatea folosirii unor metale (Fe, Al, Cu, Zn) ca anozi de sacrificiu.

Introducere

            Protectia catodica cu anozi de sacrifici 14214g623o u este o metoda electrochimica folosita la protejarea unor instalatii metalice nu prea mari, ca de exemplu cazane de abur, rezervoare, schimbatoare de caldura, conducte subterane si cabluri.

            Protectia catodica consta īn reducerea vitezei de coroziune la valori neglijabile, prin polarizare catodica, adica prin deplasarea potentialului instalatiei metalice de protejat spre valori mai negative fata de potentialul de coroziune, īn domeniul de imunitate (unde metalul este stabil termodinamic). Protectia catodica poate fi realizata pe doua cai: cu sursa exterioara de curent si cu anozi de sacrificiu.

            Protectia cu anozi de sacrificiu consta īn fixarea pe instalatia de protejat a unor anozi (sub forma de bara, placi sau benzi) confectionate din metale cu potentialul de electrod standard mai electronegativ decāt cel al metalului constructiei. Anozii protectori sunt confectionati din Mg, Al sau Zn.

            Mecanismul protectiei catodice poate fi explicat prin teoria pilelor locale de coroziune.

            Īn cazul coroziunii unei piese din fier, neprotejata, la suprafata metalului se formeaza pile locale de coroziune. Pe unele zone anodice au loc reactii de ionizare a fierului:

                                                                 ⁽¹⁾

iar pe zonele catodice au loc reactii de reducere a unui depolarizant din mediul coroziv, de exemplu:

                            ^{īn mediu acid                                                                        (2)}

 ^{īn mediu neutru sau bazic aerat                                         (3)}

            Daca piesa de fier se leaga de un anod de sacrificiu, de exemplu, de Zn cu potentialul de electrod mai negativ decāt fierul, se formeaza o alta pila de coroziune īn care reactia de dizolvare anodica se produce la suprafata anodului protector:

                                                                  ⁽⁴⁾

iar pe catodul de fier are loc reducerea depolarizantului din mediul coroziv, de exemplu:

astfel īncāt coroziunea fierului īnceteaza.

            Potentialul de coroziune al sistemului Fe + Zn are o valoare mai negativa decāt a fierului. Curentul de coroziune generat de pila:

(-) Zn / mediu coroziv / Fe (+)

care trece prin piesa de fier, produce polarizarea catodica a fierului, spre valori mai negative, īn domeniul de imunitatea, asa cum se observa si din diagrama Evans din figura 1

Fig. 1 Diagrama Evans

            Īn aceasta lucrare se va masura potentialul de coroziune al Fe si al sistemului Fe + Metal īn mediu coroziv acid, neutru si bazic. Pentru aceasta se alcatuiesc pile galvanice prin legarea unui electrod de fier singur sau asociat cu un metal M cu potentialul de electrod mai negativ (Zn, Al) sau mai pozitiv (Cu), cu un electrod de referinta:

(-) Fe / mediu coroziv / electrod de referinta (+)

(-) Fe + M / mediu coroziv / electrod de referinta (+)

            Ca electrod de referinta se foloseste electrodul electrodul Cu/CuSO₄ (1M). Comparānd datele experimentale obtinute, e_Fe si e_{Fe + Me} se vor selecta metalele care pot sa negativeze cel mai puternic potentialul Fe si care pot fi, drept urmare, folosite ca anozi de sacrificiu.

Relatii de calcul

            Se calculeaza potentialele de coroziune ale Fe si sistemului metalic Fe + M cu relatia:

                                E_exp = e e e_{electrod de referinta}

īn care: E_exp este tensiunea electromotoare a pilei galvanice, e_{sistem metalic} este potentialul de coroziune al Fe si Fe + M.

            Pentru electrodul de referinta: e_cal = 0.245 V,  e_Cu /_Cu = 0337 V.

            Rezulta:                  

e_{sistem metalic} e_{electrod de referinta} - E_exp                                      (6)

Aparatura

            Electrod de Fe, placute de Zn, Al, Cu, electrod de referinta, voltmetru electronic.

Substante

            Solutii apoase de NaCl 1%, NaOH 0.1N si H₂SO₄.

Mod de lucru

Se curata cu hārtie abraziva suprafetele placutelor metalice, se spala cu apa si se sterg cu hārtie de filtru.

Se alcatuiesc urmatoarele pile galvanice:

(-) Fe / mediu coroziv / electrod de referinta (+)

(-) Fe + M / mediu coroziv / electrod de referinta (+)

            unde M este pe rānd: Mg, Zn, Al, Cu, iar mediul coroziv este succesiv: solutia apoasa de NaCl, NaOH si respectiv H₂SO₄.

Se introduce puntea de sare sau banda de hārtie de filtru umezita, cu un capat, īn electrolitul electrodului de referinta si cu celalalt capat īn mediul coroziv examinat.

Se conecteaza electrozii la bornele voltmetrului, notānd polaritatea fiecarui electrod.

Se masoara tensiunea electromotoare a pilei, E_exp.

Se repeta aceste operatii asezānd pe rānd celelalte metale peste electrodul de fier. Se citesc tensiunile electromotoare ale pilelor formate.

Se repeta aceste operatii pentru celelalte medii corozive.

Observatie: La fiecare schimbare a mediului coroziv, placutele metalice se spala cu apa distilata si se sterg cu hārtie de filtru.

Rezultate si calcule

Se īntocmeste urmatorul tabel cu rezultatele obtinute experimental si prin calcul:

Se calculeaza potentialele de coroziune e_Fe si e_{Fe + Me} pentru fiecare sistem metalic cu relatia 6.

Se interpreteaza rezultatele specificānd īn ultima coloana a tabelului, metalele care pot functiona ca anod de sacrificiu, indicānd pe cel mai eficient, īn fiecare mediu coroziv.