Galvanisk anod
Den galvaniska anoden är huvudkomponenten i ett galvaniskt katodiskt skyddssystem som används för att skydda underjordiska eller undervattensmetallstrukturer från korrosion .
De är gjorda av en metallegering med en mer "aktiv" spänning (mer negativ reduktionspotential /mer positiv elektrokemisk potential ) än metallen i strukturen. Skillnaden i potential mellan de två metallerna gör att den galvaniska anoden korroderar, så att anodens material förbrukas mer än strukturen.
Förlusten av anodmaterial leder till det alternativa namnet offeranod .
Teori
Kortfattat är korrosion en kemisk reaktion som sker genom en elektrokemisk mekanism ( redoxreaktion ). [1] Under korrosion uppstår två reaktioner: oxidation, där elektroner lämnar metallen (och resulterar i den faktiska förlusten av metall), och reduktion, där elektroner används för att omvandla vatten eller syre till hydroxider . [2]
I de flesta miljöer bildar hydroxidjoner och järnjoner järnhydroxid , som så småningom blir den välkända brunrosten: [3]
När korrosion uppstår sker oxidations- och reduktionsreaktioner och elektrokemiska element bildas på metallens yta, så att vissa områden blir anodiska (oxidation) och vissa blir katodiska (reduktion). Elektroner strömmar från anodområdena in i elektrolyten när metallen korroderar. Omvänt, när elektroner strömmar från elektrolyten in i katodzonerna, minskar korrosionshastigheten. [4] (Flödet av elektroner är i motsatt riktning till flödet av elektrisk ström ).
När metallen fortsätter att korrodera kommer de lokala potentialerna på metallytan att förändras och anod- och katodområdena kommer att förändras och röra sig. Som ett resultat, i järnhaltiga metaller, bildas en allmän rostbeläggning över hela ytan, som så småningom kommer att absorbera hela metallen. Detta är mer en förenklad syn på korrosionsprocessen eftersom den kan ta flera olika former. [5]
Katodskydd fungerar genom att införa en annan metall (galvanisk anod) med mycket mer anodyta så att all ström kommer att flyta från den insprutade anoden och metallen som ska skyddas blir katodisk jämfört med anoden. Detta stoppar effektivt oxidationsreaktionerna på metallytan och överför dem till den galvaniska anoden, som kommer att offras till förmån för den skyddade strukturen. [6]
För att detta ska fungera måste det finnas en elektronbana mellan anoden och metallen som ska skyddas (t.ex. tråd eller direktkontakt), samt en jonbana mellan oxidatorn (t.ex. vatten eller våt jord) och anoden, och mellan oxidationsmedlet och metallen som ska skyddas, vilket bildar en sluten slinga; så att helt enkelt fästa en del av en aktiv metall som zink till en mindre aktiv metall som mjukt stål i luft (dålig ledare och därmed ingen sluten krets) ger inget skydd.
Anodmaterial
Tre huvudmetaller används som galvaniska anoder: magnesium , aluminium och zink . De finns alla i form av block, stavar, ark eller stämplad tejp. Varje material har sina egna fördelar och nackdelar.