Galvanisk anode
Den galvaniske anode er hovedkomponenten i et galvanisk katodisk beskyttelsessystem , der bruges til at beskytte underjordiske eller undersøiske metalstrukturer mod korrosion .
De er lavet af en metallegering med en mere "aktiv" spænding (mere negativt reduktionspotentiale /mere positivt elektrokemisk potentiale ) end strukturens metal . Forskellen i potentiale mellem de to metaller betyder, at den galvaniske anode korroderer, så anodens materiale forbruges mere end strukturen.
Tabet af anodemateriale fører til det alternative navn offeranode .
Teori
Kort fortalt er korrosion en kemisk reaktion , der opstår ved en elektrokemisk mekanisme ( redoxreaktion ). [1] Under korrosion opstår to reaktioner: oxidation, hvor elektroner forlader metallet (og resulterer i det faktiske tab af metal), og reduktion, hvor elektroner bruges til at omdanne vand eller oxygen til hydroxider . [2]
I de fleste miljøer danner hydroxidioner og ferroioner jernhydroxid , som med tiden bliver til den velkendte brunrust: [3]
Når der opstår korrosion, sker der oxidations- og reduktionsreaktioner, og der dannes elektrokemiske elementer på overfladen af metallet, så nogle områder bliver anodiske (oxidation) og nogle bliver katodiske (reduktion). Elektroner strømmer fra anodeområderne ind i elektrolytten , når metallet korroderer. Omvendt, når elektroner strømmer fra elektrolytten ind i katodezonerne, falder korrosionshastigheden. [4] (Elektronernes strøm er i modsat retning af strømmen af elektrisk strøm ).
Efterhånden som metallet fortsætter med at korrodere, vil de lokale potentialer på metaloverfladen ændre sig, og anode- og katodeområderne vil ændre sig og bevæge sig. Som følge heraf dannes der i jernholdige metaller en generel belægning af rust over hele overfladen, som til sidst vil absorbere hele metallet. Dette er mere et forenklet syn på korrosionsprocessen, fordi det kan antage flere forskellige former. [5]
Katodisk beskyttelse virker ved at introducere et andet metal (galvanisk anode) med en meget mere anodeoverflade, så al strøm vil flyde fra den indsprøjtede anode, og metallet, der skal beskyttes, bliver katodisk i forhold til anoden. Dette stopper effektivt oxidationsreaktionerne på metaloverfladen og overfører dem til den galvaniske anode, som vil blive ofret til fordel for den beskyttede struktur. [6]
For at dette virker, skal der være en elektronbane mellem anoden og det metal, der skal beskyttes (f.eks. ledning eller direkte kontakt), samt en ionvej mellem oxidationsmidlet (f.eks. vand eller våd jord) og anoden, og mellem oxidationsmidlet og metallet, der skal beskyttes, og danner således en lukket sløjfe; så blot at klæbe en del af et aktivt metal såsom zink til et mindre aktivt metal såsom blødt stål i luft (dårlig leder og dermed intet lukket kredsløb) vil ikke give nogen beskyttelse.
Anode materialer
Tre hovedmetaller bruges som galvaniske anoder: magnesium , aluminium og zink . De fås alle i form af blokke, stænger, ark eller stemplet tape. Hvert materiale har sine egne fordele og ulemper.