UNIVERZITET U TUZLITEHNOLOSKI FAKULTETPredmat: Konstrukcioni materijali, korozija i zastita IISEMINARSKI RADTema: Elektrohemijska zastita metala StudentiHuso 1asarevic

Maj 2009 god. Tuzla1. Sadrzaj21.Sadrzaj................................................................................................................................22.Uvod................................................................................................................................... 3Elektrohemijska zastita metala.............................................................................................. 33. Katodna zastita spoljnim izvorima struje......................................................................43. 3.1Principi katodne zastite......................................................................................................43.2 Kriterijumi katodne zastite............................................................................................... 53.3 Uredaji za katodnu zastitu.................................................................................................63.4 Izvori jednosmjerne struje.................................................................................................63.5 Anodna uzemljenja...........................................................................................................63.6 Kontrolno mjernistubovi...............................................................................................73.7 Kombinovana zastita.........................................................................................................73.8 Oblasti primjene katodne zastite.......................................................................................83.9 Proracun katodne zastite cjevovoda..................................................................................93.9.1 Proracun stanice katodne zastite....................................................................................94. Katodna zastita protektorima........................................................................................104.1 Principi katodne zastite protektorima..............................................................................104.2 Uredaji za zastitu protektorima.................................................................................. 104.3 Oblasti primjene zastite protektorima.............................................................................104.4 Proracun zastite protektorima........................................................................................ .115. Anodna zastita.................................................................................................................125.1 Principi anodne zastite....................................................................................................125.2 Uredaji za anodnu zastitu................................................................................................135.3 Oblasti primjene anodne zastite......................................................................................146. Zastita odkorozije pod dejstvom lutajucih struja......................................................156.1 Izvori lutajucih struja i korozija koju one izazivaju........................................................157.Zakljucak..........................................................................................................................178. Literatura.........................................................................................................................182.UvodElektrohemijska zastita metalaOsnovneelektrohemijskezastitemetalapri djelovanjuelektrolitapostaviojeDavyjos1824.g. Primjenom protektora na bazi cinka Davy je sprijecio koroziju bakarnih traka na drvenim trupovima brodova u morskoj vodi.U zavisnosti od nacina polarizaije elektrohemijska zastita metala moze da bude : katodna i anodna Slika 1. Shematski prikaz pasivacijskog procesa za metale Fe, Ni i CrU aktivnom stanju ioni metala odlaze u otopinu prema reakciji:M + 2

2egdje se potom hidratiziraju.Pri daljnoj anodnoj polarizaciji na potencijalu pasivacije Ep postize se granicna struja pasivacije jp, a ubrzanje otapanja metala jednako je usporavanju tog procesa zbog IormiranjapasivnogIilma. Sdaljnjimpovecanjempotencijala, brzinuotapanjametalaznacajno usporava process Iormiranja oksidnogIilma, koji zavrsava naEpp. Potencijal,Eppodgovara potencijalu prijelaza metala u pasivno stanje. Sto je Epp negativniji i sto je njemu pridruzena anodna struja jpp manja, brze nastupa pasivno stanje metala u odredenim uvjetima. Nakon potencijala , neovisnost struje o potencijalu u potenciodinamickimuvjetima eksperimenta povezana je s podebljavanjempasivnog Iilma ionskomvodljivosti. Ako se oksidacija metala odvija u vise stupnjeva, tijekomanodnepolarizacijeprvosestvarajunizi oksidikoji metalprevodeupasivno stanje, naprimjer Cr2O3, NiO i dr.11 http://www.Ikit.hr/Iiles/nastava/zel/14-Pasivacija20i20pasivnost20metala.pdI33. Katodna zastita spoljnim izvorima struje3.1 Principi katodne zastiteKatodna zastita je jedan od najeIikasijih nacina sprecavanja korozije metala. Katodna zastita metala zasnivasenakatodnojpolarizacijikojase ostvarujevezivanjemmetalazanegativanpolizvora jednosmjerne struje, ili za metal ciji je elektrodni potencijal negativniji od ravnoteznog potencijala metala koji se zasticuje.Pri katodnoj zastiti metala kao spoljni izvor jednosmjerne struje obicno se primjenjuje ispravljac naizmjenicnestruje. Katodnompolarizacijomprekospoljnogizvorajednosmjernestujemetal se ucini katodom koja se vise ne rastvara ili se rastvara u manjoj mjeri.Slika 2. Katodna zastita metala -Sistem sa vanjskim izvorom struje koristi razne izvore istosmjerne u kombinaciji s relativno inertnim anodama kao sto su anode od graIita, Fe-Si (Ierosilicijske) anode ili anode s tankim slojem platine ili aktiviranih metalnih oksida nacinjene od metala kao sto su titan ili niobij. Sistem sa zrtvenom anodom kao izvor struje koristi zrtvenu anodu izradenu iz metala je elektronegativniji, odnosno ima korozijski potencijal negativniji od metala koji se stiti (npr. zrtveni metali mogu biti aluminijske, cinkove i magnezijeve legure za zastitu celika).2Druga elektroda, anoda, vezuje se pozitivan pol izvora jednosmjerne struje. Elektricnu struje kroz spoljni dio elektricnog kola, prenose elektroni, a kroz elektrolit struju prenose joni prisutni u njemu.Katodnazastitapomocuspoljnogizvorajednosmjernestrujejemogucaukolikosumetalkojise zasticuje i anoda vezani elektronskimprovodnikom i elektrolitom u kome se nalaze uronjeni metal i anoda. Samproces korozije metala u rastvorima elektrolita se odigrava prema mehanizmu elektroemijskih reakcija.Pri anodnoj reakciji korozionog procesa nastaju pored jona metala Mn i elektroni prema jednacini:2 http://www.pa-el.hr/katodnazastita.php4M Mn ne (1.)Istovremeno pri katodnoj reakciji korozionog procesa agensi korozije D reaguju sa elektronima sa anodnih djelova metala prema jednacini:D ne (Dne) (2.)Napovrsinumetalakoji sakatodno(negativno) polarizujedolazi visakelektronakoji ubrzava katodnu reakciju, a usporava anodnu reakciju rastvaranja metala. Prema tome, pomjeranjem potencijala metala u negativnu oblast (katodna polarizacija) smanjuje se brzina korozije metala, a pri dovoljnojkatodnojpolarizacijikorozijametalabivapotpunosuzbijena, odnosnobrzinaanodnog rastvaranja metala postaje nula i cijela povrsina metala djeluje kao katoda.Brzine reakcija iz jednacina (3.) i (4.) kojima se prikazuje proces korozije metala stoje u logaritamskoj zavisnosti od potencijala:AA A lg

0(3.)Ak k lg

0 (4.)AAi Ak predstavljaju prenapetost ili polarizaciju prouzrokovanugustinomanodne struje jA, odnosno gustinom katodne struje jk;j0 A je gustina struje izmjene pri ravnoteznom potencijalu M-ravn metala M, aj0-k je gustina struje pri ravnoteznom potencijalu D-ravn agensa korozije;konstante A i k oznacavaju koeIicijente pravih linijakoje predstavljaju zavisnost polarizacije. 3.2 Kriterijumi katodne zastiteKriterijumi katodnezastite suelektricnevelicine: zastitni potencijal i zastitna gustinastrujevelicinekojeteorijski proizilazeizpolarizacionogdijagramapotencijal gustinastruje, dokse prakticne vrijednosti za razlicite eksploatacione uslove vise ili manje razlikuju od teorijskih.Stacionarni potencijal celika u prirodnim sredinama krece se u granicama od0.50 V do0.654 V u odnosu na reIerentnu elektrodu Cu / CuSO4, a u prosjeku iznosi0.55 V, sto se moze usvojiti ako se ne raspolaze umjerenim vrijednostima, a da se ne ucini velika greska.Ako se radi o celiku u tlu, izmjerene vrijednosti stacionarnog potencijala od0.35 V do0.25 V ukazuju na prisustvo lutajucih struja.Polarizacija celika do potencijala0.85 V u odnosu na istu reIerentnu elektrodu i odrzavanje tog potencijala pruzaju potpunu katodnu zastitu. Ova velicna je utvrdena jos 1928 . g . bezbroj puta je provjerena u praksii danas sluzi kao kriterijum za katodnu zastitu.Drugi kriterijum, gustina struje zastite, utvrduje se tesko i zato se, i pored velikog znacaja, u praksi rjedekoristi. Prosjecnevrijednosti gustinestrujezastiteuneutralnimrastvorimanatemperaturi okolinesu: zanezasiceni celik100A/m2, zacelikzasicenorganskomprvlakom5A/m2, za aluminijum 10 A /m2 i za eloksirani aluminijum 0.01 A /m2. U kiselim sredinama i na povisenim temperaturama gustine struje zastite su mnogostruko vece.53.3 Uredaji za katodnu zastituKatodna zastita moze da se primjeni na metalnim objektima koji se eksploatisu u tlu, morskoj vodi i drugim sredinama sa jonskom provodljivoscu.Katodna zastita se ostvaruje pomocu stanica katodne zastite (SKZ). Ove stanice predstavljaju skup uredaja pomocu kojih se metalni objekat stiti. Osnovni elementi stanica katodne zastite su:-izvor jednosmjerne struje kojom se stiti objekat;-anodno uzemljenje preko koga se ostvaruje kolo struje zastite;-spojni kabl koji povezuje anodno uzemljenje sa pozitivnim polom izvora struje;-spojni kabl koji povezuje negativni pol izvora struje sa objektom koji se stiti.Pri radu stanica katodne zastite struja od pozitivnog pola izvora prolazi do anodnog uzemljenja, a zatim u tlo, iz tla prelazi u objekat na mjestima gdje je ostecena izolacija, ide kroz objekat do tacke drenaze, a zatim se vraca do negativnog pola izvora struje.3.4 Izvori jednosmjerne strujeIzvori jednosmjerne struje stanica katodne zastite su:-ispravljaci naizmjenicne struje-generatori jednosmjerne struje.Najcesce se primjenjuju ispravljaci koji se napajaju iz mreze naizmjenicne struje.Ispravljacki uredaji stanica katodne zastite se sastoje od selenskih, germanijumskih ili silicijumskih ispravljackih elemenata. Stanice su obicno snage 150, 300, 600 i 1200 VA.Elementistanicakatodnezastitesmjestenisuumetalnomormaruzasticenomodvlage,prasinei atmosIerskogelektriciteta. Metalni ormar mozedabudemontiranuprostoriji ili naotvorenom prostoru, na elektricnom stubu, ili a tlu na betonskom postolju.Osimstanica sa rucnomregulacijomstruje i napona, proizvode se stanice katodne zastite sa automatskom regulacijom. Ove stanice su namjenjene za zastitu ukopanih objekata od korozije u tlu i korozije po dejstvom lutajucih struja, sa automatskim odrzavanjem zadatog potencijala na objektu koji se stiti.Generatori jednosmjerne struje se koriste u slucajevima kada je elektricna mreza daleko i ekonomski jeneopravdanodovoditi naizmjenicnustrujudostanicakatodnezastite. Zapogongeneratora, u zavisnosti od toga sto je na datom mjestu najpristupacnije, mogu da se koriste vjetar, prirodni gas, motori sa unutrasnjim sagorjevanjem i akumulatori.3.5 Anodna uzemljenjaAnodna uzemljenja se mogupodijeliti na nekoliko nacina:-prema materijalu anodana celicne, Ierosilicijumske, graIitne, od platiniranih titana, niobijuma i tantala i sprega olovoplatina;-prema obliku anodana cjevaste, ugaone i sipkaste;-prema materijalu aktivatorana anode sa koksom, ugljem i graIitom;-prema nacinu ukopavanjana vertikalne, horizontalne i kombinovane;-prema dubini ukopavanjana dubinske i povrsinske (maksimalno 1.5 m od povrsinetla do gornje ivice anode);-prema rastojanju od objekta koji se stiti;-na bliske i udaljene (20 do 150 m).6Vrsta anodnog uzemljenja se bazira u zavisnosti od otporljivosti tla, od lokacije obliznjih ukopanih objekata, tehnoekonomskih pokazatelja. Od anoda se zahtjeva da budu pouzdane u radu i trajne i da imaju malui stabilnuotpornost.Najvaznijesvojstvoanoda,od kojeg zavisinjihovvijek trajanja, jeste postojanost materijala od koga su izradene, prema elektrohemijskom rastvaranju tokom rada stania katodne zastite. Utomciljuse bazirajumaterijali koji sunerastvorljivi i odgovarajuci aktivatori. Treba teziti davijektrajanja anodabude najmanje 10 do 20 godina.Celicne anodesu najeIikasnije i najdostupnije, ali vijek trajanja im je najkraci. Kraj njihovog rada ne mora da bude posljedica istrosenosti uslijed korozije, vec, sto je mnogo cesce, prekida u masi uslijed neravnomjerne korozije. Ipak se cesto koriste u praksi, u obliku sina, ugaonog celika, cijevi i sipki.GraIitneanodesuobicnoimpregniranelanenimuljemili smolomiisporucujuseustandardnim dimenzijama sa vec ugradenim kablom.Ferosilicijumske anode se proizvode od livenog gvozda sa 14 do 15 Si i dodatkom Cr. Siroko se primjenjuju, nedostatak im je krtost o cemu treba voditi racuna tokom trasporta.Platinske anode se koriste za zastitu objekata koji se eksploatisu u vodi. Ova grupa anoda se odlikuje visokom hemijskom postojanoscu i izuzetno velikom radnom gustinom strujom.Znatne prednosti nad obicnim anodnim uzemljenjem imaju dubinska uzemljenja.Kodnjihjegradijent potencijalanapovrsini tlamanji, stoomogucujenjihovoukopavanjeblizu objekta koji se stiti, sto sa svoje strane smanjuje otpornost u sistemu, a time i instaliranu snagu. Zona zastite imje znatno veca i zato se koriste za katodnu zastitu slozenih sistema podzemnih komunikacija i magistralnih cjevovoda, ukopanih u tlo sa visokom otporljivoscu.Dubinskauzemljenja, ovakoprimjenjena, maksimalnosmanjujustetanuticaj katodnezastitena obliznje objekte. 3.6 Kontrolno mjerni - stuboviKontrolni instrumenti na stanicama katode zastite pokazuju da li sistem Iunkcionise prema zadanim parametrima. EIekat katodne zastite kontrolise se na kontrolnomjernimstubovima (KMS) ugradenimna ukopanimobjektima. Na timtackama se mjeri pad potencijala objekat / tlo i procjenjuje se stepen zasticenosti objekta. KMS je ustvari, nadzemni izvod dva kabla. Kraj jednog kabla jezavarenza zasticeniobjekat, a kraj drugog zauzemljenje.Suprotnikrajevioba kabla se zavrsavaju klemama ugradenim u KMS, najcesce izraden od betona. Na ovim klemama se mjeri pad potencijala.3.7 Kombinovana zastitaKatodna zastita se rijetko koristi kao samostalna metoda zastite metala od korozije, jer u tom slucaju zahtjeva velike investicije (za veliku instaliranu snagu) i veliki utrosak elektricne energije za zastitu.Upraksi se kombinuje pasivna zastita premazima i oblogama ili neorganskimprevlakama sa katodnom zastitom. Pasivnazastitaimazadatakda bitnosmanjistrujuzastite.Katodnoseu tom slucajustiti samometalnadnuporakojeseprakticnonemoguizbjeci inamjestimaostecenja pasivne zastite.S druge strane, zadatak katodne zastite je da omoguci potpuno eIikasnu zastitu i sa tanjim sistemima premaza ili oblogama, koji pokrivaju oko 99 povrsine metala.Kadaseizvodi kombinovanazastita, trebaimati uvidudazatakvuvrstuzastiteneodgovaraju premazi kroz koje uslijed katodne polarizacije metala podloge dolazi do elektroosmoze ili koji su skloni saponiIikaciji pri povisenim vrijednostima pH. Na takvim premazima tokom vremena dolazi do pojave plikova i premazi se razaraju.Neophodnojevoditi racunaostarenjupremazai obloga, usljedceganjihovozastitnodejstvo vremenom opad73.8 Oblasti primjene katodne zastiteKatodnazastitaspoljnimizvorimastrujemozedaseprimjenjujeusvimslucajevimakadajeto ekonomski opravdano i kada postoje izvori struje napajanja.Prednosti ove metode su:-visok stepen iskoriscenja (100 )-mogucnost zastite velikih metalnih povrsina saostecenom izolacijom ilibeznje,u sredinamasa razlicitom otpornoscu,-mogucnost podesavanja struje i potencijala zastitom promjene napona,-mogucnost automatizacije.Nedostaci metode su:-visoki investicioni troskovi-neophodnost sistematske kontrole i odrzavanja-opasnost od stetnog uticaja na obliznje metalne objekte.Katodna zastita spoljnimizvorimastruje najvise se primjenjuje zaukopanecjevovode. Pod ukopanim cjevovodima se podrazumijeva :-magistralni gasovodi, naItavodi i produktovodi;-sabirni cjevovodi na gasnim i naItnim poljima;-zastitne cijevi u gasnim i naItnim busotinama;-vodovodi-parovodi-cijevi arteskih bunara itd.Katodna zastita spoljnim izvorima struje vrlo se eIikasno primjenjuje za zastitu unutrasnjih povrsina uredaja za pripremu vode i bojlera, koje su u stalnom ili povremenom dodiru sa hladnom ili vrucom vodom. Ovdje je karakteristican problem izbora anoda. One ne smiju da budu inertne zbog opasnosti razvijanja vodonika i stvaranja praskavog gasa sa kiseonikom iz vode, a produkti njihove korozije ne smiju da kvare kvalitet vode (Fe i Zn).Katodna zastita spoljnim izvorima struje se uspjesno primjenjuje i za zastitu unutrasnjih povrsina industrijskihpostrojenja, rezervoarai cjevovoda, kojesuudodirusamanjeili viseagresivnim elektrolitima, kao sto su, na primjer, oneciscene rijecne vode za hladenje, otpadne vode u hemijskim i njima srodnim industrijama, zasiceni slani rastvori izdvojeni pri dobijanju naIte itd.Posebna oblast primjene katodne zastite spoljnim izvorima struje su plovila i hidrotehnicki uredaji u morskoj, a u izvjesnim slucajevima i u rijecnoj i jezerskoj vodi.Materijali anoda za katodnu zastitu u morskoj vodi su: graIit, Ierosilicijum, olovo legirano srebrom, antimonom i kalajem i platinirani titan. 83.9 Proracun katodne zastite cjevovoda3.9.1 Proracun stanice katodne zastiteProracunstanicekatodnezastitemozedaseizvodinadvanacina. Prvinacinjeproracunsnage stanice potrebne da se zastiti cjevovod odredene duzie. U drugom slucaju je snaga stanice odredena i izracunava se duzina cjevovoda koji eIikaso stiti data stanica.Pri proracunu se ne mogu uzeti u obzir svi lokalni uslovi koji se cesto mjenjaju vec na rastojanju od nekoliko metaratrase. Proracunisezasnivajuna pretpostavci dasu uslovijednoobrazni izato su dobijeni podaci samo priblizni i zahtjevaju provjeru i korekciju na licu mjesta. Osnovni Iaktori koji uticu na tacnost proracuna su otpornost tla i same izolacije. Zato su rezultati dobijeni proracunom utoliko tacniji, ukoliko je izolacija cjevovoda kvalitetnija. Najvece greske u proracun katodne zastite unose nepravilna ocjena provodljivosti izolacije cjevovoda i ostecenja izolacije. Zato na njih treba obratiti posebnu paznju.Cilj proracunajeodredivanjesnagestanicekatodnezastite. Kolokatodnezastitejenizredno vezanihotpornosti, a na svakoj odnjih dolazi doodredenogpada napona. Da bi se odredio neophodni napon zastite, treba odrediti sve padove napona i sabrati ih. Struja je u svakom dijelu kola ista. Zato, da bi se odredila struja zastite, dovoljno je odrediti njenu velicinu u bilo kom dijelu kola. Prakticanznacaj zaproracunimajupadovi naponanagranici izmeducjevovodai tla,nagranici izmedu anode i tla i u spojnim cjevovodima. 9 4. Katodna zastita protektorima 4.1 Principi katodne zastite protektorimaPo vezivanju dva metala razlicitih elektrodnih potencijala, koji se nalaze u elektrolitu, izmedu metala protice elektricna struja zbog razlike njihovih potencijala. Metal sa elektropozitivnijim potencijalom se u takvom sistemu ponasa kao katoda, a elektronegativniji metal kao anoda, usljed cega se katodni metal u spregu manje rastvara od istog, samo nespregnutog metala.Katodnazastitacelikaodkorozijeutlu, kojaunajvecembrojuslucajevanastajepri djelovanju kiseonika, izvodi se pomocu protektora, kao sto su, na primjer, legure magnezijuma.Razmatranjem katodne protektorske zastite celika zakljucuje se da se ovaj nacin zastite zasniva na zrtvovanju magnezijuma, odnosno protektora.4.2 Uredaji za zastitu protektorimaUredaji za zastitu protektorima sastoji se od:-anodnog protektora ili grupe protektora, ugradenog na odredenom rastojanju od objekta koji se stiti.-aktivatora u koji je smjesten protektor-izolovanog spojnog kabla koji spaja protektor sa objektom koji se stiti, direktno ili preko kontrolno mjernog stuba-kontrolnomjernog stuba kroz koji prolazi kabl i u kome postoji mogucnost da se elektricna veza privremeno prekine da bi se obavila kontrolna mjerenja.Kriterijumi upotrebljivosti metala i legura kao protektora su:-dovoljno visok negativni stacionarni potencijal u datoj sredini,-ravnomjernost rastvaranja-minimalna polarizacija-neznatno samorastvaranje-visok strujni kapacitetUpraksi protektorskezastitenajvecuprimjenuimajuprotektori odleguracinka, magnezijumai aluminijuma. Cink za rotektore mora da bude cistoce 99.99 . Primjese Fe, Cu i Pb stetno uticu na rad cinka, jer izazivaju pasivaciju njegove povrsine, smanjenje struje zastite i smanjenje strujnog kapaciteta. Protektori od cinka se primjenjuju za zastitu celicnih objekata u morskoj vodi i tlu. Ako se ovi protektori primjenjuju u slanoj vodi, narocito na povisenim temperaturama, postoji opasnost da cink i celik spontano promjene polaritet.Prednosti protektora od cinka su visok koeIicijent dejstva, niska cijena i odustvo varnicenja pri udaru o celik. Ovo posljednje je od velikog znacaja pri protektorskoj zastiti tankera za naItu. Nedostatak im je mala razlika potencijala u odnosu na celik (oko 0.25 V).Magezijumimavelikteorijski strujni kapacitet, ali jekodnjegajakoizrazenosamorastvaranje, narocito u prisustvu primjesa Fe, Ni, Cu, Si, Pb i Sn. Tada mu je koeIicijent korisnog dejstva samo oko 25 . Protektori od magnezijuma se primjenjuju za zastitu metalnih objekata u morskoj i slatkoj vodi i u tlu sa otporljivoscu manjom od 100 Om.Prednosti ovih protektora su velika razlika potencijala u odnosu na celik (oko 0.7 V) i mogucnost zastite aluminijuma, na primjer, na trupovima brodova.Glavni nedostaci su mali koeIicijent korisnog dejstva i opasnost od varnicenja pri udaru o celik. Cist aluminijumselakoanodnopolarizujei pasivira. Zatosezaprotektorekoristeiskljucivolegure aluminijuma.10Protektori koji sluze za zastitu ukopanih metalnih objekata postavljaju se u aktivatore, koji su smjesa gline i neorganskih soli. Aktivatori znatno povecavaju koeIicijent korisnog dejstva protektora.Vijek trajanja protektora zavisi od njegovog oblika i dimenzija. Povecanje povrsine utice na povecanje koeIicijenta korisnog dejstva, a odgovarajuci oblik protektora omogucava njegovo ravnomjerno rastvaranje.Protektori mogu da budu cilindricni, plocasti, u obliku kupa, diskova, polusIera, itd. Protektori se postavljaju pojedinacno ili u grupama, sto blize objektu koji stite, da bi se smanjila otpornost u kolu struje zastite. U vodenim sredinama oni se montiraju na samimobjektima sa izolacionim meduslojem, a u tlu na 3 do 4 m od objekta, na dubini 2 do 4 m od povrsine tla.ZastitnieIekatprotektoraseregistrujeodmahposlijenjihovogspajanjasaobjektomkojisestiti, medutim, maksimalna struja zastite pocinje da protice tek kroz izvjesno vrijeme, ponekad i poslije dvije nedjelje.4.3 Oblasti primjene zastite protektorimaZastita metala protektorima je najstarija i najjednostavnija metoda elektrohemijske zastite.Prednosti protektora su:-ne zavise od izvora struje,-jednostavno se ugraduju-ne moraju se cesto kontrolisati-neznatno uticu na susjedne metalne objekte-racionalnije se koristi struja zastiteNedostaci protektora su:-nepovratno se gubi materijal uslijed rastvaranja i zato treba da se povremeno mjenjaju-produkti korozije mogu da zagaduju sredinu-neprimjenjivi su u sredinama sa vecom otporljivoscu-daju relativno male struje zastiteUodredenim uslovima protektorima se uspjesno stite:- sa spoljne strane: cjevovodi sa dobrom izolacijom ili lokalizovanim ostecenjem, ukopani rezervoari i cisterne za gorivo- sa unutrasnje strane: rashladni sistemi, narocito ako koriste oneciscenu rijecnu ili morsku vodu, parni kotlovi i bojleri, tankovi za naItu sa morskom vodom kao balastom, busotinske cijevi i sabirni cjevovodi na naItnim poljima, kroz koje osim naIte prolazi zaslajena plastna voda, podvodni dijelovi brodova, u odredenimslucajevima obalski i lucki uredaji, elementi brana, plovecih dokova i platIormi, podvodni stubovi, itd.4.4 Proracun zastite protektorimaZastitametalaprotektorimaseprojektujepoistimprincipimakaokatodnazastita, uzizvjesna pojednostavljenja.Pri projektovanju protektorske zastite nije potrebno odredivati snagu jednog protektora, jer je ona konstantnaipoznata. Proracunsesastojiuodredivanjuzonedejstvajednogprotektora. Zatim se duzina dionice cjevovoda koju treba stititi dijeli duzinom zone dejstva jednog protektora i dobije se broj protektora koji ce ravnomjerno rasporedeni ili grupisani stititi datu dionicu.Vijek trajanja protektora zavisi od njegove tezine, struje koju daje i elektrohemijskog ekvivalenta legure od koje je protektor izgraden. 115. Anodna zastita 5.1 Principi anodne zastiteAnodnompolarizacijommetalakoji semogupasivirati ostvarujesenjihovazastitaodkorozije, poznata pod imenom anodna zastita.Samaanodnazastitametalaseizvodi nadvanacina:vezivanjemmetalazapozitivanpolizvora jednosmjerne struje, ili, pak, vezivanjemmetala koji se zasticuje za elektropozitivniji metal. Vezivanjem za pozitivan pol izvora jednosmjerne struje metal moze da bude preveden iz aktivnog stanja u pasivno ili transpasivno stanje, zavisno od velicine anodne polarizacije.U cilju prakticne realizacije anodne zastite metala najvaznije je odreditit oblast potencijala u kojoj se metal nalazi u pasivnom stanju; anodnom polarizacijom preko spoljnog izvora jednosmjerne struje metal se odrzava u oblasti pasivnog stanja i na taj nacin se korozija metala smajuje u vecoj ili manjoj mjeri. Slika 3. Skica izvedbe anodne zastite celicnog tanka Tank ili reaktor,kakosevidi izskice prikazanenaslici3,prikljucujesenapotenciostat kao radna elektroda. Kao inertna protuelektroda koristi se Pt-limili graIitna elektroda, dokizbor reIerentne elektrodi ovisi o korozivnom mediju

Da bi se izbjeglo nezeljeno pomjeranje potencijala anodno zasticenog metala u aktivnu ili traspasivnu oblast, pri anodnoj zastiti se koriste regulacioni uredajipotenciostati, koji automatski odrzavaju zadati potencijal potpunog pasiviziranja.EIekat anodne zastite se smajuje pa cak i potpuno anulira, ako su u elektrolitu prisutni anioni, npr. Hloridi, koji onemogucuju stvaranje kompaktnog pasivnog Iilma, i dovode do pojave piting korozije i naponske korozije.Anodnazastitametalasemozeostvariti i vezivanjemzametal ciji jepotencijal pozitivniji od potencijala metala koji se zasticuje. Elektropozitivniji metal se naziva katodni protektor. Osnovna uloga katodnog protektora je da ucini potencijal metala koji se zasticuje pozitivnijim, odnosno da prevedemetal upasivnostanje. Zastitametalaprimjenomkatodnogprotektorasemozeostvariti 3 http://www.Ikit.hr/Iiles/nastava/zel/14-Pasivacija20i20pasivnost20metala.pdI12ukolikojekorozionipotencijal metalapozitivniji odpotencijala njegovovgpasiviziranja, katodna polarizabilnost mala i omski pad napona sistema neznatan.Za anodnu zastitu metala nije dovoljno da se vezivanjemza katodne protektore korozioni (stacionarni) potencijal ucini pozitivnijim, vecjeneophodnodase korozioni potencijal metala pomjeri u oblast pasivnog stanja.Anodnazastita, odnosnopasiviziranjemetalai leguraunekimagresivnimsredinamapostizese legiranjem elektropozitivnijim elementima koji imaju ulogu mikrokatoda. 5.2 Uredaji za anodnu zastituElektricni dio uredaja za anodnu zastitu se sastoji od dva kola:- energetskog kola u kome su izlazne kleme potenciostata spojene sa katodom i objektom koji se stiti,- mjernog(potencijalnog) kola, ukomesupotenciostat i instrument za mjerenje potencijala povezani sa reIerentnom elektrodom i objektom koji se stiti.U uredajima za anodnu zastitu po pravilu se koriste potenciostati koji odrzavaju zadati potencijal metala. Snagapotenciostatamoradabudedesetakputavecaodsnagepotrebnezaodrzavaje pasivnog stanja metala. Orijentacioni parametri industrijskih potenciostata su:- izlazni napon 550 V- izlaza struja 2060 A- tacnost odrzavanja potencijala+ 10 m V- brzina dejstvado 2 sIzuzeto, akojekodnekihmetalaopsegpotencijalapasivnogstanjaveliki, aodgovarajucastruja stabilna, mogu se umjesto skupih potenciostata koristiti ispravljaci sa stabilizatorom napona.ReIerentne elektrode se dijele na:-elektrodesaelektrolitickimkljucem, komplikovanekonstrukcije, ali veomatacne: kalomelove, srebro / srebro hloridne, sulIatne i oksidne zivine elektrode;-elektrode neposredno smjestene u agresivnu sredinu, jednostavne su i manje tacne, a u zavisnosti od sredine one mogu biti izradene od platine, molibdena, volIrama, itd.135.3 Oblasti primjene anodne zastitePrakticnom izvodenju anodne zastite redhodi laboratorijsko odredivanje gustine struje pasiviziranja, oblasti pasivnosti i gustine struje u oblasti pasivnosti u zavisnosti od razlicitih parametara korozionih sredina sa kojima su u dodiru ispitivani materijali: tempereture, koncetracije i brzine protoka.Istovremeno sa odredivanjem parametara zastite ispituje se materijal katoda i vrsi njihov izbor. U obzir dolaze oni materijali koji su pri zahtjevanoj katodnoj polarizaciji postojani u odgovarajucim uslovima.Anodnose eIikasnostite nerdajuci hromni i hromnikal celici ukontaktusa sumporom, IosIornomi sulIonskomkiselinomi oleumu.Takodesepoddejstvomanodnepolarizacijedobro pasivizira titan.Ugljenicni celici sestiteanodnounizurastvorasoli, narocitonitratai sulIata.Anodnazastita ugljenicnog celika rijesava problem uskladistenja i prjevoza rastvora vjestackih dubriva koji sadrze amonijak, amonijumnitrat i karbamid na temperaturama 90 C.Prakticnu primjenu nalazi anodna zastita celika u alkalnim rastvorima, sa niklom kao katodom.U novije vrijeme pokusava se sa primjenom anodne zastite u cilju sprjecavanja pojave pitinga na celikuurastvorimahalogenidai medukristalnenaponskekorozijeugljenicnihcelikaualkalnim rastvorima. Dobrerezultatedajekombinovanodejstvoanodnezastiteinitritnihinhibitoranahromnikalcelikekoji seeksploatisuurastvorimahlorida. Toseobjasnjavacinjenicomdasuinhibitori sa pasivizirajucimdejstvomeIikasni samo u odredenimopsezima potencijala koji se postizu i odrzavaju anodnom polarizacijom.146. Zastita odkorozije pod dejstvom lutajucih struja6.1 Izvori lutajucih struja i korozija koju one izazivajuPoznatojedasmijeri vrijemeproticanja, kao ijacina elektricnestrujeutluzaviseodmnogih Iaktora. Ovi Iaktori se mijenjaju tokom vremena i zato se ove struje zovu lutajuce.S gledista opasnosti od korozije ukopanih metalnih objekata, najznacajniji su oni izvori elektricne strujekoji djelimicnoili potpuno, nezeljenoili planski koristetlokaodioelektricnogkola. Tu spadajuelektriIicirana zeljeznica, tramvaj, metro, vazdusne linije visokognapona i uredaji za katodnu zastitu podzemnih metalnih objekata.U nepovoljnim okolnostima lutajuce struje mogu da iznesu 70 do 80 pogonske struje.Kod katodne zastite tlo kao provodnik je dio strujnog kola. Kada su dionice cjevovoda koji se stite velikeduzine, anodnauzemljenjaseukopavajunaodstojanjimaodnekolikokilometara.Akose katodno stite cjevovodi sa losom izolacijom ili ako se istovremeno stiti nekoliko objekata, katodni uredaji mogu da budu izvori lutajucih struja jacine desetina, pa i stotina ampera.Lutajuce truje, ako prolazeci kroz tlo naidu na ukopane metalne objekte neizolovane ili sa ostecenom izolacijom, ulaze u njih iduci linijom manje otpornosti. Na odredenim mjestima, da bi se kolo struje zatvorilo, ovestrujenapustajumetalneobjektei vracajuseusvoj izvor. Metalni objekti sena mjestima ulaska lutajucih struja u njih polarisu negativno i ponasaju se kao katode, a mjesta izlaska lutajucih struja se polarisu pozitivno i postaju anode. Na tim mjestima dolazi do korozije metala, tzv. Elektrokorozije, utoliko intenzivnije, ukoliko su ta mjesta manja, odnosno gustina struje veca.Osim cjevovoda, od elektrokorozije su ugrozeni ukopani energetski i TTkablovi, rezervoari, cijevi arteskih bunara, metalne konstrukcije naItnih i gasnih busotina, itd.Osnovnavelicinakoja karakteriseintenzitet elektrokorozije je jacina, odnosno gustinastruje koja izlazi izukopanogobjektautlo.Akojeiznekograzlogaodredivanjegustinestrujeotezanoili nemoguce, opasnost odelektrokorozije se odreduje na osnovuvelicine potencijala ukopanog objekta u odnosu na tlo.Polazeci od prirode elektrokorozije razradene su dvije grupe postupka zastite.Prvagrupaobuhvatakompleks mjerazasmanjenjelutajucihstrujautlu. Ovemjere semogu sprovoditi kod elektriIiciranog transporta, ali nemaju smisla kod sistema katodne zastite.Osnovne mjere za smanjenje lutajucih struja u tlu su:-povecanjeprelazneotpornosti sina/ tlo, npr. Natapajempodlogei pragovaelektroizolacionim materijalom,-povecanje provodljivosti sina, povecanjem njihovog presjeka, premoscivanjem pojedinih dionica ili, gdje je moguce, njihovim zavarivanjem,-povecanje broja napojnih podstanica,-povecanje broja i provodljivosti odvodnih linija,-izolacija sina od celicih konstrukcija mostova.Drugagrupazastitnihmjeraobuhvataintervencijenaukopanimmetalnimobjektima. Svrhaovih intervencija je da se sto vise sprijeci ulazak lutajucih struja u objekte i smanji stetno dejstvo lutajucih struja koje udu u objekte.Pri sprovodenju ovih mjera treba voditi racuna o sljedecem:-da se na ukopanim objektima eliminisu anodne zone i zone promjenljivog zraka,-da potencijal objekata u odosu na tlo bude u svim tackama negativan,-da se ovaj potencijal nalazi u granicama izmedu minimalnog zastitnog i maksimalnog dozvoljenog.15Ulazak lutajucih struja u objekte eliminise se pojacanom izolacijom na onim dionicama ukopanih objekata za koje se mjerenjima utvrdi da su u tompogledunajugrozenije, ili odgovarajucim ekraniranjem.Najrasprostranjenije metode smanjenja stetnog dejstva lutajucih struja koje udu u ukopane objekte su elektrodrenazna zastita i zastita polarizovanim protektorima.Ako se ukopani objekat poveze drenaznim premoscenjem sa sinama u blizini elektricne podstanice, potencijal objektauodnosunatlopostat cenegativani priblizit cesepotencijalusinautacki premoscenja, a anodna zona postat ce katodna. Lutajuce struje ce se iz objekta vracati u sine kroz premoscenje. Jacinaovihstrujazavisit ceodotpornostipremoscenjairazlikepotencijalaizmedu objekta i sina. Ovakvo odvodenje lutajucih struja iz ukopanih objekata, koje nije praceno stvaranjem anodnih zona i korozijom, naziva se elektrodrenazna zastita.Da bi elektrodrenazna zastita bila eIikasna, otpornost drenaznog premoscenja mora da bude znatno manja od prelazne otpornosti izmedu sina i ukopanog objekta.Drenazni uredaji se sastoje od slijedecih elemenata:-drenaznogpremoscenja, ustvari, aluminijumskihili bakarnihkablova koji sluze za odvodenje lutajucih struja iz ukopanih objekata i sine,-reostata za ogranicenje proticanja lutajucih struja kroz drenazni kabal-ampermetra za kontrolu jacine struje-ventilnih uredaja koji omogucuju prolazak struje samo od ukopanog objekta prema sinama-osiguraca za sprjecavanje strujnih udara-prekidacaUzavisnosti odoblasti primjenedrenazni uredaji sedijelenadirektni, polarizovanei pojacane. Osnovni element svih drenaznih uredaja je drenazno premoscenje (kabl) od ukopanog objekta (tacka drenaze) do drenaznog uredaja i od drenaznog uredaja do sina.Direktni drenazi uredaji su veoma jednostavni. Oni omogucavaju regulaciju, ogranicavanje i kontrolu struje koja se drenira.Polarizovana drenaza se koristi u zonama lutajucihstruja promjenljivog smijera. Polarizovani drenazni uredaji serazlikujuoddirektnihpotomestoimajuventilni uredaj koji omogucujuda lutajuce struje proticu samo u jednom smijeruod ukopanog objekta do sina.Pojacane drenaze se koriste ako lutajuce struje poticu iz vise izvora i imaju promjenljivi smijer, ili ako nije ekonomski opravdana primjena drenaznog kabla velikog presjeka. To je , ustvari, obicna stanica katodne zastite. Jedina je razlika u tome sto se njen negativan pol vezuje za objekat koji se stiti, a pozitivni za izvor lutajucih struja. Ovakvom drenazom se odvodi struja u zeljenom smijeru i pojacava eIekat katodne zastite. U ovom slucaju sine predstavljaju anodno uzemljenje.Pored drenazne zastite, u praksi se primjenjuju polarizovani protektorski uredaji.Polarizovaniprotektorisu obicnimetalniprotektorikojisespajajusaukopanim objektimapreko ventilnih uredaja(dioda ili tranzistora). Pozitivan pol diode se vezuje za protektor, a negativan pol za objekat koji sestiti. Zahvaljujuci takvomukljucivanjulutajucestrujeproticusamoodukopanog objekta kaprotektoru. Kadanema lutajucihstruja,polarizovani protektorise ponasaju kao obicni protektori.167.ZakljucakU danasnjem vremenu primjene sve vece kolicine hemikalija, zagadenja okoline raznim otpadnim materijama, pojava kiselih kisa, korozija kao pojava nenamjernog razaranja konstrukcijskih materijala sve je vise prisutna. Takode sve je veca potreba da se stite metali od korozije. Primjenom elektrohemijskih metoda zastite metala anodna, katodna i protektorska u velikoj mjeri se doprinosi pravilnom radu pogona, onemogucava se gubitak proizvoda curenjem, sprjecava se oneciscenje proizvoda i okolisa178. Literatura1. 2. http://www.Ikit.hr/Iiles/nastava/zel/14-Pasivacija20i20pasivnost20metala.pdI3. http://www.pa-el.hr/katodnazastita.php18