1tom317

12. ELEKTROCHEMIA 636

Tablica 12.9. Potencjały ochrony podstawowych materiałów konstrukcyjnych, wg [12.23]

		Potencjał względem elektrody, V
Materiał konstrukcyjny	Cu/CuS04 nasycony	Ag/AgCI woda morska zasolenie 3,5%	Ag/AgCI nasycony NaCl	Zn woda morska
Stal zwykła w środowisku natlenionym	-0,85	-0.78	-0,73	-i-0,25
Stal zwykła w środowisku odtlenionym. w obecności bakterii redukujących siarczany (np. wody stojące, grunty bagienne)	-0,95	-0,88	-0.83	+ 0,15
Ołów	-0,60	- 0.53	-0,48	4-0.50
Aluminium i jego stopy, w zależności od gatunku i środowiska	—0,85--1,10	_0,78-^-l,03	-0.73--0,98	+ 0,25++0,00
Stopy miedzi w zależności od gatunku i środowiska	-0,50- - 0,85	-0,43--0,78	-0,73--1,08	+ 0,60+ +0,25

Nie jest wskazane przechronienie konstrukcji stalowych i ołowianych do potencjałów bardziej ujemnych niż - 1,1 V względem Cu/CuS0₄, zc względu na możliwość wystąpienia ujemnych skutków ochrony katodowej.

Tablica 12.10. Wartości przesunięcia potencjału zapewniające ochronę podstawowych materiałów konstrukcyjnych

Materiał konstrukcyjny	Minimalna wartość przesunięcia potencjału mV
Stal w środowisku natlenionym	300
Stal w środowisku odtlenionym	400
Ołów	100-250
Aluminium i jego stopy w zależności od gatunku i środowiska	100 — 200
Stopy miedzi w zależności od gatunku i środowiska	100-500

w odniesieniu do elektrody porównawczej umieszczonej w bezpośrednim sąsiedztwie konstrukcji chronionej. Wartość potencjału ochrony zależy od rodzaju metalu i środowiska elektrolitycznego. Kryteria ochrony najczęściej stosowanych materiałów konstrukcyjnych podano w tabl. 12.9 i 12.10. Stan ochrony przed korozją sprawdza się przez pomiar potencjału konstrukcji względem środowiska elektrolitycznego. Przepływ prądu w obwodzie ochrony powoduje omowe spadki napięcia IR, zależne od prądu i w dużym stopniu od rczystjwności środowiska. Te spadki napięć nakładają się na wartość mierzoną potencjału polaryzacji elektrochemicznej i są powodem mylnej oceny stanu ochrony, zwłaszcza w przypadku konstrukcji ze zniszczonymi pokryciami ochronnymi. Techniki eliminacji błędu wynikającego z omowego spadku napięcia są podane m.in. w [12.12].

Dobór środków ochrony

Środki ochrony są dobierane zależnie od rodzaju zagrożenia korozyjnego, rodzaju konstrukcji, stanu pokryć ochronnych. Tak więc, konstrukcje narażone na oddziały wanie prądów błądzących i położone blisko źródeł takich prądów chroni się przede wszystkim za pomocą drenażu elektrycznego. Obiekty małe oraz duże, ale z. mało uszkodzonymi pokryciami ochronnymi, przy małych rczystywnościach środowiska można chronić katodowo za pomocą anod galwanicznych. Jeżeli niezbędny jest przepływ prądu o większej wartości w obwodzie ochrony, to wówczas konieczne są stacje katodowe.

Urządzenia drenażowe

Jeśli środki zastosowane zgodnie z normą [12.22] nic chronią konstrukcji przed elektrolitycznym oddziaływaniem prądów błądzących, to stosuje się urządzenia drenażowe. W użyciu są urządzenia drenażu polaryzowanego i wzmocnionego. Te ostatnie mogą być sterowane zarówno ręcznie, jak i automatycznie.

Drenaż polaryzowany jest stosunkowo prosty w budowie i tani. W skład urządzenia wchodzą: przewody drenażowe, rezystory (wyrównawczy i pomiarowy), element zaporowy (dioda lub prostownik), bezpieczniki i zaciski (pomiarowy i ochronny).

W celu uzyskania zadowalającego działania ochronnego rezystancja przewodów drenażowych powinna być mała. Urządzenia drenażu polaryzowanego instaluje się możliwie blisko miejsca największego oddziaływania prądów błądzących, tj. tam, gdzie istnieje największa dodatnia różnica potencjałów konstrukcja-ziemia i konstrukcja-szyna trakcyjna. Zasięg ochrony ocenia się przez pomiar potencjału konstrukcja-ziemia. Przy oddziaływaniu prądów’ błądzących polaryzowanie konstrukcji do potencjału ochrony nic zawsze jest uzasadnione. Często w praktyce przyjmuje się, że konstrukcja jest chroniona przed oddziaływaniem prądów błądzących po spolaryzowaniu jej do potencjału spoczynkowego. Krótkotrwałe wartości szczytowe można w-- tym przypadku pominąć. Jest to ochrona z częściową polaryzacją katodową. Pełna ochrona katodowa jest możliwa tylko w stosunku do ograniczonych odcinków konstrukcji, wyizolowanych złączami izolującymi lub konstrukcji o pokryciach ochronnych dobrej jakości.

W przypadkach, gdy drenaż polaryzowany nie daje spodziewanych wyników należy zastosować drenaż w'zmocniony. Jest to kombinacja drenażu polaryzowanego i stacji katodowej. Drenaż wzmocniony wykorzystuje szynę trakcyjną jako długi uziom anodow'y o małej rezystancji przejścia. W takich warunkach uzyskuje się o wdele większy zasięg działania ochronnego w porówmaniu z drenażem polaryzowanym. Urządzenia drenażu wzmocnionego nie muszą więc być usytuowane blisko miejsca największego oddziaływania prądów błądzących. Lokalizacja urządzenia jest dyktowana raczej dostępem do elektrycznej sieci zasilającej. Drenaż wzmocniony stwarza możliwości oddziaływania na sąsiednie konstrukcje metalowe, ze względu na odprowadzanie znacznych prądów z konstrukcji chronionej.

Stacje katodowe

Ochronę za pomocą stacji katodowych stosuje się w tych przypadkach, gdy z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia jest ona bardziej korzystna niż ochrona za pomocą anod galwanicznych lub za pomocą drenażu elektrycznego. I tak np. w rejonach oddziaływania prądów błądzących jest ona uzasadniona wówczas, gdy szyny trakcji elektrycznej są odległo od konstrukcji przeznaczonej do ochrony. Stacje katodowe mogą być zasilane zjedno-lub trójfazowej sieci elektroenergetycznej prądu przemiennego. W miejscach odległych od sieci elektroenergetycznej mogą też mieć zastosowanie niezależne źródła zasilania prądem, takie jak: generatory napędzane siłą wiatru, baterie słoneczne, ogniw'a paliwmwc itp. W kraju wykorzystuje się przede wszystkim stacje katodowe sieciowe. Są to układy prostowmikowo-transformatorowe z płynnym lub skokowym nastawianiem napięcia wyjściowego, jak też układy sterowane automatycznie. Tc ostatnie są zalecane do zmieniających się okresowo warunków eksploatacji, np. w obszarach oddziaływania prądów błądzących, przy częstych i znacznych zmianach rezystancji uziomów anodowych, w przypadkach, gdy konstrukcję należy polaryzować w wąskim przedziale potencjałów ochrony (np. konstrukcje aluminiowe).

Do ochrony katodowej niedużych obiektów są produkowane stacje katodowe małej mocy (do 100 W). Do ochrony dużych, rozległych konstrukcji produkuje się stacje o mocy do 20 i więcej kilowatów. Napięcie wyjściowe stacji katodowej dobiera się, w danych warunkach eksploatacji konstrukcji, na podstawie prądu ochrony i rezystancji obwodu prądowego: anoda polaryzacyjna — środowisko elektrolityczne — konstrukcja chroniona. Ujemny biegun prostownika jest zawsze łączony z konstrukcją chronioną, a dodatni — z anodą polaryzacyjną.

Anody polaryzacyjne, uziomy anodowe

Zestawy anod polaryzacyjnych współpracujących ze stacjami katodowymi do ochrony konstrukcji podziemnych są nazywane uziomami anodowymi.

Do rozprowadzania prądu w układach ochrony zewnętrznie zasilanych stosuje się materiały anodowe nie ulegające, zgodnie z prawami elektrolizy, rozpuszczaniu (za wyjątkiem złomu żelaznego, którego stosowanie czasami jest uzasadnione). W krajowych warunkach najczęściej wykorzystuje się żeliwo wysokokrzemowe zdodatkicm chromu, ale