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Vous voulez savoir comment utiliser les différences de potentiel pour protéger vos structures métalliques ?
Avec les progrès continus de la technologie industrielle, l'application de matériaux métalliques devient de plus en plus répandue, mais en même temps, la corrosion des métaux est également devenue un casse-tête. Les structures métalliques, notamment celles enterrées ou immergées dans l’eau, sont confrontées à de nombreux défis environnementaux. Afin de résoudre ce problème, le principe de l'électrochimie a été introduit dans la protection des métaux, en utilisant une technologie appelée « anode sacrificielle » ou « système de protection d'anode électrochimique » pour résister à la corrosion des métaux.
La fonction principale de l'anode sacrificielle est que sa différence de potentiel est faible, ce qui la pousse à subir d'abord une réaction d'oxydation pour protéger la structure métallique la plus importante.
Qu'est-ce qu'une anode sacrificielle ? En bref, il s'agit d'une anode composée de matériaux métalliques tels que le zinc, l'aluminium ou le magnésium. Lorsque ces anodes entrent en contact avec la structure métallique à protéger, l'anode sera sélectivement oxydée en raison de la différence de potentiel, empêchant ainsi l'oxydation. structure métallique contre les dommages causés par la corrosion.
Principes électrochimiques de la corrosion
Avant de nous plonger dans les systèmes de protection, nous devons d'abord comprendre l'électrochimie de la corrosion elle-même. Un simple processus de réaction électrochimique indésirable peut être divisé en réactions d’oxydation et de réduction. Lorsqu'un métal tel que le fer ou l'acier s'oxyde, des électrons sont libérés, qui pénètrent ensuite dans l'électrolyte et se combinent avec des molécules d'oxygène ou d'eau pour former des ions hydroxyde, qui à leur tour se combinent avec des ions de fer ferreux pour former de l'hydroxyde de fer, la rouille familière.
En introduisant une anode métallique avec un potentiel plus élevé, la structure à protéger devient une cathode, empêchant efficacement la réaction d'oxydation de se dérouler.
À mesure que le métal continue de se corroder, le courant électrique circulera de la région anodique vers l'électrolyte, tandis que des charges négatives circuleront de l'électrolyte vers la région cathodique. Ce flux d’électrons ralentit le taux de corrosion, prolongeant ainsi la durée de vie de la structure métallique.
Sélection des matériaux d'anode
Lors de la conception d'un système de protection d'anode, il est essentiel de sélectionner le matériau d'anode approprié. Il existe trois principaux types de matériaux d'anode couramment utilisés : le zinc, l'aluminium et le magnésium. Chacun de ces trois métaux présente des avantages et des inconvénients. Le zinc est largement utilisé dans les milieux marins, mais son efficacité à haute température est limitée et il existe un risque de formation d’une couche d’oxyde passive. L'aluminium a une capacité élevée, mais lorsque la concentration en chlorure est trop faible, il est facile de former une passivation, ce qui entraîne un effet protecteur affaibli.
Chaque matériau d'anode est sélectionné en fonction de ses caractéristiques et des besoins spécifiques de l'environnement.
En raison de son potentiel le plus négatif, le magnésium est plus adapté à une utilisation dans des environnements où la résistivité du sol ou de l'eau est plus élevée, souvent dans des équipements tels que les canalisations terrestres et les chauffe-eau. Cependant, le potentiel trop négatif du magnésium peut conduire à une fragilisation par l’hydrogène, c’est pourquoi dans certains cas, il peut être nécessaire d’envisager l’utilisation d’une anode en zinc.
Considérations de conception
Pour concevoir un système de protection d'anode efficace, en plus de comprendre les caractéristiques environnementales, vous devez également prendre en compte le type et le volume de la structure, calculer correctement la qualité du matériau d'anode requise et comment configurer raisonnablement l'anode pour atteindre l'anode. meilleur effet de protection. Cela garantit que l'anode peut fournir en permanence un courant suffisant pour protéger l'ensemble de la structure métallique.
Le calcul de la qualité de l'anode implique plusieurs paramètres, notamment la forme de l'anode, sa durée de vie nominale et son facteur d'utilisation.
Par exemple, pour un pipeline de dix kilomètres de long, dix anodes doivent être réparties uniformément pour fournir plus efficacement la quantité de courant nécessaire.
Avantages et inconvénients de la protection contre les différences de potentiel
L'avantage de cette méthode de protection est qu'elle ne nécessite pas d'alimentation externe, qu'elle est relativement facile à installer et qu'elle nécessite une surveillance moins fréquente pour la maintenance. Cependant, en raison de sa nature auto-épuisante, à de faibles densités de courant, lorsque la qualité de l'anode est insuffisante, une protection insuffisante peut en résulter. En revanche, à mesure que la demande du marché pour diverses structures métalliques augmente, la rentabilité de cette méthode doit également être soigneusement étudiée.
Bien qu'un système de protection d'anode puisse être plus coûteux à court terme, les économies réalisées en termes de coûts de maintenance et de réparation grâce à la prévention de la corrosion seront encore plus importantes à long terme.
Dans tous les cas, le fonctionnement et la mise en œuvre d'un système de protection d'anode nécessitent une expertise correspondante pour garantir qu'il atteigne son efficacité maximale dans des conditions environnementales fixes.
Conclusion
La technologie consistant à utiliser les différences de potentiel pour protéger les structures métalliques a sans aucun doute montré ses excellents résultats dans de nombreuses industries. Cependant, à mesure que la technologie évolue, ce système continuera-t-il à s’adapter aux nouveaux défis et besoins à l’avenir ?
