Language
Country/Area
No result found
電位差を利用して金属構造物を保護する方法を知りたいですか？
産業技術の絶え間ない進歩に伴い、金属材料の用途はますます広がっていますが、同時に金属の腐食も悩みの種になっています。金属構造物、特に水中に埋設されたり沈んだ構造物は、環境からの数多くの課題に直面しています。この問題を解決するために、電気化学の原理を金属保護に導入し、金属腐食を防ぐ「犠牲陽極」または「電気化学陽極保護システム」と呼ばれる技術を使用しました。
犠牲陽極の主な機能は、その電位差が低く、より重要な金属構造を保護するために最初に酸化反応を起こすことです。
犠牲陽極とは何ですか?つまり、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムなどの金属材料からなる陽極であり、これらの陽極が保護すべき金属構造物と接触すると、電位差により陽極が選択的に酸化され、酸化が防止される。金属構造が腐食によって損傷されるのを防ぎます。
腐食の電気化学原理
保護システムに入る前に、まず腐食自体の電気化学を理解する必要があります。単純な電気化学的有害反応プロセスは、酸化反応と還元反応に分けることができます。鉄や鋼などの金属が酸化すると電子が放出され、その後電解質に入り、酸素または水の分子と結合して水酸化物イオンを形成し、さらに第二鉄イオンと結合してよく知られた錆である水酸化鉄を形成します。
より高い電位の金属陽極を導入することにより、保護対象の構造が陰極となり、酸化反応の進行を効果的に防ぎます。
金属の腐食が進むと、電流がアノード領域から電解質に流れ、マイナス電荷が電解質からカソード領域に流れます。この電子の流れにより腐食速度が遅くなり、金属構造の寿命が延びます。
陽極材料の選択
アノード保護システムを設計する場合、適切なアノード材料を選択することが重要です。一般的に使用される陽極材料には、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムの 3 つの主な種類があります。これら 3 つの金属にはそれぞれ長所と短所があります。亜鉛は海水環境で広く使用されていますが、高温での効果は限られており、不動態酸化層を形成するリスクがあります。アルミニウムは高い静電容量を持っていますが、塩化物濃度が低すぎると不動態化が生じやすく、保護効果が弱まってしまいます。
各アノード材料は、その特性と環境特有のニーズに基づいて選択されます。
マグネシウムは、その電位が最もマイナスであるため、土壌や水の抵抗率が高い環境、多くの場合、陸上のパイプや給湯器などの機器での使用に適しています。ただし、マグネシウムの過度の負の電位は水素脆化を引き起こす可能性があるため、場合によっては代わりに亜鉛アノードの使用を検討する必要があるかもしれません。
設計上の考慮事項
効果的なアノード保護システムを設計するには、環境特性を理解することに加えて、構造の種類と体積を考慮し、必要なアノード材料の品質を正確に計算し、適切な条件を達成するためにアノードを合理的に構成する方法も考慮する必要があります。最高の保護効果。これにより、アノードが金属構造全体を保護するのに十分な電流を継続的に供給できるようになります。
陽極の品質の計算には、陽極の形状、設計寿命、利用率などの複数のパラメーターが含まれます。
たとえば、長さ 10 キロメートルのパイプラインの場合、必要な量の電流をより効率的に供給するには、10 個の陽極を均等に配置する必要があります。
電位差保護の長所と短所
この保護方式の利点は、外部電源が不要で、設置が比較的簡単で、メンテナンスのための監視頻度が少なくて済むことです。ただし、自己枯渇する性質のため、低電流密度では、アノードの品質が不十分な場合、保護が不十分になる可能性があります。対照的に、さまざまな金属構造に対する市場の需要が高まるにつれて、この方法の費用対効果も慎重に検討する必要があります。
陽極保護システムは短期的には高価になる可能性がありますが、長期的には腐食防止によるメンテナンスと修理のコストの節約がさらに大きくなります。
いずれの場合でも、アノード保護システムの運用と実装には、一定の環境条件下で最大限の効果を発揮するために、対応する専門知識が必要です。
結論
電位差を利用して金属構造を保護する技術は、間違いなく多くの業界で優れた成果を示しています。しかし、テクノロジーが進化するにつれて、このシステムは今後も新たな課題やニーズに適応し続けるのでしょうか?
