DE DEFINITIE
Wat is kathodische bescherming?
Kathodische bescherming beschermt metalen objecten tegen corrosie. Dat is een elektrochemisch proces, waarbij metalen oxideren. Kathodische bescherming gebruikt een tegengesteld mechanisme om dat dat proces stil te leggen. Zo wordt corrosie voorkomen. Het gaat om voorwerpen in de bodem of in het water, vaak van staal of een ander metaal.
HET PROCES
Hoe werkt kathodische bescherming?
In principe
Kathodische bescherming werkt oxidatie tegen, waardoor corrosie tot stilstand komt. Bij de oxidatie van metalen, gaan metaalatomen een chemische verbinding met zuurstof aan. Daarbij stromen elektronen van een plek met een hoge elektrische potentiaal naar een plek met een lage potentiaal. Kathodische bescherming heft dat potentiaalverschil op. De elektrische stroom kan dan niet gaan lopen en het oxidatieproces kan dus niet plaatsvinden. Zo voorkomen we corrosie.
Kathodische bescherming wordt doorgaans als secundaire beschermingsmethode tegen corrosie toegepast. De primaire bescherming tegen corrosie wordt meestal verkregen door middel van een coating. Deze coating reduceert de benodigde beschermstroom voor de kathodische bescherming. Kathodische bescherming op een gecoat object heeft als bijkomend voordeel, dat op plaatsen waar de coating is beschadigd of andere plaatsen met verminderde (elektrische) weerstand, de stroomdichtheid en daardoor de bescherming lokaal toeneemt.
In de praktijk
De objecten die tegen corrosie beschermd moeten worden, zijn van staal of een ander metaal. Ze hebben een negatieve metaalelektrolytpotentiaal (MEP) ten opzichte van hun omgeving, waardoor oxidatie kan plaatsvinden. Met behulp van een stroomkabel maken wij een elektrische verbinding met het voorwerp en zetten er een positieve spanning op. Daarmee wordt het object een kathode.
Aan de andere kant van de kabel zit de anode. Soms is dat een zelfopofferende anode, maar we kunnen er ook een stroombron met gelijkrichter tussen plaatsen. In het laatste geval blijven de anodes bewaard.
Tenslotte wordt de stroomkring gesloten door de omgeving. Deze dient dan ook elektrisch geleidend te zijn. Mede daarom bevinden de voorwerpen zich doorgaans onder de grond of in het water. Dat zijn corrosieve milieus, waar het risico op corrosie ook groter is.
Twee vormen van kathodisch beschermen
VORM 1
Met zelfopofferende anoden
Voor een KB-systeem met opofferingsanoden worden veelal legeringen van zink, aluminium of magnesium toegepast. Dit zijn relatief onedele metalen ten opzichte van staal.
Indien deze onedele metalen elektrisch worden doorverbonden met het te beschermen object, ontstaat een zogeheten galvanische koppeling. Hierbij reageert het onedele metaal onder de afgifte van stroom.
De geleverde stroom beschermt het stalen object. In deze koppeling wordt het onedele metaal opgeofferd en wordt dan een opofferingsanode of galvanische anode genoemd.
Een typisch voorbeeld van het gebruik van opofferingsanoden is de kathodische bescherming van het onderwatergedeelte van schepen. Hierbij worden vaak zinkblokjes verdeeld over het schip direct aan de scheepshuid bevestigd.
VORM 2
Met opgedrukte stroom
Het is ook mogelijk de beschermstroom direct te leveren met een uitwendige stroombron. Hierbij kan worden gesproken over een systeem met opgedrukte stroom (Impressed Current Cathodic Protection of ICCP) of met opgedrukte spanning, wat meer accuraat is.
Voor een systeem met een uitwendige stroombron wordt veelal gebruik gemaakt van een gelijkrichter in combinatie met inerte anoden als van silicium-ijzer legeringen, geplatineerd titaan of gemengde metaaloxiden (Mixed Metal Oxides of Keramox).
DE KEUZE
Welke vorm van kathodische bescherming is het beste?
De keuze voor opofferingsanoden of een systeem met een uitwendige stroombron is van meerdere factoren afhankelijk. Iedere situatie is anders en er is geen pasklaar antwoord voorhanden. De experts van Vandervelde Protection kijken onder andere naar:
- economische overwegingen,
- aanwezigheid van zwerfstromen,
- beschikbaarheid van elektrische voeding,
- geometrie van de situatie,
- onderhoudsmogelijkheden en -wensen.
Neem contact met ons op voor advies op maat.