A proteção catódica (CP), uma técnica para prevenir a corrosão, foi empregada antes que a ciência da eletroquímica fosse desenvolvida. A história nos diz que esse método foi usado em 1824 por Humphrey Davy para proteger os navios da marinha britânica. No início, era usado principalmente para proteger estruturas de aço comuns no solo e na água do mar, mas agora essa técnica é usada para proteger dutos enterrados, pontes, navios, plataformas offshore, o aço dentro de estruturas de concreto e muitas outras aplicações. . A proteção catódica é geralmente aplicada em conjunto com revestimentos protetores para proteger a estrutura das férias e áreas danificadas do revestimento.
Os princípios fundamentais da proteção catódica
O processo de corrosão ocorre como resultado de reações eletroquímicas. Tem quatro requisitos:
- um cátodo
- um ânodo
- um eletrólito
- Um caminho para o fluxo de corrente.
Se pudermos eliminar qualquer um dos seus requisitos, podemos evitar a corrosão. O princípio da proteção catódica é fornecer corrente externa ao material, o que força o potencial do eletrodo na região de imunidade.
A proteção catódica é obtida pelo fornecimento de elétrons à estrutura a ser protegida, que por sua vez suprime a dissolução do metal e, portanto, diminui a taxa de corrosão. (Para saber mais sobre como o CP funciona, leia Os fundamentos da proteção catódica.)
Figura 1. Diagrama de Pourbaix (diagrama E--pH) do ferro.
Tipos de Proteção Catódica
Com base no fornecimento de elétrons a uma estrutura, existem dois tipos de proteção catódica:
1. Proteção catódica do ânodo de sacrifício (SACP)
- Um metal menos nobre que atua como ânodo de sacrifício é conectado por condutores metálicos à estrutura a ser protegida.
- Os materiais usados para esse fim incluem magnésio, alumínio e zinco. Eles fornecem elétrons para a estrutura a ser protegida e são consumidos.
Figura 2. Diagrama da proteção catódica do ânodo de sacrifício (SACP).
2. Proteção Catódica de Corrente Impressa (ICCP)
- Uma fonte de corrente externa e um retificador são usados. O eletrodo de referência pode ser usado para controlar o retificador potenciostaticamente.
- Ânodos podem ser consumíveis, como ferro fundido, ferro e aço. Ânodos não consumíveis incluem tântalo platinizado e nióbio e titânio platinado.
- Vários ânodos podem ser usados, os quais são conectados eletricamente uns aos outros e formam um leito de ânodo. Este leito de ânodos é enterrado em aterros específicos para reduzir a resistência do solo.
Figura 3. Diagrama de proteção catódica de corrente impressa (ICCP).
No ICCP, o ânodo que é montado para proteger a estrutura é separado e envolvido por uma blindagem isolante, enquanto no SACP o ânodo de sacrifício tem uma conexão elétrica com a estrutura a ser protegida.
A blindagem no ICCP protege o metal adjacente das grandes densidades de corrente nas proximidades do ânodo. O leito do anodo está longe da estrutura a ser protegida. Por exemplo, no caso de plataformas marítimas, o leito anódico está tipicamente a 100 metros (328 pés) de distância.
Tanto o SACP quanto o ICCP têm vantagens diferentes um do outro. A seleção de qual método usar depende da aplicação, eficiência, requisitos operacionais e análise de custos de um projeto específico.
enchimento de ânodo
O ânodo usado para proteção catódica não está em contato direto com o solo em que está enterrado. A razão é que o solo contém muitos minerais e outros produtos químicos que podem afetar o ânodo e, portanto, diminuir sua eficácia. Um dos efeitos deletérios que os minerais podem causar é a formação de películas de alta resistência na superfície do ânodo, o que dificulta sua condutividade.
Além disso, queremos que o ânodo queime uniformemente e forneça sua máxima eficiência. É por isso que cargas especiais são usadas dependendo do ambiente, aplicação e material do ânodo. O principal objetivo do uso do filler é reduzir a resistividade elétrica. Isso fornece menor resistência do ânodo ao solo e saídas de corrente mais altas nos casos em que o solo ao redor é de alta resistividade.
Alguns materiais de enchimento comuns incluem:
- brisa de coque de carvão
- brisa de coque de petróleo
- argila bentonita
- E assim
- Sulfato de sódio
Com base nesses materiais, os enchimentos anódicos podem ser classificados em dois tipos:
1. Enchimento químico
Esse tipo de preenchimento é geralmente usado no caso do SACP. Uma mistura típica para solos de alta resistividade consiste em 75% de gesso hidratado em pó (sulfato de cálcio), 20% de argila bentonítica e 5% de sulfato de sódio. A bentonita absorve água, expande e faz bom contato entre o solo e o ânodo, reduzindo a resistência do solo.
Nos casos em que o solo apresenta baixo teor de umidade, são utilizados 75% de bentonita e 25% de gesso. Uma mistura de 50% de gesso de moldagem e 50% de argila bentonítica funciona bem com ânodos de zinco.
2. Preenchimento carbonáceo
No ICCP, os ânodos são envolvidos por uma carga carbonácea. Os materiais incluem brisa de coque, grafite natural e coque de petróleo calcinado. O objetivo do preenchimento carbonáceo é reduzir a resistência do solo e da superfície à reação de oxidação. Isso prolonga a vida útil do ânodo.
Compactar o preenchimento ao redor do ânodo garante um bom contato elétrico entre o ânodo e o solo.
A proteção catódica e seus tipos são muito importantes no campo da corrosão. Embora seus princípios sejam fáceis de entender, projetar CP para um sistema requer cálculos detalhados e cuidadosos e boas práticas para sua implementação. Por exemplo, uma estrutura protegida com CP pode ser o motivo da corrosão por correntes parasitas de outro componente em sua vizinhança. (Veja uma discussão aprofundada no artigo Eddy Current Corrosion and Preventive Measures.)
A superproteção tem outras desvantagens, como a fragilização por hidrogênio. A seleção de materiais de ânodos, o número de ânodos necessários, a taxa de desperdício, a potência de lançamento, a eficiência e o uso de cargas específicas requerem conhecimento e experiência para serem implementados corretamente.