Протекторная защита (рис. 8.5, а) подземных конструкций от коррозии осуществляется электродами-протекторами, обладающими более отрицательными потенциалами и выполняющими в паре с защищаемым сооружением роль анода.

Методика расчета протекторной защиты стальных трубопроводов и гидроизоляции объемных сооружений различна и нами не рассматривается, но во всех случаях основным ее содержанием является определение защитного потенциала, защитной плотности тока.

Протекторы изготовляются обычно из магниевого сплава и создают разность потенциалов до 1 В; они могут быть также цинковыми и реже — алюминиевыми. Протекторы выполняются цилиндрическими или пластинчатыми. Они соединяются с сооружением изолированным проводом через стальной сердечник, вставленный в протектор.

Число протекторов n, необходимое для защиты конструкций, зависит от размеров защищаемой поверхности S (м²), минимальной защитной плотности j (А/м², причем j_ст = 0,016 А/м²); коэффициента k, характеризующего защищенность конструкции (для обычных бетонов k = 0,2), силы тока протектора в данной среде i_прот и определяется по формуле:

 

 

Продолжительность работы протектора в годах вычисляется по формуле:

 

 

где М — масса протектора, кг; g — электрохимический эквивалент материала протектора, ч/кг; i_прот — защитный ток в цепи «протектор-сооружение», A; D — КПД протектора.

 

Полученное по расчету число стандартных протекторов набирается из типовых элементов. Для надежного контакта протектора с грунтом и устойчивой работы он размещается в наполнителе (гипс, глина, сернокислый натрий или магний). Срок службы протекторов составляет 10—15 лет. Характеристика их дана в работах [№13 и 16].

 

Протекторную защиту выгодно применять при удельном сопротивлении грунта более 60 Ом*м и в грунтах с кислой средой, т. е. когда протекторы будут работать надежно.

Катодная (активная) защита (рис. 8.5, б) осуществляется посредством постоянного тока, подаваемого через погруженный в грунт электрод (анодное заземление). При этом отрицательный электрод постоянного тока присоединяется к защищаемому сооружению — катоду, а положительный — к аноду. Сооружение поляризуется отрицательно; потенциал его становится отрицательнее потенциала коррозионных анодных пар, и ток коррозии прекращается. При такой защите разрушается дополнительный электрод, с которого ток стекает в грунт. В качестве электрода (анода) используются отходы — куски рельс, труб и т. п. При этом коррозия не прекращается, а лишь переносится на дополнительный элемент, который с течением времени может быть заменен, а защищаемое сооружение не разрушается, так как является катодом.

Необходимость катодной (наложенным током) защиты подземных конструкций определяется показателем В в зависимости от срока их службы, начальной и допустимой остаточной толщины металла, скорости коррозии:

 

 

где Т — срок службы конструкции, годы; v_к — скорость коррозии, мм/год; δ₀— начальная толщина металла, мм; δ₁— допустимая остаточная его толщина, мм.

При В≤0 катодная защита не требуется, а при В>0 она обязательна.

Расчет катодной защиты предусматривает определение площади внешней поверхности, например гидроизоляции подземного сооружения, сечения арматуры железобетонной конструкции, защищаемой изоляцией, силы тока, необходимой для защиты, сопротивления току растекания анодного заземления, напряжения и мощности катодной станции.
Сравнение затрат на устройство и эксплуатацию протекторной и активной защит в расчете на десять лет показывает, что они примерно одинаковы.

 

<<         >>