Для целого ряда крупных металлических сооружений, работающих в воде или во влажных почвах, методы борьбы с коррозией с помощью ингибиторов (веществ, замедляющих коррозию) или путем нанесения защитных покрытий либо неприменимы, либо не дают желаемого эффекта: первые можно использовать лишь в средах замкнутого объема, а вторые не всегда достаточно долговечны. Так, например, регулярно приходится восстанавливать защитную окраску на корпусах морских судов — корпус все время деформируется, и при этом покрытие нарушается. Не менее сложны и проблемы защиты таких деталей, как подводные части морских нефтяных вышек, сваи эстакад, трубопроводы. Чтобы защитить их от коррозии, используются специальные методы — электрохимические.
Как известно, процесс коррозии металла заключается в том, что с его поверхности в окружающую среду переходят положительно заряженные гидратированные ионы металла, а на самом металле остается эквивалентное количество электронов. Если бы электроны оставались на металле, то выход ионов металла в коррозионную среду вскоре сильно замедлился бы: электроны, как отрицательно заряженные частицы, удерживали бы положительные катионы металла.
Но электроны довольно быстро покидают металл, взаимодействуя с ионами или молекулами веществ, находящимися в окружающей коррозионной среде. Спрашивается: нельзя ли как-либо удержать электроны на металле или каким-либо образом искусственно не только восполнить их убыль, но и создать некоторый избыток? Оказывается, можно.
Если два металла, находящиеся в одной и той же коррозионной среде, соединить проводником, то с металла, который более активно разрушается, электроны будут перетекать на металл с меньшей активностью и тем самым замедлять его разрушение. Металл-жертва, который, разрушаясь сам, в то же время защищает другой металл от коррозии, называется протектором, а основанная на этом принципе защита носит название протекторной.
Протекторная защита применяется, например, для уменьшения скорости коррозии морских свай. В этом случае на определенном расстоянии от основания стальной фермы в воду опускают в качестве протектора стержень из более активного металла — цинка, сплава магния или алюминия — и соединяют его проводником с основным металлом. Разрушаясь, протектор посылает на сваи свои электроны, и процесс коррозии последних замедляется. Таким же образом защищают от коррозии и кабели связи. При этом протектор помещают не просто в почву, а в ячейку, заполненную измельченным графитом или коксом,— для улучшения электрического контакта с почвой.
Эффективность протекторной защиты и радиус действия протектора зависят от электропроводности среды и общей разности потенциалов протектора и металла защищаемой конструкции. Так, например, во влажных почвах, которые хорошо проводят электрический ток, радиус действия протектора больше, чем в сухих почвах с плохой электропроводимостью. В дистиллированной воде радиус действия протектора равен 0,1 сантиметра, а в 3% растворе поваренной соли — уже 60 сантиметрам.
Создать избыток электронов на защищаемом металле можно и в результате присоединения его к отрицательному полюсу внешнего Источника постоянного тока (катоду). Этот способ борьбы с коррозией носит название катодной защиты.
В ХХ веке в нашей стране разработан принципиально новый метод электрохимической защиты металлов — анодная защита. В этом случае защищаемую конструкцию присоединяют не к отрицательному полюсу внешнего источника тока, а, наоборот, к положительному. Казалось бы, скорость разрушения металла при этом должна была бырезко возрасти. Так и происходит, но лишь в начальный момент. А затем скорость разрушения резко падает: выброс ионов металла в начальный момент приводит к образованию вокруг конструкции положительного электрического потенциала, под воздействием которого на металле образуется своеобразная защитная пленка.
