logo

Home Technische Info Contact Pers Vacatures

 


20 jaar ingenieurservaring in industriële en huishoudelijke projecten

Het beste is maar goed genoeg


Kathodische bescherming (KB)

Wat is een kathodische bescherming?
Bij een kathodische bescherming wordt de potentiaal van de tank naar meer negatieve waarden gedwongen, zodat het hele oppervlak negatief geladen wordt (kathode). Om dit te verwezenlijken is een magnesiumanode nodig, waarrond een materiaal met een hoge geleidbaarheid aangebracht wordt.

Vlaren II wetgeving Art. 5.17.2.4.§ 4. kathodische bescherming:
1° indien het resultaat van het onderzoek, vermeld in § 3, "corrosief" of "sterk corrosief" is, moet kathodische bescherming worden aangebracht;
2° indien het resultaat van het onderzoek, vermeld in § 3, "matig corrosief" is, mag er in eerste instantie voor geopteerd worden geen kathodische bescherming te plaatsen. In dit geval dient een corrosiemonitoring aan de hand van een permanente of periodieke potentiaalmeting uitgevoerd te worden; bij een potentiaalmeting meer positief dan -500 mV ten opzichte van een Cu/CuSO4 referentie-elektrode, wijzend op mogelijke corrosie of zwerfstromen, dient kathodische bescherming aangebracht te worden;
3° indien het resultaat van het in § 3 vermelde onderzoek "weinig corrosief" is en de houder is adequaat bekleed,is kathodische bescherming niet noodzakelijk.
De kathodische bescherming moet het gehele oppervlak van de houder, met inbegrip van de metalen leidingen (indien nodig), op een potentiaal brengen van -850 mV of een grotere negatieve waarde gemeten ten opzichte van een Cu/CuSO4 referentie-elektrode.
In an-aërobe gronden moet deze potentiaal ten minste -950 mV bedragen.

Vlarem II wetgeving

kathodische bescherming 2

Bij elektrochemische of natte corrosie van metalen treden naast chemische, ook elektrische verschijnselen op. Neem bijvoorbeeld de galvanotechniek. Bij vernikkelen en verchromen, de werking van een elektrische batterij (of beter: elektrisch element) en ook het opladen en ontladen van stroom van een accu. Het allereerste elektrische element dat ooit werd vervaardigd, is het element van Volta. Dit bestaat uit een glazen bakje met verdund zwavelzuur, waarin een stukje zink en een stukje koper zijn geplaatst. Verbindt men deze twee metalen met een metaaldraad, dan gaat hierdoor een elektrische stroom vloeien. Bij deze stroomlevering wordt het stukje zink aangetast. In het element van Volta zijn de drie bestanddelen die nodig zijn voor het optreden van elektrochemische corrosie duidelijk aanwezig:

Een elektroliet is water, waarin stoffen zijn opgelost die dit water elektrisch geleidend maken. Dit zijn in het algemeen zuren, basen of zouten. (Zuiver water is een elektrische isolator.) De metalen in een elektrisch element behoeven niet noodzakelijk koper en zink te zijn. Dat kunnen in feite alle metaalcombinaties zijn. Een zaklantaarnbatterij bestaat uit een zinken busje, met een koolstaaf en daartussen een vochtige, chemische massa, de elektroliet. Kiest men een willekeurige combinatie van twee metalen uit de spanningsreeks, dan zal in een elektrochemisch element altijd het metaal, dat aan de onedele kant staat, worden aangetast. Het metaal, dat het meest naar de edele kant staat, wordt niet aangetast, maar wordt zelfs beschermd.

Galvanische elementen theorie kathodische bescherming

Elk metaal heeft een normaalpotentiaal (spanning) ten opzichte van waterstof. Plaatsen we de metalen in volgorde van oplopende potentiaalgrootte dan ontstaat de elektrochemische spanningsreeks van de elementen.

Na

Mg

Al

Zn

Cr

Fe

Sn

Pb

H

Cu

Ag

Au

-2,7V

-2,4V

-1,7V

-0,76V

-0,56V

-0,44V

-0,14V

-0,12V

0

+0,34V

+0,8V

+1,36V

onedele metalen

 

edele metalen

Elektrochemische spanningsreeks van de elementen.

Twee verschillende metalen of metaalverbindingen die in aanraking komen met een elektrolyt vormen een galvanisch element. Een elektrolyt is een waterige oplossing die ionen bevat. Dit kan water zijn waarin ionen zijn opgelost. Regenwater kan ook ionen opnemen uit het materiaal en daardoor een elektrolyt vormen. Bij een galvanisch element gaat het onedelste metaal in oplossing. Dit kan leiden tot elektrochemische corrosie. Naarmate de twee metalen verder uit elkaar liggen in de elektrochemische spanningsreeks, neemt het galvanische effect en daarmee de snelheid van de corrosie toe. Zou men een koperen plaat met verzinkte nagels vastzetten, dan zullen bij de aanwezigheid van vocht als elektrolyt de verzinkte nagels in oplossing gaan. De verbinding verliest dan zijn mechanische sterkte.

Standaard reductiepotentialen

Fe 2+ + 2e-       >><< Fe                                -0,409 V
Mg2+ + 2e-        >><< Mg                              -2,375 V

Fe 2+ + 2e-   >> Fe                                     Reductie halfreactie
Mg                 >> Mg2+ + 2e-                      Oxidatie halfreactie

 

>> Fe 2+ + Mg          >> Mg2+ + Fe

ofte

FeO + Mg                  >> MgO + Fe            ∆E= 1,966 V

Kathodische bescherming met magnesiumopofferanodeopofferanode met Zn

Doordat het energetisch gunstiger is dat Mg roest (oxideert) zal dat plaatsvinden en komen de e- aan in de kathode waar FeO wordt omgezet naar Fe. Het ijzer ontroest! (reduceert)

Hoe bewaakt u elektrisch de corrosie van uw mazouttank?

U moet controleren of de elektrochemische spanning voldoende laag (in absolute waarde)  en stabiel (zwerfstromen!) is. Daarvoor meet u met een millivoltmeter het potentiaalverschil tussen het reservoir en de Cu/CuSO4 referentieanode. Deze spanning mag voor stalen tanks maximaal in absolute waarde 500 mV bedragen. Hoe lager hoe beter!

Cu/CuSO4 referentieanode

cu/cuso4 referentieelectrodecu cuso4 elektrodecu cuso4 elektrode 2

Kleine verbetermaatregelen

Wanneer verplichte plaatsing van kathodische bescherming voor mazouttanks?

Er moet gezorgd worden voor een kathodische bescherming van de metalen gedeelten van de tanks en de leidingen die in contact komen met de grond of de ondergrond wanneer ten minste één van de volgende voorwaarden vervuld is :

Als in een kathodische bescherming wordt voorzien, dan geldt ze voor alle tanks. Om vrijgesteld te worden van de kathodische bescherming, moet de uitbater beschikken over een recent verslag van een deskundige erkend in het vak « grond- en ondergrondverontreiniging » en bevoegd inzake elektrochemische corrosie, waarbij bevestigd wordt dat de grond- en ondergrondeigenschappen geen kathodische bescherming vereisen.

Twee technieken: 

'''Kathodische bescherming''' (KB) is een methode van corrosiebestrijding en berust op het principe van potentiaalverlaging van het te beschermen object. Door het elektrische potentiaal voldoende te verlagen wordt de anodereactie van ijzer tot ijzerionen zo sterk vertraagd dat hij praktisch te verwaarlozen is. Het te beschermen voorwerp bijvoorbeeld een mazouttank in de grond wordt daarbij kathode. De stroom die daarvoor nodig is wordt de beschermstroom genoemd. De benaming 'beschermstroom' is eigenlijk incorrect, want het gaat om de potentiaalspanning en die moet dan ook regelmatig gecontroleerd worden. (>850 mV).

Een kathodische bescherming wordt uitgevoerd ofwel :

Opofferanodekathodische bescherming 2opofferanode

Bij toepassing van opofferingsanodes is het te beschermen object meestal niet gecoat. Ondergrondse tanks en gasleidingen worden beschermd door ze elektrisch te verbinden met een groot stuk magnesium dat een lager potentiaal heeft dan het te beschermen staal. Dit stuk magnesium zal geleidelijk wegcorroderen. Het wordt letterlijk opgeofferd. De door een elektrische geleider ermee verbonden mazouttank is nu beschermd. Er komt een laagje materiaal bij! Bij een goed ontwerp met opofferanode slaat een beschermend laagje calciumcarbonaat (kalk) op het stalen oppervlak neer.

Stroomopdruksysteemstroomopdruksysteem

Nieuwe technieken

De nieuwste ontwikkeling betreft elektronische circuits, gevoed door de opofferanodes, die de anodes kunnen regelen of laten pulseren. Zo wordt de autonoom werkende anode intelligent en wordt de potentiaal of stroom automatisch geregeld bij veranderende condities zoals verandering van de specifieke geleidbaarheid van het water (in kustgebieden) of verandering van de weerstand van het totale beschermingssysteem. Ook kan de anode pulserend worden gemaakt met deze schakelingen.

Bescherming tegen zwerfstromen

Door potentiaalverlaging op kwetsbare plaatsen met behulp van opofferanoden of met opgedrukte stroom kan men de zwerfstroomcorrosie bestrijden. De zwerfstroomrisico's zijn het grootste bij mazouttanks die liggen langs spoor- of tramlijnen, bijvoorbeeld in tunnels. 

Bewakingscriteria voor wanneer de kathodische bescherming (KB) goed werkt.

De aanvoer van elektronen naar het object (kathode) maakt deze in potentiaal negatief. Voor staal is vastgesteld dat, als de negatieve spanning van het te beschermen object meer is dan 850 mV (gemeten ten opzichte van een Cu/CuSO4 referentie elektrode), het object effectief beschermd is. Het meten van deze spanning maakt het mogelijk om vast te stellen of het object voldoende is beschermd. Voor deze potentiaalmeting wordt een speciale, niet polariseerbare halfcel gebruikt.

De keuze van de toe te passen referentie elektrode wordt veelal bepaald door het milieu. Bij niet-maritieme constructies wordt koper-kopersulfaat (Cu/CuSO4) toegepast. Bij maritieme constructies wordt zilver-zilverchloride (Ag/AgCl) of zink gebruikt. In het schema hieronder,  zijn de diverse grenswaarden van de metaal elektrolyt potentiaal (MEP) van staal bij drie typen referentie elektroden weergegeven. 

Grenswaarden van de negatieve spanning voor staal ten opzichte van een referentie elektrode:

Referentie elektrode

Bovengrens: (V)

Cu/CuSO4

Ag/AgCl

Zink

Aerobe omgeving

-0,850 V

-0,800 V

+0,25 V

Anaerobe omgeving

-0,950 V

-0,850 V

+0,15 V

Bij meting wordt de referentie elektrode zo dicht mogelijk bij het te beschermen object geplaatst. Er moet rekening worden gehouden met het spanningsverlies dat door de stroomdoorgang in de bodem optreedt (I x R). Om het spanningsverlies te bepalen, is het voor korte tijd uitschakelen van de kathodische beschermingsinstallatie een bruikbare methode. De toegestane duur van deze onderbreking is afhankelijk van de depolarisatie, die door milieu-omstandigheden wordt bepaald.


logo Perfecte technologie, daar komt het op aan


© 2012 GoLanTec | Oudenaardseweg 123 | B 9790 Wortegem-Petegem | Tel: 055310242 Fax: 055310242 | golantec@gmail.com

Webdesigner

Versie laatst bewerkt op 28/11/2012

Terug naar hoofdpagina