Протекторная защита от коррозии металлических изделий

Несмотря на повсеместное применение пластика, металлические трубопроводы по-прежнему широко применяются для транспортировки кислот, щелочей, газов, нефтепродуктов и пр. Такие сооружения со временем начинают приходить в негодность из-за атмосферной, химической и других видов коррозии. Несмотря на то, что это естественный процесс, его, тем не менее, можно замедлить. Для этого и существует протекторная защита металла от коррозии.

Причины повреждения металлических конструкций

Причин для коррозии металлических изделий достаточно:

Химические реакции. Разрушение происходит при взаимодействии металла с различными химическими соединениями (кислотами, щелочами и пр.). Возникающая как продукт химической реакции ржавчина последовательно разъедает трубопровод.
Электрохимические процессы. Этот вид коррозии один из самых агрессивных. Появляется, если труба или судно находится в электролите, где образовываются катоды и аноды. Возникающая ржа быстро распространяется, повреждая самый толстый металл.
Атмосферные явления. При взаимодействии металла с водой, паром, воздухом выделяется оксид железа, который и разрушает сооружение.

Перед планированием работ по защите от коррозии необходимо провести оценку факторов, влияющих на металлическую поверхность.

Защита металла от коррозии

От коррозии необходимо защищать различные емкости, корпусы судов, резервуары, которые эксплуатируются в экстремальных условиях. Существует несколько вариантов формирования защиты:

обработка химическими составами;
покрытие стенок защитными материалами;
предупреждение блуждающих токов;
организация катода или анода.

Защита металла от ржавчины предполагает целый комплекс мер:

Пассивные действия. Во время монтажа трубопровода до прилежащей почвы оставляют некоторый зазор. Он предупреждает попадание грунтовых вод с примесями на металлическую поверхность. Трубопровод покрывают специальными составами, которые защищают металл от негативного воздействия грунта. Затем наносят специальные химические вещества, образующие защитную пленку на металлической поверхности.
Активная защита. Создается электродренажная система, защищающая трубопровод от блуждающих токов. Металлическую поверхность от разрушения защищают созданием анода или катода.

Что такое протекторная защита?

Протекторная защита — вариант антикоррозийной обработки, которая предполагает контакт металлической предохраняемой поверхности с протектором – ингибитором, более активным металлом. Под воздействием воздуха ингибитор предохраняет основное изделие (трубопровод, систему водоснабжения или отопления, корпус корабля и пр.) от разрушения.

Протекторная защита металлов от коррозии является оптимальной при отсутствии возможности проведения специальных электрических линий для создания эффективной катодной защиты перед электрохимической ржавчиной либо при нецелесообразности такого метода. Применять протекторную защиту целесообразно на малогабаритных объектах либо в случаях, когда поверхность обрабатываемого сооружения покрыта изоляционным материалом.

Протектор может полностью предохранить от повреждения основной объект в случае, если показатель переходного сопротивления между объектом и окружающей средой незначительный.

Но протекторная защита от коррозии имеет положительный эффект только на каком-то расстоянии, то есть каждый из видов протекторов имеет свой радиус антикоррозийного действия. Это максимальное расстояние протектора от предохраняемого объекта.

Для антикоррозийной защиты применяют установки, которые состоят из одного или нескольких протекторов, соединительных кабелей и контрольно-измерительных участков. Если есть необходимость, то в схему включают шунты, регулирующие резисторы, поляризованные элементы. Монтируют установки ниже уровня промерзания грунта (не менее 1 метра). Располагают протектор на расстоянии 3 — 7 метров от защищаемого сооружения. Более близкое может спровоцировать повреждение изоляционного слоя солями растворяющегося ингибитора.

Протекторная защита от коррозии трубопроводов предполагает, что электроны более активного металла будут присоединяться к ионам менее активного вещества. В результате такого взаимодействия происходят два процесса:

Менее активный металл восстанавливается.
Протектор окисляется, защищая основное сооружение от коррозии.

Так как во время активного взаимодействия с окружающей средой и трубопроводом протектор полностью «растворяется» или просто теряет контакт с предохраняемым сооружением, то защитный механизм периодически необходимо восстанавливать.

Особенности протекторной защиты

Учитывая физико-химические особенности такой защиты металлических сооружений, можно сделать вывод о нецелесообразности применения протектора в случае, если конструкция эксплуатируется в кислых средах. Протекторная защита рекомендована к применению, если сооружение находится в нейтральной среде (грунт, вода, воздух и пр.).

Чтобы защитить железный трубопровод, в качестве протектора имеет смысл использовать кадмий, хром, цинк, магний (более активные металлы). Но и при их использовании существует ряд нюансов.

Например, чистый магний имеет высокую скорость ржавления, чистый цинк из-за крупнозернистой структуры растворяется неравномерно, алюминий быстро покрывается оксидной пленкой. Чтобы предотвратить негативные явления, в чистое вещество, которое будет служить протектором, вводят легирующие составляющие. Фактически протектором выступает не чистый металл, а его сплав с другими веществами.

Магниевая защита

Чаще всего в качестве защиты применяют сплавы магния. Легирующими компонентами состава выступают алюминий (максимум 7 %), цинк (до 5 %), также вводят медь, свинец и никель, но их суммарная доля не превышает сотой части состава. В качестве протектора такие составы могут применяться в средах с показателем кислотности не выше 10,5.

Даже в составе сплава магний быстро растворяется, а потом на его верхнем слое появляются труднорастворимые соединения. Магниевые сплавы имеют существенный недостаток — после нанесения они могут спровоцировать растрескивание металлических изделий, способствовать возникновению повышенной водородной хрупкости.

Цинковая защита

Альтернативой магниевому сплаву для защиты конструкций, расположенных в соленой воде, выступают цинковые составы. Легирующими компонентами для цинка становятся кадмий (максимальный показатель 0,15 %), алюминий (менее 0,5 %) и незначительное количество железа, свинца и меди (суммарно до 0,005 %). От влияния морской воды такой протектор будет идеальным, но в нейтральных средах протекторы из цинкового сплава быстро покроются оксидами и гидроксидами, сведя на нет весь антикоррозийный комплекс.

Цинковые сплавы выступают как протекторы от коррозии, обеспечивая максимальную взрыво- и пожарную безопасность. Этими составами целесообразно обрабатывать трубопроводы для горючих и взрывоопасных веществ, например, газа. Еще один «балл» в свой актив такие составы получают за экологическую безопасность – при анодном растворении не образуется загрязняющих веществ. Поэтому цинковые композиции часто применяются для коррозийной защиты нефтепроводов, а также для транспортирующих нефть танкеров и судов.

От воздействия проточной соленой воды обычно применяют алюминиевые составы. В сплав также вводят цинк (до 8 %), магний (до 5 %) и индий с кремнием , таллием и кадмием с незначительной долей (до 0,02 %). Добавки предупреждают возникновение окислов на алюминии. Также алюминиевые сплавы пригодны в условиях, где используется магниевая защита.

Обработка агрессивных жидкостей

Повреждение металлических конструкций происходит как снаружи, так и внутри. Даже жидкость с нейтральным уровнем кислотности (вода) может быстро разрушить трубопровод, если в ее составе содержатся бикарбонаты, карбонаты, кислород, которые являются причиной возникновения ржавчины. Обычная очистка внутренних поверхностей в таких сооружениях невозможна. Оптимальным выходом будет предварительное введение в жидкость соды, карбоната натрия или кальция. Такой обработкой воды можно снизить агрессивность транспортируемой жидкости.

Подземные емкости, изготовленные из цинковых сплавов, защищают путем введения в транспортируемую или хранящуюся среду силикатов, фосфатов или поликарбонатов. В результате химической реакции на цинковой поверхности появляется тонкая пленка, предупреждающая развитие ржавчины.

Преимущества и недостатки протекторной защиты

Преимуществами такого метода являются:

простота, автономность и экономичность благодаря отсутствию источника тока и использованию магниевых, алюминиевых или цинковых сплавов;
возможность формирования одиночных или групповых установок;
возможность применения протекторной защиты, как для проектируемых объектов, так и для уже эксплуатируемых конструкций;
организация защиты практически в любых условиях, где невозможно или нецелесообразно сооружать источники тока;
при правильном использовании система может работать достаточно долго без всякого обслуживания;
безопасность и возможность применения на взрывоопасных объектах (ввиду малости напряжений).

Но у такого вида защиты от ржавчины есть свои недостатки:

Ограниченность применения способа в плохо проводящих ток средах.
Безвозвратные потери протектора.
Возможность загрязнения прилегающих территорий.

Как увеличить эффективность протекторов?

Чаще всего протекторные композиции применяются совместно с лакокрасочными составами, имеющими антикоррозийные свойства. Лакокрасочная защита самостоятельно не дает нужного эффекта, но при сочетании с протектором:

позволяет устранить изъяны покрытия металлического сооружения, которые возникают в процессе эксплуатации (вспучивание, отслоение, набухание металла, появление трещин и пр.);
снижает расход протекторных составов, увеличивая срок службы (при довольно высокой стоимости защитных сплавов это значимый эффект);
обеспечивает равномерное распределение защитного тока по поверхности металлического трубопровода.

Конечно, на эксплуатируемое судно или резервуар нанести лакокрасочный состав довольно сложно. В этом случае лучше отказаться от его применения, а использовать только протекторы.

Резюме

Практически все эффективные методы защиты от коррозии требуют расхода электрического тока. Протекторный способ позволяет предупредить ржавчину простым нанесением дополнительного слоя защитного сплава на трубу.

Протекторная защита изделий из металла от коррозии – эффективно и надежно

Протекторная защита трубопроводов и других металлических изделий от коррозии представляет собой один из вариантов предохранения разнообразных конструкций от негативных коррозионных явлений.

1 Суть протекторной защиты металлов от коррозии

Данная антикоррозионная защита подразумевает присоединение к предохраняемой металлической поверхности специального протектора – металла с более электроотрицательными характеристиками. При растворении под действием воздуха такой протектор начинает выполнять свою функцию, которая состоит в предохранении основного изделия от разрушения.

По сути, протекторная защита трубопроводов и иных магистралей от коррозии является одним из видов катодной электрохимической методики.

Описываемый способ антикоррозионной обработки оптимален для ситуаций, когда у предприятия нет возможности возвести специальные электрические линии для организации эффективной катодной защиты от электрохимической коррозии либо их строительство признается экономически нецелесообразным. Протектор полностью выполняет свои задачи при условии, что величина переходного сопротивления между средой, окружающей обрабатываемый объект, и этим самым объектом невелика.

Протекторная защита изделий из металла от коррозии является результативной лишь на каком-либо конкретном расстоянии. Для того, чтобы установить данное расстояние, вводится понятие радиуса антикоррозионного действия используемого протектора. Он указывает на наибольшее удаление металла-защитника от предохраняемой конструкции.

Сущность коррозии металлов такова, что менее активный из них при взаимодействии станет присоединять к своим ионам электроны более активного, которые будут производиться активным компонентом системы. В результате происходит сразу два одновременных процесса:

восстановление менее активного металла (он является катодом);
окисление менее активного металла-анода, благодаря чему и происходит антикоррозионная защита газопровода, иной магистральной сети, какой-либо металлоконструкции.

Через определенное время действие протектора заканчивается (из-за утраты контакта с предохраняемым металлом либо при полном растворении «защитника»), после чего потребуется выполнить его замену.

2 Антикоррозионная защита при помощи протекторов – особенности методики

Применение протекторной защиты от коррозии трубопроводов и конструкций из металла в кислых средах не имеет смысла, что обусловлено повышенным темпом саморастворения протектора. Она рекомендуется для использования в нейтральных средах, будь то обычный грунт, речная или морская вода.

По отношению к железу более активными являются следующие металлы – магний, хром, кадмий, цинк и некоторые другие. Теоретически именно их следует применять для защиты газопровода либо другой конструкции. Но здесь имеется ряд нюансов, которые обуславливают технологическую нецелесообразность использования чистых металлов в качестве «защитников».

Магний в чистом виде, например, характеризуется повышенной скоростью собственного ржавления, на алюминии очень быстро появляется оксидная толстая пленка, а цинк без каких-либо примесей ввиду своей дендритной крупнозернистой структуры имеет свойство растворяться крайне неравномерно. Чтобы нивелировать все эти негативные явления, в чистые металлы, предназначенные для защиты трубопроводов и металлоконструкций от коррозии, добавляют легирующие компоненты. Другими словами, антикоррозионная защита, например, газопровода, подземного резервуара в большинстве случаев выполняется при помощи различных сплавов.

Часто используются сплавы на основе магния. В них вводят алюминий (от 5 до 7 процентов) и цинк (от 2 до 5 процентов), а также незначительные количества (буквально сотые либо десятые доли) никеля, свинца, меди. Защита от коррозии магниевыми сплавами применяется тогда, когда конструкция из металла (элементы трубопроводов, газопровода и так далее) функционирует в средах с показателем рН не более 10,5 (обычный грунт, водоемы с пресной или слабосоленой водой).

Такое ограничение связано с тем, что магний сначала очень быстро растворяется, а затем на его поверхности формируются соединения, характеризуемые затрудненным растворением. Стоит сказать отдельно об опасности использования магниевых композиций для защиты от коррозии – они могут стать причиной растрескивания изделий из металла, а также их охрупчивания (водородного).

Для металлоконструкций, установленных в соленой воде, газопровода, проложенного по морскому дну, рекомендуется использование протекторов на базе цинка, которые содержат:

кадмий (от 0,025 до 0,15 %);
алюминий (не более 0,5 %);
медь, свинец, железо (от 0,001 до 0,005 % в сумме).

Протекторная защита трубопроводов в морской воде цинковыми составами будет гарантированно эффективной и длительной. Если же такие протекторы применять в грунте или пресных водоемах, они практически мгновенно покрываются гидроксидами и оксидами, что сводит на нет все антикоррозионные мероприятия.

А вот в соленой проточной воде, на прибрежном морском шельфе обычно эксплуатируются алюминиевые защитники от коррозии. В них содержится таллий, кадмий, кремний, индий (суммарно до 0,02 %), магний (не более 5 %) и цинк (не более 8 %). Данный состав не дает возможности появляться на алюминии окислам. Протекторная защита из алюминиевых составов используется в тех же условиях, что и из магниевых.

Цинковые протекторы обычно применяются для антикоррозионной защиты тех металлоконструкций, для которых должна быть обеспечена максимальная пожарная и взрывобезопасность (в частности, разнообразных трубопроводов для транспортировки потенциально горючих материалов, например, газопровода). Также цинковые защитные композиции не создают при анодном растворении загрязняющих соединений. За счет этого им практически нет замены, когда речь идет о защите от коррозии трубопроводов, по которым перемещают нефть, а также нефтеналивных и грузовых судов и танкеров.

3 Совместное применение лакокрасочных составов и протекторов

Нередко защита нефте- либо газопровода, той или иной конструкции из металла от коррозионных проявлений выполняется комбинацией протекторной и лакокрасочной защиты. Последняя по своей сути причисляется к пассивному методу предохранения от коррозии. По-настоящему высоких результатов она не обеспечивает, но зато позволяет в сочетании с протектором:

нивелировать возможные изъяны покрытия трубопроводов и металлических конструкций, которые возникают по естественным причинам (отслаивание металла, его вспучивание, набухание, появление трещин и так далее), а также при их использовании (нет такого газопровода или танкера, покрытие которого в процессе эксплуатации не претерпевает определенных изменений);
снизить (иногда весьма существенно) расход достаточно дорогостоящих протекторных материалов, повысив при этом их эксплуатационный срок;
обеспечить распределение по металлической поверхности трубопроводов защитного тока максимально однородно (равномерно).

Добавим, что лакокрасочные слои во многих случаях довольно-таки сложно нанести на некоторые участки уже функционирующего резервуара, газопровода или водного судна. Тогда лучше, конечно же, не усложнять процесс и применять исключительно протекторы.

Защита трубопровода от коррозии

Трубопроводные магистрали сегодня являются наиболее распространенным средством для осуществления доставки носителей энергии. К сожалению, у них есть существенный недостаток – они подвержены образованию ржавчины. Чтобы избежать появления коррозии на магистральных трубопроводах, выполняют катодную защиту. В чем же заключается ее принцип действия?

В наши дни существует много способов защиты водопроводов от коррозии. Суть их проста: металл, из которого изготовлены трубы, вступает в реакцию с определенными растворами и веществами. Результатом процесса становится образование небольшой защитной пенки.

Специалистами выделяются следующие методы защиты трубопроводов от коррозии:

Электрохимическая защита

Достаточно результативный способ защиты металлоконструкций от электрохимической коррозии. Иногда воссоздать лакокрасочную оболочку или защитное оберточное покрытие просто невозможно. Вот в таких случаях и уместно применение электрохимической защиты.

Восстановление покрытия трубопровода, расположенного под землей, или днища морского судна – процесс достаточно трудоемкий и дорогой, а в некоторых случаях и невозможный. Благодаря электрохимической защите изделие будет надежно защищено от коррозии: покрытия подземных трубопроводов, днищ судов, всевозможных резервуаров не будут разрушаться.

Используется метод в ситуациях, когда потенциал свободной коррозии пребывает в области усиленного распада основного металла или перепассивации. То есть, когда металлоконструкция интенсивно разрушается.
При электрохимической защите к изделию из металла подключают постоянный электрический ток. Благодаря ему на поверхности металлической конструкции образуется катодная поляризация электродов микрогальванических пар и анодные области становятся катодными. А вследствие негативного влияния коррозии разрушается не металл, а анод.
Электрохимическая защита может быть анодной или катодной: это будет зависеть от того, в какую сторону сдвинется потенциал металла (в положительную или в отрицательную).

Катодная защита

Метод, достаточно часто используемый для защиты металлоконструкций от коррозии. Применяется в тех случаях, когда металл не имеет склонности к пассивации. Суть метода проста: к изделию подается внешний электроток от отрицательного полюса, который обеспечивает поляризацию катодных участков коррозионных составляющих и поднимает значение потенциала до анодных. После прикрепления положительного полюса источника тока к аноду коррозия защищаемого изделия становится почти нулевой.

Анод требует периодической замены, так как со временем происходит его разрушение.

Способы катодной защиты: поляризация от внешнего источника электротока, торможение развития катодного процесса, связь с металлом, имеющим более электроотрицательный потенциал свободной коррозии в определенной среде (протекторная защита).
С помощью поляризации от внешнего источника электротока защищают конструкции, находящиеся в почве и в воде, цинк, олово, алюминий и его сплавы, титан, медь и ее сплавы, свинец, высокохромистые, углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали.
Роль внешнего источника электротока выполняют станции катодной защиты. Их главные составляющие — выпрямитель, токоподвод к защищаемому объекту, анодные заземлители, электрод сравнения и анодный кабель.
Катодная защита может быть использована в качестве самостоятельного или дополнительного способа коррозионной защиты.

Основной показатель результативности метода – защитный потенциал. Защитным называют тот потенциал, при котором быстрота коррозионного процесса металлического изделия становится минимальной.

Однако катодная защита обладает определенными недостатками. Один из них – опасность перезащиты. Такой эффект может наблюдаться в случае большого смещения потенциала защищаемого изделия в отрицательную сторону. Вследствие этого разрушаются защитные оболочки, начинается водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание.

Протекторная защита

Вид катодной защиты, в процессе которого к защищаемому объекту подсоединяют металл с более высоким электроотрицательным потенциалом. При этом разрушается не металлоконструкция, а протектор. Через определенный промежуток времени протектор корродирует и его потребуется заменить на новый.

Эффект от протекторной защиты будет заметен только в том случае, если переходное сопротивление между протектором и окружающей средой незначительно.
У каждого протектора есть свой радиус защитного действия – предельно возможное расстояние, на которое можно удалить протектор без утраты защитного эффекта. Протекторную защиту применяют, когда ток к объекту подвести трудно, дорого или просто невозможно.
С помощью протекторов защищают объекты, находящиеся в нейтральных средах (море, реке, воздухе, почве и т.д.).
Материалом для изготовления протекторов служит магний, цинк, железо, алюминий. Металлы в чистом виде не смогут стать эффективной защитой для конструкций, поэтому, изготавливая протекторы, их дополнительно легируют.

Для изготовления железных протекторов используют углеродистые стали или чистое железо.

Анодная защита

Используется для титановых конструкций, объектов из низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Метод применяют в хорошо электропроводной коррозионной среде.

При анодной защите происходит сдвиг потенциала защищаемого металла в более положительную сторону. Смещение будет длиться до тех пор, пока не достигнется инертное устойчивое состояние системы. К преимуществам анодной электрохимической защиты можно отнести не только существенное торможение скорости коррозии, но и то, что продукты коррозии не оказываются в производимом продукте и среде.

Существует несколько способов реализации анодной защиты: можно сдвинуть потенциал в положительную сторону с помощью источника внешнего электротока или ввести в коррозионную среду окислители, которые способны повысить эффективность катодного процесса на металлической поверхности.
Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму имеет много общего с анодной поляризацией.
При использовании пассивирующих ингибиторов с окисляющими характеристиками (бихроматов, нитратов и т.д.), защищаемая металлическая поверхность под воздействием возникшего тока становится пассивной. Однако эти вещества способны сильно загрязнять технологическую среду.
Если ввести в сплав добавки, реакция восстановления деполяризаторов, которая происходит на катоде, пройдет не с таким большим перенапряжением, как на защищаемом металле.
При прохождении электротока через защищаемую конструкцию потенциал сдвигается в положительную сторону.
В состав установки для анодной электрохимической защиты входит источник внешнего электротока, электрод сравнения, катод и защищаемая конструкция.

Для эффективности метода в той или иной среде используют легкопассивируемые металлы и сплавы. Кроме этого требуется высокое качество выполнения соединительных элементов и постоянное нахождение электрода сравнения и катода в растворе.

Подход к проектированию схемы расположения катодов должен быть индивидуальным для каждого случая.

Электрохимическую анодную защиту нержавеющих сталей используют для хранилищ серной кислоты, аммиачных растворов, минеральных удобрений, различных сборников, цистерн, мерников.

Анодную защиту используют, чтобы предотвратить коррозию ванн химического никелирования и теплообменных установок в изготовлении искусственного волокна и серной кислоты.

Электродренажная защита

Это способ защиты трубопроводов от разрушения с помощью блуждающих токов. Метод предусматривает их дренаж (отвод) с защищаемой конструкции на источник блуждающих токов или специальное заземление.

Дренаж бывает прямым, поляризованным и усиленным. Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство, имеющее двустороннюю проводимость. При величине тока, превышающей допустимую величину, выйдет из строя плавкий предохранитель. Электрический ток пойдет по обмотке реле, оно включится, после чего произойдет включение звука или света.
Прямой электрический дренаж используют для тех трубопроводов, чей потенциал всегда выше потенциала рельсовой сети, служащей для отвода блуждающих токов. Иначе отвод станет каналом для натекания блуждающих токов на трубопровод.
Поляризованный электрический дренаж является дренажным устройством, имеющим одностороннюю проходимость. Отличие поляризованного дренажа от прямого заключается в присутствии у первого элемента односторонней проводимости ВЭ. В случае поляризованного дренажа ток течет только в одном направлении — от трубопровода к рельсу. Это не позволяет блуждающим токам натекать на трубопровод по дренажному проводу.
Усиленный дренаж используется тогда, когда требуется не только отвести блуждающие токи с трубопровода, но и создать на нем определенную величину защитного потенциала. Усиленный дренаж – это обычная катодная станция. Ее отрицательный полюс подсоединяют к защищаемой конструкции, а положительный — к рельсам электрифицированного транспорта, а не к анодному заземлению.
Как только трубопровод введут в эксплуатацию, регулируют работу системы его защиты от коррозии. Если возникает необходимость, осуществляют подключение станций катодной и дренажной защиты и протекторных установок.

Использование какой-либо из технологий защиты промысловых, стальных и прочих видов трубопроводов от коррозии – обязательная составляющая их эксплуатации. Все методы антикоррозийной защиты требуется реализовывать в строгом соответствии с ГОСТом.

Защита металлических изделий от коррозии

Вопросы, рассмотренные в материале:

Почему важна защита металлических изделий от коррозии
Какие виды коррозии существуют
Какие есть способы защиты металлических изделий от коррозии

Человек с глубокой древности использует предметы из металлов. До сих пор они остаются важной составляющей нашей жизни, причем самыми востребованными являются изделия из железа и его сплавов. Однако все они имеют один серьезный минус, а именно подверженность коррозии, то есть способность разрушаться в процессе окисления. Своевременная защита металлических изделий от коррозии дает возможность увеличить их срок службы.

Почему так важна защита металлических изделий от коррозии

Коррозия оказывает негативное электрохимическое, химическое воздействие на целостность поверхности предметов из стали, чугуна. В результате происходит разъедание металлических изделий, они портятся и не могут использоваться по назначению.

По статистике экспертов, каждый год примерно 10 % от объема всех добываемых на планете металлов приходится расходовать на устранение потерь, вызванных коррозией. Ведь последняя приводит к полной утрате металлическими предметами своих эксплуатационных свойств.

Как только на изделиях из чугуна или стали появляются признаки коррозии, у них снижается герметичность, прочность. Параллельно падает их способность проводить тепло, пластичность, отражательный потенциал, иными словами, утрачивается целый ряд немаловажных свойств. Все это приводит к тому, что конструкции оказываются непригодны для использования по назначению. Вот почему так важно грамотно и своевременно применять существующие способы защиты металлических изделий от коррозии, о которых далее пойдет речь.

Основные виды коррозии

Прежде чем приступать к защите металлических изделий от коррозии, важно понять природу этого процесса. Принято выделять такие типы коррозии:

Атмосферная. Причиной окисления становится контакт металлического предмета с кислородом и содержащимися в воздухе водяными парами. Ржавчина образуется быстрее, когда в воздухе присутствуют загрязнения в виде химически активных веществ.
Жидкостная. Формируется на металлических предметах, находящихся в водной среде. Если речь идет о морской воде, то в ней окисление значительно ускоряется за счет содержащегося в жидкости большого объема солей.
Почвенная. Данному типу подвержены металлические изделия, конструкции, находящиеся в грунте. Химические реакции запускаются и протекают под действием химических элементов, входящих в состав грунта, грунтовых вод, разного рода утечек.

Коррозия на металлических изделиях может проявляться по-разному:

формируется сплошной ржавый слой или его отдельные фрагменты;
появляются небольшие участки ржавчины, проникающей внутрь детали;
образуются глубокие трещины;
окисляется один из компонентов сплава;
происходит глубинное проникновение по всему объему;
сочетаются сразу несколько симптомов.

Причины возникновения могут иметь природу двух видов:

Химическую, то есть металл разрушается в результате химических реакций с активными веществами.
Электрохимическую, связанную с тем, что при контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под его действием замещаются электроны металлов. Это приводит к тому, что страдает кристаллическая структура, образуется ржавчина.

Способы защиты металлических изделий от коррозии

Можно выделить несколько основных способов защиты металлических изделий от коррозии:

легирование металлов;
защитные покрытия (металлические, неметаллические);
электрохимическая защита;
изменение свойств коррозионной среды;
рациональное конструирование изделий.

1. Легирование металлов.

Это один из действительно эффективных способов, позволяющих увеличить стойкость металлов к ржавчине. В процессе легирования в состав сплава или металла вносят легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден, пр. Они приводят к пассивации металла, то есть металл или сплав переходит в состояние повышенной коррозионной устойчивости за счет торможения анодного процесса. Пассивное состояние металла достигается благодаря тому, что на его поверхности формируется совершенная по структуре оксидная пленка. Она обеспечивает защиту изделия лишь при условии, что кристаллические решетки металла и образующегося оксида имеют между собой максимальное сходство.

Рекомендовано к прочтению

Легирование активно используется для защиты, например, закладных деталей от коррозии. Такую обработку проводят для железа, алюминия, меди, магния, цинка и сплавов на их основе. Получившиеся сплавы, по сравнению с исходными металлами, отличаются повышенной коррозионной стойкостью, а также жаростойкостью и жаропрочностью.

Жаростойкость – способность металла сохранять свои свойства даже при высоких температурах, когда повышается вероятность газовой коррозии.

Жаропрочность – сохранение конструкционным материалом высокой механической прочности при значительном повышении температуры. Этого свойства обычно достигают легированием металлов и сплавов. Так, сталь легируется хромом, алюминием и кремнием. При высоких температурах они окисляются первыми, в результате чего формируются плотные защитные оксидные пленки, например Al₂O₃ и Cr₂O₃.

Кроме того, легирование позволяет снизить скорость электрохимической коррозии, особенно когда она сопровождается выделением водорода. Ярким примером коррозионностойких сплавов являются нержавеющие стали, где роль легирующих компонентов играют хром, никель и ряд прочих металлов.

2. Защитные покрытия.

В этом случае на поверхности металлического изделия искусственно формируются дополнительные слои для защиты. На самом деле, этот подход является наиболее распространенным среди существующих способов борьбы с коррозией. Мало того, что подобные покрытия оберегают предмет от появления ржавчины, они придают поверхностям ценные физико-химические характеристики. Речь идет об износостойкости, электрической проводимости и еще ряде свойств. Такие покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. Однако, вне зависимости от состава, к ним предъявляются единые требования: хорошие адгезионные качества, сплошность и способность сохранять свои свойства в агрессивной среде.

Металлические покрытия выделяются на фоне других способов защиты металлических изделий от коррозии тем, что обладают неоднозначным действием. Пока защитный слой сохраняет свою целостность, он изолирует поверхность изделия от воздействия окружающей среды. То есть по своему действию близок к любой механической обработке, например, окраске, оксидной пленке, пр. В целом, металлические покрытия не должны пропускать коррозионные агенты.

Если такое покрытие повреждается либо в нем есть поры, образуется гальванический элемент. Нужно понимать, что характер коррозионного разрушения материала во многом зависит от электрохимических характеристик обоих металлов. Защитные антикоррозионные покрытия бывают катодными или анодными. В число первых входят покрытия, потенциалы которых в данной среде являются более положительными, чем у основного металла. Анодные покрытия обладают наиболее отрицательным потенциалом, чем потенциал материала изделия.

Если повреждается никелевое покрытие, на анодных участках железо окисляется за счет образования микрокоррозионных гальванических элементов. На катодных участках происходит восстановление водорода. Таким образом, катодные покрытия обеспечивают защиту металлических изделий от коррозии только при условии, что в покрытии нет пор и повреждений.

Если в цинковом слое появляется местное повреждение, защита продолжит разрушаться, но поверхность железа не пострадает от коррозии. На анодных участках происходит процесс окисления цинка, а на катодных участках – восстановление водорода.

Электродные потенциалы металлов зависят от компонентов и их доли в растворах, поэтому характер используемого для защиты покрытия может быть изменен за счет изменения состава.

Защита деталей от коррозии горячим методом осуществляется при помощи разных металлов и подходов. Сформировать металлические защитные покрытия позволяют несколько способов: электрохимический (гальванические покрытия); погружение в расплавленный металл (горячее цинкование, лужение); металлизация (нанесение расплавленного металла на защищаемую поверхность струей сжатого воздуха); химический (защита изделия посредством восстановителей, таких как гидразин).

Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.).

Неметаллические защитные покрытия делятся на неорганические и органические. Суть такой обработки состоит преимущественно в изоляции металла от окружающей среды.

Для защиты металлических изделий от коррозии неметаллическими покрытиями используют неорганические эмали, оксиды металлов, соединение хрома, фосфора, пр. В число органических входят лакокрасочные покрытия, смолы, пластмассы, полимерные пленки, резина.

По своему составу неорганические эмали являются силикатами, иначе говоря, это соединения кремния. Нужно понимать, что подобные покрытия хрупкие и растрескиваются из-за тепловых и механических ударов.

Лакокрасочные покрытия встречаются более часто. Главные условия для защиты металлических изделий от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий: покрытие должно быть сплошным, газо- и водонепроницаемым, химически стойким, эластичным, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью, твердостью.

3. Химические способы.

Существует множество методов защиты металла, относящихся к этой группе. Одним из них является обработка поверхности веществами, вступающими с ней в химическую реакцию, в результате чего формируется пленка устойчивого химического соединения. Речь идет о таких способах как оксидирование, фосфатирование, сульфидирование, пр.

Оксидирование представляет собой способ защиты за счет образования оксидных пленок на поверхности металлических изделий.

Наиболее современным вариантом этого метода является химическая и электрохимическая обработка деталей в щелочных растворах.

Для железа и его сплавов наиболее часто используется щелочное оксидирование в растворе, содержащем NaOH, NaNO₃, NaNO₂ при температуре +135…+140 °С. Оксидирование черных металлов называется воронением.

Фосфатирование является методом формирования фосфатных пленок на изделиях из цветных и черных металлов. Для фосфатирования металлическое изделие погружают в растворы фосфорной кислоты и ее кислых солей (H₃PO₄ + Mn(H₂PO₄)₂) при температуре +96…+98 °С.

Фосфатная пленка оказывается химически связана с материалом изделия и состоит из сросшихся между собой кристаллов, разделенных порами ультрамикроскопических размеров. Главными достоинствами фосфатных пленок являются хорошая адгезия и развитая шероховатая поверхность. Благодаря этому, такие пленки становятся отличной основой для лакокрасочных покрытий и пропитывающих смазок. Обычно данный подход выбирают для защиты деталей от коррозии, когда те будут использоваться в закрытых помещениях, либо если изделие подвергнется последующей окраске или покрытию лаком. Однако у таких пленок есть свои минусы, в первую очередь к ним относятся низкая прочность и эластичность, хрупкость.

Анодированием называется защита поверхности металла при помощи формирования оксидных пленок, обычно данный способ используется для защиты алюминия. На поверхности этого металла всегда есть тонкая оксидная пленка Al₂O₃ или Al₂O₃ ×∙(H₂O)_n. Однако она не способна противостоять появлению ржавчины, поэтому в результате воздействия окружающей среды на алюминии постепенно образуется слой продуктов коррозии.

Для искусственного формирования оксидных пленок используют химический и электрохимический способы. Во втором случае алюминиевое изделие используется в качестве анода электролизера. Тогда как роль электролита играет раствор серной, ортофосфорной, хромовой, борной или щавелевой кислот. Катодом может быть металл, не вступающий в реакцию с раствором электролита, допустим, нержавеющая сталь. На катоде выделяется водород, за счет чего на аноде формируется оксид алюминия.

От точного выполнения при защите деталей от коррозии требований ГОСТа зависят надежность, сроки эксплуатации изделий. Не менее важно правильно выбрать метод обработки, принимая во внимание условия эксплуатации изделий, а также их изначальные характеристики. В результате удастся обеспечить надежную защиту от ржавчины, а изделие сможет служить значительно дольше, при этом использоваться по своему прямому назначению.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

ЗАЗ Sens Лунная Дорога › Бортжурнал › Устройство катодной защиты кузова автомобиля от коррозии

Нашел я статью в сети, про катодную защиту она меня очень заинтриговала …чуть ниже привожу ее …

. Автомобиль, проехавший по дороге, посыпанной реагентом, становится жертвой коррозии. И чем больше автомобиль будет забрызган грязью с дорожного полотна, тем активнее будет коррозия кузова. Реагент, находящийся на поверхности кузова, даже в сухом гараже притягивает к себе молекулы воды из воздуха, как любая соль. И чем выше влажность воздуха, тем активнее пагубное воздействие реагента.Соль делает своё коварное дело в любых условиях, разница лишь в скорости коррозии металла. Хорошо, если металл окрашен, а если имеется хотя бы небольшая царапина, то ржавчина сразу туда проникает. И не везде помогут антикоррозийные покрытия, или мастики. Ведь мелкую царапину изначально трудно заметить, а когда она превратится в сквозную коррозию, будет уже поздно. Да и необходимо постоянно следить за кузовом, чтобы своевременно закрасить краской, или замазать антикорозийкой появившийся скол краски от удара камня.
Думаю Вы замечали, отечественные автомобили ржавеют очень быстро, европейские немного медленнее, а японские автомобили – наиболее стойкие к коррозии. Для уменьшения коррозии, ещё на этапе производства автомобиля применяют различные способы защиты кузова. Например, японцы, живущие на островах, в условиях влажного морского климата применяют специальную обработку кузова автомобиля высокими частотами. Один из способов защиты от коррозии – оцинковка поверхности металла. Замечено, что после ремонта автомобиля, сварные швы наиболее подвержены коррозии. Ускорение коррозии происходит из-за высокотемпературного «ослабления» металла.
Наиболее простым и действенным способом защиты кузова автомобиля от коррозии является – катодная защита. Это вид активной – электрохимической защиты.
Изучая эту тему в Интернете, я столкнулся с тем, что она описывается не совсем «специалистами». Статьи либо пишутся автолюбителями, мало соображающими в электронике, либо электронщиками, мало понимающими в электрохимических процессах и плохо представляющими принцип катодной защиты на автомобилях. Поэтому, в основном у них получается экспериментальный, не оптимальный и малоэффективный вариант устройств защиты. В этой статье, мы рассмотрим принцип и способы реализации катодной защиты от коррозии и разработаем оптимальный её вариант.
Принцип действия катодной защиты состоит в следующем:
В качестве катода (минуса) используется корпус автомобиля, а в качестве анода (плюса) – металлические сооружения, различные пластины и другие окружающие поверхности, проводящие ток, в том числе и влажное дорожное покрытие. Из-за разности потенциалов между защищаемой поверхностью металла и поверхностью «анода» по цепи, образующейся через влажный воздух, проходит слабый ток. На аноде происходит реакция окисления — освобождение электронов. Анод, постепенно окисляясь, разрушается, а разрушение катода наоборот прекращается.
В некоторых статьях Интернета по теме катодной защиты приводится разность потенциалов между катодом и анодом: Для железа и его сплавов полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1…0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала в сторону увеличения мало влияет на степень защиты. Плотность защитного тока должна быть в пределах 10…30 мА/м2.
На самом деле эти цифры кем-то «надуманы» для тех, кто не знает, что такое электрический ток. Но мы то с Вами знаем. Анод и катод можно расположить на расстоянии одного сантиметра друг от друга, а можно и на расстоянии нескольких сантиметров и даже метров. По законам электрохимии, для эффективности, чем дальше электроды находятся друг от друга, тем больше должна быть разница потенциалов. Поэтому говорить о конкретном значении в 0,1…0,2 вольта – неправильно. Кроме того, воздух, который используется в качестве электролита, проводит электрический ток только с большой разницей потенциалов – порядка киловольт, а маленькое напряжение ему «как слону дробина». Поэтому, по закону Ома, о наличии защитного тока, как и о его плотности в пределах 10…30 мА/м2 говорить также нелепо. Этого тока просто не будет!
Другое дело, если мы будем рассуждать не об электрическом токе, а о разности зарядов (или потенциалов). Тогда можно будет говорить о концентрационной поляризации по кислороду, при котором молекулы воды, попадая на поверхность металла, ориентируются на поверхностях электродов так, что на аноде происходит освобождение электронов — реакция окисления, а на катоде наоборот, окисление прекращается. Так как электрический ток отсутствует, то освобождение электронов происходит очень медленно. Этот процесс безопасен и не заметен для глаз. Учитывая эффект поляризации молекул воды, наблюдается дополнительное смещение потенциала кузова автомобиля в отрицательную сторону, что позволяет периодически выключать устройство защиты от коррозии (при ремонте автомобиля, зарядке аккумулятора и т.п.). Особо необходимо отметить важный момент, чем больше площадь анода (анодов), тем эффективнее защита.
В качестве защищаемого катода, как было описано ранее, используется корпус автомобиля. Нам необходимо выбрать, что мы будем использовать в качестве анода.
Ещё раз повторюсь, для работы схемы защиты нам не требуется ток, протекающий между электродами. Если он будет, то это будет «побочный» ток, который может возникнуть в результате намокания анодов, колёс автомобиля и т.д. Это ток разряжающий аккумулятор и не более того. Поэтому автомобильную бортовую сеть + 12 вольт достаточно подключить к аноду (нескольким анодам) через добавочный резистор. Основное назначение резистора – ограничение тока разряда аккумуляторной батареи в случае замыкания анода на катод, которое может произойти по причинам «неудачной установки», повреждения анода, его химического разложения в результате окисления и т.д.
Варианты анодов, применяемых на автомобиле, находящемся на стоянке (гараже): металлическое сооружение, находящееся в непосредственной близости от автомобиля, например металлический гараж, в котором хранится автомобиль; контур заземления, используемый при отсутствии металлического гаража, в том числе на открытой стоянке. Другие варианты анодов, применяемых на движущемся, или находящемся на стоянке (гараже) автомобиле: металлизированный резиновый заземляющий «хвост»; защитные электроды (протекторы) на кузове автомобиля.
Рассмотрим все перечисленные варианты
1. Использование металлического гаража в качестве анода является наиболее простым способом защиты главным образом внешних металлических поверхностей облицовки автомобиля. Если пол в гараже также железный, или содержит открытые участки металлической арматуры, то тогда защищается и поверхность днища автомобиля. Летом, как правило, в металлическом гараже – парниковый эффект, который при катодной защите не разрушает, а наоборот сохраняет и очищает кузов автомобиля от коррозии. Для создания такой защиты достаточно корпус гаража подключить к плюсу аккумуляторной батареи, установленной в автомобиле через обыкновенный добавочный резистор и монтажный провод. В качестве плюса, можно использовать прикуриватель, при условии, что в нём есть напряжение в режиме стоянки при отключенном замке зажигания (не у всех автомобилей при отключенном зажигании работает прикуриватель).
2. Использование контура заземления в качестве анода подобно использованию металлического гаража. Разница состоит лишь в том, что главным образом от коррозии защищается днище автомобиля. Для создания лучшего контура заземления, по периметру автомобиля необходимо забить в грунт четыре металлических кола (стержня) длиной не менее одного метра. Колы, электрически соединяются друг с другом с помощью проволоки. Контур подключается к автомобилю точно так же, как и корпус гаража – через добавочный резистор.
3. Металлизированный резиновый заземляющий «хвост» — простой и эффективный способ защиты движущегося автомобиля. В условиях влажного воздуха – дождя, мокрого дорожного покрытия, создается разность потенциалов между кузовом автомобиля и дорожным покрытием. Влажный воздух и мокрое дорожное полотно усиливает коррозию кузова автомобиля, но в данном случае наблюдается обратное — чем больше влажность, тем эффективнее антикоррозийная работа заземляющего хвоста. Хвост устанавливается сзади автомобиля так, чтобы в сырую погоду, при движении автомобиля, на хвост летели брызги воды от заднего колеса. Это улучшает эффективность антикоррозийной защиты.
Вторая функция заземляющего хвоста – он выполняет функцию антистатического приспособления. Я думаю, вы замечали, на бензовозах всегда волочится и гремит металлическая цепь, предназначенная для исключения накопления статического заряда на корпусе автомобиля и как следствие – исключения возникновения электрической искры, опасной для перевозимого груза. В некоторых статьях Интернета пишут, что цепь, волочащаяся за бензовозом – это антикоррозийное приспособление. К таким наблюдениям можно отнестись только с улыбкой.
Хвост должен быть изолирован от корпуса автомобиля по постоянному току и наоборот «закорочен» на корпус по переменному току. Достигается это RC-цепочкой, представляющей собой элементарный частотный фильтр.
4. Использование в качестве анодов защитных электродов — протекторов, практически отдельная тема. Элементарные металлические пластинки — «защитные протекторы» прикрепляются в наиболее уязвимых для коррозии местах — под крыльями, на днище кузова, на порогах. Они отвлекают на себя ржавчину за счёт того же эффекта, что и все предыдущие варианты анодов. Достоинство такого способа – постоянное наличие анода, стоит машина или едет. Такая локальная защита, говорят, дает хорошие результаты. Правда, анодов надо установить штук 15-20. Это трудоемко, но думаю «овчинка выделки стоит».
В качестве защитных электродов (анодов) могут использоваться как разрушающиеся материалы (нержавеющая сталь, алюминий), требующие замены через 4…5 лет, так и неразрушающиеся. В качестве неразрушающихся электродов можно применять карбоксил, магнетит, графит или платину. Защитные электроды выполняются в виде прямоугольных либо круглых пластин площадью 4…10 см2.
При установке и монтаже электродов следует помнить, что:
— один защитный электрод защищает площадь с радиусом около 0,25…0,35 м;
— защитные электроды устанавливаются только на места, защищенные лакокрасочным покрытием;
— для крепления электродов рекомендуется использовать только эпоксидный клей или шпатлевку на его основе, предварительно зачистив глянец (эпоксидный клей на глянец не прилипает), но думаю, что это не догма;
— наружную сторону защитных электродов (где нет пайки) нельзя покрывать мастикой, краской, клеем или другим электроизоляционным покрытием.
Пластины-протекторы — это положительные пластины конденсатора, которые должны быть изолированы от отрицательной пластины — кузова автомобиля. Но расстояние между пластинами должно быть небольшим, чтобы ёмкость этого конденсатора была достаточной — на большом расстоянии между пластинами электрическое поле будет стремиться к нулю. Лакокрасочное покрытие автомобиля и эпоксидный клей, находящиеся в промежутке между кузовом и пластинами — это диэлектрическая прокладка конденсатора.

Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:
1 — коробчатые усилители брызговиков; 2 — места крепления фар и подфарников; 3 — нижняя часть передней панели; 4 — полости за щитками-усилителями передних крыльев; 5 — внутренние поверхности дверей и порогов; 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом; 8 — фартук задней панели.

Провода к протекторным пластинам подключаются через проколы в резиновых заглушках, закрывающих отверстия в днище автомобиля, которые предусмотрены его конструкцией.
Другой вариант использования меньшего количества электродов, но с большей площадью самих пластин:

Выглядит вполне логично, зачем устанавливать много электродов малой площади, если можно установить мало электродов, но большего размера. Главное, установить их в местах наиболее подверженных коррозии, или вблизи этих мест. Кроме того, в связи с тем, что в качестве «электролита» выступает влажный воздух, пластины должны располагаться обращёнными не внутрь (внутри короба, куда не проникает влага), а наружу – навстречу агрессивной среде, например брызгам от колеса.
Кузов автомобиля током бить не может, так как токи антикоррозийной защиты очень слабые. Даже если вы положите голую пластину под обнажённое «седалище», вы почувствуете только твёрдый металл этой пластины, не более. В антикоррозийной защите используется слабый постоянный ток, который создает слабое электрическое поле, а по альтернативной теории электрического тока — магнитное поле, только в промежутках между кузовом и местом установки протекторов. Поэтому электромагнитное поле обыкновенного сотового телефона более, чем в 100 раз сильнее, поля создаваемого катодной защитой.
Думаю, что элементарных теоретических понятий достаточно, поэтому перейдём к разработке устройства антикоррозийной защиты.
Учитывая особенности и специфику использования различных вариантов анодов, конечно лучшим вариантом является одновременное использование всех перечисленных ранее способов.
Схема устройства простейшая. Самое сложное – изготовление «заземляющего хвоста» и установка «протекторных пластин».
Изучая вопрос протекторной защиты в Интернете, я не встретил ни одной схемы, которая оптимально выполняет задачу защиты от ржавчины. Вернёмся к тому, что в некоторых статьях пишут, что полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1…0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала в сторону увеличения мало влияет на степень защиты. Мы не будем оспаривать этого предлагаемого значения. Защитного тока фактически не существует, он возникает только в случае «появления» проводника, образующегося за счёт проводимости воды, попадающей на пластины протекторов, или на покрышки колёс. Исходя из этого, можно сделать вывод: Если мы будем стремиться к значению 0,1…0,2 вольта, тогда придется ставить делитель напряжения, а это — лишний – паразитный разряд аккумулятора впустую. Если увеличение потенциала, не ухудшает степень защиты, тогда проще подать на аноды все 12 вольт, которые будут сами по себе «падать» в зависимости от влажности пластин. Достигается это обыкновенным добавочным резистором. Необходимо рассчитать его на такой ток, при котором в случае замыкания протекторных пластин на корпус автомобиля, происходит «безопасный» разряд аккумуляторной батареи. Абсолютно все, встречающиеся в Интернете схемы катодной защиты либо имеют фиксировано малую разницу потенциалов между анодом и катодом (до 1,8 вольта), либо имеют большую разницу потенциалов (до 8…11 вольт), но авторы этих схем описывают их, как «выдающие» 0,1…0,2 вольта. Разница этих схем – в максимальном токе, определяемом добавочным резистором. Непонятно, они или сами не умеют рассчитать простейший делитель напряжения, или пытаются обмануть Вас?
Из руководства по эксплуатации автомобиля, автомобилисты знают, что устойчивый пуск двигателя с помощью стартера возможен, если емкость аккумулятора составляет не менее 60% номинальной. Если использовать одно из устройств, публикуемых авторами разных статей с током потребления 5 мА, то время, в течение которого аккумулятор можно не подзаряжать составит 40 дней. С учетом саморазряда аккумулятора это время будет еще меньше. При постоянном использовании автомобиля это не опасно, но если Вы собрались в отпуск, или длительную командировку, то такое устройство следует отключить от аккумулятора автомобиля.
Приведу популярную схему катодной защиты, даже с рисунками протекторов:

На рисунке, вывод «Вых.» подсоединяется на пластины-протекторы. Против таких протекторов я ничего не имею, поскольку их геометрия мало влияет на степень защиты (можете вырезать хоть звездочку), а влияет лишь площадь пластин.
Определим, какое же напряжение подается на пластины, и какой ток потребляет устройство?
На кристалле светодиода HL1 типа АЛ307БМ падение постоянного прямого напряжения равно 2 В (из справочника).
Остальные 10 В падают на резисторах.
Общее сопротивление R1+R2+R3 будет равно 4855 Ом (R1+R2 в параллель и R3 последовательно).
Ток делителя будет равен Iдел = U / Rобщ. = 10/4855 = 2,1 mA.
Отсюда: Напряжение на выходе Uвых = Iдел * R3 + UHL1 = 2,26 * 4300 + 1 = 10,8 B.
Где же заявляемые 0,1…0,2 вольта? Мало того, в этой схеме, проходящий через светодиод ток 2,1 mA его толком и не зажжёт, у светодиода номинальный ток 10 mA.
Кроме того, на лицо «паразитный» ток разряда аккумуляторной батареи – через делитель. Вывод: схема придумана малограмотным экспериментатором.
Подобная схема с «паразитным» разрядом аккумуляторной батареи приводится в схеме с заземляющим хвостом: