György István (szerk.): Vízügyi létesítmények kézikönyve (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974)
II. Vízépítési szerkezetek
VÍZÜGYI LÉTESÍTMÉNYEK KÉZIKÖNYVE 11-365 — mint elektroliton — keresztül elektromos erők ébrednek, amelyek egyensúlyi állapotban maradnak, ha a korróziós folyamat megáll. Ha azonban a szabad elektronok folyamatosan eltávoznak az elektrolitba, akkor ez a vándorlás újból megindul, mígnem az egyensúlyi állapot újra helyre nem áll. Ha a vasionok folytonosan kivándorolnak az ionrácsból, akkor a felszabaduló elektronok is követik azokat, tehát a korróziós folyamat is folyamatossá válhat. A vas anódos felületén kétszeres töltésű vasionok lépnek ki a talajba, és mindannyiszor két elektront hagynak hátra. Mivel az elektronok igen könnyen közlekednek a vasba, elvándorolnak a felület azon részére, amely a korrózióra hajlamos vascső lcatódos részét képezi. A vízmolekulák disszociációja által szabaddá váló hidrogénionok befogadják a kátédon kiáramló elektronokat és hidrogénatom keletkezik. Az elektrolitban — amely sok hidrogént tartalmaz, tehát savas kémhatású —, 2—2 hidrogénatom ösz- szekapcsolódik molekuláris hidrogénné, amely gázhalmazállapotban kiválik az oldatból. Ezt a reakciót erős gátak akadályozzák, aszerint, hogy menynyire van szó nemesfémről. Ezt a korróziót savas korróziónak nevezzük, és létrejötte erősen függ a fém összetételétől. Ha a talajban a pH-érték nagyobb, mint 4—5, akkor ez a korróziós folyamat már nem mehet végbe. Ilyenkor a hidrogénatomok a fémfelületen korróziót gátló filmet alkotnak, miáltal a korróziós folyamat megáll. Vannak azonban olyan elektrolitok, amelyeknek nincs szabad oxigénjük, és amelyeken a védő hidrogénfilm gyorsan szétrombolódik. Ilyenek a vízzáró kötött agyagtalajok, amelyek szulfátot és organikus alkatrészeket tartalmaznak. Ezekben mikrobiológiai folyamatok keletkeznek, amelyek a védelmül szolgáló hidrogénfilmet szétrombolják. E folyamat során a hidrogénatomot a szulfátredukció használja fel. Ez a szulfátredukció minden organikus anyagot tartalmazó talajban, de különösen a humusz, tőzeg stb. szennyezettségében bekövetkezhet. A legfontosabb tehát, hogy a távvezetékek felületén keletkezett elektronokat a vízben oldott oxigénnel megfogjuk. Legújabban bebizonyították, hogy a vasionok kivándorlásakor keletkező elektronok a katódos felületeken direkt oxigénmolekulákká alakulnak és ugyanakkor hidroxilionok keletkeznek. Ez a folyamat a vas felületén keletkezett oxigénrétegben megy végbe. Ez a korróziós jelenség, amelyet oxigénes korróziónak neveznek, olyan mértékben jelentkezik, amilyen mértékben a vashoz az oxigén hozzájuthat. Az oxigénmolekulák vándorlása a vas felületén függ a víz oxigénkoncentrációjától, a hőmérséklettől és a mozgásban levő víz sebességétől. A korróziót meg lehet tehát akadályozni azáltal, ha az elektrolitba távozó vasionok útján szabaddá váló elektronok vándorlását megakadályozzuk. Katódos korrózióvédelem Ha pl. sikerül a talaj — mint elektrolit — által felvett elektronokat valahonnan pótolni, akkor a korróziót meg lehet állítani azáltal, hogy a vasionok és az elektronok egyensúlyi állapotét újra helyreállítjuk. A feladat tehát az, hogy ugyanannyi elektron jusson a cső falába, mint amennyi az elektrolízis következtében eltávozik. A katódos korrózióvédelemben az elektronok hoz- závezetésére gyakorlati módszer kínálkozik (11-421. ábra). Az ábra b) részletében látható módon a megvédendő vasfelület vezetékkel — egy, a vasnál kevésbé nemes fémmel —, magnéziummal vagy horgannyal kötjük össze. így galvánelemet állítunk elő, amelyben a kevésbé nemes megnézium- vagy horgán yionok az elektrolitba (talajba) vándorolnak: Ennél az oldási folyamatnál szabaddá váló elektronok az összekötő vezetéken át a megvédendő vasfelületbe vándorolnak és ott a hidrogénionok felveszik azokat. Ekkor már csak a vas mehet az elektrolitba, mindaddig, amíg az egyensúlyi állapot helyre nem áll és a korróziós folyamat meg nem szűnik. A vasnál kevésbé nemes fém az anód, az idők folyamán feloldódott és ezalatt a vas, mint megtámad- hatatlan katód viselkedik. A vas és a vasnál kevésbé nemes fém összekötésekor a vas további oldása megszűnik. Ezáltal a megvédendő vas kátéddá válik és innen ered az elnevezés: katódos korrózióvédelem. A 11-4216 ábrán látható és az előbbiekben ismertetett katódos védelemben szereplő, kevésbé nemes fémet galvanikus anódnak nevezzük. Elsősorban ott alkalmazzák, ahol nincs a csővezeték közelében áramvezeték, és villamos energia kedvező körülmények között nem termelhető. A csővezetékre 10— 50 m távolságban lehelyezett, ún. autonóm anód képezi az elem egyik sarkát. Magnézium-, alumínium-, horgany- és Mg—Al—Zn ötvözetek jöhetnek számításba, amelyet speciálisan kiképzett anód- ággyal kell körülvenni. Ezenkívül ismeretes még az a módszer is, amikor egyenáramú elektromos áramforrásból elektronokat bocsátanak a megvédendő vasfelületre (11-422. ábra). Az egyenáramú forrás pozitív sarka mint segéd- anód működik (pl. grafit, vas, szilícium, öntöttvas stb.). Az anódos oldási folyamat a segédanódon következik be. Az oldás mértéke függ az áram erőssé525
