- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ. ΜΙΑ ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑ.

Η ηλεκτρολυτική (ή ηλεκτροχημική) διάβρωση είναι ένα φυσικό φαινόμενο που συμβαίνει όταν δύο διαφορετικά μέταλλα βρίσκονται σε αγώγιμη επαφή, και ταυτόχρονα σε ηλεκτρολυτικό περιβάλλον.

Στην περίπτωση αυτή δημιουργείται μια μπαταρία και μάλιστα «βραχυκυκλωμένη», καθώς θετικά ιόντα διαφεύγουν από την επιφάνεια του λιγότερου «ευγενούς» μετάλλου, ενώ ταυτόχρονα ηλεκτρόνιά του κινούνται μέσω της αγώγιμης επαφής του, προς το πιο ευγενές μέταλλο.

Αλλά ενώ η μετακίνηση ηλεκτρονίων δεν είναι πρόβλημα, τα θετικά ιόντα ΕΙΝΑΙ υλικό, και σημαίνει τη σταδιακή διάλυσή του.

Με αυτόν το τρόπο, το λιγότερο ευγενές μέταλλο θα φθαρεί τελικά μέχρις της εξαφάνισής του.

Η πιο συνηθισμένη περίπτωση ηλεκτρολυτικής διάβρωσης είναι η επαφή σιδήρου με χαλκό, σε θαλασσινό περιβάλλον ή μέσα στο έδαφος.

Πώς τα διαφορετικά μέταλλα λειτουργούν σαν μπαταρία, εφόσον υπάρχει αγώγιμη επαφή μεταξύ τους. Κατά συνέπεια, η άνοδος της μπαταρίας, στην οποία πηγαίνουν τα (αρνητικά) ανιόντα ενώ η ίδια παρέχει τα θετικά ιόντα, φθείρεται.

Τυπικό και μάλιστα έντονο ηλεκτρολυτικό περιβάλλον, είναι το θαλασσινό νερό αλλά και το έδαφος, αν και το δεύτερο λιγότερο έντονο και μεγαλύτερης ηλεκτρικής αντίστασης (που καθορίζει και τον τρόπο αντιμετώπισης του προβλήματος).

Επιπλέον μεταλλικοί σωλήνες που μεταφέρουν υγρά καύσιμα υποφέρουν και από τη διάβρωση που δημιουργεί ο στατικός ηλεκτρισμός που αναπτύσσουν οι υδρογονάνθρακες κατά τη ροή τους, εξαιτίας της τριβής τους με τα τοιχώματα.

Τέλος, ακόμα και απλές σιδερένιες ράβδοι μέσα στο έδαφος μπορούν να διαβρωθούν ηλεκτρολυτικά, εφόσον κυκλοφορεί ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτές χωρίς να γίνεται αντιληπτό (πχ από επαγωγική τάση, όταν βρίσκονται κοντά σε γραμμές υψηλής τάσης, υποσταθμούς κλπ).

Κάθε μέταλλο του πίνακα, προστατεύεται από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο βρίσκεται χαμηλότερά του στη σειρά, εφόσον βρίσκονται σε επαφή. Τα πιο συνηθισμένα μέταλλα που χρησιμοποιούνται για προστασία και προφανώς βρίσκονται στον «πάτο» του πίνακα, είναι ο Ψευδάργυρος (Zinc) και το Μαγνήσιο (Magnesium).

 

Ο καλύτερος και απλούστερος τρόπος αντιμετώπισης, όταν υπάρχουν οι συνθήκες που μπορούν να προκαλέσουν ηλεκτρολυτική διάβρωση, είναι η ηλεκτρική απομόνωση των δύο διαφορετικών μεταλλικών υλικών έτσι ώστε να μην έχουν αγώγιμη επαφή μεταξύ τους, παρεμβάλλοντας ακόμα και ένα πολύ μικρό κομμάτι λάστιχου, πλαστικού ή ξύλου, καθώς η διαφορά δυναμικού (τάση) που αναπτύσσεται είναι ελάχιστη.

Θα πρέπει να δοθεί όμως προσοχή, ώστε και οποιαδήποτε συνδετικά στοιχεία μεταξύ των μεταλλικών υλικών που μονώθηκαν, πχ μπουλόνια κλπ, να είναι επίσης κατάλληλα μονωμένα, ώστε να μην «βραχυκυκλώνουν» τη βασική μόνωση.

Η πιο συνηθισμένη μέθοδος προστασίας όμως, είναι η παθητική και η ενεργητική καθοδική προστασία (ονομάζονται έτσι επειδή προστατεύεται η κάθοδος), που επεξηγούνται στο παρακάτω σχήμα.

Οι δύο συνηθισμένες μέθοδοι προστασίας, όταν δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η απομόνωση των διαφορετικών μετάλλων. Αριστερά η «παθητική» μέθοδος της θυσιαζόμενης ανόδου, συνήθως ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου ή μαγνησίου, και δεξιά η «ενεργητική» μέθοδος με την επιβολή ηλεκτρικού ρεύματος συνεχούς τάσης, ώστε το προστατευόμενο υλικό να γίνει λίγο πιο αρνητικό από το ηλεκτρόδιο. Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως στα καράβια, ενώ η δεύτερη στους σωλήνες.  Στην πρώτη μέθοδο δεν είναι απαραίτητη η άμεση επαφή της ανόδου, αρκεί να συνδέεται με μονωμένο καλώδιο με την προστατευόμενη επιφάνεια. Η δεύτερη μέθοδος συνδυάζεται συχνά και με κάποιου είδους μονωτικής επικάλυψης της επιφάνειας.

Η εφαρμογή των θυσιαζόμενων ανοδίων σε σκάφος (τα λευκά διάσπαρτα πλακίδια). Στα σκάφη, το πρόβλημα είναι επικεντρωμένο στηνπεριοχή της πρύμνης, όπου βρίσκεται η συνήθως μπρούτζινη έλικα και τα επίσης μπρούτζινα έδρανα της ίδιας αλλά και του τιμονιού. Εξαιτίας λοιπόν της επαφής με τον μπρούτζο που αποτελείται κυρίως από χαλκό, το σίδερο της περιοχής της πρύμνης θα διαβρώνονταν. Τα ανόδια συνήθως αλλάζονται κατά τον δεξαμενισμό του σκάφους, για τις συνηθισμένες εργασίες καθαρισμού, βαφής κλπ.

Μία επίσης συνηθισμένη μέθοδος προστασίας είναι η εν θερμώ επιψευδαργύρωση του σιδήρου, που χρησιμοποιείται στις δομικές σιδηροκατασκευές και στην αυτοκινητοβιομηχανία (στην τελευταία τουλάχιστον για το κάτω μέρος του αμαξώματος), για την αυξημένη προστασία που απαιτείται από το αλάτι που ρίχνεται τον χειμώνα στους δρόμους.

Η επιψευδαργύρωση έχει μάλιστα το διπλό όφελος να προστατεύει τον σίδηρο και από την ατμοσφαιρική διάβρωση, που εφόσον δεν υπάρχει επαφή με διαφορετικό μέταλλο είναι η πρωταρχική αιτία διάβρωσης.

Για το τέλος, αφήσαμε την ενδιαφέρουσα ιστορία για το πώς ξεκίνησε η καθοδική προστασία, και μάλιστα με επιτυχία που προκάλεσε την αποτυχία της!

Το έτος ήταν το 1824, και το πρόβλημα προς αντιμετώπιση ήταν η διάβρωση της χάλκινης επικάλυψης της γάστρας του HMS Samarang, για την οποία χρησιμοποιήθηκαν θυσιαζόμενα ανόδια από σίδηρο.

Η ιδέα ήταν σωστή από ηλεκτροχημικής πλευράς και δούλεψε, αλλά με μία απροσδόκητη παρενέργεια.

Οι μικροοργανισμοί που προηγουμένως δηλητηριάζονταν από τα ιόντα χαλκού που διαλύονταν στην θάλασσα, τώρα έκαναν «πάρτι» στα ύφαλα του σκάφους, μειώνοντας σημαντικά την ταχύτητά του!

Οπότε το Ναυαρχείο αποφάσισε ότι το μικρότερο κακό ήταν η διάβρωση του χαλκού, και τα σιδερένια ανόδια καταργήθηκαν!