Cathodic protection simulation of a grounded carbon steel coupled

Cathodic protection is an effective corrosion control technique, which can be applied successfully to protect a metallic structure immersed in an electrolyte. The application of appropriate cathodic protection system design criteria is important to ensure proper corrosion protection and promote energy efficiency. Impressed current cathodic protection systems are suggested for the protection of buried structures as pipes. Pipes, for safety reasons, are usually coupled with copper earthing systems. Hence, coupled and uncoupled buried pipe protected by ICCP system have been analyzed by finite element method numerical simulation to extract the effective parameters. Polarization and potential distribution along the surfaces of a cathodically protected buried pipe, for different operative conditions, is described in this work. Different boundary conditions have been considered to simulate the changes of soil properties. The results show that anode current output and anode-to-pipe distance are fundamental parameters to design an effective cathodic protection system able to guarantee a proper current distribution and pipe polarization. Soil resistivity, oxygen limiting current density and earthing system coupling have a significant effect on the current distribution and polarization, the detailed description of these effects will be provided.

La protezione catodica è un’efficacie tecnica elettrochimica di salvaguardia dalla corrosione, può essere utilizzata con successo per la protezione di strutture metalliche immerse in un elettrolita. L’applicazione di adeguati criteri di progettazione del sistema di protezione catodica è fondamentale per garantire un’adeguata protezione dalla corrosione e promuovere l’efficienza energetica. I sistemi di protezione catodica a corrente impressa sono consigliati pel la protezione di strutture interrate quali tubazioni. Le tubazioni, per motivi di sicurezza, sono solitamente collegate a terra mediante un sistema di messa a terra in rame. Quindi, sia tubature interrate protette catodicamente e accoppiate con il sistema di messa a terra che non, sono state analizzate attraverso un metodo a elementi finite per valutare i parametri più significativi. In questo lavoro, sia la polarizzazione che la distribuzione del potenziale superficiale di una tubazione interrata protetta catodicamente, in differenti condizioni operative, sono state descritte. Diverse condizioni al contorno sono state considerate al fine di simulare le differenti proprietà che il suolo può assumere. I risultati mostrano che la corrente catodica e la distanza tra anodo e tubazione sono parametri fondamentali per progettare un’efficacie sistema di protezione catodica in grado di garantire una corretta distribuzione della corrente e un’efficacie polarizzazione della tubazione. La resistività del suolo, la densità di corrente limite e l’accoppiamento con il sistema di massa a terra hanno un effetto significativo sulla protezione della tubazione. Una dettagliata descrizione di questi effetti viene fornita in questo lavoro.