河南汇龙合金材料有限公司 编制 刘珍 牺牲阳极与外加电流阴极保护腐蚀电化学基础, 金属腐蚀是一种 普遍存在的热力学倾向,在海水、淡水、土壤、超市大气和酸、 盐等工业介质中服役的金属结构物和设备都会遭到腐蚀破坏, 这 些环境介质都是电解质体系。 金属在电解质中腐蚀过程实际上是 一个电化学过程。 金属通过其他电解质界面处电化学反应而发生 的腐蚀称为电化学腐蚀。 电化学腐蚀反应是一般电化学反应规律 和特征,这些规律和特征就是腐蚀电化学的基础, 阴极保护就是 基于腐蚀电化学原理而发展起来的控制技术。 实施阴极保护的基本原理是,从外部对被保护金属结构物施 加阴极性电流, 通过阴极极化使被保护金属的电极电位负移某个 保护电位范围, 从而抑阻金属结构物的电化学腐蚀。 阴极保护可 分为牺牲阳极法和外加电流法 牺牲阳极阴极保护:选择一种电极电位比被保护金属更负的 活泼金属,把它与共同置于电解质环境中的被保护
牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法是两种常见的金属防腐蚀方法o牺牲阳极的阴极保护法:通过将电位更负的金属(牺牲阳极)与被保护金属连接,利用两者之间的电位差,使牺牲阳极在电解质溶液中优先失去电子发生氧化反应,从而保护作为阴极的被保护金属。o外加电流的阴极保护法:通过外部直流电源,将被保护金属连接到电源的负极,使其成为阴极,而将辅助阳极连接到电源的正极,在电解质溶液中形成电流回路,使电子流向被保护金属,从而抑制其腐蚀。·电源·牺牲阳极的阴极保护法:不需要外部电源,依靠牺牲阳极自身的电位差提供保护电流。·外加电流的阴极保护法:需要外部直流电源提供电能,以产生足够的保护电流。·阳极材料·牺牲阳极的阴极保护法:通常采用电位比被保护金属更负的金属,如锌、铝、镁及其合金等。这些材料在使用过程中会逐渐消耗,需要定期更换。·外加电流的阴极保护法:阳极材料一般为不溶性或微溶性的高耐蚀性材料,如石墨、高硅铸铁、镀铂钛等。这些材料在电解过程中相对稳定,损耗较小。·保护电流控制·牺牲阳极的阴极保护法:保护电流大小取决于牺牲阳极的电位差、表面积以及电解质溶液的导电性等因素,一般难以精确控制,随着阳极的消耗,保护电流会逐渐减小。·外加电流的阴极保护法:可以通过调节外加电源的电压和电流来精确控制保护电流的大小,能够根据被保护金属的具体情况和环境条件,实时调整保护参数,以达到最佳的保护效果。·保护范围·牺牲阳极的阴极保护法:单个牺牲阳极的保护范围有限,通常适用于小型金属结构或对保护电流要求不高的场合。对于大型金属结构,需要布置多个牺牲阳极才能实现全面保护。·外加电流的阴极保护法:可以通过调整电源功率和阳极布置,实现对大面积金属结构的有效保护,保护范围相对较大,尤其适用于长距离的管道、大型储罐等。·维护管理·牺牲阳极的阴极保护法:维护相对简单,主要是定期检查牺牲阳极的消耗情况,及时更换已消耗殆尽的阳极。但由于阳极数量较多时,检查和更换工作可能较为繁琐。·外加电流的阴极保护法:需要定期维护外部电源设备,确保其正常运行,同时要监测保护电流、电位等参数,及时调整以保证保护效果。对维护人员的技术要求相对较高。·适用环境·牺牲阳极的阴极保护法:适用于各种环境,尤其在低电阻率的土壤、淡水和海水等介质中效果较好。但在高电阻率环境中,由于电流传输困难,保护效果可能会受到影响。·外加电流的阴极保护法:在高电阻率环境中也能通过增加电源功率等方式提供足够的保护电流,因此适用范围更广,包括一些苛刻的腐蚀环境。但对于一些对电流干扰敏感的环境,如附近有电子设备或通信线路等,可能需要采取特殊的抗干扰措施。
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