电化学保护1..

长征舱外加电流阴极保护
＜腐蚀与防护＞1980,No3
防护技术
参
× -
+
黄浦江 参比 电极 过江钢管 沉井 阳 极 深 井
阳极：石墨 阳极井深度 50M。第中井 垂直安装阳 术8至9个， 参比电极： Cu/饱和硫酸 铜电极
南市 水厂
∆
4
∆

6 10 11
阴极保护站
阳极深井 ∆参比电极井编 号为沉井号
就被称之为牺牲阳极。常用的有铝及其合金、锌及其合金、镁及其
合金等阳极。 外加电流阴极保护法是通过外加直流电源来提供所需的保护电
流。将被保护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而使
被保护金属结构受到保护的方法。
防护技术
直流电源
+
辅助 阳极
-
地面
接线盒
腐蚀 介质
被保护设备
埋地管道
.外加电流保护法. 箭头表示电流方向
第十二章 防护方法

电化学保护

阴极保护


(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻 金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
●●
牺牲阳极法阴极保护
牺牲阳极的性能 （1）电位要足够负 （2）阳极溶解性能 好 （3）理论发生电量 大 （4）实际发生电量和电流效率 实际发生电量总是小于理论发生电量，所 占百分比称为电流效率。
防护技术
－ ＋
-ຫໍສະໝຸດ Baidu
+
(a)对管内壁保护
(b) 管束间实施保护
- +
©有突出部分结构
引自« 电化学保护在化 肥生产中的应用» P83.84





（1）材料：被保护金属材料在所处介质中容易 发生阴极极化，即通过较小的阴极电流就可使 其电位较大的负移。 钝态金属如外加阴极极化可能会使其活化而加 速腐蚀，因而不宜用阴极保护。 （2）介质：被保护金属必须处在电解质溶液中 才能收到阴极保护，同时电解质溶液的量要大。 （3）结构：被保护设备的结构形状一般不宜太 复杂，结构复杂的设备在靠近辅助阳极部位电 流密度大，远离辅助阳极部位电流密度小，得 不到足够的保护电流。
阴极保护举例：



测量阴极极化曲线 ，确定是否适宜采用阴极 保 护。 从极化曲线上确定保护电位，及相应的保护 电流密度。 计算保护度 ：测量极化曲线得出保护电位的 大致范围后，将试样恒定在不同的极化电位， 经过适当的暴露时间，用失重法测量金属的 腐蚀速度，从而计算不同极化电位下的保护 度。
防护技术
∆
黄浦江这 江引水钢 管外加电 流阴极保 护
（4）联合保护


1）阴极保护与涂层的联合保护 对于大面积的结构，如用涂料与阴极保护相结 合，由于绝大部分阴极面积为涂料所覆盖，电 流的消耗大大降低了，同时可以克服单独使用 涂料容易出现针孔和局部损坏的缺点。 2）阴极保护与缓蚀剂的联合保护 有些表面复杂的结构单独用阴极保护，由于遮 蔽作用而保护效果不好，而单独用缓蚀剂效果 又不显著，这时用阴极保护与缓蚀剂联合保护 就可得到比较理想的效果。
辅助阳极和参比电极分布平面图
A1 R1 A3 R3 As
控制室
A7
R5
A9
船尾 三 货 舱
尾 轴 弄 A2 R2 A4
主 机 舱 A6
副 机 舱 R4
行 李 舱 As
二 货 舱
一 货 舱 A10 R6
船 首
辅助阳极：合金阳极，左右对秒，基本均匀分布，阳极间距25－28M， 安装在重戴水线到船底基线展开面的1／3处。 参比电极：Ag/Agce 电极，共6支，左右舷各3支，分布在两个阳极之 间，阳极屏蔽层边缘。
工业上应用阴极保护的腐蚀体系是：
土壤、海水、河水等环境中的碳钢管道、 构筑物、设备。
*确定保护电位时应考虑两个方面的因素：第 一，从保护效果来讲，Epr越负越好。第二， 析氢反应的影响。析氢是使极化电流密度迅 速增大，保护效益降低；析氢还可能造成对 设备金属材料的危害，如氢脆问题，以及对 金属表面涂层的破坏。
外加电流阴极保护 I－ － ＋
I Icor Ic
阴 极
Icor=Oa=/Ic/
Ic
阴 极
Ia
阳 极
辅助
阳极
Ia
阳 极
Ia
I电流关系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia
腐蚀电池
外加电流阴极保护示意图
(2) 保护参数
保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。显 然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到 “完全保护”(即保护度η =100%)，必须取 阳极反应平衡电位作为保护电位，即取Epr = Eea。 (最小)保护电流密度ipr：与所取保护电位对应的 外加极化电流密度叫做保护电流密度。 *在两个保护参数中，保护电位是基本的控制指 标。
牺牲阳极
.牺牲阳极保护法. 箭头表示电流方向
两种阴极保护示意图
电化学阴极保护法的比较
种 类 优 点 缺 点
不需要外加电流，安装方 便，结构简单，安全可靠，保护周期短，需要定 牺牲阳极法 电位均匀，平时不用管理，期更换 一次性投资小
电位、电流可调，可实现 一次性投资较大，设 自动控制，保护周期较长， 外加电流法 备结构复杂，需要管 辅助阳极排流量大而安装 理维护 数量少
（3）、阴极保护的种类及特点
所谓阴极保护就是向被保护金属结构通以一定的阴极极化电流， 使被保护的金属结构电位降至稳定区而得到保护。根据所提供电流 的方式不同，可分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法。 牺牲阳极保护法就是选择电位较低的金属材料，在电解液中与 被保护的金属相连，依靠其自身腐蚀所产生的电流来保护其他金属 的方法。这种为了保护其他金属而自身被腐蚀损耗的金属或合金，
•阳极保护
(1)原理 对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐 蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电 位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度 就会大大降低，这种防护方法称为阳极保 护。
阴极保护中电流遮蔽作用的例
阴极保护适合的体系：
不是任何金属结构或设备都可以使用阴极保 护的，必须符合一定条件和范围。 在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护 电流密度比较小，在经济上才合算。阴极保 护的经济指标可以用保护效益Z来衡量 腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即 阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随 着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护 电流密度增加慢，保护效益也就较大，可以 满足经济指标方面的要求。