第一章-2-阴极保护原理-金属腐蚀与极化的关系..
腐蚀与阴极保护
第一章腐蚀与阴极保护1 腐蚀1.1 定义：金属暴露在自然界会随着时间的流逝而变质，其本质就是金属由元素状态返回自然状态，腐蚀是一种自然现象；通俗地说，腐蚀就是金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏。
1.2 电化学腐蚀金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀称为电化学腐蚀。
其原因是金属表面产生原电池作用，或外界电源影响使金属表面产生电解作用所引起的破坏。
腐蚀缩短了管道的使用寿命，降低了管道的输送能力，会引起生产费用的增加和意外事故的产生，所以我们要实施管道保护。
电化学腐蚀过程：金属电化学腐蚀基本上由阳极过程、电子转移过程、阴极过程等三个过程组成。
a、阳极过程：是指阳极金属不断溶解的过程，它是失去电子的过程，也叫氧化过程。
b、电子转移过程：是指电子从金属的阳极区转移到金属的阴极区的过程。
c、阴极过程：是指从阳极流过来的电子在溶液中被能吸收电子的物质所接受的过程，也叫还原过程。
这种阳极上放出电子的氧化反应和阴极上吸收电子的还原反应相对独立地进行，并且又是同时完成的腐蚀过程，称之为电化学腐蚀过程。
1.3 腐蚀电池a、原电池：把两种电极电位不同的金属放入电解液中，即成为简单的原电池，若用导线将两种金属连接起来，则两电极间有电位差存在而产生电流。
在电解质溶液中，金属表面上的各部份，其电位是不完全相同的，电位较高的部分形成阴极区，电位较低的部分形成阳极区。
这便构成了局部腐蚀电池。
腐蚀电池可以理解为金属腐蚀表面上短路的多电极原电池。
b、微腐蚀电池：因钢管表面状态的差异所形成的腐蚀电池。
这是由于制管时的缺陷造成金属内可能夹杂有不均匀物质，如熔渣、焊缝等。
这些组成不均匀的金属管道与土壤接触时，就好象两块相互能导电的不同金属放在电解质溶液中一样，在有差异的部位上，由于电极电位差而构成腐蚀电池。
c、宏腐蚀电池：因土壤性质差异引起的腐蚀电池，如土壤的含盐量和湿度等的影响，它们所构成的腐蚀电池两极间的距离比较远，故称宏腐蚀电池。
阴极保护原理讲义PPT课件
在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位， 待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然 电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极 化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定， 以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得 低于－1.10VCSE。
阴极保护原理讲义
第一章 绪 论 第二章 阴极保护基本原理 第三章 阴极保护主要参数 第四章 阴极保护准则 第五章 牺牲阳极保护阳极材料 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 第七章 辅助阳极的选择 第八章 恒电位仪操作规定 第九章 阴极保护参数的测量 第十章 阴极保护的运行管理 第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题 第十二章 阴极保护站常见故障处理
二、参比电极
为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的 参比电极。
饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性 和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）
被保护结构 钢铁（土壤或水中）
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜 参比电 极
氯化银 参比电极
高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸 水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化， 形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材 料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。 除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋 在低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲 刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大， 搬运和安装时易损坏。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
管道阴极保护
第一章管道阴极保护一.电化学腐蚀原理金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀称为电化学腐蚀.他是金属腐蚀中最普遍的一种形式,这种形式发生在金属和电解质溶液接触而且相互作用的时候,其最明显的特征是它必然有电流的流动金属电化学腐蚀原因是金属表面产生原电池作用,或外界电源影响使金属表面产生电解作用所引起的破坏.把两种电极电位不同的金属放在电解液中,即成为简单的原电池,若用导线将两种金属连接起来,则两个电极间有点位差存在而产生电流.例如将锌板和铜板当做两极,插入装有稀硫酸溶液的同一器皿中,并用导线连接,如图1----1所示.由于双电层原理Zn/Cu各自在溶液中建立电极电位，但Zn得电极电位较负，所以不断失去电子，变成Z n2+，离子溶解到电解质溶液中区。
锌板上多余的电子则沿导线由锌板流到铜板，铜板上不断地有来自锌板的电子和溶液中得氢离子中和放电。
在原电池外部电子E由锌板流到铜板，则电流方向由铜板到锌板。
在原电池内部电流方向是从锌板流入溶液，再由溶液流入铜板。
电极电位比较负的锌板称为阳极，电极电位比较正的铜板称为阴极。
在电解质溶液中，金属表面上的各部分，其电位是不完全想的的，点位较高的部分形成阴极区，电位低得部分形成阳极区。
这便构成了腐蚀电池。
二．阴极保护原理1.理想极化曲线腐蚀电池在电路接通后就产生电流，电流的流通，使得腐蚀电池阳极和阴极的点击电位都偏离电流未流通之前的电极电位值。
在阳极，由于阳极金属溶解即阳极金属溶液即离子化的过程滞后于电子的转移过程，而正点和过剩，使阳极表面的电位向正的方向偏移，即阳极极化。
在阴极表面，由于从阳极转移过来的电子的迁移速度大大于在阴极表面的极化剂吸收电子的速度，使其大量的电子在阴极表面集聚，从而使阴极表面的电位向负的方向偏移，称为阴极极化。
阳极极化和阴极极化的共同结果，造成了腐蚀原电池起始电位差得变小。
将复式电池阳极和阴极的电极电位与电流之间的关系的曲线表示出来绘成图，就得到了复式电池的极化曲线图。
第一章-1-阴极保护原理
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2. 影响电化学反应的因素 及后续的化学反应 (3) 这些主要的影响因素可以归结如下： 钢铁与土壤之间的电势对上述两种反应 有决定性的影响。即：管道对土壤的电 势的大小决定着电化学反应向那个方向 进行。
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2.影响电化学反应的因素 及后续的化学反应 (3-1) 如果电化学反应使得电势超着更加正值的 方向变化，则阳极反应加速，从而使得阳 极腐蚀就加剧；相反，如果电化学反应使 得电势超着更加负值的方向变化，则氧化 还原反应加速，阴极反应就加剧。
在自由腐蚀的情况下，腐蚀速度就等于 阴极的反应速度。也就是：腐蚀速度等于 氧化还原反应的速度。因此，在贫氧土壤 环境下的自由腐蚀速度相当缓慢。
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4. 腐蚀引起的均质金属的消耗 (2-1)
如果总电流 I（U）不等于零，按照方程 （7），腐蚀速度与自由腐蚀速度相比较不 是增加；就是降低。这完全取决于电化学 反应中阳极和阴极两种反应的方向。
8e SO4 4H 2O 8OH S 2 （5）
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1. 腐蚀化学中的局部反应 (5-2)
上述反应的特点是出现了硫化物。也就是， 生成了硫化铁FeS。我们知道，在一般情 况下，硫化氢或盐酸与钢铁发生化学反应 的产物。这种反应与按方程（3）所表示的 氧化还原反应相比，在腐蚀过程中出现的 可能性要少得多。
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3. 局部阳极反应和 局部阴极反应之间的相互影响 (2) 这一反应速度可用来电流代表。根据 下面的方程（6）可知这个电流就是：阳极 反应电流IA和阴极反应电流IK。这两个电流 值的大小都取决于管道对土壤的电势值的 大小。但是，两者具有相反的趋势（电流 的方向相反）。
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3. 局部阳极反应和 局部阴极反应之间的相互影响 (2-1) 管道对土壤的电势可以理解为：钢管道通 过地面上的参考电极（CSE）到土壤之间 的电势值。通常，使用的参考电极是铜/硫 酸铜电极。
第一章 金属腐蚀的基本原理
试验表明，70%的硝酸可使铁表面形成保护膜，使它在后来 不溶于35%的硝酸中，但当表面膜一旦被擦伤，立即失去保护作 用，金属失去钝性。此外，如果铁不经70%的硝酸处理，则会受 到35%硝酸的强烈腐蚀。 当金属发生钝化现象之后，它的腐蚀速度几乎可降低为原 来的1/106～1/103，然而钝化状态一般相当不稳定，像上述试验 中擦伤一下膜就受到损坏。因此，钝态虽然提供了一种极好的 减轻腐蚀的机会，但由于钝态较易转变为活态，所以必须慎重 使用。
3．其他防腐蚀措施 （1）防止不当操作的异常腐蚀措施 （2）减少异种金属部件的直接连接 （3）应用防腐蚀监测技术
第四节
金属电化学腐蚀的电极动力学
钝化,金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致 密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖 在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电 位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。
第二节 金属电化学腐蚀倾向的判断
一、腐蚀反应自发性的判断
在 一 个 标 准 大 气 压 下 ， 空 气 中 的 O2 占 21% ， 其 分 压 为 2.1278×104Pa 。只有金属氧化物的分解压力 >2.1278×104Pa ， 金属才不会发生氧化；若金属氧化物的分解压力<2.1278×104Pa ，就会发生自然氧化，其值越小，越易发生氧化，生成的金属 氧化物越稳定。
从金属发生氧化的热力学判据得到的启示：
金属氧化的防护：降低氧化气氛中氧气的分压：抽真空、
惰性气体隔绝（氩弧焊）、密封体系化学耗氧等（如为防止灯 泡里的钨丝在高温下的氧化，内置红磷）；隔绝氧气：刷防锈 油漆、塑钢。
二、 吉布斯自由能变与温度的关系
许多金属都可形成不同氧化态的氧化物形式，例如 Fe 就有 FeO、Fe3O4、Fe2O3。 一般，越富氧的氧化物，其分解压力越大，稳定性越高。 有人分析过钢高温氧化形成的这几种氧化物的成分，发现氧化 膜中厚度Fe2O3：Fe3O4：FeO=1：10：100，即FeO占绝大部分，由 于其结构疏松、氧气易于穿透达到基体金属表面，这样基体金 属不断氧化。同时还会发生钢的脱碳反应，渗碳体Fe3C→Fe，导 致钢的表面硬度减小，疲劳极限降低。 发黑的氧化层主要成分是 Fe3O4, 它在加热到 600℃多时会转 变成FeO，较疏松易脱落。
《金属的腐蚀与防护》阴极保护原理
《金属的腐蚀与防护》阴极保护原理在我们的日常生活和工业生产中，金属材料的应用无处不在。
从建筑结构中的钢铁，到交通工具中的铝合金，再到电子设备中的各种金属零部件，金属材料为我们的现代生活提供了坚实的基础。
然而，金属的腐蚀问题却一直困扰着我们，它不仅会导致金属材料的性能下降，缩短使用寿命，还可能引发安全隐患和经济损失。
为了有效地防止金属腐蚀，人们研究出了多种防护方法，其中阴极保护原理是一种非常重要的手段。
要理解阴极保护原理，首先我们需要了解一下金属腐蚀的本质。
金属腐蚀实际上是一种电化学过程。
当金属暴露在环境中时，其表面会形成一个微小的电化学电池。
在这个电池中，金属原子失去电子成为阳离子，进入溶液中，这就是所谓的氧化反应。
而在另一个区域，电子被接受，发生还原反应。
这个过程不断进行，导致金属逐渐被腐蚀。
阴极保护的基本思路就是通过向被保护的金属提供额外的电子，使其表面的电位降低，从而抑制氧化反应的发生，达到保护金属的目的。
具体来说，阴极保护可以分为两种主要类型：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
牺牲阳极阴极保护法是利用一种比被保护金属更活泼的金属作为阳极，与被保护金属连接在一起，形成一个电化学回路。
由于阳极金属更加活泼，它会优先失去电子发生氧化反应，从而为被保护金属提供电子，使其成为阴极，得到保护。
常见的牺牲阳极材料有锌、铝和镁等。
例如，在钢铁管道的保护中，可以在管道上连接一些锌块。
锌比铁更活泼，会先被腐蚀，从而保护了钢铁管道。
这种方法简单易行，成本相对较低，但由于牺牲阳极的消耗，需要定期更换。
外加电流阴极保护法则是通过外部电源向被保护金属提供直流电流，使其表面电位降低到保护电位以下。
电源的负极连接被保护金属，正极连接辅助阳极。
辅助阳极通常采用高耐蚀性的材料，如铂、钛等。
电流从辅助阳极流出，经过电解质溶液到达被保护金属，提供了足够的电子，抑制了金属的腐蚀。
这种方法可以提供较大的保护电流，适用于大型结构和对保护要求较高的场合，但需要专门的电源设备和监控系统，成本较高。
阴极保护PPT课件
高保护效果。
定期维护与检测
03
定期对阴极保护系统进行检查和维护，确保系统正常运行，延
长使用寿命。
降低成本与可持续发展的挑战
降低能耗优化阴极保护Fra bibliotek统的设计和运行，降低能耗，减少对环境的影响。
资源回收与再利用
研究阴极保护材料的回收和再利用技术，降低资源消耗和环境污 染。
政策支持与标准制定
推动政府出台相关政策，鼓励阴极保护技术的研发和应用，同时 制定相关标准，规范行业的发展。
排流保护法利用排流器将 干扰源与被保护金属进行 电气隔离，从而消除杂散 电流对阴极保护系统的影 响。排流器可以等效为一 个电阻，通过调整电阻值 可以控制排流量的大小。
排流保护法广泛应用于存 在杂散电流干扰的场合， 如电气化铁路、高压输电 线路等附近金属设施的保 护。
可以有效消除杂散电流对 阴极保护系统的影响。
硅基阳极
硅基阳极具有较好的电化 学性能和稳定性，可用于 强酸、强碱等腐蚀环境。
石墨阳极
石墨阳极价格低廉，导电 性好，但易受到氧化和高 温的影响。
电解质
硫酸盐
硫酸盐是常用的电解质之 一，具有较高的离子导电 性和稳定性。
氯化物
氯化物也是常用的电解质 之一，具有较低的离子导 电性和稳定性。
硝酸盐
硝酸盐具有较好的离子导 电性和稳定性，但易分解 产生氧气。
01 定义
02 工作原理
03 应用范围
04 优点
05 缺点
外加电流法是通过外加电 源的方式，将被保护金属 与电源负极相连，利用电 流通过电极反应使被保护 金属得到阴极极化的方法 。
外加电流法通过外加电源 提供电流，使被保护金属 得到阴极极化。电流的大 小和方向可以通过电源进 行控制，从而实现精确的 阴极保护。
第一章2阴极保护原理金属腐蚀与极化的关系
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1. 极化作用 （2-2）
极化电势值表示在相应的电流密度下的电 位(势)Ei 对其平衡电位(势)Ee之差；或稳 定电位Ei=0 (平衡体系）之差。 或 E E E
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 极化作用 （1-2）
然后，电流表指示的电流值逐渐减小，最 后达到一个稳定值，约0.84mA。锌电极 （阳极）的电位逐渐变正（由其初始电位1.053V变为-1.047V）,铜电极（负极）电位 逐衡变负（由其初始电位-0.184V变为1.025V）。
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1. 极化作用 （1-2-1）
结果使阴极、阳之间的电位差由一开始 的-0.787V减小为+0.022，从而使原电池 的电流强度明显减小。
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1. 极化作用 （1-1）
显然，这是因为两电极接通后,由于电 极电位的偏移，使两极之间的电位差明显 减小了的缘故。人们将腐蚀电池有电流通 过之后，所引起电极电位偏移（降低、减 小）的现象称为极化作用.
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1. 极化作用 （1-1）
例如．将铜片和锌片浸人3%的NaCI溶液中 构成原电池。并用导线将一个电流表串接 在此电路中。可以发砚：在接通电路的瞬 间，电流表所指示的电流很大，约为33 mA。
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一、金属的电化学腐蚀速度 （1-1）
从电化学腐蚀的过程可以看出．作为阳 极的金属离子溶解得越多，它失去的电子 越多，腐蚀就越厉害。
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一、金属的电化学腐蚀速度（1-1）
金属的腐蚀量W（克）可以根据法拉第 定律计算：
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一、金属的电化学腐蚀速度（1-2）
阴极保护是什么
阴极保护是什么河南汇龙合金材料有限公司阴极保护>阴极保护原理：金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护>阴极保护效应。
利用阴极保护>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>阴极保护。
由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。
当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。
两种阴极保护>阴极保护法：外加电流阴极保护>阴极保护和牺牲阳极保护。
阴极保护>阴极保护技术有两种：牺牲阳极阴极保护>阴极保护和强制电流（外加电流）阴极保护>阴极保护。
1）牺牲阳极阴极保护>阴极保护技术牺牲阳极阴极保护>阴极保护技术是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属。
优点：A: 一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要支付维护费用B: 保护电流的利用率较高，不会产生过保护C: 对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源的长输管道>管道，以及小规模的分散管道>管道保护D: 具有接地和保护兼顾的作用E: 施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。
缺点：A: 驱动电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小B: 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50Ω?m 时，一般不宜选用牺牲阳极保护法C: 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极性能有可能发生逆转C: 有效阴极保护>阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更换2）强制电流阴极保护>阴极保护技术强制电流阴极保护>阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。
阴极保护原理-精选文档
2.4 评定阴极保护效果的方法
1. 最小Leabharlann 护电位 为使金属腐蚀停止进行，金属经阴极极化后所必须达到的绝 对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。
美国NACE标准：
（1） 施加阴极保护时被保护结构物的负电位至少达到 －0.85V或更负(相对饱和硫酸铜参比电极)
2 最大保护电位
阴极保护电位越负，保护效果就越好，单点保护范围 也就越广。但是过负的电位将使被保护金属构件防腐层与管 道金属间的结合力遭到破坏，产生阴极剥离，甚至氢脆。 在阴极保护中，提出阴极保护电位值并不是越负越有 利于金属的防护，而应有一个绝对值最大的负电位值，称之 为最大保护电位。
阴极保护的原理
第一章 腐蚀原理
1.1 腐蚀是什么？
腐蚀原理
腐蚀的定义：腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应导致金属破坏 的过程。 按照腐蚀原理可分为： 化学腐蚀 定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 根据介质的不同它又可分为： （1）.气体腐蚀 （2）.在非电解质溶液中的腐蚀 电化学腐蚀： 定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。
（通常是水或土壤)。
阴极保护原理
第二章 阴极保护的定义
2.1 阴极保护的分类和特点
2.1.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护 外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳 极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属 变成阴极，实施保护。 牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的 金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电 位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护 其它金属的方法。
腐蚀原理
Fe→Fe2++2eO2+2H2O+4e-→4OH2H2O+2e-→H2+2OH-
阴极保护理论讲解(炼化设备处)
有两种办法可以实现这一目的： 1、牺牲阳极阴极保护 2、外加电流阴极保护
阴极保护的分类和特点
2.3.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护 外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳 极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属 变成阴极，实施保护，如图所示。 牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的 金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电 位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护 其它金属的方法。
• 1. 每月规定时间测取所辖站库区域及集输管线阴极保 护工作系统的全部测试桩的对地电位，填写记录报表 ，于规定时间将填写对的各种记录报表上报的上级主 管部门。 • 2. 每季度测试一次本单位阴极保护工作系统的阳极电 阻，每年测试一次本单位所辖区域的阴极保护自然电 位，认真填写记录。 • 3. 认真配合并完成好笨单位阴极保护产能及集输改造 项目现场施工的组织、协调、实施、验收等专项工作 。 • 4.定期检查阴极保护工作间电缆沟内输出电流保证做到 有标识、摆放整齐。
3、铝牺牲阳极 ：大多用于海水环境金属结构或原油储罐内底板的阴极 保护。其电极电位为-1.05VCSE。
4、带状阳极： 为了减小阳极接地电阻，有时会采用带状镁阳极或锌阳极。 阳极带沿被保护结构铺设，使电流分布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每 隔一段距离就应该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，截 面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳极带的电压降，连接间 隔一般不大于305米。带状阳极的一般规格为19x9.5mmx305m每卷。
(3)机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；
(4)综合保护费用低。
高硅铸铁阳极：除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋在 低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷作用，但不易机械加 工，只能铸造成型，另外消耗量偏大，因生成大量腐蚀产物造成接地电阻 增大。 钛铂合金阳极：钛—铂合金阳极：消耗量低为2mg/A.a。钢铁阳极为9.1～ 10Kg/ A.a,高硅铸铁阳极为0.5～1.0Kg/ A.a；由于消耗量低，几乎无腐蚀产 物堆积在阳极周围，所以接地电阻无大的变化；导电性能好，电阻率为107Ω.m；寿命长。在100A/m2工作条件下可达20年。
最新-阴极保护原理-PPT课件
一些涂料耐负电压的性能
涂料种类
耐阴极保护电压 (V)
油性 涂料
-0.88
沥青系涂 料
-1.20
环氧沥青 涂料
-1.50
环氧系涂料 （3层pe）
-1.30— -1.5
三层PE防腐层
采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步推广开来 的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是： • 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀 ； • 具有较高的质价比； • 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下 电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化 学腐蚀；
2.3.2 特点
一、强制电流
特点：必须有常年供电的直流电源和长寿命辅助阳极地床
1、优点 A: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流 输出量； B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用； C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护； D: 每支辅助阳极床的保护范围大，当管道防腐层质量良好时， 一个阴极保护站的保护范围可达数十公里； E: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护
三层PE结构示意图
第三章 腐蚀发生的不同类型
第四章 阴保系统构成
2、强制电流阴极保护系统示意图
本规程主要面向日常操作、管理和维护，简要说明了IHF数控高频开关恒电位仪及 YHS-1控制柜常用操作方法和注意事项，可以作为日常使用及管理维护的依据，详
细的使用方法请参阅恒电位仪及控制柜的使用说明书。
第一章 腐蚀原理
腐蚀原理
1.1 腐蚀是什么？
腐蚀的定义：腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应导致金属破坏 的过程。
阴极保护原理
1.金属材料的腐蚀与防护 1.金属材料的腐蚀与防护
1.1 概述
1、腐蚀概念
腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生 作用而引起材料的变质和破坏。
材料 环境介质 发生作用
所以说： 腐蚀问题无处不在。
材料腐蚀分类
分类依据
材料类型 金属材料腐蚀 非金属材料腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 高温腐蚀 常温腐蚀
离子移动方向 阳离子移向该极 阴离子移向该极 阳离子移向该极 阴离子移向该极
化学腐蚀与 化学腐蚀的比较 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
比较项目 发生条件 共同点 是否构成 原电池 有无电流
化学腐蚀
金属跟接触到的物质直 接发生化学反应
电化学腐蚀
不纯金属跟接触的电解 质溶液发生原电池反应
金属原子失去电子变成阳离子而损耗 无原电池 无电流 金属被腐蚀 构成无数微小原电池 有弱电流 较活泼金属被腐蚀
按形态分类
1.2 腐蚀与防护基本原理
（1）全面腐蚀
特征：腐蚀分布在整个金属表面，结果使金属 特征：腐蚀分布在整个金属表面，结果使金属 构件截面尺寸减小，直至完全破坏。 控制：
合理选材、留有裕量； 施加保护性覆盖层； 缓蚀剂； 电化学保护。
1.2 腐蚀与防护基本原理 （2）分表面几乎不腐蚀，称为局部腐蚀。
1.2 腐蚀与防护基本原理
③ 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀形态：腐蚀发生在缝隙内。 缝隙腐蚀形态：腐蚀发生在缝隙内。 发生和发展机理与孔蚀很相似，存在缝隙是表面缺陷， 缝隙内是缺氧区，成为阳极而迅速被腐蚀。 防止办法：消除缝隙。 防止办法：消除缝隙。 尽可能避免形成缝隙和积液的死角。 对不可避免的缝隙，要采取相应的保护措施。 尽量控制介质中溶解氧的浓度，使溶氧浓度低于 5×10－6mol/L，这样在缝隙处就很难形成氧浓差电池。 mol/L，这样在缝隙处就很难形成氧浓差电池。
阴极保护技术讲座
阴极保护技术讲座一、腐蚀介绍金属材料受到周围介质（最常见的是液体和气体）的化学作用、电化学作用或物理溶解而产生的破坏，称为金属腐蚀。
在工业领域中因金属所处环境的复杂性，腐蚀的形式及因素很多，但无外乎三种：化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。
化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏；电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏，电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀；物理腐蚀是指单纯的物理溶解作用引起的破坏。
埋地钢质管道及海水、淡水中的钢质构筑物发生的腐蚀主要为电化学腐蚀。
二、电化学腐蚀基本原理金属在电解质溶液中的腐蚀是由于形成了原电池，原电池是借助于物质的氧化还原反应产生电流的装臵，干电池就是一种原电池。
腐蚀原电池必须符合以下四个条件：a.必须有一个阳极b.必须有一个阴极c.必须有一个连接阳极和阴极的导电通路（通常，这可能是管道本身）d.阳极和阴极必须浸入导电的电解质中（通常，是湿润的土壤）以埋在土壤中的钢管为例：土壤是固态、液态、气态三相物质组成的混合物，由土壤颗粒组成的固体骨架中充满着空气、水和不同的盐类，土壤中有水分能进行离子导电的盐类存在，使土壤具有电解质溶液的特征，给地下管道的电化学腐蚀创造了良好的环境，土壤结构不同，土壤中含水量和氧的透气性也不同，随着地区的不同，土壤pH值也不同，因而埋地管道有不同的电化学腐蚀现象。
1.土壤中的腐蚀按照电化学腐蚀机理，电化学腐蚀反应包含阳极反应和阴极反应，并由金属的内部电子和电解质（如土壤和海水等）中的离子导电构成电流的循环回路。
阳极反应是金属失去电子变为离子转移到介质中，及氧化反应；阴极反应则为介质中离子吸收电子的还原过程。
：阳极反应： Fe ✂ Fe2+ + 2eFe2+ + 2OH-✂ Fe(OH)2↓阴极反应： 2H+ + 2e ✂ H2✁ (酸性介质中)O 2 + 4H+ + 4e ✂ 2H2O (酸性介质中)O 2 + 2H2O + 4e ✂ 4OH- (中、碱性介质中)2.由于产生浓差电池而造成的腐蚀这种腐蚀是埋地管道最常见的一种。
第一章-2-阴极保护原理-金属腐蚀与极化的关系
1. 产生极化的原因（1）
1）产生阳极极化的原因（1） （1)在腐蚀电池中．阳极过程是金属失去 电子而溶解成为水化离子的过程．如果 金属离子进入溶液的速度比电子跑到阴 极的速度慢。就会破坏双电层的平衡， 阳极表面就会积累正电电荷。
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1）产生阳极极化的原因（1-1）
所以，原来电极电位较负的阳极电位就会 向正的方向移动。这一过程是由于阳极的 电化学反应变得缓慢而引起的，称为电化 学极化或活化极化。
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1. 极化作用 （1-2）
然后，电流表指示的电流值逐渐减小，最 后达到一个稳定值，约0.84mA。锌电极 （阳极）的电位逐渐变正（由其初始电位1.053V变为-1.047V）,铜电极（负极）电位 逐衡变负（由其初始电位-0.184V变为1.025V）。
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1. 极化作用 （1-2-1）
结果使阴极、阳之间的电位差由一开始 的-0.787V减小为+0.022，从而使原电池 的电流强度明显减小。
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1. 极化作用 （2）
上述现象就是极化现象。极化作用（现 象）大大阻滞了腐蚀原电池的工作，使腐 蚀电流降低。从而减缓了电化学腐蚀速度。 如果没有极化作用，电化学腐蚀速度将会 增加几十倍或几百倍。依此，阴极保护的 目的就是要使作为阴极的管道尽可能地达 到它的极化条件。
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1. 极化作用 （2-1）
E Ei Ee
E Ei Ei 0
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2. 产生极化的原因（1）
研究表明，极化现象的实质是腐蚀电 池的电极反应过程出现了某些障碍。根据 受障碍的反应步骤不同，可将电极极化的 原因分为三种情况：电化学极化（活化极 化）、浓度极化、电阻极化。无论阳极还 是阴极的极化都是这三种情况中的一种或 共同引起的。
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一、金属的电化学腐蚀速度 （1-1）
从电化学腐蚀的过程可以看出．作为阳 极的金属离子溶解得越多，它失去的）
金属的腐蚀量W（克）可以根据法拉第 定律计算：
5
一、金属的电化学腐蚀速度（1-2）
腐蚀速度v 是指单位时间内，单位面积上 损失的金属质量，单位为g/m2 . h。
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1. 产生极化的原因（1）
1）产生阳极极化的原因（1） （1)在腐蚀电池中．阳极过程是金属失去 电子而溶解成为水化离子的过程．如果 金属离子进入溶液的速度比电子跑到阴 极的速度慢。就会破坏双电层的平衡， 阳极表面就会积累正电电荷。
20
1）产生阳极极化的原因（1-1）
所以，原来电极电位较负的阳极电位就会 向正的方向移动。这一过程是由于阳极的 电化学反应变得缓慢而引起的，称为电化 学极化或活化极化。
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2.产生阴极极化的原因(2)
(2）由于阴附近反应物；或反应生成物 扩散较慢而引起。如氢离子（反应物）到 达阴极不够迅速，或阴极的反应产物OH离子、H2等扩散速度延缓阻止了阴极过程 的进行，而使阴极电位向负的方向移动， 这就是浓度极化。
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3.去极化作用(1)
消除或减弱引起电极极化的因素，促使 电极反应过程加速进行，习惯上称为去极 化作用。例如上述浓度极化的情况下搅拌 溶液．以加速反应物或生成物的运移；加 入某种溶剂从阳极表面除去生成的保护膜， 以加速金属溶解等。显然，去极化作用将 会导致金属腐蚀速度的增加。
式中：S—阳极的金属面积，m2 ；
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一、金属的电化学腐蚀速度（1-3）
上式表明．对于某一金属，公式中的A、F 和n都是定值。故可以用电流密度i=I/S的 大小来衡量金属腐蚀速度的大小。凡是 能降低腐蚀电流I的因素，都能减缓腐蚀。
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一、金属的电化学腐蚀速度（1-4）
金属管道的腐蚀速度也可常以腐蚀深度指 标来表示，以便判断孔蚀的严重程度。
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1）产生阳极极化的原因（2）
(2) 阳极表面溶解下来的金属离子，聚集 在阳极的附近，不易扩散到阴极附近。由 于正离子的浓度的增加，阳极的电位必然 往正的方向移动。这一过程是由于物质传 递太慢引起的极化，称为浓度极化。
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1）产生阳极极化的原因（3）
(3)金属表面生成的保护膜会阻滞阳极 过程的电子溶解的速度，结果使阳极的电 位向正的方向移动。这一过理是由于电池 系统的电阻增加面引起的．称为电阻极化。
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1. 极化作用 （1-2）
然后，电流表指示的电流值逐渐减小，最 后达到一个稳定值，约0.84mA。锌电极 （阳极）的电位逐渐变正（由其初始电位1.053V变为-1.047V）,铜电极（负极）电位 逐衡变负（由其初始电位-0.184V变为1.025V）。
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1. 极化作用 （1-2-1）
结果使阴极、阳之间的电位差由一开始 的-0.787V减小为+0.022，从而使原电池 的电流强度明显减小。
地下管道的腐蚀与防护 (一)
第一章 阴极保护原理 腐蚀速度与极化的关系补充内容
1
关于腐蚀原理-腐蚀速度与极化
关于电化学腐蚀速度 与极化的关系的补充内容
2
电化学腐蚀速度与极化
一、金属的电化学腐蚀速度 （1） 在生产实践中．不仅要了解是否会发生 腐蚀，更重要的是要知道金属的腐蚀速度。 以便采取相应的防腐蚀措施。
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一、金属的电化学腐蚀速度（1-5）
根据金属年腐蚀深度的不同，可将金属 的耐腐蚀性分为十级标准（表5-2-1）和三 级标准（表5-2-2）。
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表5-2-1 表5-2-2
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第二节 电化学腐蚀速度与极化
二、极化 1. 极化作用 （1） 对于腐蚀原电池，由两电极的初始电 极电位及电极的总电阻；再按欧姆定律计 算出电流；再按上式换算成腐蚀速度后， 往往要比实际情况大数十倍。
腐蚀原电池在电路接通后，电流流过电极 时，电位偏离初始电位的现象称为极化。 阳极电位向正方向偏移，称为阳极极化； 阴极电位向负方向偏移，称为阴极极化。
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1. 极化作用 （2-2）
极化电势值表示在相应的电流密度下的电 位(势)Ei 对其平衡电位(势)Ee之差；或稳 定电位Ei=0 (平衡体系）之差。 或 E E E
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1. 极化作用 （2）
上述现象就是极化现象。极化作用（现 象）大大阻滞了腐蚀原电池的工作，使腐 蚀电流降低。从而减缓了电化学腐蚀速度。 如果没有极化作用，电化学腐蚀速度将会 增加几十倍或几百倍。依此，阴极保护的 目的就是要使作为阴极的管道尽可能地达 到它的极化条件。
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1. 极化作用 （2-1）
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1）产生阳极极化的原因（4）
综上所述．可知导致阳极极化的原因有 三种。但对于具体腐蚀体系，这三种原因 不一定同时出现．或者虽然同时出现，但 每个原因的影响程度有所不同。
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2.产生阴极极化的原因(1)
（1)腐蚀电池的阴极过程是得到电子的过 程，如果从阳极传递过来的电子不能及时 与阴极附近能接受电子的物质相结合，就 会使得阴极上有较多的负电荷积累，结果 使阴电位向负的方向移动（电化学极化）。
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1. 极化作用 （1-1）
显然，这是因为两电极接通后,由于电 极电位的偏移，使两极之间的电位差明显 减小了的缘故。人们将腐蚀电池有电流通 过之后，所引起电极电位偏移（降低、减 小）的现象称为极化作用.
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1. 极化作用 （1-1）
例如．将铜片和锌片浸人3%的NaCI溶液中 构成原电池。并用导线将一个电流表串接 在此电路中。可以发砚：在接通电路的瞬 间，电流表所指示的电流很大，约为33 mA。
i e
E Ei Ei 0
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2. 产生极化的原因（1）
研究表明，极化现象的实质是腐蚀电 池的电极反应过程出现了某些障碍。根据 受障碍的反应步骤不同，可将电极极化的 原因分为三种情况：电化学极化（活化极 化）、浓度极化、电阻极化。无论阳极还 是阴极的极化都是这三种情况中的一种或 共同引起的。
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3.去极化作用(1-1)
能消除或减弱极化作用的物质称为去极化 剂。最常见的去极化加是H+和O2。金属腐 蚀过程中．H+ 和O2 参与阴极反应，得到电 子而后生成H+ 和OH-。