阴极保护和镁合金牺牲阳极
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阴极保护和镁合金牺牲阳极
2016年7月3日
索
◆腐蚀与防护 ◆阴极保护 ◆镁合金牺牲阳极
引
腐蚀与防护
• 1、腐蚀的定义 • 2、防护的意义 • 3、腐蚀的类型 • 4、腐蚀的机理 • 5、防护的办法
1、腐蚀的定义 我们把金属与周围的电解质发生反应、 从原子变成离子的过程称为腐蚀。
定义1： 金属与环境之间的物理—化学相互作用。其结果使金属的性能发 生变化，并可导致金属、环境或由它们组成的体系的功能受到损 伤（所属学科：船舶工程）。 定义2： 金属与周围环境发生化学、电化学反应和物理作用引起的变质和 破坏现象（所属学科：电力）。 定义3： 材料(通常指金属)与环境间的物理－化学相互作用，其结果是使 材料的性能发生变化，并常可导致材料、环境或由它们作为组成 部分的技术体系的功能受损伤（所属学科：机械工程）。
GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》发布 后，SY/T-0019《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》 与SY/T-0036《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》 两项标准同时作废。 目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到 明显的效果。
镁阳极电化学性能的测试方法： GB/T 17848-1999《牺牲阳极电化学性能试验方法》， GB/T 24488-2009《镁合金牺牲阳极电化学性能测试方 法》 SY/T 0095-2000 埋地镁牺牲阳极试样试验室评价试验 方法 后两者是修改并采用美国材料与试验学会标准ASTM G97《用于地下的镁牺牲阳极的试验百度文库评价方法》
※电化学腐蚀原理 在金属材料与电解质 作用时，由于金属界面上 成分的不均匀性，形成了 原电池，因此在金属表面 就有得到电子和失去电子 的不同倾向，从而产生微 电流，在原电池的阳极金 属失去电子被氧化至较高 价态，从而导致金属腐蚀。
腐蚀过程 阴极：H20+1/2O2 +2e→2OH－ 阳极：Fe-2e→Fe2+ 2H2O+2e---→H2+2OH-
5、防护的办法
一、正确选用金属材料,并注重 加工工艺 二、改变腐蚀环境 三、形成保护层 四、电化学保护 五、用耐腐蚀非金属材料代替金 属材料 六、改变金属本质
电化学保护
形成保护层
改变金属本质
管道的腐蚀控制
• 管道腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条 • • • • •
件的不同，采用相应的腐蚀控制方法， 在油气管道保护 过程中应用最为广泛的控制金属腐蚀的方法为以下五类： 1、选择耐腐蚀材料 2、控制腐蚀环境 3、选择有效的防腐层 4、阴极保护 5、添加缓蚀剂
2、防护的意义
※全球每年因腐蚀造成的经济损失大约7000亿美元，约占 全球GDP的3%。为地震、水灾、台风等灾害损失总和的6 倍。 ※美国每年腐蚀损失达3000亿美元，人均1100美元。 ※我国腐蚀损失约占国民生产总值的4%，因腐蚀报废的 钢铁数量约为当年产量的25%-30%。 ※美国国家统计局分析统计报告认为：只要利用好现今 的防腐技术，可降低腐蚀损失费用25%—30%。
电化学保护是指通过施加外电动势将被保护金属的电 位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。 电化学保护按作用原理可分为阴极保护和阳极保护。
阴极保护
• 1、阴极保护发展简史 • 2、阴极保护的定义和原理 • 3、阴极保护的基本参数 • 4、阴极保护的应用领域 • 5、阴极保护的方法 • 6、阴极保护注意事项
3、腐蚀的类型
按材料类型分类 ※金属腐蚀 ※非金属腐蚀
按腐蚀形貌（腐蚀破坏的形态）分类 ※全面腐蚀是一种常见的腐蚀形态，包括均匀的全面和不均 匀全面腐蚀。 ※局部腐蚀 按腐蚀环境分类 ※大气腐蚀 ※海水腐蚀 ※土壤腐蚀 ※化学介质腐蚀
按腐蚀机理分类（金属管 道为常见的腐蚀） ※化学腐蚀 ※电化学腐蚀
1、阴极保护发展简史（国外）
1824年，英国，戴维，开创阴极保护技术（舰船铜质船底安 装铁或锌块） 1834年，英国，法拉第，阴极保护原理奠定基础 1890年，美国，爱迪生，提出强制电流保护船舶 1902年，美国，柯恩，实现了爱迪生的设想 1905年，美国用于锅炉保护 1906年，德国，盖波特，建起了第一座阴极保护厂 1913年，英国，第一次金属研究会议，命名为“电化学保护” 1920年，美国首次对埋地管道实施阴极保护。 1928年，美国，库恩，首次阴极保护整流器 目前，国外阴极保护已作到了规范化、标准化、法律化。
※化学腐蚀：金属和非电解质直接发 生的纯化学反应而引起的金属损耗， 反应过程中不产生电流，称为化学 腐蚀。 ※电化学腐蚀：当金属材料与电解质 发生化学作用时有电流产生，这时 发生的腐蚀称为电化学腐蚀。
4、腐蚀的基本原理
• 腐蚀的基本原理是腐蚀原电池理论。由于不同金属本身的
电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解 质中，并由导体连接这两种金属时，腐蚀电池就形成了。 电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间 的电位差越大，则电路产生的电压越大。腐蚀电池一旦形 成，阳极金属表面因不断地失去电子，发生氧化反应，使 金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主的化合物， 也就是说阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地 从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，金属表面发生 还原反应，没有腐蚀现象发生。
阴极保护发展简史（国内）
1958年，开始对船体和油气管道进行阴极保护试验 60年代初，阴极保护技术陆续试用。1962年首次应用于克位 玛依到独子山输油管道。 70年代初，开始推广应用阴极保护技术 1984年，颁布我国第一部阴极保护技术标准SYJ7-84《钢制 管道和储罐防腐蚀工程设计规范》（SY0007-1999） 90年代末，开始对储罐底板施加阴极保护。 1999年，颁布了镁合金牺牲阳极国家标准GB/T17731，经过 2004年，2009年两次修订，最新版本于2009年10月30日发 布，2010年6月1日实施。 GB/T 17731-2015版于2016-04-01实施。
2、阴极保护的定义和原理
2016年7月3日
索
◆腐蚀与防护 ◆阴极保护 ◆镁合金牺牲阳极
引
腐蚀与防护
• 1、腐蚀的定义 • 2、防护的意义 • 3、腐蚀的类型 • 4、腐蚀的机理 • 5、防护的办法
1、腐蚀的定义 我们把金属与周围的电解质发生反应、 从原子变成离子的过程称为腐蚀。
定义1： 金属与环境之间的物理—化学相互作用。其结果使金属的性能发 生变化，并可导致金属、环境或由它们组成的体系的功能受到损 伤（所属学科：船舶工程）。 定义2： 金属与周围环境发生化学、电化学反应和物理作用引起的变质和 破坏现象（所属学科：电力）。 定义3： 材料(通常指金属)与环境间的物理－化学相互作用，其结果是使 材料的性能发生变化，并常可导致材料、环境或由它们作为组成 部分的技术体系的功能受损伤（所属学科：机械工程）。
GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》发布 后，SY/T-0019《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》 与SY/T-0036《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》 两项标准同时作废。 目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到 明显的效果。
镁阳极电化学性能的测试方法： GB/T 17848-1999《牺牲阳极电化学性能试验方法》， GB/T 24488-2009《镁合金牺牲阳极电化学性能测试方 法》 SY/T 0095-2000 埋地镁牺牲阳极试样试验室评价试验 方法 后两者是修改并采用美国材料与试验学会标准ASTM G97《用于地下的镁牺牲阳极的试验百度文库评价方法》
※电化学腐蚀原理 在金属材料与电解质 作用时，由于金属界面上 成分的不均匀性，形成了 原电池，因此在金属表面 就有得到电子和失去电子 的不同倾向，从而产生微 电流，在原电池的阳极金 属失去电子被氧化至较高 价态，从而导致金属腐蚀。
腐蚀过程 阴极：H20+1/2O2 +2e→2OH－ 阳极：Fe-2e→Fe2+ 2H2O+2e---→H2+2OH-
5、防护的办法
一、正确选用金属材料,并注重 加工工艺 二、改变腐蚀环境 三、形成保护层 四、电化学保护 五、用耐腐蚀非金属材料代替金 属材料 六、改变金属本质
电化学保护
形成保护层
改变金属本质
管道的腐蚀控制
• 管道腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条 • • • • •
件的不同，采用相应的腐蚀控制方法， 在油气管道保护 过程中应用最为广泛的控制金属腐蚀的方法为以下五类： 1、选择耐腐蚀材料 2、控制腐蚀环境 3、选择有效的防腐层 4、阴极保护 5、添加缓蚀剂
2、防护的意义
※全球每年因腐蚀造成的经济损失大约7000亿美元，约占 全球GDP的3%。为地震、水灾、台风等灾害损失总和的6 倍。 ※美国每年腐蚀损失达3000亿美元，人均1100美元。 ※我国腐蚀损失约占国民生产总值的4%，因腐蚀报废的 钢铁数量约为当年产量的25%-30%。 ※美国国家统计局分析统计报告认为：只要利用好现今 的防腐技术，可降低腐蚀损失费用25%—30%。
电化学保护是指通过施加外电动势将被保护金属的电 位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。 电化学保护按作用原理可分为阴极保护和阳极保护。
阴极保护
• 1、阴极保护发展简史 • 2、阴极保护的定义和原理 • 3、阴极保护的基本参数 • 4、阴极保护的应用领域 • 5、阴极保护的方法 • 6、阴极保护注意事项
3、腐蚀的类型
按材料类型分类 ※金属腐蚀 ※非金属腐蚀
按腐蚀形貌（腐蚀破坏的形态）分类 ※全面腐蚀是一种常见的腐蚀形态，包括均匀的全面和不均 匀全面腐蚀。 ※局部腐蚀 按腐蚀环境分类 ※大气腐蚀 ※海水腐蚀 ※土壤腐蚀 ※化学介质腐蚀
按腐蚀机理分类（金属管 道为常见的腐蚀） ※化学腐蚀 ※电化学腐蚀
1、阴极保护发展简史（国外）
1824年，英国，戴维，开创阴极保护技术（舰船铜质船底安 装铁或锌块） 1834年，英国，法拉第，阴极保护原理奠定基础 1890年，美国，爱迪生，提出强制电流保护船舶 1902年，美国，柯恩，实现了爱迪生的设想 1905年，美国用于锅炉保护 1906年，德国，盖波特，建起了第一座阴极保护厂 1913年，英国，第一次金属研究会议，命名为“电化学保护” 1920年，美国首次对埋地管道实施阴极保护。 1928年，美国，库恩，首次阴极保护整流器 目前，国外阴极保护已作到了规范化、标准化、法律化。
※化学腐蚀：金属和非电解质直接发 生的纯化学反应而引起的金属损耗， 反应过程中不产生电流，称为化学 腐蚀。 ※电化学腐蚀：当金属材料与电解质 发生化学作用时有电流产生，这时 发生的腐蚀称为电化学腐蚀。
4、腐蚀的基本原理
• 腐蚀的基本原理是腐蚀原电池理论。由于不同金属本身的
电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解 质中，并由导体连接这两种金属时，腐蚀电池就形成了。 电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间 的电位差越大，则电路产生的电压越大。腐蚀电池一旦形 成，阳极金属表面因不断地失去电子，发生氧化反应，使 金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主的化合物， 也就是说阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地 从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，金属表面发生 还原反应，没有腐蚀现象发生。
阴极保护发展简史（国内）
1958年，开始对船体和油气管道进行阴极保护试验 60年代初，阴极保护技术陆续试用。1962年首次应用于克位 玛依到独子山输油管道。 70年代初，开始推广应用阴极保护技术 1984年，颁布我国第一部阴极保护技术标准SYJ7-84《钢制 管道和储罐防腐蚀工程设计规范》（SY0007-1999） 90年代末，开始对储罐底板施加阴极保护。 1999年，颁布了镁合金牺牲阳极国家标准GB/T17731，经过 2004年，2009年两次修订，最新版本于2009年10月30日发 布，2010年6月1日实施。 GB/T 17731-2015版于2016-04-01实施。
2、阴极保护的定义和原理