第16讲-阳极保护
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阳极保护什么是阳极保护？阳极保护是一种用来保护金属结构免受腐蚀的技术。
它通过在金属结构上引入一个电流，将该金属结构设置为阳极，并在金属表面涂覆一层保护性的涂层，以防止腐蚀的发生。
通过这种方式，阳极保护可以有效地延长金属结构的使用寿命，并减少维护和修复的成本。
阳极保护的原理阳极保护利用了金属腐蚀的电化学原理。
金属在接触电解质溶液时，会发生电化学反应，从而引起腐蚀。
此过程中，金属会失去电子，形成阳离子，并在溶液中溶解。
阳极保护的原理是通过在金属表面施加外部电流，使金属结构成为阳极，从而降低金属的电位，减少金属的电极腐蚀。
阳极保护的应用阳极保护广泛应用于各个领域，包括船舶、石油化工、桥梁、管道等。
其中，船舶是应用阳极保护最为广泛的领域之一。
对于船舶来说，常常处于海洋环境中，暴露在海水中容易引起金属腐蚀。
通过采用阳极保护技术，可以有效保护船体和船舶设备免受海水的腐蚀。
在石油化工领域，阳极保护被广泛应用于储罐和管道的防腐工作。
由于石油和化工产品在储罐和管道中长时间储存和流动，容易产生腐蚀。
采用阳极保护技术，可以延长储罐和管道的使用寿命，降低维护成本。
此外，在桥梁建设中，阳极保护也得到了广泛应用。
桥梁常常暴露在气候变化和湿度较高的环境中，容易受到大气腐蚀的影响。
通过使用阳极保护，可以降低桥梁金属结构的腐蚀速度，延长桥梁的使用寿命。
阳极保护的实施步骤实施阳极保护需要经过以下步骤：1.评估腐蚀风险：首先需要评估金属结构的腐蚀风险，包括环境条件、金属类型、金属表面状态等。
评估腐蚀风险可以帮助确定适合的阳极保护方案。
2.设计阳极保护系统：根据腐蚀风险评估的结果，设计适合的阳极保护系统，包括阳极的材料选择、阳极的数量和位置、电流输入系统等。
3.安装阳极：根据设计方案，在金属结构上安装阳极，并确保其与金属结构良好接触。
4.建立电流输入系统：建立电流输入系统，将外部电流导入到阳极上。
电流输入系统通常包括阳极与电源的连接，以及控制和监测设备。
阳极保护阳极保护
b．管线的弯曲半径应尽可能大，尽量避免直角弯曲。通常管 子的弯曲半径应为管径的3倍。材料不同这个数值亦不同。流速越 高则弯曲半径也应越大。
c．在高流速接头部位，不要采用T形分叉结构。应采用曲线逐 渐过渡的结构。
为避免高速流体直接冲击设备器壁，可在需要的地方安装可拆卸 的挡板或折流板以减轻冲击腐蚀。
d．由氢脆敏感性材料制作的金p属pt设课件备不宜采用阴极保护。因为作为阴15 极的金属设备上或多或少地都会发生析氢反应，可能导致材料的氢脆。
2、阳极保护
阳极保护——将 被保护的金属设 备进行阳极极化， 使其由活化态转 入钝化态，从而 减轻或防止金属 设备腐蚀的方法。
适应于电位正移 时，金属设备在 所处的介质中有 钝化行为的金属 －介质体系。
设备、容器出口管及底部的结构设计，应力求将其内部的液体排 净，避免滞留的液体、沉积物造成浓差腐蚀或沉积物腐蚀。
构件布置要合理，避免水分积存，且要易于防腐和维修。在可能 的情况下，贮液容器内部应尽量设计成流线型。
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3)防止电偶腐蚀
在同一结构中应尽量采用相同的材料；
在必须采用不同金属组成同一设备时，选用在电偶序中相近的材料。
作为缓蚀剂必须具备的条件是用量极少、有较好的防蚀效果和不 改变介质的其他化学性质。
1)分类 a．按化学组成可分为无机缓蚀剂(硝酸盐、铬酸盐、碳酸盐、钼 酸盐等)和有机缓蚀剂(醛类、胺类、杂环化合物等)。
b．按对电极过程的影响可分为阳极缓蚀剂(铬酸盐、硅酸钠、苯 甲酸钠等)、阴极缓蚀剂(锌盐、聚磷酸盐及多数有机缓蚀剂)、混合 型缓蚀剂(琼脂、生物碱、亚硝酸二环己胺等)。
原因：缝隙将产生氧浓差电池，同时缝隙内常因酸化导致腐蚀速度 加快。
阳极保护系统介绍
阳极保护系统一. 阳极保护基本原理当某种金属浸入电解质溶液时，金属表面与溶液之间就会建立起一个电位，腐蚀电化学中把这个电位称为自然腐蚀电位。
其值的大小取决于它所浸入的溶液和金属合金。
不同的金属在一定的溶液中的电位是不一样的,而同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均一性而造成不同部位间产生一定的电位差值，正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。
向浸在电解质中的金属施加直流电，金属的自然腐蚀电位会发生变化，这个过程称为金属极化。
所通电流为正电流时，金属作为阳极其电位向正方向变化的过程称作阳极极化；反之，通过的电流为负电流时,金属作为阴极其电位向负方向变化的过程称为阴极极化。
把电流密度和要求达到这个电流密度的电位之间的对应关系画成的曲线称为极化曲线，典型的极化曲线如图一所示。
当具有钝化性能倾向的金属浸入到浓硫酸中，向其施加阳极电流，当电位上升到自然腐蚀电位以上时，电流密度就会开始增加。
此时，在金属表面上能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，当薄膜形成后，电流实际上就降到了一个非常低的值，在此状态下，不再发生金属腐蚀，此时称金属被“钝化”。
继续施加较小的电流就可以维持这种钝化状态，钝态金属表面溶解量很小从而防止了金属的腐蚀，这就是阳极保护的基本原理。
浓硫酸不锈钢设备（或管道、分酸器）阳极保护的工作原理是把与浓硫酸接触的全部金属表面作为阳极，另外在其内设置一根或几根阴极（棒状阴极与点状阴极），这样，阳极、阴极与浓硫酸溶液形成电流回路，向与浓硫酸接触的金属表面（浓硫酸冷却器或浓硫酸输送管道或分酸器或酸槽）施加一定的电流，使其达到“钝化”的状态，然后进入稳定钝化区并通过施加一定的电流来维持其电位处于这个区域，依靠在钝化区形成的钝化膜降低浓硫酸冷却器或浓硫酸管道或分酸器在浓硫酸中的腐蚀。
图1为典型的钝性金属阳极化曲线。
曲线中表示出四个特性区：A．活化区(曲线中AB段)施加阳极电流时，金属表面发生如下反应:Fe Fe2+＋2e，此区处于活性溶解状态，且电位越大，电流密度越大，电流密度的大小反应出腐蚀的快慢。
阳极保护的基本原理
阳极保护的基本原理
阳极保护是一种常用的金属防腐蚀方法，它利用外加电流使金
属表面形成一层保护膜，从而延缓或阻止金属腐蚀的过程。
阳极保
护的基本原理主要包括电化学原理、阳极保护原理和阳极保护系统
的组成。
首先，从电化学原理来看，金属腐蚀是由于金属在电化学环境
中发生氧化还原反应而导致的。
在腐蚀过程中，金属表面发生阳极
和阴极两种反应。
阳极是金属溶解的地方，而阴极则是金属被保护
的地方。
通过施加外加电流，可以改变金属表面的阳极和阴极位置，从而减缓或阻止金属的腐蚀。
其次，阳极保护的原理是利用外加电流使金属表面形成一层保
护膜，从而减少或阻止金属的腐蚀。
这种保护膜可以是一种金属的
氧化物，也可以是一种非金属物质。
通过阳极保护，可以使金属表
面形成一层均匀的保护膜，从而提高金属的抗腐蚀能力。
最后，阳极保护系统通常由外加电源、阳极材料、导电线和连
接件等组成。
外加电源提供所需的电流，阳极材料则是在腐蚀环境
中被保护的金属，导电线和连接件用于将外加电源与阳极材料连接
起来。
通过这些组成部分的配合，可以实现金属的有效保护。
总的来说，阳极保护是一种通过外加电流形成保护膜的金属防
腐蚀方法。
它利用电化学原理和阳极保护原理，通过阳极保护系统
的组成来实现金属的保护。
阳极保护不仅可以延缓金属的腐蚀速度，还可以提高金属的抗腐蚀能力，是一种常用的金属防腐蚀方法。
第16讲 原电池 新型电源
第16讲 原电池 新型电源 1．化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确的是A ．甲：电流由锌片经导线流向铜片B ．乙：负极的电极反应式为Zn -2e -=Zn 2+C ．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄D ．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性增强，导电能力增大【答案】C【解析】A ．活泼金属做负极，所以Zn 为负极，Cu 为正极，电流由铜片经导线流向锌片，A 错误；B ．电解质溶液是KOH 溶液，负极的电极反应式为Zn -2e -+2OH -=Zn(OH)2，B 错误；C ．锌筒作负极，发生氧化反应，锌失电子生成Zn 2+，使用一段时间锌筒会变薄，C 正确；D ．铅蓄电池放电时，Pb+PbO 2+2H 2SO 4= 2PbSO 4+2H 2O ，使用一段时间后电解质溶液的酸性增减弱，导电能力减弱，D 错误；故答案选C 。
2．下列有关电化学知识的描述正确的是A ．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的pH 保持不变B ．用足量锌粒与稀硫酸反应制取2H ，若要增大反应速率，可以滴入几滴4CuSO 溶液C ．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为2Fe 2e Fe -+-=D ．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的化学电源【答案】B【解析】A ．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，H +在正极上放电生成H 2，电解质溶液的pH 增大，A 错误；B ．用足量锌粒与稀硫酸反应制取2H ，滴入几滴4CuSO 溶液，Zn 与Cu 2+发生置换反应，锌粒表面由Cu 生成，在稀硫酸形成原电池，能增大反应速率，B 正确；C ．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇浓硝酸发生钝化，因此铜作负极，铁作正极，其负极反应式为：2Cu 2e Cu -+-=，C 错误；D ．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化电能的化学电源，D 错误； 故选B 。
什么是阳极保护？
什么是阳极保护？阳极保护是一种用来保护金属结构免受腐蚀的有效方法。
它是利用电流从一个金属（称为阳极）流向另一个金属（称为阴极），通过产生电化学反应，从而减缓或阻止金属腐蚀的过程。
阳极保护被广泛应用于各种工业领域，包括海洋、石油、石化、化工等。
下面将详细介绍阳极保护的原理以及在不同领域的应用。
一、阳极保护的原理1.1 电流流动的基本原理在阳极保护中，电流从阳极流向阴极，产生一系列电化学反应，从而抑制了金属的腐蚀。
这种电流流动的基本原理是差电位电池，也就是利用两个电极之间的电势差来产生电流。
阳极和阴极之间形成一种电势差，使得电流从阳极流向阴极，从而实现腐蚀的防护。
1.2 保护原理阳极保护的保护原理主要有两种：差电位保护原理和偏置保护原理。
差电位保护原理是通过将阳极与金属结构连接以形成一个电池，从而减少金属表面的电位差，使其腐蚀速率减缓。
偏置保护原理则是通过在金属结构上施加外加电位，使其保持在一个不易腐蚀的电位范围内，从而阻止进一步的腐蚀。
二、海洋领域中的阳极保护应用2.1 船舶和海洋构筑物在海洋环境中，船舶和海洋构筑物容易受到海水中的氯离子的侵蚀。
为了延长船舶和海洋构筑物的使用寿命，阳极保护被广泛应用。
通过在船舶和海洋构筑物的金属表面安装阳极，形成保护电流，可以有效减缓金属的腐蚀速率，并减少维修和更换的费用。
2.2 海洋平台和液化天然气设施海洋平台和液化天然气设施通常在恶劣的海洋环境中工作，容易受到高温、高压和盐湿气候的影响。
为了保护这些设施免受腐蚀，阳极保护技术被广泛应用。
通过在设施的金属结构上安装阳极，在海水中形成保护电流，可以显著延长设施的使用寿命，并减少维修成本。
三、石油、石化和化工领域中的阳极保护应用3.1 储罐和管道在石油、石化和化工领域，储罐和管道是主要的设备，它们经常接触到腐蚀性介质，如酸、碱等。
为了保护储罐和管道的金属结构，阳极保护技术被广泛采用。
通过在储罐和管道的金属表面安装阳极，形成保护电流，可以有效地减缓腐蚀速率，延长设备的使用寿命。
阳极保护的基本原理
阳极保护的基本原理阳极保护是一种重要的防腐蚀措施，它通过在金属表面形成一种保护膜，从而延长金属材料的使用寿命。
阳极保护的基本原理可以简单地理解为利用外部电流使金属表面形成一层保护膜，以防止金属在腐蚀介质中发生电化学反应而被腐蚀。
本文将从阳极保护的原理、应用和优缺点等方面进行介绍。
首先，阳极保护的原理是基于金属在电化学环境中的行为。
金属在腐蚀介质中会发生氧化还原反应，产生电流和金属离子。
而阳极保护则是利用外部电流，使金属表面产生一种保护膜，从而减缓金属的腐蚀速度。
具体来说，阳极保护系统由阳极、阴极和外部电源三部分组成。
外部电源提供电流，使阳极产生电流，从而在金属表面形成保护膜，防止金属在腐蚀介质中发生腐蚀反应。
其次，阳极保护广泛应用于各种金属设施的防腐蚀工程中，如船舶、海洋平台、桥梁、管道等。
在海洋环境中，船舶和海洋平台经常受到海水的腐蚀，而阳极保护可以有效延长它们的使用寿命。
在土壤中，地下管道和油罐也常常受到土壤的腐蚀，阳极保护同样可以对它们进行有效的防腐蚀。
此外，阳极保护还被广泛应用于电解池、电镀、电解析等工业生产过程中，用于保护金属材料免受腐蚀。
然而，阳极保护也存在一些局限性。
首先，阳极保护需要外部电源的支持，因此需要一定的能源供应。
其次，阳极保护系统的设计和维护成本较高，需要定期检查和更换阳极。
此外，阳极保护在一些特殊环境下可能会存在保护效果不佳的情况，需要综合考虑各种因素进行合理的设计和选择。
综上所述，阳极保护是一种重要的防腐蚀技术，其基本原理是利用外部电流在金属表面形成一层保护膜，以防止金属在腐蚀介质中发生电化学反应而被腐蚀。
阳极保护在船舶、海洋平台、管道等金属设施的防腐蚀工程中得到了广泛应用，但也存在一定的局限性。
因此，在实际应用中需要综合考虑各种因素，合理设计和选择阳极保护系统，以达到最佳的防腐蚀效果。
阴极保护与阳极保护
阴极保护法一、腐蚀的定义：金属与环境间的物理-化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。
二、腐蚀的分类：以腐蚀外貌看：1、全面腐蚀：（均匀腐蚀）金属表面以近似相同的速率变薄，重量减轻。
2、局部腐蚀：⑴点蚀：发生局部，造成洞、坑甚至穿孔。
典型代表铝和不锈钢在含氯化物的水溶液中发生腐蚀。
⑵缝隙腐蚀：同种或异种金属接触，缝隙中氧的缺乏、酸度的变化、某种离子的累积造成。
如法兰联接面、螺母紧压面、搭接面、焊缝气孔、锈层下以及沉积在金属表面的淤泥、积垢、杂质等都会形成缝隙。
⑶浓差腐蚀电池：靠近电极表面腐蚀剂浓度差异导致，推动力是溶液中某一处与另一处氧含量不同导致电极电位不同构成。
氧浓低的部位为阳极区，腐蚀加速。
⑷电偶腐蚀：一种不太活泼的金属（阴极）和一种比较活泼的金属（阳极）在同一环境相接触时，组成电偶并引起电流的流动。
⑸晶间腐蚀：晶粒或晶体本身未受明显侵蚀，发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀。
如锌含量在黄铜的晶界处比较高，或不锈钢在晶界处贫铬时引起晶间腐蚀。
⑹应力腐蚀：拉应力和特定腐蚀共存时引起。
包括外加应力和残余应力。
残余应力可能产生于加工制造时的形变，升温后冷却时降温不均匀，内部结构改变引起的体积变化。
铆合、螺栓紧固、压入配合、冷缩配合引起的应力也属于残余应力。
⑺选择性腐蚀：合金中某一组分由于腐蚀作用而被脱除。
如黄铜脱锌。
⑻磨损腐蚀：金属受到液流或气流（有无固体悬浮物均包括在内）的磨耗与腐蚀共同作用而产生的破坏。
包括高速流体冲刷引起的冲击腐蚀；金属间彼此有滑移引起的磨振腐蚀；流体中瞬时形成的气穴在金属表面爆裂时导致的空泡腐蚀。
⑼氢腐蚀：由于化学或电化学反应所产生的原子态扩散到金属内部的各种破坏。
包括以下几种：①氢鼓泡：由于原子态氢扩散到金属内部，并在金属内部的微孔中形成分子氢，分子氢不能扩散，就在微孔中积累而形成的巨大的内压，使金属鼓泡，甚至破裂。
②氢脆：由于原子氢进入金属内部后，使金属晶格产生高度变形，因而降低了金属的韧性和延性，导致金属脆化。
阳极保护原理
阳极保护原理阳极保护原理是一种常用的金属防腐蚀方法，通过将一个较活泼的金属作为阳极，使其在金属结构上形成一层保护膜，从而抑制金属的腐蚀反应。
本文将从阳极保护的原理、应用范围、实施方法和优缺点等方面进行介绍。
一、阳极保护的原理阳极保护是基于金属电位差的原理。
在金属表面形成一层保护膜，将其作为阳极，通过外加电流的方式，使金属表面发生电化学反应，从而减少或避免金属的腐蚀。
阳极保护的核心在于将金属表面的腐蚀反应转移到其他金属上，以保护被保护金属。
二、阳极保护的应用范围阳极保护广泛应用于各个领域，特别是在海洋工程、石油化工、船舶、水处理、桥梁和建筑等领域。
在这些领域中，金属结构容易受到水、氧气、盐分、酸碱等介质的腐蚀，使用阳极保护可以延长结构的使用寿命，减少维修成本。
三、阳极保护的实施方法阳极保护的实施方法主要包括两种：外部阳极保护和内部阳极保护。
1. 外部阳极保护：在被保护金属结构的表面附近埋设活泼金属阳极，如铝、锌等。
通过电流源提供外加电流，使阳极金属发生电化学反应，从而形成保护膜，保护被保护金属结构。
2. 内部阳极保护：在被保护金属结构内部或表面涂覆一层阳极保护涂层，如锌粉涂层、铝粉涂层等。
阳极保护涂层具有自修复功能，能够抵御外界介质的侵蚀，从而起到保护金属的作用。
四、阳极保护的优缺点阳极保护作为一种防腐蚀方法，具有以下优点：1. 使用方便：阳极保护不需要特殊设备和施工条件，只需要合理设计和安装即可。
2. 维护成本低：一旦阳极保护系统建立，维护成本相对较低，只需定期检查和维护。
3. 保护效果好：阳极保护能够形成均匀的保护膜，具有较好的防腐蚀效果。
4. 耐久性高：阳极保护能够提供长期的防腐蚀保护，延长金属结构的使用寿命。
然而，阳极保护也存在一些缺点：1. 电源要求高：阳极保护需要外部电源进行供电，对电源的稳定性和可靠性要求较高。
2. 设计要求严格：阳极保护的设计需要考虑结构的形状、大小、电阻率等因素，设计不当容易导致保护效果不佳。
阳极保护阳极保护
3)防止电偶腐蚀
在同一结构中应尽量采用相同的材料；
在必须采用不同金属组成同一设备时，选用在电偶序中相近的材料。
不同金属连接时，尽量采用绝缘措施，加绝缘垫片(如合成橡胶、聚四 氟乙烯等)。
在两异种金属材料偶接处加入第三种金属，使两种金属间电位差降低。 在不同金属相连接时，应尽量采用大阳极小阴极的有利结合，避免大阴 极小阳极的危险连接。
5)防止液体的湍流腐蚀
设计时应注意避免过度的湍流、涡流。 a．设计外形和形状的突变会引起超流速与湍流的发生，在设 计 中应尽可能避免。 b．管线的弯曲半径应尽可能大，尽量避免直角弯曲。通常管 子的弯曲半径应为管径的3倍。材料不同这个数值亦不同。流速越 高则弯曲半径也应越大。
c．在高流速接头部位，不要采用T形分叉结构。应采用曲线逐 渐过渡的结构。
第二节 设备腐蚀防护技术
一、腐蚀防护设计
腐蚀防护设计
正确选材 防蚀结构设计
防蚀方法的选择
满足防蚀要求的加工方法。
防蚀强度设计
1、防蚀结构设计
原则：
1)构件形状尽量简单、合理 2)避免残留液和沉积物造成腐蚀 3)防止电偶腐蚀 4)防止缝隙腐蚀
5)防止液体的湍流腐蚀
6)避免应力过分集中 7)设备和构筑物的位置要合理
1)构件形状尽量简单、合理
a) 形状简单的结构件易于采取防腐措施、 排除故障，便于维修、保养和检查； b) 可能情况下，尽量采用球形、圆柱形结 构；
c) 避免或减少形成死角、缝隙、接头等， 减少腐蚀性介质的积存和浓缩。
2)避免残留液和沉积物造成腐蚀
设备、容器出口管及底部的结构设计，应力求将其内部的液体排 净，避免滞留的液体、沉积物造成浓差腐蚀或沉积物腐蚀。 构件布置要合理，避免水分积存，且要易于防腐和维修。在可能 的情况下，贮液容器内部应尽量设计成流线型。
阳极保护
牺牲阳极配置与安装阳极以罐中心为圆心,呈同心圆状分9圈（详见表1）在罐底板内均匀分布。
为避免阳极之间发生干涉，相邻径向分布阳极位置应适当错开。
表1：阳极罐内分布位置数量表(单罐)牺牲阳极一律采用焊接法进行安装，即按照图纸，将牺牲阳极牢固地焊装在指定的位置上，不得有虚焊和明显错位，确保良好电性联接和均匀保护。
5.10 1台十万方储罐罐内底板阴极保护工程材料表铝合金系列牺牲阳极AI一Zn一In--Cd牺牲阳极材料AI一3.5Zn一0.O2In一0.O1Cd牺牲阳极材料的电化学性能各项指标均达到或超过国家标准，腐蚀产物容易脱落，表面溶解均匀，电位较负，较稳定，在。
一20mA电流范围内，无钝化现象出现，阳极一直处于活化状态，组织分布较为均匀，由于In和Cd两者之间达到良好的匹配效果，表面溶解均匀，产物容易脱落，为最佳组成阳极材料。
AI一Zn一In系牺牲阳极材料Al一Zn一In一Sn一Mg、Al一Zn一In一Ti一Mg、Al一Zn一In一Si 电流效率较高，金相组织分布较为均匀，为a一Al加上均匀分布的Al+Zn第二相，活化效果好，试样表面溶解较为均匀，为理想的的牺牲阳极材料。
AI一Zn一In一Sn一Re牺牲阳极材料Al一Zn一In一Sn一Re、Al一Zn一In一Sn一Mg一Re电流效率较高，金相组织分布较为均匀，Re含量越高，起始电位越高，电流效率越高，试样表面溶解均匀，为理想的牺牲阳极材料。
但熔炼中存在不足之处，需要改进。
在Al一Zn的基础上选择In、Sn、Mg、Ti、Cd、Mn等元素以上几种牺牲阳极的电流效率均不高，在Al一Zn合基础上，加入Mn元素可以活化金属，提高电流效率，锰可以提高铝在锌中的固溶度，使合金的阳极活性稳定，自腐蚀速度降低。
各试样均不同程度的出现了钝化现象。
锌合金系列牺牲阳极Zn一Al一Cd牺牲阳极合金元素Al的含量不宜过高，才和Cd配合较好效果，合金元素铝、锡细化了锌合金的晶粒，抑制了杂质的影响，从而使锌阳极的性能得到较大的改善，此类合金阳极的电位和发生电流稳定，阳极极化小，电流效率高，溶解均匀，金相组织均匀，腐蚀产物疏松易脱落，具有较好的电化学性能。
阳极保护的基本原理
阳极保护的基本原理
阳极保护是一种常见的金属防腐方法，它的基本原理是利用电化学方法防止金属在环境中发生电化学腐蚀。
阳极保护的原理可以归纳为两个主要的过程：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是指在阳极表面发生的氧化反应。
当金属处于腐蚀介质中时，阳极会失去电子并进入溶液中形成金属离子。
例如，在钢铁中，铁被氧化成亚铁离子（Fe2+）：
Fe → Fe2+ + 2e-
这个过程导致阳极表面变薄，并释放出电子。
阴极反应是指在阴极表面发生的还原反应。
当金属离子和电子在阴极表面相遇并发生化学反应时，金属离子会被还原成金属。
例如，在钢铁中，通过提供电子，亚铁离子会被还原成铁：
Fe2+ + 2e- → Fe
这个过程导致阴极表面得到保护，并且纳入了金属中。
为了实现阳极保护，需要将一个外部电流（也称为保护电流）通过阳极和阴极之间的介质（通常是一个电解质）施加到金属表面上。
这个外部电流同样通过阳极反应和阴极反应的过程来维持。
通过施加外部电流，阴极区域会吸引到金属离子，这样就可以通过还原反应将它们还原成金属。
而阳极区域则会释放出电子，从而防止阳极的腐蚀。
总结起来，阳极保护的基本原理是通过施加外部电流，在金属表面形成一个主动的阴极来吸引金属离子，并使阳极自身释放出电子，从而防止金属的电化学腐蚀。
阳极保护的名词解释
阳极保护的名词解释在腐蚀控制领域，阳极保护是一种广泛应用的技术，用于防止金属设施和结构物因电化学反应而受腐蚀的损害。
本文将对阳极保护进行详细的名词解释，包括其原理、应用领域以及实施过程等方面。
一、阳极保护的原理阳极保护通过将一个更容易腐蚀的金属（也称为阳极材料）与待保护金属连接，利用电化学反应延缓或阻止金属设施的腐蚀。
根据这个原理，阳极保护技术可分为外防腐保护和内防腐保护两种形式。
1. 外防腐保护外防腐保护是通过在金属设施表面涂覆一层含有高电阻的物质，如涂层或油漆，来阻挡腐蚀介质的接触。
同时，在金属表面附近放置一块阳极材料，使其成为电化学反应的中心，从而吸收腐蚀电流。
这样，金属设施就不再作为电化学反应的阳极，而得到了一定程度的保护。
2. 内防腐保护内防腐保护是通过将阳极材料直接安装在待保护金属结构内部，如水箱、管道或油罐等，使阳极材料成为金属设施内部的阴极，从而对待保护金属进行防腐。
通过注入适量的电流，阳极材料可释放电荷以保护金属结构免受腐蚀的侵害。
二、阳极保护的应用领域阳极保护技术在各个行业都有广泛应用，以下列举几个典型的应用领域：1. 石化工业：管道、储罐和容器等设施经常暴露在腐蚀介质中，阳极保护可有效延缓其腐蚀速度，延长使用寿命。
2. 海洋工程：海水中的氯化物和硫化物等物质对金属结构具有极强的腐蚀性，阳极保护可用于防止船舶、海上平台和桥梁等设施的腐蚀损害。
3. 市政设施：地下水管和排水系统等市政设施经常处于潮湿环境中，易受腐蚀。
阳极保护可在市政设施中广泛应用以延长使用寿命。
4. 铁路和桥梁：在潮湿的环境中，铁路和桥梁经常受到日晒雨淋，容易发生腐蚀。
阳极保护在该领域发挥了重要的作用，延缓了结构的腐蚀速度。
三、阳极保护的实施过程阳极保护的实施过程可以分为设计、安装和监测三个阶段。
1. 设计阶段在设计阶段，需要对待保护金属结构进行腐蚀风险评估，确定腐蚀环境和要求的保护时间。
根据这些信息，制定适当的阳极保护设计方案，包括阳极材料的选择、安装位置和电流密度等参数。
阳极保护的基本原理
阳极保护的基本原理
阳极保护是一种通过施加电流使金属表面产生一层保护膜，以防止金属腐蚀的方法。
它的基本原理是利用阳极保护电流使金属表面形成一层保护性氧化膜，从而阻止金属表面进一步发生腐蚀。
首先，阳极保护的原理基于金属腐蚀的电化学本质。
金属在大气、水和土壤中容易发生腐蚀，这是因为金属表面和环境中的电解质形成了一个电池系统。
在这个电池系统中，金属表面的局部区域成为阳极，而其余部分则成为阴极。
阳极处发生氧化反应，金属被溶解成离子，而在阴极处则发生还原反应，金属离子被还原成金属。
这种电化学反应导致金属表面的腐蚀。
其次，阳极保护的原理是通过施加外加电流，改变金属表面的电极电位，使其成为一个电化学稳定的系统。
施加的电流使金属表面的电极电位变得更为负向，从而抑制了金属的氧化反应，使金属表面不易被溶解成离子，从而达到了防止金属腐蚀的目的。
此外，阳极保护的原理还涉及到保护电流的选择和控制。
保护电流的选择应根据金属的种类、环境条件和腐蚀速率等因素进行合理确定。
保护电流的控制则需要通过专门设计的阳极保护系统来实现，确保金属表面始终处于受保护状态。
总的来说，阳极保护的基本原理是通过施加外加电流，改变金属表面的电极电位，形成一层保护性氧化膜，从而阻止金属表面进一步发生腐蚀。
这种方法在工业生产和设施维护中得到了广泛的应用，对于保护金属设备和结构的安全具有重要意义。
阳极保护原理
阳极保护原理阳极保护是一种通过在金属表面形成一层保护膜来延缓金属腐蚀的方法。
它是利用外加电流的方式，使金属处于阳极状态，从而抑制金属的腐蚀。
阳极保护原理是基于金属在电化学腐蚀过程中的行为和规律，通过施加外电流，使金属表面形成一层保护膜，从而达到延缓金属腐蚀的目的。
在阳极保护中，金属处于阳极状态时，表面会发生一系列电化学反应。
首先，金属表面会释放出阳极极化电流，这种电流会使金属表面形成一层氧化膜，这层氧化膜可以阻止金属与外界介质发生电化学反应，从而达到保护金属的目的。
其次，金属表面的阳极极化电流会使金属表面电位升高，从而减缓了金属的电化学腐蚀速率。
最后，阳极保护还可以通过改变金属表面的电位，使金属处于不易发生电化学腐蚀的状态，进而延缓金属的腐蚀速率。
阳极保护原理的实现需要通过外加电流的方式，将金属处于阳极状态。
在具体的应用中，通常会采用惰性阳极、活性阳极和半活性阳极等不同类型的阳极来实现保护作用。
惰性阳极通常采用铂、钽等稀有金属制成，具有良好的抗腐蚀性能；活性阳极则是利用金属本身的活性来实现保护，如锌、铝等金属；而半活性阳极则是介于惰性阳极和活性阳极之间的一种类型，如镍、铬等金属。
在实际应用中，阳极保护广泛应用于海洋工程、管道输送系统、船舶等领域。
在海洋工程中，海水中的氯离子容易导致金属腐蚀，而通过阳极保护可以有效延缓金属的腐蚀速率；在管道输送系统中，阳极保护可以保护管道的内外表面，延长管道的使用寿命；在船舶领域，阳极保护可以保护船体、船舶设备等金属构件，减少腐蚀带来的损失。
总的来说，阳极保护原理是一种通过施加外电流，使金属处于阳极状态，形成保护膜，从而延缓金属腐蚀的方法。
通过合理选择阳极材料和施加适当的电流，可以实现对金属的有效保护，延长金属的使用寿命，减少腐蚀带来的损失。
阳极保护技术的不断发展和应用将为金属材料的保护提供更多有效的手段和方法。
阳极保护阳极保护共44页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
阳极保护阳极保护
16、人民应该为法律而拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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新材料技术研究院腐蚀与防护中心
1
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
绪论 腐蚀电化学理论基础 局部腐蚀的主要类型 高温腐蚀 自然环境腐蚀 金属材料的耐蚀合金化设计 腐蚀防护技术 主要工业领域中的腐蚀与防护
2
阳极保护技术
6.1 金属钝性与阳极保护 6.2 阳极保护原理 6.3 实现阳极保护的方法 6.4 阳极保护的主要参数 6.5 阳极保护系统及其设计
金属一样 见辅助讲稿－钝化
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几个概念
• 钝性：金属和合金在特定的溶液介质中，在一 定条件下，由阳极过程优先阻滞而引起的高耐 蚀状态
• 钝化：金属/介质体系在一定条件下由活化状态 转变为钝性状态的这种突变过程
• 钝化时间：从介质对金属作用时起至金属达到 钝性状态为止，这段时间成为钝化时间
保护金属在钝性状态的溶解电流 • 此时的金属腐蚀速率是很低的 • 不仅是腐蚀控制方法，而且是腐蚀监测方法
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阳极保护技术
• 可将奥氏体不锈钢在含Cl-硫酸溶液中的腐蚀速 率降低10万倍
• 能够应用于腐蚀性极强的环境中 • 保护电流需用量较低
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出现析氢现象 • 说明此时铁仍能长时间地继续保持钝态
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铁的自钝化
• 溶液中的氧化剂和氧化过程可使金属钝化而达 到钝性状态
– HNO3 – AgNO3及其它硝酸盐溶液 – HClO3 – KClO3 – HIO3 – H3AsO4 – K2Cr2O7 – KMnO4
2Fe＋3H2OFe2O3 ＋6H+ ＋6e
D
过钝化区 E
钝化膜溶解度小：决定铁腐蚀速度
•当电位正移超过致钝电位后，金属表面保护
钝化区
膜的生（长3）速过度钝已化超区过：它由的于化O学2在溶F解e速2O度3膜，上开产始 在金属生表较面高形过成电覆位盖，性电保位护超膜过O2/H2O体系的
C A
B 活化溶解区
阳极保护技术
• 电位与阴极保护技术反向的电化学保护技术 • 依赖于金属钝性的原理 • 利用电极过程动力学原理开发成功的，不用电
化学理论是很难对它进行论述
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阳极保护技术
• 施加阳极电流 • 在金属表面形成一层保护性钝化膜 • 使金属处于钝性 • 对金属/溶液介质施加的保护电流通常就等于被
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阳极保护技术
• 储存和处理硫酸的设备 • 最成功的应用：冷却硫酸的热交换器
– 使用价格低廉的普通材料 – 可以满足应用性能的要求 – 显著降低了成本
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阳极保护的发展史
• 1738年，罗蒙诺索夫观察硝酸对铁的腐蚀 • 19世纪40年代，法拉第对铁在硝酸中钝性现象
•也不生能较明高显过电阻位滞，阳电极位溶超解过O过2/程H2O体系的
C
B
平衡电位很远，OH-放电析出 O2
A
活化溶解区
阴极区
4OH- O2＋2H2O＋ 4e-
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钝化过程
（1）活化区：铁以低价形式溶解为水合离子 FeFe2+ ＋ 2e
（2）钝化区：形成钝化膜
• 不锈钢的过钝化溶解要比碳钢严重，可占流过 电流的5%左右
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6.1.2 钝性及表面膜
• 阳极保护技术是以金属钝性的生成和维持为基 础的
• 钝化现象很复杂
– 钝性的机制 – 表面钝化膜的组成和性质 – 歧见和争议颇多
• 对金属钝性的确切定义也无一致的阐述
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• 在以上介质中能自发地钝化，并处于稳定的钝 态
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金属中杂质
• 金属发生钝化所必需的条件与金属材料的元素 组成、组织结构甚至表面状态等密切相关
• 金属中存在的杂质将造成组织结构的不均匀和 相应的电化学性质的不均匀
• 而金属的表面状态和行为则更不均匀 • 使得钝化过程变得困难
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金属中杂质
• 另一方面，金属中阴极性杂质会增大铁表面的 阳极电流密度，使钝化变得更容易
• 铁中的渗碳体Fe3C或石墨 • 合金中钝化元素（如铬）含量增加或添加阴极
活性的金属元素（如微量Pd）均可使合金的钝 化更容易实现
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不锈钢的敏化处理
– 钛及其合金能够被大多数酸很容易地钝化 – 溶液的氧化还原电位比析氢过电位更负
• 低碳钢则需在强氧化剂溶液（如发烟硝酸）中 才能钝化
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钝化难易
• 可以认为，在一定的条件下，几乎所有的金属 都能在一定程度上形成钝性状态
• 只是它们的钝态稳定性是很不同的 • 最容易钝化的金属有铬、铝、钛、镍、铁、钽、
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铁在硝酸中的行为
• 铁浸在低浓度的稀硝酸溶液中
– 伴随着激烈的腐蚀反应有强烈的氢气析出 – 发生强烈腐蚀，腐蚀速率随硝酸浓度提高而增大
• 硝酸浓度达到某一临界浓度
– 铁的腐蚀和析氢反应就突然停止 – 尽管腐蚀反应的热力学推动力此时显著增大 – 但铁在这种状态下实际上是耐蚀的 – 在浓硝酸中的铁仍具有金属光泽，它的行为如同贵
– 镍元素添加到铬里 – 铬元素添加到镍里 – 都能减小镍－铬合金在硫酸混合液中的致钝电流密
度
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铝、钛
• 铝、钛等一些金属在标准电极电位表中排列很 靠前
– 它们在热力学上是很不稳定的 – 是化学性质很活泼的金属
• 它们在大气中或一般工业介质中都很耐蚀，可 作为重要的耐蚀工程材料使用
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钝化过程
（1）活化区：铁以低价形式溶解为水合离子 FeFe2+ ＋ 2e
（•在2）金钝属化表区面：形形成成钝化化学膜吸附的氧化物薄
膜 2Fe＋3H2OFe2O3 ＋6H+ ＋6e
D
过钝化区 E •但膜的钝化形膜成溶速解度度还小很：决小定，铁不腐能蚀明速显度地 将金属表面覆盖住
钝化区
（3）过钝化区：由于O2在Fe2O3膜上产
阴极区
基•达本到完平起整衡始的电钝钝位化4化O很电H膜远位- ，后OO(EH2＋C-)放，2电H金2析O属＋出表4O面e2-已形成
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钝化过程
•在稳定钝化区，随阳极极化电位正移，金属表面钝化膜中氧的含 量增（加1），活吸化附区膜：转铁变以为低阻价挡形膜式，溶膜解也为随水之合变离厚子
的研究 • 1945年，Bartlett发现外加阳极电流可使铁转入
钝态 • 1958年，首次在碱性纸浆蒸煮锅上实现阳极保
护的工业应用
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阳极保护的发展史
• 工业应用：磺酸中和器、发烟硫酸储槽和扬酸 器
• 硫酸、磷酸、有机酸、磺酸、烧碱等介质 • 20世纪60年代中期，不锈钢浓硫酸冷却器，阳
极保护的工业应用向前迈进了一大步
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6.1 金属钝性与阳极保护
• 6.1.1 可施加阳极保护体系的阳极极化曲线 • 6.1.2 钝性及表面膜 • 6.1.3 钝性的破坏与建立
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6.1.1 可施加阳极保护体系
• 金属在电解质溶液环境中的阳极极 E
本都增大
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电位升高
• 钝化一般都伴随着金属电位的升高 • 铁从活化状态转变为钝性状态时，电位从－
0.2～－0.5V升高至+0.5～+1.0V • 铬钝化时，电位从－0.4～－0.6V升高至+0.9V
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钝态稳定性
• 钝态稳定性
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获得钝性与保持钝性
• 已经建立钝性状态的金属，当外部条件变更时
– 可以继续保持钝性状态 – 也可以重的条件和保持钝性状态的 条件明确区分开
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获得钝性与保持钝性
• 把原先在浓硝酸中已经钝化了的铁取出 • 再浸入稀硝酸溶液中（如30%硝酸），并没有
•进入过钝化区，F电e极F过e程2+ 发＋生2e变化，同时钝化膜（氧化物）被氧 化成可溶性的高价氧化物，金属以高价发生阳极溶解（Fe3+）
（2）钝化区：形成钝化膜
D
过钝化区 E
钝化区
C
B
A
活化溶解区
阴极区
2Fe＋3H2OFe2O3 ＋6H+ ＋6e 钝化膜溶解度小：决定铁腐蚀速度
（3）过钝化区：由于O2在Fe2O3膜上产 生较高过电位，电位超过O2/H2O体系的 平衡电位很远，OH-放电析出 O2
• 加热温度和时间－TTS（Temperature－Time－Sensitivity）曲线
•750℃以上时，析出不连续颗粒，Cr 扩散也容易，不产生晶间腐蚀 ；
•600－700℃之间，析出网状Cr23C6，晶 间腐蚀最严重；
•低于600℃，Cr、C扩散缓慢，需要更 长时间才能形成碳化物，晶间腐蚀减 弱；
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钝性的几个重要参数
AB：活化溶解区
D
E 过钝化区
BC：达到某一E ， i急剧下降， 不稳定区－活化-钝化过渡区
CD： E升，i不变，钝化区
钝化区
DE： E升，i再次升，过钝化区
C
B
A
活化溶解区