腐蚀防护方法.ppt
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2020/11/11
电 位 (mv.sce) -1000
-900
-800
0.318 0.55
1:静态 2:微搅动 溶液成分：Fnh3 56 滴度
CnH3 42.5 滴度 Cl- 113 滴度 Na+ 70.5 滴度
1234 5 6 7 89 电流密度(A/m²)
阴极极化曲线
（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
★保护电位是基本的控制指标（在两个保护参数中）
。
2020/11/11
阴极保护
■阴极保护适合的体系
理论上，任何体系都可以。但在工程上还要求保护电 流密度比较小（在经济上才合算）。阴极保护的经济指标 ，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。
阴极保护的效果用保护度η表示：
ηV0V 0V100% 1V V0100%
2020/11/11
阴极保护
■保护参数
保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。要使金 属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(η=100%)，
必须取阳极反应平衡电位作为保护电位（Epr= Eea）。
(最小)保护电流密度ipr：与保护电位对应的外加极化 电流密度叫做保护电流密度。
2020/11/11
阴极保护
★阴极保护的腐蚀体系包括：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，Epr值（越负越好）；第二，析氢反应的影响 。
★腐蚀体系是否适宜采用阴极保护：测量阴极极化 曲线，确定保护电位及相应的保护电流密度。再计算保护 度，确定是否适宜采用阴极保护。
2020/11/11
直流电源 +辅助
阳极
腐
蚀
介
被保护设备
质
外加电流保护法
箭头表示电流方向
地面 接线盒
埋地管道
牺牲阳极
牺牲阳极保护法
两种阴极保护示意图
阴极保护
■ 两种阴极保护的比较
牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围 设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护 电位，且提供的电流较小。
外加电流阴极保护法不消耗有色金属，提供较大的保 护电流，易于监测和控制，但需要直流电源，经常对保护 系统进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，对周围其 它金属设备产生杂散电流腐蚀。
保护参数（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
保护电位 （
nv/sce)
-650 -800 -950 -1000 -1050
保护电流
密度
0 0.28 0.318 0.55 1.27 3.2
(A/m²)
腐蚀速度 (mm/y) 1.084 0.207 0.0404 0.0271 0.0170 0.0165
保护度
外加电流阴极保护：所需保护电流是由直流 电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的 ；
牺牲阳极保护：所需保护电流是由牺牲阳极 的溶解所提供的。
（牺牲阳极材料都是活泼的有色金属如锌、铝、镁。牺牲阳极的电位要足够负， 阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。）
2020/11/11
■阴极保护
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。
2020/11/11
阴极区
阳极区 腐蚀金属
Ic
Icor
阴 极
Ia
阳 极
Icor=Ia=|Ic| 腐蚀电池
I
直流电源
－＋
辅助 阳极
I- － ＋
Ic
阴
极 Ia
Ia
阳
极 I-
辅助 阳极
外加电流阴极保护
电流关系: |Ic| = Ia + |I-|
外加电流阴极保护示意图
E
E
|ic|
Ecor
Ecor
ia
Eea
Ee(H2/H)
Eea
lgi
Lg icor Lg ipr
lgi
Lgicor Lgipr
活化极化控制腐蚀体系
氧扩散控制腐蚀体系
两种腐蚀体系的保护电流比较
阴极保护
■阴极保护的原理
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。
-0.5
-0.4~ 0.55
-0.85 -1.1
+0.5
+0.6~ +0.45
+0.15 -0.1
注：（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范； （2）海水指洁净，并未稀释的海水； （3）铝的阴极保护,电位不能太负,否则会加速腐蚀,产生负保护效应。
保护电流密度（钢铁）
环境 条件
(%)
0 80.9 96.3 97.5 98.4 98.5
试析验时氢间情：况144小时
少量氢气泡
溶液成分：FnH3 64 滴度；CNH3 28.8 滴度；Cl- 100滴度。
试验温度：常温
引自《电化学保护在化肥生产中的应用》P74
大量析氢
一些金属的保护电位 (单位：V)
金属或合金
铁与 含氧环境 钢 缺氧环境
2020/11/11
NEXT
覆盖层保护
◆覆盖层保护概述 ◆金属覆盖层 ◆非金属覆盖层 ◆化学转化膜 ◆金属表面清洁处理
2020/11/11源自文库
BACK
阴极保护
■阴极保护效应
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 ，这种金属腐蚀速度减小的现象，称为阴极保护效应。
第十二章 防护方法
2020/11/11
●电化学保护 ●控制环境方法 ●覆盖层保护
电化学保护
◆保护原理及保护参数 ◆电化学保护中的辅助电极系统 ◆直流电源和控制方式 ◆牺牲阳极法阴极保护 ◆阴极保护和阳极保护的比较 ◆电化学保护应用实例
2020/11/11
NEXT
控制环境方法
◆除去环境中的腐蚀性物质 ◆缓蚀剂
Cu/饱和 CuSO4
-0.85
-0.95
参
比电极
Ag/AgCl/ Ag/AgCl/ Zn/洁净海水
海水
饱和KCl
-0.80
-0.75
+0.25
-0.90
-0.85
+0.15
铅 铜合金
铝 正极限值 负极限值
-0.6
-0.5~ 0.65
-0.95 -1.2
-0.55
-0.45~ 0.6
-0.90 -1.15
稀硫酸 海水 淡水 高温淡水 高温淡水
室温 流动 流动 氧饱和 脱气
Ipr(mA/ m²) 120 150 60 180 40
环境
条件
中性土壤 细菌繁殖
中性土壤 通气
中性土壤 不通气 混凝土 含氯化物 混凝土 无氯化物
Ipr(mA/m² )
400 40 4 5 1
《金属防蚀技术便览》
阴极保护
■两种阴极保护法
电 位 (mv.sce) -1000
-900
-800
0.318 0.55
1:静态 2:微搅动 溶液成分：Fnh3 56 滴度
CnH3 42.5 滴度 Cl- 113 滴度 Na+ 70.5 滴度
1234 5 6 7 89 电流密度(A/m²)
阴极极化曲线
（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
★保护电位是基本的控制指标（在两个保护参数中）
。
2020/11/11
阴极保护
■阴极保护适合的体系
理论上，任何体系都可以。但在工程上还要求保护电 流密度比较小（在经济上才合算）。阴极保护的经济指标 ，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。
阴极保护的效果用保护度η表示：
ηV0V 0V100% 1V V0100%
2020/11/11
阴极保护
■保护参数
保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。要使金 属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(η=100%)，
必须取阳极反应平衡电位作为保护电位（Epr= Eea）。
(最小)保护电流密度ipr：与保护电位对应的外加极化 电流密度叫做保护电流密度。
2020/11/11
阴极保护
★阴极保护的腐蚀体系包括：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，Epr值（越负越好）；第二，析氢反应的影响 。
★腐蚀体系是否适宜采用阴极保护：测量阴极极化 曲线，确定保护电位及相应的保护电流密度。再计算保护 度，确定是否适宜采用阴极保护。
2020/11/11
直流电源 +辅助
阳极
腐
蚀
介
被保护设备
质
外加电流保护法
箭头表示电流方向
地面 接线盒
埋地管道
牺牲阳极
牺牲阳极保护法
两种阴极保护示意图
阴极保护
■ 两种阴极保护的比较
牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围 设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护 电位，且提供的电流较小。
外加电流阴极保护法不消耗有色金属，提供较大的保 护电流，易于监测和控制，但需要直流电源，经常对保护 系统进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，对周围其 它金属设备产生杂散电流腐蚀。
保护参数（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
保护电位 （
nv/sce)
-650 -800 -950 -1000 -1050
保护电流
密度
0 0.28 0.318 0.55 1.27 3.2
(A/m²)
腐蚀速度 (mm/y) 1.084 0.207 0.0404 0.0271 0.0170 0.0165
保护度
外加电流阴极保护：所需保护电流是由直流 电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的 ；
牺牲阳极保护：所需保护电流是由牺牲阳极 的溶解所提供的。
（牺牲阳极材料都是活泼的有色金属如锌、铝、镁。牺牲阳极的电位要足够负， 阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。）
2020/11/11
■阴极保护
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。
2020/11/11
阴极区
阳极区 腐蚀金属
Ic
Icor
阴 极
Ia
阳 极
Icor=Ia=|Ic| 腐蚀电池
I
直流电源
－＋
辅助 阳极
I- － ＋
Ic
阴
极 Ia
Ia
阳
极 I-
辅助 阳极
外加电流阴极保护
电流关系: |Ic| = Ia + |I-|
外加电流阴极保护示意图
E
E
|ic|
Ecor
Ecor
ia
Eea
Ee(H2/H)
Eea
lgi
Lg icor Lg ipr
lgi
Lgicor Lgipr
活化极化控制腐蚀体系
氧扩散控制腐蚀体系
两种腐蚀体系的保护电流比较
阴极保护
■阴极保护的原理
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。
-0.5
-0.4~ 0.55
-0.85 -1.1
+0.5
+0.6~ +0.45
+0.15 -0.1
注：（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范； （2）海水指洁净，并未稀释的海水； （3）铝的阴极保护,电位不能太负,否则会加速腐蚀,产生负保护效应。
保护电流密度（钢铁）
环境 条件
(%)
0 80.9 96.3 97.5 98.4 98.5
试析验时氢间情：况144小时
少量氢气泡
溶液成分：FnH3 64 滴度；CNH3 28.8 滴度；Cl- 100滴度。
试验温度：常温
引自《电化学保护在化肥生产中的应用》P74
大量析氢
一些金属的保护电位 (单位：V)
金属或合金
铁与 含氧环境 钢 缺氧环境
2020/11/11
NEXT
覆盖层保护
◆覆盖层保护概述 ◆金属覆盖层 ◆非金属覆盖层 ◆化学转化膜 ◆金属表面清洁处理
2020/11/11源自文库
BACK
阴极保护
■阴极保护效应
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 ，这种金属腐蚀速度减小的现象，称为阴极保护效应。
第十二章 防护方法
2020/11/11
●电化学保护 ●控制环境方法 ●覆盖层保护
电化学保护
◆保护原理及保护参数 ◆电化学保护中的辅助电极系统 ◆直流电源和控制方式 ◆牺牲阳极法阴极保护 ◆阴极保护和阳极保护的比较 ◆电化学保护应用实例
2020/11/11
NEXT
控制环境方法
◆除去环境中的腐蚀性物质 ◆缓蚀剂
Cu/饱和 CuSO4
-0.85
-0.95
参
比电极
Ag/AgCl/ Ag/AgCl/ Zn/洁净海水
海水
饱和KCl
-0.80
-0.75
+0.25
-0.90
-0.85
+0.15
铅 铜合金
铝 正极限值 负极限值
-0.6
-0.5~ 0.65
-0.95 -1.2
-0.55
-0.45~ 0.6
-0.90 -1.15
稀硫酸 海水 淡水 高温淡水 高温淡水
室温 流动 流动 氧饱和 脱气
Ipr(mA/ m²) 120 150 60 180 40
环境
条件
中性土壤 细菌繁殖
中性土壤 通气
中性土壤 不通气 混凝土 含氯化物 混凝土 无氯化物
Ipr(mA/m² )
400 40 4 5 1
《金属防蚀技术便览》
阴极保护
■两种阴极保护法