阴极保护技术发展简史

阴极保护技术发展简史

阴极保护技术及其原理论述是与电化学学科同步发展的。阴极保护技术发展还与工业需求和材料科学、电子学等技术进步息息相关。

早在1812年，汉弗幕戴维爵士就已经提出假说，化学变化与电性质变化是同一的，至少它们都与物质的相同性质有关。他认为，通过改变物质的电性状态可以减小或增大化学反应动力。只有当物质具有不同的电荷时，它们才能化合。如果对一个原呈正电性的物质，人工地使它荷负电，那么它的键合力就受到干扰，也就不再能成为腐蚀的化合物了。因为在那个时代人们还不能从电化学方面诠释这些发现，所以戴维的关于改变物质负电性以控制腐蚀的论述是令人赞叹的.

戴维确认，铜在伽法尼电压的电动序中是一种较正电性的金属：他由此认为，当铜变成更为负电性（成为阴极）时，海水对它的腐蚀作用（化学变化）可被阻抑。为了能够解释其过程变化，戴维用略呈酸性的海水进行实验把抛光的铜板浸入海水中，其中一块铜板上焊上一块锡。三天后就已经看出，在无锡的铜板上产生了显著的腐蚀，而焊有锡块的铜板上则没有腐蚀现象。戴维由此得出结论，其他非贵金属（如锌或铁）也能产生这种保护作用一戴维在他的学生、助手米歇尔-法拉第的支持下进一步进行了试验。由此得出结论，在铜件上焊锌块对铜的防腐蚀是同样有效的。在焊有一块铁板的铜板上，当与一块锌相连接时，不仅是铜，而且连同铁板都被保护了，免遭腐蚀。戴维在实验室的大量试验中发现，用锌或铁可对铜进行阴极保护。对于阴极保护技术发展来说，这是非常重要的实验发现.随后戴维就把他的这一研究成果向英国皇家学会和英国海军部做了报告：1824年，他获得批准对木质战舰的铜包覆层开始实际试验。1824年，他在“三宝垄(Sammarang)”号快速炮帆船上做了进一步试验，这条船曾于1821年在印度用新的铜板镶装包覆。在该战舰的船首和船尾安装了铸铁板，其面积总计为船体铜表面积的2%，此船做了一次开往加拿大Nova Scotia的旅行，于1825年返回。结果表明，除了船首部位由于海水涡流冲刷引起的一些侵蚀外，船体上未发生任何腐蚀损伤.随后他义在一些游艇和船上施加了阴极保护，同样获得了良好效果．

1826年，戴维在研究报告的结论中指出：当浸入液体中的两种不同金属用导线连接成回路时，一种金属的腐蚀受到促进，而另一种金属的腐蚀则减慢，这就是铜船体通过连接铁

块或锌块而受到保护的原因戴维的许多实验研究及上述结论可认为是最早的阴极保护理论l 824年，这一年也就被后人列为阴极保护技术的开创年代。1829年5月29日汉弗莱·戴维逝于H内瓦，著名科学家米歇尔·法拉第（Michael Faraday）在随后几年中进一步研究了铸铁在海水中的腐蚀。他在1833年提出了著名的法拉第电解定律，于1834年发现了在腐蚀损耗与电流之间的定量关系。在题为“关于电的实验研究”的论文中，他首先提出了“电解质”、“电极”、“阳极”、“阳离子”和“阴离子”等概念。他的科学研究和发现奠定了阴极保护原理。

1902年，科恩(K.Cohen)成功地将外加直流电流实际应用了阴极保护方法：1906年，盖波特( Her-bert Ceppert)建成了第一个管道阴极保护站，用10V/12A的直流发电机通过辅助阳极对有轨电车线路影响范围内300m长的埋地煤气管道和供水管道实施阴极保护，并1908年3月27日获得第一个有关外加电流阴极保护的德国专利。美国的卡姆博兰德(E.Cumberland)于1905年就采用外加电流阴极保护方法来防止蒸汽锅炉及其管了系统的内腐蚀，但他获得德国专利的时间是l911年9月28 日。

哈博(FIlaber)和戈尔德施密特（L Coldsbhmidi）于1906年在德国煤气与供水工程师协会DVCW侣导下首次开展了对阴极保护科学原理的卓有成效研究。他们认为，阴极保护和杂散电流电解都是电化学过程。在“电化学杂志”上阐述了著名的测量电流密度的哈博方法、土壤电阻的测量以及管道／土壤电传的测量；哈博使用不极化的硫酸锌参比电极测量电位．1908年，麦克考兰姆(Mc. Ccllum)首次采用了至今仍在埋地结构物防腐蚀技术中普遍

应用的硫酸铜参比电极来测量电位。1913年秋在日内瓦金属研究所举行的一次大会上，人们已经把牺牲阳极的保护命名为“电化学保护”。

1928年，被后人称为美国阴极保护之父的库恩( Rohen J Kuhn)在新奥尔良一条长输天然气管线上安装了第一台阴极保护整流器，由此开创了管道阴极保护的实际应用。他通过试验发现，保护电位为-0 85v（相对于饱和的Cu/CuSO4参比电极）足以防止任何类型的腐蚀。同年，库恩在美国田家标准局华盛顿防腐蚀大会上报告了这一重要的阴极保护判据。现代阴极保护技术一般都仍然遵从这一判据。库恩的报告作为一项独立进行的研究工作而致力于讨论由于形成电化学电池而产生的腐蚀，其中包括对一种阴极保护方法的描述，即用整流器产生保护电流实现阴极保护以防止腐蚀。此外，库恩还写道：“这种方法,是专门地仅仅用于阻止土壤腐蚀，而且也用于通过电子排流消除由下有轨电车杂散电流引起的管道电解腐蚀”，他的试验得出结果，为了把管道电位降低到不再产生腐蚀穿孔，平均保护电流密度I0~ 20mA/m'就够了．

1970年德国煤气与供水j二程师协会为纪念库恩在阴极保护技术发展巾做出的卓越贡献，在德国阴极保护专幢协会资助下特别颁授了铸有库恩头像和著名的- 850mV字样的金质纪。

在20世纪30~ 50年代期间，比利时、前苏联、英国、德国等欧洲国家也先后对埋地管线采用了阴极保护技术。近些年来，国际上关于阴极保护的进展主要在技术发展和工程应用方面，阴极保护设备、材料和配套装置等日臻完善，检测、监控技术和管理系统更加先进，应用领域不断扩大，相应地各国先后制定了一系列阴极保护规范和标准。我国的阴极保护技术研究和应用始于1958年，上海船舶科学研究所率先在一艘钢壳船上安装锌合金牺牲阳极。继之，国内一些单位也开展了锌系牺牲5H极研究，随之一些油田开始在埋地管道上安装牺牲阳极保护系统。同时，一些科研院所、高校和企业开展了外加电流阴极保护技术的开发研究和应用。自70年代以来，我国的阴极保护技术和理论研究发展很快，开发了许多实用的阴极保护材料、设备和配套装置。相应的检测、监控技术和管理系统也尽可能采用国际先进技术，还陆续制定了一系列相关标准和规范。可以说，我国阴极保护技术和工程应用在许多方面已接近国际先进水平。

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