阴极保护培训汇总

一个控制极，其导通除加一个正向电压外，控
制极上必须加一个控制讯号，改变控制讯号的
大小或相位可以改变输出大小。输出连续可调
恒电位仪工作原理方块图
触发器
可控硅整流
给 定V
比较器
直流放大
参
比
阳
阴
极
极
触发信号由参比与给定的差值放大后给触发器： 处于动态自动平衡状态：参比=给定 当参比偏正 输出自动加大 参比太负 输出自动减小 参比失灵 恒电位仪工作不正常 更不能没有参比
阴极保护的基本参数
1.最小保护电位：原阳极的开路电位值 该值的大小可通过实验测量、理论计算获得，等于保
护度达90%的保护电位。 2.最小保护电流密度 3.最大保护电位：金属在该环境介质中的析氢电位 析氢的副作用：破坏涂层、氢原子深入晶格，产生氢 脆、介质碱性增高，发生碱腐蚀 4.三个参数的主要影响因素：
电极电位
一般相对于某一参比电极的电位差来表示，随金属 种类、介质成分、温度等因素的变化而变。 下表列出了部分金属在海水中的电极电位(vs.SHE) 纯锌：-0.80V 纯铝：-0.53V 碳钢：-0.40V 铜：-0.08V 银：+0.12V
腐蚀电池
锌板：Zn
Zn2+ +2e
铜板：2H++2e
H2
阴极保护
阴极保护原理： 借助于外部设备（电源，牺牲阳极）提
供阴极电流极化被保护金属至原腐蚀电池的 阳极开路电位而获得保护。
I`1
Ea ——在介质中腐蚀中腐蚀微电池阳极开路电位 Ec ——在介质中腐蚀中腐蚀微电池阴极开路电位 Ecorr ——在介质中腐蚀中腐蚀微电池短路腐蚀电位 Icorr ——在介质中腐蚀中腐蚀微电池相应的腐蚀电流
最小保护电位：金属材料的种类、成分、介质成分 和浓度等
最小保护电流密度：除上述因素外，还与被保护结构 的表面状态(有无涂层、沉积物)、介质流速等有关
最大保护电位：主要取决于环境介质和表面状态 目前这些参数均已规范化
阴极保护的电连接和电绝缘
• 电连接——所有被保护的对象必须是 焊接连接(包括均压与电缆跨接)
阴极保护分类
外加电流阴极保护法示意图
牺牲阳极保护法示意图
根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分 为牺牲阳极法和外加电流法两种。
前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌 等）与被保护的金属结构物电性连接，通过电 负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物 提供保护电流，使金属结构物获得保护。
后者是将外部交流电转变成低压直流电，通过 辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构 物，从而使腐蚀得到抑制。
• 钢表面的不均匀性 • 周围介质电阻小 • 阳极区：活化状态 • 阴极区：有足够的氧化剂
防止金属腐蚀的方法
• 消除金属腐蚀产生的原因 • 采用耐蚀材料 • 设计时预估腐蚀量，增加构件厚度 • 通过金属或非金属覆盖层使金属结构物与
腐蚀环境介质隔离 • 电化学保护：根据电化学腐蚀机理，从本
质上防止金属腐蚀的一种方法，分为阳极 保护和阴极保护
金属的腐蚀
铁矿石
(铁的氧化物)
高温熔炼 夺走氧、硫
铁(Fe)
铁锈的成分：FeO 、Fe2O3、Fe(OH)2
腐蚀的分类：按机理可分为：化学、电化
学、物理、生物等。其中在自然环境条件 (大气、海水、江河水、土壤)中发生的腐蚀 绝大部分属于电化学腐蚀。
电化学腐蚀原理 1.电极电位 2.腐蚀电池 3.电化学腐蚀示意图 4.电化学腐蚀的必备条件
阴极保护简介
阴极保护简介
一. 金属腐蚀 二. 电化学腐蚀原理 三. 防止金属腐蚀的方法 四. 阴极保护的基本原理 五. 阴极保护的分类 六. 阴极保护的基本参数 七. 阴极保护电连接和电绝缘 八. 阴极保护的测量 九. 外加电流阴极保护
(一)系统组成 (二)直流电源 (三)辅助阳极 (四)电缆 (五)参比电极、测试桩(端) (六)系统调试 (七)维护管理
3.保护效果的测定：
保护度——被保护钢片与保护钢片腐蚀速度降低的 百分率，一般通过埋片用失重法定期测量。
计算公式： η=(V0-V1)/V0 *100% V0——未保护钢片的腐蚀速度 V1——保护钢片的腐蚀速度
4.关于IR降
外加阴极电流保护法
外加电流阴极保护法示意图
恒 电 位 仪
整流器
基本组成： 1.低压直流可调电源 2.辅助阳极 3.阳极、阴极电缆 4.参比电极、参比电缆、阴极测量线
1.必须有专门的外部电源 2.要有专人管理 3.对邻近建筑物可能产生干扰 4.若仪器失去控制或调解失误 时，可能产生涂层破坏的影响 5.电源的正负极接反了，会加 剧腐蚀
1.保护电流几乎不可调
2.单只阳极有效保护范 围小，安装的阳极数量 多
3.受环境介质电阻率限 制，电阻率太高，不宜 使用
4.一次投资费用高
显然，其中锌遭到了电化学腐蚀
腐蚀电池
原电池——以某种化学反应的进行而获得 电流的装置
腐蚀原电池——金属在电解质溶液中，由 于其表面不同部位的电极电位不同，存在 着电位差，因而形成了短路的原电池，即 腐蚀电池
电化学腐蚀示意图
电化学腐蚀反应方程式： 阳极区： 阴极区： 总反应式：
电化学腐蚀的必备条件
不论是牺牲阳极法还是外加电流法，其有效合 理的设计应用都可以获得良好的保护效果。
两种阴极保护方式的比较
优缺点
外加电流法
牺牲阳极法
优点 缺点
1.输出电流，电压可调
2.有效保护范围大，所用的辅 助阳极数量少
3.环境介质电阻率对其应用限 制小
4.初次建造费用低
5.对于需较大保护电流的结构 物比较经济
1.不需要外部电源 2.维护管理简单，可靠 度高 3.对邻近建筑物干扰影 响小 4.保护电流利用率高 5.不存在极性接反问题
• 电绝缘——与所有不保护的金属结构 必须有绝缘装置
阴极保护的测量
1.保护电流准电极，其自身电位是稳定不变 的
参比电极相对于标准氢电极的电位置
甘汞
+0.2415V
铜/硫酸铜
+0.316V
银/氯化银
+0.2503V
测量仪表：高输出阻抗(>5MΏ) 数字电压表
直流电源
要求：低压、可调、大电流、稳定
1.规格容量的设计计算：
输出电流：I = S * i
输出电压：V=I*R总 输出功率：W=I*V/η 0.7
η—功率因素，一般取
2.电源形式
手控电源：整流器——极化稳定后电流变化不 大时
自控电源——恒电位仪
整流器
输入交流电 可控硅整流：
输出直流电
控制极
整流元件为可控硅二极管，比普通二极管多了