管线阴极保护教程
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××××××公司××管线防腐 阴极保护装置
技术培训教程
编制：fxz zjp
2010年3月
目录
一、金属防腐基本知识 二、阴极保护原理 三、阴极保护方式 四、阴极保护的基本参数 五、参比电极
六、××××管线阴极保护装置
七、恒电位仪工作原理及操作
一、金属防腐基本知识
1、电化学腐蚀原理 ❖ 金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀称为电化
❖ 若使金属继续阴极极化到更负的电位Ea即达到微阳极的开路 电位，则腐蚀减至为零。金属达到完全保护
❖ 总之，极化消除了被保护金属体表面的电化学不均匀性，抑 制了微电池作用，又因为阴极极化构成了新的大地电池即保 护电路，使被保护金属体成为新的大地电池的阴极，从而在 其表面只发生得电子的还原反应。金属不再发生丢电子的氧 化反应，腐蚀不再发生。这就是阴极保护使金属受到保护的 原理。
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二、阴极保护原理
❖ 阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤 等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是使 金属构件作为阴极，对其施加一定的直流电流，使其产生阴 极极化，当金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电 化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制， 达到保护的目的。在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有 自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属 的电位降低到最活泼点的平衡电位。
❖ 事实上，上述的极化曲线是测不出来的。这是因为人们无法 在腐蚀电池系统中确定阳极与阴极的面积。也无法保证在电 极表面只发生单一的一种电极反应。甚至不可能测到腐蚀电 池中任一微阳极部位，或微阴极部位的电位值。而测到的通 常是其微阳极与微阴极极化后，共同趋向的电位Ecorr。上 述极化曲线称之为理想的极化曲线，或假想的极化曲线。它 所反映的是，腐蚀电池内电流与阳极和阴极电位的关系。
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二、阴极保护原理
❖ ２、阴极保护原理
❖ 在介绍腐蚀电池工作原理时，人们曾谈到由于金属 本身的电化学不均性，或由于外界环境的不均匀性， 都会形成微观的或宏观的腐蚀原电池。例如在碳钢 表面，其基体金属铁与碳素体Fe3C如浸在电解质 溶液中会形成电位差为200mV的微电池腐蚀。
❖ 当采用外加电流极化时，原来腐蚀着的微电池会由 于外加电流的作用，电极电位发生变化，此时腐蚀 着的微电池的腐蚀电流减少，称之为正的差异效应。 反之，则称之为负的差异效应
学腐蚀。它是金属腐蚀中最普遍的一种形式，这种形式发生 在金属和电解质溶液接触而互相作用的时候，其最明显的特 征是它必然有电流的流动（电子的转移）。
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一、金属防腐基本知识
❖ 金属电化学腐蚀原因是金属表面产生原电池作用，或外界电 源影响使金属表面产生电解作用所引起的破坏。把两种电极 电位不同的金属放入电解液中，即成为简单的原电池，若用 导线将两种金属连接起来，则两电极间有电位差存在而产生 电流。例如将锌板和铜板当作两极，插入装有稀硫酸溶液的 同一器皿中，并用导线连接，如图１—１所示。由于双电层 原理Zn、Cu各自在溶液中建立电极电位，但Zn的电极电位 较负，所以不断失去电子，变成Zn2+离子溶解到电解质溶 液中去。锌板上多余的电子则沿导线由锌板流到铜板，铜板 上不断地有来自锌板的电子和溶液中的氢离子中和放电。
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二、阴极保护原理
❖ １、理想极化曲线 ❖ 腐蚀电池在电路接通后就产生电流，电流的流通，使得腐蚀
电池阳极和阴极的电极电位都偏离电流未流通之前的电极电 位值。 ❖ 在阳极，由于阳极金属溶解即离子化的过程滞后于电子的转 移过程，而正电荷过剩，使阳极表面的电位向正的方向偏移， 即阳极极化。 ❖ 在阴极表面，由于从阳极转移过来的电子的迁移速度大大于 在阴极表面的极化剂（H+和O2分子）吸收电子的速度，使 大量电子在阴极表面集聚，从而使阴极表面的电位向负的方 向偏移，即阴极极化。
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二、阴极保护原理
❖ 阳极极化和阴极极化的共同结果，造成了腐蚀原电池起始电 位差的变小。将腐蚀电池阳极和阴极的电极电位与电流之间 的关系用曲线表示出来绘成图，就得到了腐蚀电池的极化曲
线图。图１—２是腐蚀电池的极化曲线示意图。
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二、阴极保护原理
❖ 如图所示，EaS是阳极化曲线，EcS是阴极极化曲线，当腐 蚀电池内电阻为零时，它们相交于Ｓ点。Ｓ点所对应的电位 称之为该体系的腐蚀电位，也称自然电位，表为Ecorr。它 是腐蚀电池的阳极和阴极在极化后共同趋近的电位值。与此 电位值相对应的电流Icorr称为该系统理论上最大可能的腐蚀 电流。
❖ 其电极反应： ❖ 在铜板上酸中的H＋离子接受电子进行还原，生成氢气逸出
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一、金属防腐基本知识
❖ 整个电池反应为 ❖ 在原电池外部电子e由锌板流到铜板（图中虚线方向），则
电流方向由铜板到锌板。（图中实线方向）。 ❖ 在原电池内部电流方向是从锌板流入溶液，再由溶液流入铜
板。电极电位比较负的锌板称为阳极，电极电位比较正的铜 板称为阴极。 ❖ 在电解质溶液中，金属表面上的各部份，其电位是不完全相 同的，电位较高的部分形成阴极区，电位较低的部分形成阳 极区。这便构成了局部腐蚀电池。 ❖ 腐蚀电池可以理解为金属腐蚀表面上短路的多电极原电池。
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二、阴极保护原理
❖ 强制电流阴极保护所引起的差异效应可用图１—５来说明。
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二、阴极保护原理
❖ 上图a为未加阴极保护之前金属本身的腐蚀的电池模型；b为 加阴极保护以后保护电池的电路及原来腐蚀电池的变化，所 加的外电流I'的方向是使被保护金属作为阴极。
❖ 向系统输入外电流，使金属阴极极化，此时整个腐蚀原电池 体系的电位将向负的方向偏移。
❖ 阴极保护的原理；是给金属补充大量的电子，使被保护金属 整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位， 金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法 可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极 保护。
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三、阴极保护方式 ❖ 阴极保护可以通过下面两种方式实现。 ❖ １、牺牲阳极法 ❖ ２、强制电流保护法
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2010年3月
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一、金属防腐基本知识 二、阴极保护原理 三、阴极保护方式 四、阴极保护的基本参数 五、参比电极
六、××××管线阴极保护装置
七、恒电位仪工作原理及操作
一、金属防腐基本知识
1、电化学腐蚀原理 ❖ 金属在电解质溶液中由于电化学作用所发生的腐蚀称为电化
❖ 若使金属继续阴极极化到更负的电位Ea即达到微阳极的开路 电位，则腐蚀减至为零。金属达到完全保护
❖ 总之，极化消除了被保护金属体表面的电化学不均匀性，抑 制了微电池作用，又因为阴极极化构成了新的大地电池即保 护电路，使被保护金属体成为新的大地电池的阴极，从而在 其表面只发生得电子的还原反应。金属不再发生丢电子的氧 化反应，腐蚀不再发生。这就是阴极保护使金属受到保护的 原理。
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二、阴极保护原理
❖ 阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤 等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是使 金属构件作为阴极，对其施加一定的直流电流，使其产生阴 极极化，当金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电 化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制， 达到保护的目的。在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有 自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属 的电位降低到最活泼点的平衡电位。
❖ 事实上，上述的极化曲线是测不出来的。这是因为人们无法 在腐蚀电池系统中确定阳极与阴极的面积。也无法保证在电 极表面只发生单一的一种电极反应。甚至不可能测到腐蚀电 池中任一微阳极部位，或微阴极部位的电位值。而测到的通 常是其微阳极与微阴极极化后，共同趋向的电位Ecorr。上 述极化曲线称之为理想的极化曲线，或假想的极化曲线。它 所反映的是，腐蚀电池内电流与阳极和阴极电位的关系。
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二、阴极保护原理
❖ ２、阴极保护原理
❖ 在介绍腐蚀电池工作原理时，人们曾谈到由于金属 本身的电化学不均性，或由于外界环境的不均匀性， 都会形成微观的或宏观的腐蚀原电池。例如在碳钢 表面，其基体金属铁与碳素体Fe3C如浸在电解质 溶液中会形成电位差为200mV的微电池腐蚀。
❖ 当采用外加电流极化时，原来腐蚀着的微电池会由 于外加电流的作用，电极电位发生变化，此时腐蚀 着的微电池的腐蚀电流减少，称之为正的差异效应。 反之，则称之为负的差异效应
学腐蚀。它是金属腐蚀中最普遍的一种形式，这种形式发生 在金属和电解质溶液接触而互相作用的时候，其最明显的特 征是它必然有电流的流动（电子的转移）。
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一、金属防腐基本知识
❖ 金属电化学腐蚀原因是金属表面产生原电池作用，或外界电 源影响使金属表面产生电解作用所引起的破坏。把两种电极 电位不同的金属放入电解液中，即成为简单的原电池，若用 导线将两种金属连接起来，则两电极间有电位差存在而产生 电流。例如将锌板和铜板当作两极，插入装有稀硫酸溶液的 同一器皿中，并用导线连接，如图１—１所示。由于双电层 原理Zn、Cu各自在溶液中建立电极电位，但Zn的电极电位 较负，所以不断失去电子，变成Zn2+离子溶解到电解质溶 液中去。锌板上多余的电子则沿导线由锌板流到铜板，铜板 上不断地有来自锌板的电子和溶液中的氢离子中和放电。
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二、阴极保护原理
❖ １、理想极化曲线 ❖ 腐蚀电池在电路接通后就产生电流，电流的流通，使得腐蚀
电池阳极和阴极的电极电位都偏离电流未流通之前的电极电 位值。 ❖ 在阳极，由于阳极金属溶解即离子化的过程滞后于电子的转 移过程，而正电荷过剩，使阳极表面的电位向正的方向偏移， 即阳极极化。 ❖ 在阴极表面，由于从阳极转移过来的电子的迁移速度大大于 在阴极表面的极化剂（H+和O2分子）吸收电子的速度，使 大量电子在阴极表面集聚，从而使阴极表面的电位向负的方 向偏移，即阴极极化。
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二、阴极保护原理
❖ 阳极极化和阴极极化的共同结果，造成了腐蚀原电池起始电 位差的变小。将腐蚀电池阳极和阴极的电极电位与电流之间 的关系用曲线表示出来绘成图，就得到了腐蚀电池的极化曲
线图。图１—２是腐蚀电池的极化曲线示意图。
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二、阴极保护原理
❖ 如图所示，EaS是阳极化曲线，EcS是阴极极化曲线，当腐 蚀电池内电阻为零时，它们相交于Ｓ点。Ｓ点所对应的电位 称之为该体系的腐蚀电位，也称自然电位，表为Ecorr。它 是腐蚀电池的阳极和阴极在极化后共同趋近的电位值。与此 电位值相对应的电流Icorr称为该系统理论上最大可能的腐蚀 电流。
❖ 其电极反应： ❖ 在铜板上酸中的H＋离子接受电子进行还原，生成氢气逸出
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一、金属防腐基本知识
❖ 整个电池反应为 ❖ 在原电池外部电子e由锌板流到铜板（图中虚线方向），则
电流方向由铜板到锌板。（图中实线方向）。 ❖ 在原电池内部电流方向是从锌板流入溶液，再由溶液流入铜
板。电极电位比较负的锌板称为阳极，电极电位比较正的铜 板称为阴极。 ❖ 在电解质溶液中，金属表面上的各部份，其电位是不完全相 同的，电位较高的部分形成阴极区，电位较低的部分形成阳 极区。这便构成了局部腐蚀电池。 ❖ 腐蚀电池可以理解为金属腐蚀表面上短路的多电极原电池。
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二、阴极保护原理
❖ 强制电流阴极保护所引起的差异效应可用图１—５来说明。
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二、阴极保护原理
❖ 上图a为未加阴极保护之前金属本身的腐蚀的电池模型；b为 加阴极保护以后保护电池的电路及原来腐蚀电池的变化，所 加的外电流I'的方向是使被保护金属作为阴极。
❖ 向系统输入外电流，使金属阴极极化，此时整个腐蚀原电池 体系的电位将向负的方向偏移。
❖ 阴极保护的原理；是给金属补充大量的电子，使被保护金属 整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位， 金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法 可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极 保护。
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三、阴极保护方式 ❖ 阴极保护可以通过下面两种方式实现。 ❖ １、牺牲阳极法 ❖ ２、强制电流保护法