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Cathodic Protection Overview
 

阴极保护概述

金属有一种本能的趋势去回复原生矿(金属氧化物或其他自由基),去吸取氧气和水。这个动作被称为腐蚀,最常见的例子是钢材生锈。

腐蚀是一种电化学的过程,涉及到电流在微观和宏观范围的过程。从金属转变为组合形式出现由“阳极”的反应:

M →

M+

+ e-

(金属)

(可溶盐)

(电子)

一个常见的例子是:

Fe → Fe++ + 2e-

这种反应产生的自由电子,金属内传递到另一个金属表面(阴极),它是由阴极反应消耗的。在酸性溶液中的阴极反应是:

2H+ +

2e- →

H2

(氢离子

 在溶液中)

 

(气体)

在中性溶液的阴极反应涉及溶液中溶解氧的消耗:

O2 + 2H2O + 4e- →

4OH-

 

()

因此,腐蚀出现在阳极而不出现在阴极(除非是阴极金属物受到碱的侵蚀)。

1 腐蚀电池/双金属腐蚀

在阳极和阴极腐蚀过程中可能会有两种不同的金属连接在一起,形成了双金属结合;或者由于钢圈生锈,他们可能会在相同的金属表面紧密聚集。

这种腐蚀的过程最先是这样造成的:

解除自然电位电流的(双金属)结合。在冶金金属表面上不同的点发生变化。

地区环境差异,如表面氧气供应量的变化,(氧丰富的地区成为阴极;贫氧地区成为阳极)。

阴极保护的原理是连接外部的金属阳极保护和直流电流,使所有的金属表面成为阴极,因此不发生腐蚀。外部阳极可能是电流阳极,这里的电流是两种金属之间的电位差的结果,也可能是外加电流阳极,其中电流由外部直流电源直接作用。在电化学方面,金属与电解质溶液与它接触的电位变得更加消极,由负电荷的电子供应,在该腐蚀(阳极)的反应是阻塞,仅有的阴极反应才能发生。在随后的讨论中,假设被保护的金属是碳钢,这是最常见的建筑用料。对钢筋混凝土结构加固碳钢阴极保护,可应用在类似的方式。

阴极保护可通过两种方式:

- 使用电流(牺牲)阳极,或

-使用附加电流。

电流阳极系统采用电作为可直接连接到被保护的钢辅助阳极活性金属。在阳极和铁之间的自然电位差是由它们对应电位序决定的,导致正电流从阳极流动到铁脚。因此,铁脚的整个表面带负电并成为阴极。常用的金属,作为牺牲阳极的材料是铝,锌,镁。这些金属合金,以改善长期性能和溶解特性。

外加电流系统采用惰性(零或低解散)阳极,并且使用外部直流电源(整流AC),通过外部阳极的电流加到阴极表面。

此连接的应用类似于金属储罐,码头,海上建筑物和钢筋混凝土结构的阴极保护。

阴极保护的优点和用途

对以上的防腐蚀阴极保护的形式其主要优点是,它是适用于通过维持一个直流电路及其有效性,并可以简单地连续监测的结构。阴极保护也普遍适用于涂覆结构,以提供涂层遭到破坏的地方的腐蚀防护。它可应用于现有的结构,以延长其寿命。

指定使用的阴极保护最初将避免需要提供一个“腐蚀津贴”的结构,可能是制作代价昂贵的薄片。它用来提供安全保护,即使很小的泄漏不能为安全或环境原因容忍。阴极保护可以,原则上适用于任何接触金属结构,批量电解质(包括混凝土)。在实践中,其主要用途是保护被埋在泥土中的或浸泡在水中的钢结构。它不能用来防止大气对金属的腐蚀。

但是,它可以用来保护暴露在大气中和掩埋的混凝土结构免受侵蚀和锈蚀,因为混凝土本身含有足够的水分作为电解液。

常用阴极保护来保护结构的外部表面有:

  • 管道
  • 船体
  • 储罐基地
  • 码头和港口结构
  • 钢板,钢管和基础桩
  • 海上平台,浮式海上结构和附属海洋建筑

阴极保护也被用来保护内部结构表面:

  • 大直径管道
  • 船舱(产品舱和压载舱)
  • 存储罐(油舱和水舱)
  • 水循环系统
 
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