金属腐蚀控制技术的阴极保护
金属电化学腐蚀过程中,微型电池的阴极是接受电子产生还原反应的电极,阳极是失去电子发生氧化反应的电极,只有阳极才发生腐蚀。阴极保护法就是将需要保护的金属作为腐蚀电池的阴极(原电池的正极)或作为电解池的阴极而不受腐蚀。前一种称为牺牲阳极法,后一种称为外加电流法。牺牲阳极法,就是电极电位较负(较活泼)的金属或其合金连接在被保护的设备上,例如钢铁设备连接一块Zn、Mg或Al合金,使它们在形成的原电池中作为阳极而被腐蚀,而使金属设备作为阴极受到保护,这种被牺牲的阳极须定时更换。外加电流法,是在体系中连接一块导流电极(石墨、铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等)作为阳极,当外部导入的阴极电流,使局部阴极电流与局部阳极电流相等、方向相反而相互抵消时,金属腐蚀停止,达到保护设备的目的。阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构、装置等,如管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油气井等。为了减少电流输入,延长使用寿命,阴极保护法一般和金属表面涂料法联合应用,是一种经济简便、行之有效的金属防腐方法。
阴极保护的腐蚀简介
1)重要性1972年,美国NACE协会估计每年损失是100亿美元,1976年BMR研究所调查每年损失接近700亿美元。美国国会非常震惊,对此要求贸易部进行证实,1982年发表的数据是每年损失126亿美元。考虑到国家高速公路、水、废水、废气、地下储罐、因腐蚀造成的污染,每年的损失是3000亿美元,占GDP的5%。1998年,我国工程院历时3年对全国的腐蚀进行调查,调查结果表明我国腐蚀造成的损失达5000多亿元。2)腐蚀原因金属是从矿石中提取出来的,在提炼过程种必须要给它一定的能量,使其处于高的能量状态 。材料基本规律总是趋向于最低的能量状态 ,因此金属都是热力学不稳定的,具有和周围环境(如氧和水)发生反应的趋势,以达到较低的、更稳定的能量状态,如生成氧化物。 以铁为例: 阳极:Fe-2e→Fe2+ 阴极:O2+4e+2H传钯4OH- Fe2++2OH-→Fe(OH)Fe(OH)2+1/2O+H传钯二Fe(OH)锭3)腐蚀倾向对于所有的金属的腐蚀倾向理论上采用电位的概念进行比较。电位负的金属,活性较强,容易发生腐蚀。电位正的金属活性相对较弱,腐蚀倾向性小。4)控制措施多年的实践证明,最为经济有效的腐蚀控制措施主要是覆盖层(涂层)加阴极保护。与国外相比,我国75%的防蚀费用用在涂装上,而电化学保护使用的相对较低。5)施加涂层后,为什么还会腐蚀涂层的作用主要是物理阻隔作用,将金属基体与外界环境分离,从而避免金属与周围环境的作用。但是有两种原因会导致金属腐蚀。一是涂层本身存在缺陷,有针孔的存在;二是在施工和运行过程中不可避免涂层会破坏,使金属暴露于腐蚀环境。这些缺陷的存在导致大阴极小阳极的现象,使得涂层破损处腐蚀加速。
外加电流阴极保护法和牺牲阳极法,这两种方法的原理是一样的?
不一样。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中,使该金属上的电子转移到被保护金属上去,使整个被保护金属处于一个较负的,相同的电位下。该方式简便易行,不需要外加电源,很少产生腐蚀干扰,广泛应用于保护小型(电流一般小于1安培)或处于低土壤电阻率环境下(土壤电阻率小于100欧姆.米)的金属结构。外加电流阴极保护法优缺点一、优点:1、需要较大的电流场合,特别是裸露的或涂层较差的结构物的防护;2、所有导电的电解质溶液内;3、用于水箱里的大型热交换器、油加热处理器和其他容器保护4、储水罐的内壁5、地面上储存罐的外底6、地下储罐7、地下或水中的基桩和打板桩二、缺点:1、与牺牲阳极相比,需要更高的检测和维护费用;2、需要外部电源,持续的电源供给费用;3、具有引发杂散电流干扰的高风险。可导致过保护,引发防腐层的破坏及管材氢脆。
牺牲阳极的阴极保护法是什么?
牺牲阳极的阴极保护法是一种防止金属腐蚀的方法。牺牲阳极的阴极保护法,又称牺牲阳极保护法,是一种防止金属腐蚀的方法,即将还原性较强的金属作为保护极,与被保护金属相连构成原电池,还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗,被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。原理:原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生。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,因而金属腐蚀速度减小,称为阴极保护效应。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 。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(失电子反应)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。