欢迎来访 宁波中科 官方网站 宁波中科-关注您的需求 - 设为首页 - 加入收藏
· 简单 · 高效· 专业 ·
当前位置 > 首页 > 资讯正文
阴极保护技术
来源:    发布时间:2015-12-11     

    阴极保护,往简单了说,就是把要保护的金属表面全部变成阴极,就叫阴极保护。为什么是全部变成阴极?为什么不是全部变成阳极?阴极又是什么,阳极又是什么。看完这篇文章你就知道了。

    好,先把阴极和阳极放在一边。关于阴,阳,这是我们老祖宗的东西,很容易弄懂。先说腐蚀是怎么回事。腐蚀就是材料的破坏,常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形态。化学腐蚀很好理解,金属在强的化学药剂环境中,如酸碱溶液中溶解,这就叫化学腐蚀。那电化学腐蚀是什么呢?

    化学腐蚀是一种原位腐蚀,因为腐蚀介质的破坏力非常强,所以在腐蚀点,金属材料和腐蚀介质直接发生了化学反应。比如铁和盐酸直接反应,生成了氯化铁和氢气。而在一般的介质中,比如淡水,海水,土壤,潮湿大气中,这些介质没有这么强的腐蚀性,比如说,你把一块铁放在水中,是看不到腐蚀反应的。那腐蚀是怎么发生的呢?

    在这些相对温和的介质中,发生的腐蚀也比较温和,在短时间内肉眼是看不到的。这些腐蚀就是电化学腐蚀,据说占到所有腐蚀的90%左右。电化学腐蚀是在金属表面上发生的一种电化学反应。前面说到化学反应,化学反应是一种原位反应,他只需要两个条件就可以发生,即金属和化学物,即氧化剂和还原剂。而电化学反应由于介质的腐蚀性不强,能量不足,他需要三个条件才能发生,阴极(能量较低的区域),阳极(能量较高的区域),电解质环境(在两个不同区域之间提供离子、即电荷交换通道,同时参与阴极反应)。以在淡水中的铁为例子:

    阳极,发生氧化反应:

Fe –2e = Fe 2+

    阴极,发生还原反应:

H2O+ O2 +2e = 2OH-

    这些反应式我们初中就学过,失去电子的氧化反应,金属变成离子,发生腐蚀。所以阳极。发生腐蚀,而在阴极,得到电子,金属不参与反应,反应得是氧气和水。

    为什么金属表面会有阴极区和阳极区呢,金属表面不是一样吗,都是铁?其实在宏观状态下是一样的,在微观状态下是不平均的。另外,金属表面接触的介质浓度不一样(比如,我们观察到,船船或钢桩腐蚀最严重的部位既不是水上,也不是水下,而是潮差区或飞溅区,这些区域由于与氧气接触的程度不一样,氧气浓度不一样,因此,氧气浓度最大的地方就是阳极区,所以水线部位最容易腐蚀,这就是氧浓差腐蚀,氧浓差腐蚀也是一种电化学腐蚀形式)。我们经常看到在金属表面压一块砖头,过一段时间后,砖头边缘就锈了,这就是人为造成的氧浓差腐蚀。

    打个不恰当的比方吧,你把金属表面想象成一块草原,草原上有男人,女人(金属表面不同的状态),当他们要结婚的时候,就需要媒人(介质)。具备了这三个条件,他们来电了,就会发生我们前面所说的腐蚀反应。所以,从腐蚀的角度来看,最糟糕的状态就是草原上全是女人,只有很少量的男人,这种状态在腐蚀学上,就叫做“大阴极小阳极”状态,那些阳极部位,腐蚀反应会非常快,这也是古代皇帝都短命的主要原因之一。

    那阴极保护呢,道理就非常简单了,把草原上的人全部变成女人,大家也就都太平了。这种方法通过两种途径:

      1、 牺牲阳极保护法,在要保护的金属边上连接一块更容易腐蚀的金属,比如镁铝合金;这就象在草原边上新建立了一个“帅哥基地”,这样,女人们对本草原的男人毫无兴趣,要腐蚀也腐蚀那些“帅哥”们。而且更奇妙的是,在这种情况下,草原上的男人会自动变成“伪娘”,相对于“帅哥”们也是阴极。当然,他们与那些“帅哥”形成腐蚀回路的机率要小于那些真正的“女人”们。这种方法下,“帅哥”们会慢慢消耗殆尽,这种方法就叫牺牲阳极法;

      2、 外加电流法,建立一个通电电路,在金属边上设置一个辅助阳极,将辅助阳极连接到电源的正极,将金属连接到电源的负极,强制将金属全部变成阴极。这种方法类似于强制把草原上的男人变性了,简单粗暴。

那么大家一定觉得,外加电流法更直接,更简单,效果更好。理论上是这样的,但是外加电流法也有它的不足,比如,需要建立一个电流通路,基本费用不低,如果保护对象较少,那就不经济了。另外,由于持续通电,需要进行设备管理。所以,在保护对象较少时,一般用牺牲阳极方法,而大量的结构,一般推荐外加电流方法。当然,这不是绝对的,要根据现场实际情况,由防腐蚀工程师进行设计。

一定有聪明的人问,那把金属表面全部变成阳极,不也一样不会发生腐蚀吗?真是机智的问题啊,真的有这种防腐蚀方法,就叫阳极保护。有两个应用,一是在浓硫酸的储存中,就是用碳钢储罐,将表面强制设置成阳极,在表面快速发生惨烈的阳极反应,生成的腐蚀产物是致密的,从而保护了内层的金属,这种方法就叫阳极保护,可以简单理解成将表面全部变成阳极,快速发生阳极反应,形成致密的保护层。还有一种应用就是不锈钢或铝材的防腐蚀,不锈钢和铝材耐腐蚀的原理就是表面金属与空气接触时,会迅速发生氧化反应,表面形成了一层致密的氧化膜(氧化产物或腐蚀产物)。但是在海水中,海水含氯化钠,由于氯离子具有活化作用,局部会活化这些金属,不能形成致密氧化膜,容易形成点蚀。所以,不锈钢和铝合金在海水中是不能作为耐腐蚀材料使用的。

更进一步说,既然一个电化学腐蚀反应需要三个要素,阴极,阳极和介质,那消灭介质可以吗?当然可以,在干燥的环境中,是不会发生电化学腐蚀的,比如在外太空,由于没有腐蚀介质,所以也就不会有电化学腐蚀发生。所以潮湿环境中金属更容易腐蚀,这是常识。

我们日常使用涂料来防护,阻隔介质与金属接触也是一种重要的防护机制。

现在你理解什么叫阴极保护了吗?重复一遍,简单来说,就是用外加的方法,将金属表面全部转换成电化学意义上的阴极状态。

宁波中科腐蚀控制工程技术有限公司是专业从事阴极保护的专业公司,我们从事阴极保护工作已经有十多年了。阴极保护技术在我们看来,是最经济的防腐蚀技术,投入少,效果大。阴极保护技术相对于其它防护技术最大的优势在于,当金属管道或结构使用阴极保护技术时,由于阴极保护技术是一种电学保护技术,保护电流流向管道表面电阻最小的位置,即防腐蚀涂层破损的位置。所以,阴极保护技术与涂层技术结合,形成子一个完美的防腐蚀组合,当涂层完好时,阴极保护待命,不发生作用。当涂层发生破损时,哪里有破损,电流就流向哪,什么时候发生破损,电流就什么时候流过去,1秒钟都不会耽搁!

单独使用涂层技术对你的结构进行防护,是不保险的,哪天有个老鼠到你的结构上磨牙,或者有一棵顽强的小树苗非要在你的管道上生根,你的涂层做得再好都没用。而这个时候,你所能指望的,除了祈祷就是阴极保护了。

推荐阅读:防腐蚀工程师是个什么鬼!

新闻中心   更多>>
全面复工!全力战疫!
宁波中科成为浙江省A级“守合同重信用”企业
宁波中科应用NB-loT连云技术升级现有通
宁波中科再次获得科技型中小企业的入库登记编
兴光燃气北仑高压管道杂散电流检测顺利完成
宁波中科完成襄阳余家湖油库阴极保护项目
行业新闻   更多>>
[政策]关于规范公路桥梁与石油天然气管道交
美国国会推动新的管道管理法规
市科技局三举措力促高端创新要素向新材料科技
200余名专家在黑龙江省研讨材料腐蚀与防护
中国参与首次全球范围腐蚀成本调查
Copyright © 2008-2015 corpro.com.cn All Rights Reserved
版权所有:宁波中科腐蚀控制工程技术有限公司 网站备案序号:浙ICP备09048875号
地址:浙江省宁波市高新区光华路299弄C4幢708室 服务热线:0574-87719790