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阴极保护的基本原理介绍

阴极保护就是使被保护物体成为电化学体系中的阴极,进行阴极极化,从而使其受到保护的一种电化学保护方法。

阴极保护主要应用于如下环境中:

(1)淡水及海水中用以防止码头、船舶、平台、闸门、冷却设备的腐蚀。

(2)碱及盐类溶液中用以防止储槽、蒸发罐、熬碱锅等的腐蚀。

(3)土壤及海泥中,用以防止管道及电缆等的腐蚀。

阴极保护较为简便,效果良好,而且非常经济,可以防止某些金属的局部腐蚀,如点蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等,但不宜用于酸性介质及非电解质中。

一、阴极保护的基本原理

阴极保护可通过如下两种方法实现:

(1)利用外加电流,使被保护金属结构的整个表面变成阴极,叫做外加电流阴极保护;

(2)在需要保护的金属设备上连接一种电位更负的金属或合金,叫做牺牲阳极保护,又称护屏保护。

如图4-1 所示为阴极保护的示意图,图4-2 为阴极保护原理示意图。

当金属材料与电解质溶液相接触时,由于金属表面的电化学不均匀性,常形成腐蚀电池,这种腐蚀电池可以简化为一个双电极原电池,如图4-1 (a)所示。若对金属设备进行阴极保护,可将金属用导线连接到一外加电源的负极,把另一辅助阳极接到电源的正极,就成为如图4-3 所示的模型。此时,通过辅助阳极的电流在流经电解质溶液后,主要集中于金属的阴极部分,使金属发生阴极极化,该电流通过阴极再流回电源,从而使金属的总电位降低。如果所加的保护电流足够大,则被保护结构上原来的阳极不再溶解,此时即得到完全的保护。

牺牲阳极保护的原理与外加电流阴极保护完全相同,其区别在于:为了使被保护金属的阴极极化所需要输入的电流,前者靠一具有更负电位的金属腐蚀溶解提供,后者则靠外加直流电源提供。

例如,用镁作为牺牲阳极,则由镁与被保护金属间的电位差所产生的电流来达到保护的目的。此时,系统靠镁的溶解来提供保护电流。当用外部的直流电源提供保护电流时,辅助阳极起传递电流的作用,辅助阳极的材料应为导体,常用高硅铸铁等。


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