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阳极外加电流阴极保护方法及参数

发布时间:2019/6/25 7:15:49

   一、阴极保护系统的分类

  根据提供阴极电流的方式不同,阴极保护技术主要分为两种:牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
  1、牺牲阳极阴极保护法是将一种电位更负的金属或合金,如铝、锌或镁与被保护金属结构物电性连接,通过电负性金属或合金这些阳极材料的不断消耗溶解,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化,使金属结构得到保护。
  该方式简便易行,不需要外加电源,很少产生腐蚀干扰,得到了广泛的应用,但对于牺牲阳极的使用也有很多失败的教训,其失败的主要原因是阳极表面生成了一层不导电的硬壳,限制了阳极的电流输出。而产生该问题的主要原因是阳极成分达不到规范要求,其次是阳极所处位置的电阻率太高。因此,设计牺牲阳极阴极保护系统时,要严格控制阳极成分,并注意选择电阻率低的位置安装牺牲阳极的阴极保护系统。
  2、外加电流阴极保护法是将外部交流电转变成外加低压直流电源,通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物,使之阴极极化,从而使腐蚀得到抑制,系统通过参比电极测量电位并将控制信号反馈给恒电位仪,以调节输出电流,从而使金属结构物始终处于良好的保护状态。
  外加电流所使用的辅助阳极,主要是为了使外加电流通过它形成回路输入电流到被保护的金属上进行阴极极化,因此要求它有良好的导电性。本身不容易腐蚀,有良好的机械性能,容易加工且价格便宜。常用的辅助阳极有废钢、石墨、高硅铁、铝合金、铂、镀铂等,其中,除废钢外,都具有难溶的特点,可以长期使用。
钛阳极外加电流阴极保护方法及参数
 
  二、阴极保护的有关参数
  1、参比电极
  为了对各种金属的电极电位进行比较,必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极电极,其电极电位具有良好的重复性和稳定性,结构简单,在阴极保护领域中得到广泛采用。
  不同参比电极之间的电位比较见下表1。
  表1  不同参比电极之间的电位比较

     被保护结构
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位/V
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜氯化银饱和甘汞
钢铁(土壤或水中)-0.85-0.750.25-0.778
钢铁(硫酸盐还原菌)-0.95

-0.85

0.15-0.878

  2、腐蚀电位(自然电位)
  每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位,称之为该金属的腐蚀电位(自然电位)。
  腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子,我们称失去电子的部位为阳极区,得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子受到腐蚀(如铁原子失去电子而变成铁离子溶入海水中)而阴极区得到电子受到保护。
  相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE),不同金属在土壤中的腐蚀电位如下表2。
  表2  不同金属在土壤中的腐蚀电位(相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE))
金属电位/V(CSE)金属电位/V(CSE)
低碳钢(表面光亮)-0.50to-0.80-1.10
低碳钢(表面锈蚀)-0.20to-0.50镁合金(6%Al,3%Zn,0.15%Mn)-1.60
铸铁-0.50高纯镁-1.75
混凝土中的低碳钢-0.20纯铝-0.80
铝合金(5%Zn)-1.05-0.20