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阴极保护引言：阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法，主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。
通过采取适当的措施，将金属材料的电位移到更负的方向，从而减少金属材料的腐蚀速度。
本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。
一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。
金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中，受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。
通过施加外加电源，将金属材料的电位移向更负的方向，实施阴极保护，可以有效地减缓金属的腐蚀过程。
具体而言，阴极保护主要包括两种方式：1) 通过阴极电流的施加，在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽，从而降低腐蚀的速率；2) 通过阳极材料的提供，以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。
二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域，并且有着重要的经济和社会效益。
以下是几个常见的应用领域：1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。
通过在管道表面施加电流，降低金属管道的腐蚀速率，延长其使用寿命。
这种方法具有效果明显、使用方便等优点，已被广泛采用。
2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中，容易受到海洋环境的腐蚀。
阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度，延长船舶的使用寿命。
通过在船体附近安装阴极保护系统，将船体电位负化，以减少腐蚀。
3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施，经常接触到腐蚀性介质。
阴极保护可以在油罐内外表面施加电流，降低其腐蚀速率，保护油罐的安全运营。
三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法，具体选择方法应根据不同情况和需求作出。
以下是几种常见的阴极保护方法：1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一，通过外接直流电源，在金属结构和电源之间建立电路，施加足够的电流来实现保护。
通过控制电流大小和施加时间，可以有效地减缓金属的腐蚀速度。
电化学保护1..
电化学保护
阴极保护
(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。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 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
缓蚀剂
缓蚀剂对电极反应的作用
E
Ecor E’cor
阴极极率Pc 增大
E
Ecor E’cor
阳极极化率 Pa增大
E
Ecor E’cor
阴极极化率 Pc阳极极化 率Pa都增大
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
土壤
[阴极型缓蚀剂]
[阳极型缓蚀剂]
[混合极型缓蚀剂]
三种缓蚀剂保护膜
2.0
4.0
6.0
8. 0
1.0
钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响
电流（MA）
引自＜催化电化＞ 1973.NO1 P14
(2) 阴极型缓蚀剂
阴极型缓蚀剂的作用在于增大腐蚀电池的阴极极 化，使阴极反应速度降低，从而减小金属的腐蚀。 有的阴极型缓蚀剂能减小氢离子还原反应的交换 电流密度，使析氢反应变得困难 。如硫化物、砷 化物等。这类化合物可能导致金属的氢损伤(氢鼓 泡、氢脆等)，而且大都有毒，所以酸溶液中已很 少使用。有些阴极型缓蚀剂能够在腐蚀电池的阴 极区形成沉淀膜，使阴极区面积减小，阴极极化 增强。如Zn2+(常使用ZnSO4) 。
防护技术
辅助阳极材料的性能
阴极保护原理
阴极保护原理
在腐蚀控制领域，阴极保护是一种常用的防护措施。
阴极保护通过在受保护金属表面施加一定的电流，将金属表面转化为阴极，从而抑制电化学反应，阻止金属的进一步腐蚀。
阴极保护原理基于金属腐蚀的电化学反应理论。
金属腐蚀是一个电池过程，由金属表面的阳极和阴极区域组成。
阳极处发生氧化反应，产生阳极溶解，阴极处则发生还原反应。
阴极保护的目的是将金属表面转化为阴极，使得金属表面的电位降低到极低值，使阳极溶解的速率极低或者完全停止，从而达到保护金属的目的。
实施阴极保护主要有两种方法：外加电流法和取代电位法。
外加电流法是通过外部电源施加一定的电流，使金属表面成为强化阴极，减少金属的氧化反应速率。
取代电位法是通过在金属表面放置一种具有更高自发电位的金属或导电体，将金属表面转化为低自发电位的阴极，使金属表面发生极化，减缓或停止金属的腐蚀反应。
阴极保护的实施需要考虑一系列因素，如金属的特性、介质的性质、电流密度等。
适当选择阴极保护方法和参数，能够有效延长金属的使用寿命，并减少维护和修复的成本。
总的来说，阴极保护通过将金属表面转化为阴极，通过减少电化学反应的速率来抵抗腐蚀。
这种技术在许多领域得到广泛应用，例如油气管道、船舶、桥梁等。
电化学保护_阴极保护
3、基本原理
当外加的电流继续增加时，系统的电位会继续往负的方向
移动，当电位达到阳极的平衡电位时，则阳极腐蚀电流等于零， 即得到了完全保护，这时阴极电流Ip（相当于R段）全部是外加 的电流，这一外加电流称为最小保护电流，所对应的电位称为 最小保护电位。一般在海水中金属从稳定电位往负的方向极化
200～300mV，就可以得到完全保护。
5.1.3 牺牲阳极性能要求
（ 3）阳极消耗率。牺牲阳极的消耗率是单位电量所消耗的阳极 质量，单位是kg· A-1· h-1或者kg· A-1· a-1。对于牺牲阳极来说，实际 测得的消耗单位质量牺牲阳极所产生的电量越大（ A· h· kg-1 ）， 则阳极消耗率越小。 （ 4）腐蚀特征。牺牲阳极的表面腐蚀特征是评定阳极性能的指 标之一。对于性能良好的阳极，要求表面腐蚀均匀，无难溶的沉 积物。阳极使用寿命长，不产生局部腐蚀脱落。牺牲阳极本身的
5.5～7.5
0.025～-0.035
0.10～ ≤0.1 0.15 6
≤0.2
余量
Al-Zn-In-Sn-Mg
2.5～4.0
0.020～0.050
0.025～ 0.075
0.50 ≤0.1 ～ ≤0.13 ≤0.02 6 1.00 电流效率/%
余量1.05～-1.09
化 学 成 分/%
合金种类
Al
In
Cd
Sn
Mg
Si
Fe
Cu
Al
Al-Zn-In-Cd
2.5～4.5
0.018～0.050
0.050 ～ 0.020
≤0.8
≤0.1 6
V0.02
余量
Al-Zn-In-Sn
2.2～5.2
电化学保护
三、电化学保护1．阳极保护（适用有钝化曲线的金属）凡是在某些化学介质中，通过一定的阳极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。
例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法，取得了良好效果，有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。
使用此法注意点：钝化区的电势范围不能过窄，否则容易由于控制不当，使阳极电势处于活化区，则不但不能保护金属，反将促使金属溶解，加速金属的腐蚀。
．阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极，这样构件本身就成为阴极而受到保护，发生还原反应。
阴极保护又可用两种方法来实现。
（1）称为牺牲阳极保护法：它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极，称为保护器。
这时，保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解，从而保护了原有的金属。
此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。
（2）外加电流的阴极保护法：目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法，它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。
该法是将被保护金属与外电源的负极相连，并在系统中引入另一辅助阳极，与外电源的正极相连(见图10—11)。
电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区，再回到直流电源B。
当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势，则所有金属表面处于同一电势，腐蚀电流消失。
因此，只要维持一定的外电流，金属就可不再被腐蚀。
（3）气相中阴极保护。
电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。
1988年，中国研究出了气相环境中的阴极保护技术，用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护，并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果，使材料的寿命延长了20多倍，为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。
《阴极保护》课件
阴极保护的应用领域
1 油气管道
阴极保护可延长管道 的使用寿命，并减少 维修和更换的成本。
2 船舶和海洋设施
3 桥梁和建筑结构
海水中的腐蚀对船舶 和海洋设施构成威胁， 阴极保护可以防止腐 蚀的发生。
在恶劣的环境条件下， 如盐湖地区和工业区， 阴极保护可保施工
系统的运行状况。
阴极保护的未来发展趋势
随着技术的不断进步，阴极保护将在更多领域得到应用，如新能源设施、航 空航天和高速铁路等。
阴极保护的原理
阴极保护的原理是通过形成保护电流来抵消金属腐蚀过程中的阳极反应。这 可以通过使用阴极保护剂、阳极材料和外部电源等手段实现。
阴极保护的方法
牺牲阳极法
通过使用比被保护金属更容易腐蚀的金属 作为阳极，从而保护被保护金属。
印流法
通过施加外部电流，将被保护金属作为阴 极，从而抑制金属的腐蚀。
《阴极保护》PPT课件
欢迎来到《阴极保护》PPT课件！通过这个课件，您将了解阴极保护的定义、 原理、方法、应用领域、设计与施工、评估与监控以及未来发展趋势。
阴极保护的定义
阴极保护是一种用于保护金属表面免受腐蚀的技术。通过在金属表面施加电流，将其作为阴极， 从而抑制氧化反应和电子流动，减少或消除金属的腐蚀。
系统设计
阴极保护系统的设计要考虑金属类型、环境条 件和保护需求等因素。
施工步骤
施工包括表面处理、安装阴极保护装置和进行 系统测试等。
阴极保护的评估与监控
1
评估方法
通过测量金属腐蚀速率、阴极保护
监控技术
2
电位和电流密度等参数，评估阴极 保护系统的性能。
使用远程监控系统、故障报警和定
期检查等技术，持续监控阴极保护
电化学保护
(b) 形成沉淀膜：聚磷酸盐，聚硅酸盐等；
(c) 形成吸附膜：有机物分子，含有能吸附于金属表 面，电负基(烷基)。
（3）电化学保护
1．保护器保护 将电极电势较低的金属和被保护的金 属连接在一起，构成原电池。电极电势较低的金属作为 阳极而溶解，被保护的金属作为阴极而避免腐蚀。又称 牺牲阳极保护法。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
1 =-
RT ZF
ln
aH2 a2
H+
= o
2
O2 ,H2O,H+
-
RT 2F
ln
a2 H+
1
a1/2 O2
因为
o H2O,O2 ,H+
=1.229V>Ho+ ,H2
=0
，易知
2 >
1
。
说明吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。
（2）加缓蚀剂 在原电池的体系中加缓蚀剂， 改变介质的性质，降低腐蚀速度。
1. 金属的可逆电极电势; 2. 氢、氧在金属表面的
超电势； 3. 金属的极化性能 4. 电解质溶液的组成
金属的防腐
（1）在金属表面涂敷各种保护层 (a)非金属保护层 在金属表面涂上油漆、搪瓷、
塑料、沥青、高分子材料等，使金属与腐蚀介质隔开。 (b)金属保护层 在金属表面用电镀或化学镀的方
法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层 不被腐蚀。保护层可分为阳极保护层和阴极保护层。
electrons
Zn
Pt
HCl
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
如右图所示，空气中的CO2，
SO2 等可溶解在水中形成电
H2O
解质溶液，从而形成了原电
电化学保护的原理及应用
电化学保护的原理及应用电化学保护是一种通过在金属表面形成保护膜或抑制电化学反应，从而防止金属腐蚀的方法。
它利用电化学反应的原理，在金属表面形成氧化物薄膜或与环境中的电解质反应生成可溶性盐，阻止金属继续腐蚀。
电化学保护主要有两种方式：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是通过在金属表面形成一个相对于金属较不易氧化的阳极，使其成为电池的阳极，从而使金属处于保护状态。
常见的阳极保护方法有三种：阳极保护、阳极保护、自动阳极保护。
阳极保护是通过在金属表面放置一块与金属具有较大电位差的金属，使其成为电池的阳极，从而保护金属。
这种方法常用于一些金属结构的保护，如船舶的金属结构保护。
常用的金属有铝、锌等。
阴极保护是通过给金属提供足够的电子，使金属表面形成一个较低电位的阴极，从而减缓金属的腐蚀。
常见的阴极保护方法有两种：外加电流阴极保护和物理阴极保护。
外加电流阴极保护是通过在金属表面加上外加电流，使金属表面形成一个保护性的氧化膜或金属膜。
常见的外加电流阴极保护方法有阴极保护和阴极保护。
物理阴极保护是通过在金属表面涂覆一层保护性的涂层，使金属表面与环境隔离，减缓金属的腐蚀。
常见的物理阴极保护方法有金属涂层和有机涂层。
电化学保护的应用非常广泛。
它可以用于金属结构、管道、储罐等各类金属设备的保护，在海洋、油田、化工、电力等行业都有重要的应用。
在海洋环境中，金属结构容易受到海水中的氯化物、硫化物等腐蚀性物质的侵蚀。
电化学保护通过在金属表面形成保护膜，可以有效地减缓金属的腐蚀速度，延长金属的使用寿命。
在油田行业中，金属管道、储罐等设备经常处于潮湿、腐蚀性介质中，容易发生腐蚀。
电化学保护可以在这些设备表面形成保护膜，降低金属的腐蚀速度，提高设备的安全性能。
在化工行业中，各种化学介质对金属的腐蚀性较强。
电化学保护可以在金属表面形成厚度合适的保护膜，有效地阻止金属与化学介质的接触，减少金属的腐蚀。
在电力行业中，设备如输电塔、变压器、电缆等常常暴露在空气中，容易被氧气腐蚀。