阴极保护原理

阴极保护原理

阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是使金属构件作为阴极，对其施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制，达到保护的目的。下面用极化曲线来说明阴极保护原理。为了说明问题，把阴极，阳极极化曲线简化成直线，如下图（1）所示。

在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属的电位降低到最活泼点的平衡电位。设金属表面阳极电位和阴极电位分别为Ea和Ec，金属腐蚀过程由于极化作用，阳极和阴极的电位都接近于交点S所对应的电位Ecorr（自然腐蚀电位），这时的腐蚀电流为Icorr。

图（1）

如果进行阴极极化，电位将从向更负的方向移动，阳极反应曲线EcS从S向C 点方向延长，当电位极化到E1时，所需的极化电流为I1，相当于AC线段，其中BC线段这部分是外加的，AB线段这部分电流是阳极反应所提供的电流，此时金属尚未腐蚀。如果使金属阴极极化到更负的电位，例如达到Ea，这时由于金属表面各个区域的电位都等于Ea，腐蚀电流为零，金属达到了完全保护，此时外加电流Iapp1即为完全保护所需电流。

根据提供阴极极化电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法两种。

阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种，前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌等）与被保护的金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。后者是将外部交流电转变成低压直流电，通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物，从而使腐蚀得到抑制。不论是牺牲阳极法还是外加电流法，其有效合理的设计应用都可以获得良好的保护效果。

阴极保护和涂覆层的联合应用，可以使地下或水下金属结构物获得最经济和有效的保护。良好的涂覆层可以保护构筑物99%以上的外表面不受腐蚀，地下或水下的金属结构物通常在使用前涂覆防护涂层用以将金属与电介质环境电绝缘隔离。如果金属构筑物能够做到完全电绝缘隔离，金属在电介质中的腐蚀电池的形成将受到抑制，腐蚀电流将无法产生，从而防止金属的腐蚀。然而，完全理想的涂覆层是不存在的，由于施工过程中的运输、安装及补口，热应力及土壤应力、涂层的老化及涂层微小针孔的存在，金属结构物的外涂层总会存在一些缺陷，而这些缺陷最终将导致金属的局部腐蚀产生。阴极保护技术和涂层联合应用则可以有效解决这一问题。一方面阴极保护可有效地防止涂层破损处产生的腐蚀，延长

涂层使用寿命，另一方面涂层又可大大减少保护电流的需要量，改善保护电流分布，增大保护半径，使阴极保护变得更为经济有效，对于裸露或防腐涂层很差的地下或水下金属构筑物，阴极保护甚至是腐蚀防护的唯一可选择的手段。

阴极保护的费用通常只占被保护金属结构物造价的1%～5%，而结构物的使用寿命则可因此而成倍甚至几十倍地延长，因此，这项技术得到人们的普遍认可，并已在船舶、港工设施、海洋工程、石化、电力、市政等领域得到越来越广泛的应用，前景十分广阔。

全称是牺牲阳极的阴极保护法，

利用电化学原理。只要在保护的材料，一般是钢板之类焊接一块锌版就可以了，牺牲锌版保护铁板，

阴极保护利用腐蚀电池的原理，使用电位低于被保护结构的合金（镁、铅、锌）等作为阳极，将被保护结构作为阴极，结构周围的土壤或水等介质作为电解质，组成一个二次腐蚀电池，使整个结构极化。此时，阳极表面表现为氧化反应。阴极表面表现为还原反应。因此，使阴极表面的腐蚀速度极大的减缓或停止。从而得到保护，故称为阴极保护。

所使用的阳极材料在此工程中逐渐消耗，故称牺牲阳极。

阴极保护技术对于电化学腐蚀的防护功能是无可取代的，其特点为技术成熟，安全可靠，稳定性好。利用涂层和阴极保护联合防腐可使结构运行的常年维护费用大幅度降低。

阴极保护技术也使用于其它酸、碱、盐介质中的金属结构和防腐