辅助阳极不溶性外加电流的阴极保护法示意图原理
阴极保护原理讲义ppt课件
2、目前主要使用的几种阳极材料及性能
废钢铁阳极：是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其 来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出 气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大， 在土壤中为8.4kg/A.a，使用寿命较短，多用于临时性保护 或高电阻率土壤中。
石墨阳极：是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常 用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗 入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将 明显减小。 石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆， 在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地 床中的应用逐渐减少。
(52、) 土按层DI厚ST，应键无，块用以石米，：为便单于保位施输工护入；接大地棒型间的或距离处a，范于围从高1米土到10壤米。电阻率土壤中的金属结构，如：
长输埋地管道，大型罐群等。
外加电流阴极保护原理
Icor
Ic Ia
阳极区
阴
阳
极
极
阴极区
腐蚀金属
7、按START键开始测量并读取读数，该数值即为阳极地床接地电阻值。
一、腐蚀电位或自然电位 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（如，铁原子失去电子而变成铁离 子溶入土壤）受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。
低于周围环境。 4、测定bc段的管内电流I2.
超过最大保护电位时称为"过保护"。 2、恒电位仪的维护
1) 阴极保护恒电位仪一般都配置两台，互为备用，因此应按管理要求定时切换使用。 由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降（介质中的电压降）。 辅助阳极：与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。 第八章 恒电位仪操作规定 金属探棒插入地面深度0.
阴极保护原理
1．关于阴极保护原理的叙述如前面所述，阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。
阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。
实体布局请见示意图。
关于它们实现阴极保护的过程，许多书籍、资料都有叙述，下面从积累的摘录（也可参照示意图）：（1）“用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。
从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有[b]外加电子注入管道表面。
当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。
[/ b]这时，微阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。
施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。
当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。
此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。
”这是一本石油工人技能培训教材里的叙述，是较最详细的一种，差不多的叙述在类似的书或小册子里常可见到。
（2）“在每种条件下，管线表面都会出现阳极区和阴极区，[b]在阳极区电流由管线钢表面流出，进入周围环境电解质（土壤和水），管线在该区域将会发生腐蚀。
在阴极区，电流由电解质流到管线表面上，该区域的腐蚀速率将减小。
[/b]基于上述观点，很明显，若[b]使得管线表面暴露的每一点都有电流流入，那么就可以减小腐蚀速率。
准确地说，这就是阴极保护所要完成的任务，直流电被强制地流到管线表面上，这一直流电可以使管线的电位向负方向偏移，导致金属腐蚀速率减小。
[/b]当适当调整电流大小并使其超过由阳极区释放的腐蚀电流时，将会有净电流注入管线表面的这些区域上，管线的整个表面将是阴极，腐蚀速率被减小，……阴极保护工程师的主要工作就是决定将腐蚀速率减小到可以接受水平时所需的阴极保护实际水平，腐蚀监测并结合阴极保护准则常常被用于这一决策。
外加电流阴极保护辅助阳极的选择及计算
河南汇龙合金材料有限公司刘珍外加电流阴极保护辅助阳极的选择及计算河南汇龙刘珍为大家讲解辅助阳极又称阳极接地装置，阳极地床。
它是外加电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分，辅助阳极的好坏决定了阴极保护系统的使用寿命和保护距离，也决定了外加电流阴极保护系统的保护效果，如果处置不当，则阴极保护系统无法正常运行，甚至还坏对其他进出产生杂散电流干饶。
恒电位仪通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化(防止电化学腐蚀)电流再由管道流入恒电位仪负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀;而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。
阴保站的电能60%消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。
阳极材料必须有良好的导电性能，在与土壤或地下水接触时有稳定的接地电阻，即使在高电流密度下，其表面的极化较小;化学稳定性好，在恶劣环境中腐蚀率小;有一定的机械强度并便于加工和安装;价格低来源方便。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍一般来说，阳极埋设地区的土壤越潮湿，土壤电阻率越低，阳极埋设越深，阳极床的接地电阻越小。
有时，当土壤和阳极床的地质结构不能满足阳极接地电阻的要求时，会采用在阳极地床的回填区域添加一些极化剂，以增加土壤导电性能，减少地床接地电阻。
1、辅助阳极埋设位置的选择辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资。
从实测数据来看辅助阳极距汇流点200米以内时，对电流分布影响较大，远于300米后影响就不大了。
故在长输管道的干线上阳极一般设在距管道300～500米之间为宜。
管道较短或油气管道较密集的地区，采用50～300米之间是合适的。
花格线设计是450m，对于土壤电阻率很大的地区是否过远，是值得研究的问题。
因此对处于特殊地形、环境的管道，辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况慎重选定。
外加阴极保护原理
保护电位，取决于金属性质和所处介质的性质，变化不大。通常最佳保护电位（船体钢板相对于银/氯化银参比电极的电位）-0.75~-1.00V，ICCP控制仪-恒电位仪的工作电压范围±2V。
（2）保护电流密度
保护电流密度，除金属和介质的性质外，还受环境影响，变化较大，可能包括：
·船舶在静止海水中，电流密度150mA/m2时，可以很快达到保护电位（-0.80V）；但若电流密度小于40mA/m2，则几乎无法达到保护电位。
·海水是流动的而且海流和风浪时大时小，船舶也有时停泊有时航行且航速有快慢，都影响最佳保护电流密度。例如恶劣气象航行和破冰航行，所需要的保护电流密度显著增高。
·不同海域海水含盐量有差别，不同季节海水温差不同，都会影响最佳保护电流密度。
保护电流密度，需要综合考虑上述各种因素，而且主要靠大量的实践才能得到比较切实的数据。船体外加电流阴极保护装置的管理者，日常应针对这些环境因素不断调节、修整装置的相关参数，以确保其充分发挥作用。
船名：——————年——月航次：———From———To———
艉系统容量：————A————V艏系统容量：————A————V
期
航行区域
海水温度
艉输出
电极检测保护电位（mV）
艏输出（若有）
电极检测保护电位（mV）
艉轴电压（mV）
备注
A
V
S1
S2
A
V
S3
S4
1
2
┊
29
30
31
⑤船到淡水水域，及时停止装置工作。再次航行到海水水域，重复本节第①、②、③、④各项。
（4）阳极屏蔽层
船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。
ICCP船舶防腐
（2） 辅助阳极布置 两种布置方法： a.近阳极布置－－直接安装在被保护金属 构件上， b. 远阳极布置－－放在被保护构件几米 甚至几十米以外，－－耗电量大，阳极消 耗大，且易漏电，产生杂散电流腐蚀，而 近阳极布置则相反。
2.直流电源 低电压大电流，输出 可调的直流电源，使 用较多的是可控硅恒 电位仪。
流较小。
+ 辅助 阳极 腐 蚀 介 质
直流电源
被保护设备
外加电流保护法
箭头表示电流方向
牺牲阳极保护法
两种阴极保护示意图
（1）阴极保护原理
电保护和护屏保护的原理完全相同；
谢谢大家！
三用船
5.阴极保护应用范围 用于船舶，近海石油工业设施， 地下管道，电缆，海上采油平台， 石油化工机械等。 6.在采用阴极保护时应注意以下内容 ①腐蚀介质必须是导电的。如气体介质则不能采 用此法。 ②金属材料在所处介质中易极化，从而避免耗电 量过大。 ③由于阴极附近PH值增加，（因为H2析出）对不 耐碱性腐蚀的金属如钍不易采用阴极保护 ④如果金属原来处于钝态，若外加阴极极化后可 能使其活化，采用阴极保护反而会加速腐蚀，不 宜采用阴极保护
（2）保护电流密度
保护电流密度，除金属和介质的性质外，还受环境影响，变化较大，可能包括： · 船舶在静止海水中，电流密度150mA/m2时，可以很快达到保护电位（-0.80V）；但若电 流密度小于40mA/m2，则几乎无法达到保护电位。 · 船体钢板表面有无复盖物、复盖物的种类、复盖物的完整性等，很大程度上影响最佳 电流密度的大小。例如，涂有完整油漆的钢板所需的保护电流密度，比裸钢板小得多：在 静止海水内，涂有三道聚二乙烯乙炔涂料的钢板，电流密度0.35mA/m2可即刻达到保护电 位；而裸钢板却需154mA/m2，大400多倍。再如，同样在静止海水内：涂有三道聚二乙烯 乙炔涂料的钢板，电流密度0.11mA/m2只要几小时就可达到保护电位；而裸钢板，电流密 度高达45mA/m2也需要9天左右。 · 海水是流动的而且海流和风浪时大时小，船舶也有时停泊有时航行且航速有快慢，都 影响最佳保护电流密度。例如恶劣气象航行和破冰航行，所需要的保护电流密度显著增高 。 · 不同海域海水含盐量有差别，不同季节海水温差不同，都会影响最佳保护电流密度。 保护电流密度，需要综合考虑上述各种因素，而且主要靠大量的实践才能得到比较切 实的数据。船体外加电流阴极保护装置的管理者，日常应针对这些环境因素不断调节、修 整装置的相关参数，以确保其充分发挥作用。
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。
阴极保护的原理
阴极保护的原理1阴极保护的原理就是用外电流实现阴极极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表面变成等电位腐蚀电流不再流动。
极化（polarizing）:由于净电流的流入或流出而在电极上引起的电位变化称为极化。
电位的变化方向总是反抗平衡的移动，也就是说反抗电流的流动。
阴极电位向负的方向偏离，阳极电位向正的方向偏离，使得阴极和阳极之间的电位差减小，如果电池的电阻不发生变化，电动势的减小会使电流减弱。
极化原理示意图（略）3阴极保护的工程标准阴极保护标准：当腐蚀下降到工程上可予忽略的微小腐蚀量时，阴极保护就实现了。
通常，腐蚀速度为0.01mm/年时就可认为达到了理想的阴极保护。
根据DIN30676的规定，相应的阴极极化电位为钢/中性电解液（透气的土壤和地表水）-0.85v（这个电位对应与铁的电位铁稳定区）。
对铁材料没有最大保护电位的限制，但是实际上使用超过需要量的电流并没有好处，除增加电能和辅助阳极材料的消耗外，还可能对一些两性金属或对涂层有损害（析氢），贝克曼阴保手册推荐最大保护电位采用-1.15v。
4 陕京二线阴极保护的主要方法：阴极保护可以通过牺牲阳极（Galvanic Anodes）和外加电流（强制电流Impressed current）两中形式实现，原理一致区别在于阳极产物（MgC12\HC1）4.1牺牲阳极阴极保护两种金属相接触而产生的腐蚀电池。
在这种腐蚀电池中一种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀。
在牺牲阳极的阴极保护技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池。
这是通过一种十分活泼的金属与管道相连接来实现的。
这种金属将发生腐蚀并由此向管道提供电流。
在牺牲阳极阴极保护的情形下，阴极保护并没有减少腐蚀，它其实只是将所保护的结构的腐蚀转移到了牺牲阳极上面。
在一般情况下，牺牲阳极提供的电流是有限的。
所以，牺牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小的情况下。
阴极保护与阳极保护
➢ 阳极保护仅对具有活化-钝化特征的体系有效。
E
Ea
A
活性溶解区
B
Eb
Ec
钝化过渡区
C
钝化稳定区
Ed
D
E
维钝
过钝化区
致钝
阳极保护原理图
I
第九章 阴极保护与阳极保护
9.2.2 阳极保护参数
（1）致钝电流密度
➢ 致钝电流密度也叫临界电流密度，即金属在给定介质中进入钝化态的临界电流密度，
牺牲阳极法阴极保护
第九章 阴极保护与阳极保护
9.1.1 阴极保护原理
任何一个腐蚀反应至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，可以将在电解质中腐蚀着的金属
表面看作双电极腐蚀原电池
Ic
双电极腐蚀
原电池模型
阳极部分
阴极部分
阳极
+
直流电源
外加电流阴
电解质溶液
极保护模型
辅助阳极
阳极
Ic
阴极
阴极
第九章 阴极保护与阳极保护
可靠电源的地区，还可以采用蓄电池、太阳能电池、风力发电机、热发生器等。
（3）参比电极
参比电极选用要求包括：电位稳定、不易极化、重现性好、具有一定的机械强度、使
用寿命长、价格低廉、制作安装和使用方便等，常用的参比电极有两种形式：一是电
极材料和待定电解液组成的半电池，为可逆电极，如银/氯化银电极、铜/硫酸铜电极、
能力；
c）在电解质溶液中添加无机添加剂或有机缓蚀剂，增加电解质的导电性、促进阴极
极化，相对地提高设备表面的电阻值，改善电流分散能力
第九章 阴极保护与阳极保护
（3）联合保护
1）阴极保护与涂层的联合保护
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覆盖保护层。
生Байду номын сангаас中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法： 1、在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶）
2、油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部 分，如齿轮。
3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）喷涂或包裹在金 属表面。 4、在铁的表面覆盖一层搪瓷，如脸盆等金属器皿。
5、在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）
6、用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.
▲ 改变金属内部组成结构，制成合金而增强抗腐蚀能 力，如制成不锈钢. ▲ 电化学保护法. a.牺牲阳极的阴极保护法. b.外加电流的阴极保护法.
防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有 一般防腐条件保护＞无防腐条件
使用马口铁:在铁皮镀上千分之一厘米的锡,可隔绝空气 与水
使用不锈钢
及时 反馈
1、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快 到慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
2、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐 蚀速率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
1．下列叙述中正确的是（ B ） ①锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快 反应速率 ②镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的 铁）更易腐蚀 ③钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3· xH2O A．都正确 B．①③ C．① D．②③ 2．以下现象与电化学腐蚀无关的是（ D） A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D. 银制奖牌久置后表面变暗
牺牲阳极的阴极保护法示意图 原理： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反 应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀.
辅助阳极 （不溶性）
外加电流的阴极保护法示意图 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个 原理： 极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的 作用下使阴极得到保护.此法主要用于防止土壤、 海水及水中金属设备的腐蚀.
小结：
防止金属腐蚀的措施 在金属制品表面覆盖保 护层或镀不活泼金属 牺牲阳极的阴 极保护法 外加电流的阴 极保护法 改变金属组成和结构 能防止金属腐蚀的原理 隔绝空气和水 或形成原电池作正极 与活动性更强的金属 形成原电池，作正极 利用电解池原理，被 保护金属，作阴极 改变结构改变性质，如 不锈钢中加入镍、铬等 耐蚀金属形成合金
金属的电化学防护
思考
是空气中 O2与H2O共同 本质都是铁失 作用的结果 电子被腐蚀。
1、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？ 2、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什么？ 3、根据你的生活经验，你知道生活中有哪些措施采用了
覆盖保护层的方法防止铁生锈的？ 防止铁失电子，最简 4、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的方法，分别 单就是隔绝空气和水， 利用的什么原理？
3．观察右图装置，按题意填写下列空白： （1）若试管内液面下降，则溶液X显 酸 析氢 腐蚀，其 _________ 性，铁钉发生_______ 负极电极反应为___________________ ； Fe - 2e- = Fe2+ ++2e-==H ↑ 2H 正极电极反应为___ ___ _______ 2 。 （2）若试管内液面上升，则溶液X显 碱性或中 性，铁钉发生 _______ 吸氧 腐蚀，其 ________ Fe - 2e- == Fe2+ ；正极 负极电极反应为________________ -==4OHO_ +2H O+4e 反应为____ _ _ _ _ _ _ _ _______ 。 2 2