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电力系统金属材料防腐与在线修复技术:阴极保护简介

【摘要】:阴极保护是一种用于防止金属在腐蚀介质中腐蚀的电化学保护技术。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。阴极保护和金属表面涂层技术的联合应用,可以使地下或水下金属构件获得经济有效的保护。阴极保护技术和涂层联合应用则可以有效地解决这一问题。

阴极保护是一种用于防止金属在腐蚀介质(海水、淡水及土壤等腐蚀介质)中腐蚀的电化学保护技术。阴极保护的基本原理是对被保护金属的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,金属的阳极溶解过程就会得到有效的抑制。

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。牺牲阳极法是将一种电位更负的金属(如镁、铝、锌等)与被保护的金属构件进行电连接,构成一个宏观的腐蚀电池,通过电负性金属或合金的不断溶解消耗,向被保护金属构件提供保护电流,使金属构件获得保护。外加电流法是将外部电源产生的低压直流电,通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属构件,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。

阴极保护和金属表面涂层技术的联合应用,可以使地下或水下金属构件获得经济有效的保护。良好的涂层可以保护金属构筑物99%以上的外表面不受腐蚀,地下或水下的金属构件通常在使用前涂覆防护涂层,用于将金属与腐蚀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,金属在腐蚀介质中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,完全理想的涂层是不存在的,在施工过程中由于运输、安装及补口、应力及土壤应力、涂层老化及存在微小针孔等原因,金属构件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地解决这一问题。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,对于裸露或防腐蚀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可选择的唯一手段。

阴极保护的费用通常只占被保护金属结构物造价的1%~5%,在此保护下结构物的使用寿命则可成倍延长,因此,这项技术得到了人们的普遍认可,并已在船舶港口设施、海洋工程、石化、电力及市政等领域得到越来越广泛的应用,前景十分广阔。