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阴极保护材料防腐知识
阴极保护概述腐蚀定义为材料发生化学和电化学反映后受到的侵蚀,金属的腐蚀是一种电化学反应的结果,在这里金属或合金与氧气或其他含氧介质相结合发生电化学反应,最终形成一种稳定状态的化合物。 所有的金属都具有回复到最稳定状态的一种趋势。这种趋势体现在贱金属方面尤为明显,这些贱金属被称为活泼金属,具有更低或更负的电位。
1 、.海水中金属的电位序列: 镁-148V 锌 -103V 铝 35-H-079V 高精度钢、碳钢 -061V 铸铁 -061V 不锈钢 430 AISI (17% 铬) -057V 不锈钢 304 AISI (18% 铬18% 镍)-053V 铜棒-040V 铜-036V 铝铜合金-032V 镍 -02OV 钛-015V 硅-013V 钼-008V
2 、阴极保护的原理:当两种金属在海水的电解质中发生电连接时,由于电位差,电子从活泼金属向不活泼金属移动。不活泼的金属称为阴极,活泼金属称为阳极。当阳极发生电流时,它在电解质中溶解成离子,同时产生电子。阴极通过与阳极电连接而获得电子。结果就是阴极负极化,起到防腐保护的作用。被保护金属获得了超量的电子而起到防止腐蚀被保护的作用,这样它的表面不会发生任何氧化的化学反应。 阴极保护的两种方法: 牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金(如镁合金、锌合金、铝合金等)作为阳极,通过介质(如:海水等)与被保护金属相连接形成一个电池效应。在阴极(被保护结构)得到保护的同时,阳极不断地被消耗,故称为牺牲阳极。
铝
理论上铝作为一种牺牲阳极的材料,具有非常高的电容量。事实上,铝合金被不同的公司用作代替锌阳极的一种新的阳极材料。自从1960年问世以来,含有锌和銦元素的铝合金被证明是一种非常可靠和有效的阳极产品。铝阳极相对于被保护的钢结构具有300mV的驱动电位,铝合金的电流容量为2700A.h/kg。
锌
锌被证明是一种用于阳极保护的非常有效的阳极材料。锌阳极对锌锭中含微量有害元素有严格的规定。传统的锌阳极中含有铝,为了克服粘结现象需要在锌阳极中加入镉。相对于被保护的钢结构,锌阳极具有220mv的驱动电位。锌阳极的电容量为780A.h/kg。锌阳极非常适用于低电流的涂层结构保护。
镁
镁作为一种新的阳极材料,应用于有特殊要求的海洋工程保护方面,例如淡水中的船体和装载淡水的压载舱等。
强制电流保护:强制电流法(外加电流法)则是给被保护结构加一阴极电流,而给辅助阳极(一般为高硅铸铁废钢或贵金属氧化物)加一阳极电流,构成一个腐蚀电池。以同样的原理使金属结构得到保护。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,并已在石化、海洋工程、船舶、港工设施、电力、市政等领域得到越来越广泛的应用,前景十分广阔。