阴极保护

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阴极保护原理

船舶压载舱的牺牲阳极阴极保护

    防止金属电化学腐蚀的方法很多,电化学保护是最重要的方法之一,它利用外部电流使被腐蚀金属电位发生变化从而减缓或抑制金属的腐蚀。向金属表面通入足够的阳极电流,使金属发生阳极极化即电位变正处于钝化状态,金属溶解大为减缓,称为阳极保护。在腐蚀金属表面通入足够的阴极电流,使金属发生阴极极化,即电位变负以阻止金属溶解,称为阴极保护

  船舶压载水舱的防腐保护方式主要有: 涂料保护; 牺牲阳极保护; 涂料与牺牲阳极联合保护。目前, 新造船舶的压载舱一般都采用了涂料与牺牲 阳极联合保护 , 而一些船龄在 5年 以上的旧船 , 大多采用涂料保护 ,未 曾设计安装牺牲阳极保护 , 致使压载水舱在涂层局部破损后 , 腐蚀相当严重。随着中国船级社根据 国际造船的有关规范和惯例要求, 于 2 0 0 3年颁布了《 船舶结构防腐检验指南》 ( 以下简称《 指南》 ) , 对船舶结构防腐作 出了一系列明确的规定 。《 指南》 对压载舱保护作 出了如下规定:海船压载水舱的防腐蚀, 一般是采用涂料加牺牲阳极阴极保护的方法, 而不采用外加电流阴极保护, 这主要是从安全上考虑 。

  船舶的压载舱始终处于空舱/ 海水压载这样 的干湿交替状态, 而且难以维修 ,其腐蚀环境非常严酷 。早期 ,对船舶压载舱的腐蚀不重视 ,没有保护措施 , 靠增加钢板厚度来提高腐蚀余量 ,这就多用了大量钢板 ,增加了空船重量 。后来曾涂过水泥浆 ,也无甚作用。近二十多年来尽管作了涂装 ,但对涂料和涂装工艺没有严格规定 ,因此腐蚀还是相当严重 ,甚至不断引起海难事故。

  铁不是单纯 的理想金属 ,而是 由铁与碳及其它金属元素共 同构成的合金。在钢铁表面 ,由于各部位的电极电位不一样,会形成无数对微电池。微阳极区遭受腐蚀,微阴极区不受腐蚀。根据电化学腐蚀理论,船体钢板在海水中的腐蚀就是 由于微电池作用所致。阴极保护就是对被保护钢铁通以阴极电流( 保护电流) , 使阴极极化, 从而得到保护。

  当阴极表面的电子来不及与水 中的氧作用时 , 就会积聚起来 , 使 阴极表 面的电极 电位朝负方 向移动 , 即 阴极极化。结果 , 在阴极表面的微 阳极与微阴极之间的电位差减小 了, 微阳极释放电子的能力减 弱了, 腐蚀也就减小了。保护电流愈大, 阴极表面的电子积聚就愈多 , 电位也就愈负, 微 阳极的电子释放能力也就愈弱, 则 i 愈来愈小。也就是说, 铁的腐蚀能力愈来愈小。当电位负到钢铁表面所有微阳极中电位最负的值, 或更负一些时, 钢铁表面达到等电位 , 腐蚀微电池的作用被迫停止 , 则微阳极 电流为 0 , 钢铁的腐蚀就被抑制住了。这时 , 所加上的保护电流全部成为阴极电流 ,这就是阴极保护的原理。

  而阴极保护就是运用电化学原理 , 由活泼金属( 比钢铁 的电极电位更负的金属) 如锌 、 铝等在海水介质中与钢铁构成电性连接, 使钢铁在总体上成为阴极而得到保护; 或给钢铁不断地加上一个与钢铁腐蚀时产生的腐蚀电流方向相反的直流电 , 同样可以使钢铁在整体上成为阴极 , 并且得到极化 , 便可 以使钢铁免受腐蚀而得到保护。我们将这种电化学的保护方法, 称之为阴极保护。前者为牺牲阳极阴极保护, 后者为外加电流阴极保护。


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