阴极保护

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阴极保护金属防腐技术在电力以及城市建设中的应用

      发电厂、变配电所接地装置与电力金属设备在土壤环境中的腐蚀,属电化学范畴。由于金属的晶粒不均匀性、晶间缺陷等造成其化学不均匀性,同时,土壤本身物化性质也是不均匀的。因此,在金属与土壤相界面上会产生多个腐蚀原电池,局部阳极为铁的溶解反应。在天然土壤中,金属腐蚀是不可避免的。但采取适当的保护措施,可以对其进行有效的控制,使埋地金属延缓腐蚀,延长其使用寿命。目前接地装置的防护,主要采用钢材镀锌、镀铜保护的做法而在工程实际中,镀锌、镀铜层不可避免的在施工制作、搬运、焊接、回填过程遭受各类破坏,镀锌、镀铜层会很快被腐蚀掉,失去保护效果,同时加速接地装置的腐蚀。

  金属阴极保护,就是利用腐蚀电池的原理,将需要被保护的金属结构作为阴极,通过阳极向阴极不问断地提供电子,首先使结构极化,进而在结构表面富集电子,使其不易产生离子,因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。

  根据腐蚀电池的原理,认识到金属被腐蚀是因为其原子在一定条件下丢失了电子,变成了正离子。如果将需要被保护的金属结构作为阴极,通过电气连接,与一电子电位更负的金属或合金(作为阳极)连接,满足腐蚀电池形成的条件,让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子,牺牲的阳极因较活泼而优先溶解,向被保护金属通人一定量的负极直流电,使其相对于阳极接地装置而言变成了~个大阴极,从而免遭腐蚀,而阳极则遭到强烈腐蚀,而阴极材料的结构首先极化,在结构表面寓集电子,不再产生离子,进而大大地减缓并停止结构的腐蚀进程,达到了保护阴极材料的目的。任意选择下表中两种金属,这样,处于序列表上方的就成为为阳极,处于下方的成为阴极。两种金属在电连接的情况下,如果满足腐蚀电池形成的条件,阳极将加速腐蚀(牺牲),而阴极则停止或减缓腐蚀,即得到了保护。

  通过外加的直流电源(整流器等),直接向被保护的金属材料施加阴极电流,使其发生阴极极化,同样达到保护了阴极金属材料的目的。而给辅助阳极般为高硅铸铁或废钢瑚一阳极电流,构成一个腐蚀电池以同样的原理使金属结构得到保护。但是,过去由于阳极材料的缺乏、电子技术的落后,应用成本很高,所以采用金属阴极保护防腐不容易,且不普遍。改革开放以来,随着材料及冶炼技术、电子技术与计算机技术的飞跃发展,应用成本大大降低,金属阴极保护防腐技术普遍走向实用,已成为了可能。

  牺牲阳极法和外加电流法是阴极保护的两种有效方式,阴极保护金属防腐技术在电力以及城市建设等行业中的应用对提高系统安全性、减少经济损失起到很大作用。但作为一种新技术,它值得人们更深人地研究和推广。


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