第6章 电化学保护

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1、 电化学腐蚀的必要条件是：阳极、阴极、电化学腐蚀的必要条件是：阳极、阴极、电介质、电流回路。除去或改变其中任何电介质、电流回路。除去或改变其中任何一个条件即可阻止或减缓腐蚀的进行。涂一个条件即可阻止或减缓腐蚀的进行。涂层能将金属周围的电介质隔离开，实际上层能将金属周围的电介质隔离开，实际上也有电化学防腐的作用。也有电化学防腐的作用。 （目前常用的海水腐蚀防护措施主要分（目前常用的海水腐蚀防护措施主要分为以下三种：选用耐蚀材料，施加保护性为以下三种：选用耐蚀材料，施加保护性涂层和电化学保护。）涂层和电化学保护。）6.1 阳极保护 对腐蚀介质中的金属结构物进行阳极极化，使其表面形成钝化膜，对腐蚀介

2、质中的金属结构物进行阳极极化，使其表面形成钝化膜，并通电维持其钝化状态，从而显著降低腐蚀速度的保护措施称为并通电维持其钝化状态，从而显著降低腐蚀速度的保护措施称为阳极阳极保护保护。 1958年首次在工业上应用。年首次在工业上应用。主要用于有氧化性且无主要用于有氧化性且无Cl-的酸、碱、盐溶液中，要求材料必须具的酸、碱、盐溶液中，要求材料必须具有钝化性，因此有钝化性，因此在海洋环境中忌用阳极保护，因为海水中含有大量在海洋环境中忌用阳极保护，因为海水中含有大量Cl-。 包括恒电位仪、辅助阴极、参比电极和被保护结构物，以及附设电路和仪表等。1阴极材料 要求耐蚀，机械强度好，不发生氢脆。 浓硫酸中可使

3、用铂、金、铸铁等； 稀硫酸中可使用银、铝青铜、石墨； 盐水中可使用高镍或高铬合金、碳钢； 碱液中可使用碳钢。 阴极设置力求最佳电流分布，使被保护的结构物整体均处于钝化稳定区。阴极安装应当绝缘、牢固、方便维修。阴极引出线与被保护体之间绝缘良好，并进行绝缘密封。 2参比电极参比电极 有甘汞电极、氯化银电极、硫酸亚汞电极或氧化亚汞电极，有甘汞电极、氯化银电极、硫酸亚汞电极或氧化亚汞电极，根据介根据介质性质和使用要求选定质性质和使用要求选定。 铂在硫酸中，银在盐酸中或食盐水中，锌在碱性溶液中具有稳定电铂在硫酸中，银在盐酸中或食盐水中，锌在碱性溶液中具有稳定电位，也可作参比电极使用。位，也可作参比电极使

4、用。 参比电极应分别设置在距离阴极近、中、远三处，平时以中间为监参比电极应分别设置在距离阴极近、中、远三处，平时以中间为监控标准，近、远处的参比电极可用来观察电位分布或临时使用。控标准，近、远处的参比电极可用来观察电位分布或临时使用。3电器设备电器设备 恒电位仪，工业用一般要求为恒电位仪，工业用一般要求为624V，50500A。根据阳极保护。根据阳极保护三参数和被保护体的面积估算。配电与走线要求安全合理，注意接地，三参数和被保护体的面积估算。配电与走线要求安全合理，注意接地，防止杂散电流腐蚀。防止杂散电流腐蚀。四、阳极保护方式四、阳极保护方式1单纯阳极保护单纯阳极保护 用同一套电器设备同时满足

5、用同一套电器设备同时满足icp和和ip的要求，往往遇到实际困难。因为二者数的要求，往往遇到实际困难。因为二者数值往往相差几个数量级，如：在值往往相差几个数量级，如：在100H2SO4中，对于碳钢中，对于碳钢icp100Am-2，ip0.5Am-2；在；在30%HNO3中，对于碳钢中，对于碳钢icp10000 Am-2，ip0.2Am-2，为解决这为解决这一矛盾，可以采取逐渐加液连续通电式或连续钝化式一矛盾，可以采取逐渐加液连续通电式或连续钝化式。 逐渐加液连续通电式是采取逐步加液，逐步钝化，直至容器中盛满液体和完逐渐加液连续通电式是采取逐步加液，逐步钝化，直至容器中盛满液体和完全钝化，在此过程

6、中，所需电流一直维持较小数量级全钝化，在此过程中，所需电流一直维持较小数量级。 连续钝化式是预先涂覆临时性涂层连续钝化式是预先涂覆临时性涂层，由于涂层有针孔，露出的面积很小，钝，由于涂层有针孔，露出的面积很小，钝化电流也较小，实际使用过程中涂层逐渐破损，破损处很快钝化，直至涂层完全化电流也较小，实际使用过程中涂层逐渐破损，破损处很快钝化，直至涂层完全剥落，容器完全钝化，但其致钝电流却始终较小。剥落，容器完全钝化，但其致钝电流却始终较小。 阳极钝化法与其他防腐方法相结合的联合保护技术往往具有更好阳极钝化法与其他防腐方法相结合的联合保护技术往往具有更好的防腐效果，的防腐效果，经常采用的联合保护是阳

7、极钝化法经常采用的联合保护是阳极钝化法。 主要有下列三种方式，即主要有下列三种方式，即。 例如：由于硫酸中的钛与碳或铂（电偶）相连接、热硫酸中的铬例如：由于硫酸中的钛与碳或铂（电偶）相连接、热硫酸中的铬钢与钢与Fe3O4 + MnO2相连接时可处于钝化稳定区，当初期使设备强制钝相连接时可处于钝化稳定区，当初期使设备强制钝化后，就可以用电偶方式保持其钝化状态。化后，就可以用电偶方式保持其钝化状态。五、应用举例（表6-2）设备名称设备材料介 质保护措施保护效果有机磺酸中和罐不锈钢20%NaOH中加RSO3H中和铂阴极，钝化区电位范围250mV孔蚀明显减少，产品含铁由（250300）10-6减少至（

8、620）10-6纸浆蒸煮锅碳钢（2.5m，H 12m）NaOH100gL-1，Na2S 35 gL-1，180致钝电流4000A，维钝电流600A腐蚀速度由1.9mma-1降至0.26mma-1硫酸储槽碳钢H2SO4I Ic c，即保护电流要比腐蚀电流大得多，即保护电流要比腐蚀电流大得多。图6-3 阴极极化率较大时的极化曲线图 图6-4 阴、阳极极化曲线 相等或阳极极化率较大时 极化曲线图四、阴极保护的影响因素腐蚀电池的极化 （3）周围介质腐蚀性的增大，会使保护电流相应加大周围介质腐蚀性的增大，会使保护电流相应加大。介质中氯离子。介质中氯离子浓度的增加、含氧量的增大、介质搅动速度加快（如增加海

9、水流速）均使浓度的增加、含氧量的增大、介质搅动速度加快（如增加海水流速）均使阴极极化减弱，从而使极化所需的电流增加，即保护电流增大。阴极极化减弱，从而使极化所需的电流增加，即保护电流增大。 介质中化学成分的变化、含氧量的多少、介质中化学成分的变化、含氧量的多少、pH值大小及离子种类、悬浮值大小及离子种类、悬浮物的多少对阴极保护都有影响物的多少对阴极保护都有影响。含氧量、。含氧量、pH值及介质电导率都会影响阴极值及介质电导率都会影响阴极极化速度，使得所需的阴极保护电流发生变化。极化速度，使得所需的阴极保护电流发生变化。 悬浮物的增多会使阴极表面发生磨损，导致阴极极化减弱，腐蚀电流悬浮物的增多会使

10、阴极表面发生磨损，导致阴极极化减弱，腐蚀电流增加，保护电流相应增大增加，保护电流相应增大。 温度也会影响极化率温度也会影响极化率。温度升高使氧的溶解度降低，但同时扩散速度。温度升高使氧的溶解度降低，但同时扩散速度加快，电极反应速度加快，最终往往使得保护电流密度有所变化。加快，电极反应速度加快，最终往往使得保护电流密度有所变化。四、阴极保护的影响因素 金属表面的油漆涂层可以使金属与周围介质隔离，但由于金属表面的油漆涂层可以使金属与周围介质隔离，但由于涂层并不是完全致密的，往往具有微小的孔隙和缺陷，在此局涂层并不是完全致密的，往往具有微小的孔隙和缺陷，在此局部会发生腐蚀。部会发生腐蚀。若阴极保护与

11、油漆联合保护，则使得这些局部若阴极保护与油漆联合保护，则使得这些局部得到保护，而且所需保护电流密度比裸露金属要小得多得到保护，而且所需保护电流密度比裸露金属要小得多。 在阴极保护时，接触海水的阳极表面由于在阴极保护时，接触海水的阳极表面由于pH值升高而形成值升高而形成石灰质垢层，即电解被覆层。由于金属表面被覆盖，增加了表石灰质垢层，即电解被覆层。由于金属表面被覆盖，增加了表面电阻，降低了防蚀电流密度，面电阻，降低了防蚀电流密度，提高了防腐效果提高了防腐效果。 由于形成石灰质垢层后保护电流密度会大幅度降低，电位由于形成石灰质垢层后保护电流密度会大幅度降低，电位分布更趋均匀分布更趋均匀，因而在阴极