13-合金材料与金属保护方法方案.ppt

* 空泡腐蚀各步骤示意图 空泡腐蚀（又称气蚀、穴蚀），特殊形式的冲刷腐蚀（流速＞30 m／s） * 7、注意相对位置 * 第二节 电化学保护 电化学保护：利用外部电流使金属电位发生改变从而控制腐蚀的一种方法。 电化学保护只能用于发生电化学腐蚀的情况。 金属在外电流的作用下可以极化到非腐蚀区或钝化区而获得保护，分别称为阴极保护和阳极保护。 电化学保护是防止金属腐蚀的极为经济的有效方法：例如海洋采油平台造价为1亿，寿命为5年。若采用阴极保护其费用增加100~200万元，但其寿命可延长至20年以上。 * A B C D * 一、阴极保护 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，通过阳极向该阴极不间断地提供电子，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。 牺牲阳极法是在被保护设备上连接一个电位更负的金属作阳极，它与被保护金属在电解质溶液中形成大电池，从而向被保护金属提供保护电流设备进行阴极极化。 外加电流法是将外加直流电源的负极接于被保护金属结构物，向被保护金属提供保护电流。 牺牲阳极法是利用电位比被保护金属结构低的金属或合金（如镁合金、锌合金、铝合金等）作为阳极，构成一个腐蚀电池。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。 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（一般为高硅铸铁或废钢）加一阳极电流，构成一个腐蚀电池。 1、阴极保护工程实例 * 中性溶液中吸氧腐蚀过程的极化示意图 EeO2 中性：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- Cu ? Cu2+ + 2e- E lgi O 如果腐蚀金属在溶液中的电位较正，腐蚀过程氧的传递速度很大，则金属的腐蚀速度将由氧在电极上的放电速度来决定。 阳极、阴极极化曲线交点位于电化学极化控制段。 例如铜在强烈搅拌的敞口溶液中的腐蚀过程。 icorr id 2、阴极保护参数（确定外加多大的电流！） * 中性溶液中吸氧腐蚀过程的极化示意图 EeO2 Mg ? Mg2+ + 2e- E lgi O 中性：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- icorr id 如果腐蚀金属在溶液中的电位特别负，阴极反应过程将由氧去极化和氢离子去极化反应共同组成。 阳极、阴极极化曲线交点位于多种极化发生段，腐蚀电流密度大于氧的极限扩散电流。 例如镁在中性溶液中的腐蚀过程。 * 中性溶液中吸氧腐蚀过程的极化示意图 EeO2 Fe ? Fe2+ + 2e- E lgi O icorr = id 中性：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 如果腐蚀金属在溶液中的电位较负，同时腐蚀过程氧的传递速度有限，则金属的腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。 阳极、阴极极化曲线交点位于浓差极化控制段。 大多数金属吸氧腐蚀属于该种情况。 有氢极化参与的氧极化下的 阴极保护极化曲线图解 EeO2 E i O icorr= id EeC EeA E i O ECorr icorr i1 iA iC E’Corr 外加电流的极化与阴极保护 2H+ + 2e- ?H2 M ?Mn+ + ne- O2 + 2H2O + 4e- ? 4OH- ECorr EeH2 EeM E’Corr 以极限扩散电流密度作为终点的原因！ * 外加电流法的优点是可以调节电流和电压，适用范围广，可用于要求大电流的情况，在使用不溶性阳极时装置耐久。 其缺点是需要经常的操作费用，必须经常维护检修，要有直流电源设备，当附近有其他结构时可能产生干扰腐蚀。 牺牲阳极保护的优点是不用外加电流，故适用于电源困难的场合，施工简单，管理方便，对附近设备没有干扰，适用于需要保护的场合。 其缺点是能产生的有效电位差及输出电流量都是有限的，只适用于需要小电流的场合；调节电流困难，阳极消耗大，需定期更换。 3、两种阴极保护方法的比较 * 4、采用阴极保护方法的条件 腐蚀介质必须是能够导电的，以便构成离子导电支路。 被保护的金属在所处介质中要容易进行阴极极化，否则耗电量太大。 对于复杂的大型金属构件，可能由于屏蔽作用导致保护电流分布不均匀。 为降低电流密度，通常将阴极保护与覆盖层联合使用。此外，为了防止电流流失，一定要将被保护构筑物与非保护构筑物进行电绝缘。 理论上阴极保护适合所有金属材料，但由于阴极保护外加