第八章 金属的腐蚀与防护.ppt

第八章 金属的腐蚀与防护 　　　阴极保护 ■阴极保护效应 　　金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，这种金属腐蚀速度减小的现象，称为阴极保护效应。 ■阴极保护 　　利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。 阴极保护 ■阴极保护的原理 　　由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。 　　阴极保护的效果用保护度η表示： 阴极保护 ■保护参数 　　保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(η=100%)，必须取阳极反应平衡电位作为保护电位（Epr= Eea）。 　　(最小)保护电流密度ipr：与保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。 　 ★保护电位是基本的控制指标（在两个保护参数中）。 阴极保护 ■阴极保护适合的体系 　　理论上，任何体系都可以。但在工程上还要求保护电流密度比较小（在经济上才合算）。阴极保护的经济指标，用保护效益 Z 来衡量。 　　腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护电流密度增加慢，保护效益也就较大。 阴极保护 　　 ★阴极保护的腐蚀体系包括：土壤、海水、河水等环境中的碳钢管道、构筑物、设备。 　　 ★确定保护电位时应考虑两个方面的因素： 　　第一，Epr值（越负越好）；第二，析氢反应的影响。 　　 ★腐蚀体系是否适宜采用阴极保护：测量阴极极化曲线，确定保护电位及相应的保护电流密度。再计算保护度，确定是否适宜采用阴极保护。 阴极保护 ■两种阴极保护法 　　 外加电流阴极保护：所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的； 　　 牺牲阳极保护：所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。 　　（牺牲阳极材料都是活泼的有色金属如锌、铝、镁。牺牲阳极的电位要足够负，阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。） 阴极保护 ■ 两种阴极保护的比较 　　牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。 　　外加电流阴极保护法不消耗有色金属，提供较大的保护电流，易于监测和控制，但需要直流电源，经常对保护系统进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，对周围其它金属设备产生杂散电流腐蚀。 阳极保护 ■阳极保护原理 　　 阳极保护：对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过外加阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大幅度降低，这种防护方法称为阳极保护。 　　 阳极保护的实现必须具备两个条件： 第一、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。 第二、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内， 否则金属的腐蚀速度反而会增大。 阳极保护 ■保护参数 　　致钝电流密度i致：使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度 。 　　维钝电流密度i维：钝化区所对应的阳极极化电流密度。i维用于维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金属的腐蚀速度。i维 越小，阳极保护的效果越好。　　维钝区电位范围Epp～Etp：反映金属钝态的稳定程度，钝化区电位范围越宽，金属钝化后不容易活化或过钝化。 辅助电极系统 ■辅助电极材料 　　外加电流阴极保护和阳极保护需要有辅助电极构成电流回路。辅助电极的作用是通电，故辅助电极材料必须导电良好，能通过较大的极化电流密度,有足够的耐蚀性、机械性能，加工性能和经济性能。 辅助电极系统 ■电流分散能力　　 极化电流均匀地分散到被保护设备表面上的能力。分散能力越好，被保护设备表面上的极化电位越均匀，保护效果越好。 　　实际生产设备结构复杂，各部件之间还存在着对极化电流的屏蔽作用，因此，应改善极化电流分布的均匀性，提高电流分散能力。 辅助电极系统 ■辅助电极系统的设计 　　首先是要确定辅助电极的数量和位置。为了减小辅助电极到设备表面各部位的距离差异。 　　在设备形状较复杂，或不利于电流分布时，应适当增加辅助电极的数目。 辅助电极系统 ■辅助电极安装的基本要求 牢固：不能因机械振动，流体冲击等而损坏或脱落。 绝缘：辅助电极与被保护设备之间要严格绝缘,否则短路。 导电：辅助电极与连接导线之间要导电良好。 密封：对于密封设备，辅助电极或导线穿出设备的部位 要按密封和绝缘的