地下结构物的阴极保护.ppt

地下结构物的阴极保护 赵 杨 阴极保护发展简史 1824年英国物理学家戴维首次发现了木船铜皮可用铸铁防腐蚀。 1834年戴维的学生电磁学创始人法拉第发现了腐蚀的电化学机理 1928年美国阴极保护之父库恩首次将阴极极保护技术应用于工程实践 中国阴极保护始于50年代，80年快速发展，90年基本成熟 1990年辽阳石化公司成功的将阴极保护应用于石油化工防爆厂区 腐蚀的定义及分类 腐蚀定义 腐蚀：材料与环境相互作用而导致的失效 （广义）。 材料：天然和人造材料，包括塑料、陶瓷和金属 。 环境：自然环境、加速环境、物理环境（力学环境）和生物环境等。 金属腐蚀：金属与环境间的物理－化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。 腐蚀的分类 腐蚀的分类： 全面腐蚀：是指与环境相接触的材料表面均匀腐蚀而受到损耗。 局部腐蚀：是指腐蚀的发生局限在结构的特定区域或部位上。 局部腐蚀包括：点蚀、缝隙腐蚀、浓差腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、氢腐蚀。 点蚀：发生在金属表面极为局部的区域内，造成洞穴或坑点并向内部扩展甚至造成穿孔 缝隙腐蚀：腐蚀腐蚀发生在缝隙处或邻近的区域 浓差腐蚀：由于靠近电极表面的腐蚀剂的浓度的差异而导致电极不同的构成的腐蚀电池 电偶腐蚀：当一种不太活泼的金属（阴极）和一种比较活泼的金属（阳极）在同一环境是相接触时，组成电偶并引起电流的流动，从而造成电偶腐蚀 晶间腐蚀：是在晶粒或晶粒本身未受到明显侵蚀的情况下发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀 应力腐蚀：应力腐蚀是拉应力和特定腐蚀介质共存时引起的腐蚀破裂 选择性腐蚀：是指合金中某一组分由于腐蚀作用而被脱除 磨损腐蚀：是金属受到液体或气体（有无固体悬浮物发起人包括在内）的磨耗与腐蚀共同作用而产生的破坏 氢腐蚀：由于化学或电化学（包括腐蚀反应所产生的原子态氢扩散到金属内部引起的各种破坏包括氢鼓泡、氢脆和氢蚀三种形态 防止腐蚀的方法 合理设计 正确选用金属材料 改变腐蚀环境 采用耐腐蚀覆盖层 电化学保护 用耐腐蚀非金属材料代替金属材料 金属腐蚀的电化学原理 金属在水溶液中的腐蚀最为常见的现象，发生在水溶液是的腐蚀属于电化学腐蚀，而电化学保护正是防止电化学腐蚀的有力措施。 在水溶液中所发生的腐蚀反应有下列特征： 1、金属和电解液之间存在荷电界面； 2、正电荷由金属向溶液转移，与此同时，金属被氧化至高的价态； 3、正电荷由溶液向金属转移时，溶液中的某种物质（电子的受体）被 还原至较低的价态。 4、电荷通过溶液和受腐蚀的金属完成转移过程。 腐蚀电池的构成 1. 阳极 2. 阴极. 3.用于连接阳极和阴极的导电金属通道 4.阳极和阴极必须处于导电的电解质中 阴极保护原理 金属在水溶液中极化化学反应 金属在水溶液中的极化形成的双电层 ? 部分金属或合金在海水中的稳定电位值 腐蚀电池的构成 1、阳极 2、阴极. 3、用于连接阳极和阴极的导电金属通道 4、阳极和阴极必须处于导电的电解质中 腐蚀电池的构成模型 铁锈和氧化皮 土壤和杂散电流造成腐蚀的典型原因 电化学腐蚀和阴极保护模型 阴极极化曲线及反应式 阴极保护的方式 牺牲阳极阴极保护：利用活泼的合金与被保护体电性连接，向被保护体提供电流，使得被保护体成为电化学反应的阴极。 外加电流阴极保护：利用外部直流电，通过辅助电极向被保护体施加电流，使得被保护体成为电化学反应的阴极。 牺牲阳极法保护 外电源法阴级保护 牺牲阳极与外加电流的比较 牺牲阳极的基本要求 原材料来源丰富，价格便宜； 有足够的驱动电压，且工作电位长期稳定； 有足够的有效电容量，即单位重量的发生电量较高或消耗率较低。 常用的锌合金牺牲阳极材料 常用的铝合金牺牲阳极材料 常用的镁合金牺牲阳极材料 牺牲阳极的特性 外加电流阴极保护系统组成 直流电源：整流器/硅、硒、锗，适用于介质和 工况变化小的条件； 恒电位仪/磁饱和、晶体管、可控硅、 开关电源 辅助阳极:石墨、高硅铸铁、磁性氧化铁、Pb-Ag（-Pt)、MMO、Pt复合阳极 参比电极：CSE、Ag/AgCl、高纯锌、锌合金 对恒电位仪的要求 恒电位仪的供电方式 交流整流 太阳能电池 风力发电 热电发生器 密闭循环蒸汽发电机 大