文档介绍：长输管道阴极保护基础知识 技术交流
1
提纲
一、金属腐蚀与控制原理
二、阴极保护原理
三、阴极保护术语
四、牺牲阳极阴极保护
五、强制电流阴极保护
2
一、金属腐蚀与控制原理
金属腐蚀是金属和周围环境发生作用而被破坏的现象。
腐蚀是一种自发进行的过程,带来的经济损失和社会危害极大。例如:金属构件在大气中生锈;化工生产中,金属设备与腐蚀性强的介质接触,尤其在高温、高压和高流速的条件下,造成设备生锈、老化、变形等现象。
3
一、金属腐蚀与控制原理
思考:我们都知道,铁放在潮湿的空气中一段时间后会生锈,这是为什么?
铁生锈是铁与空气中的氧气和水接触,发生化学反应而产生的一种化学腐蚀。
反应方程式:4Fe+3O2+H2O=2Fe2O3·H2O
铁失去电子被氧化,氧得到电子被还原。
4
金属腐蚀广泛的存在于我们的生活中,统计表明,每年由于腐蚀而报废的金属材料,约相当于金属产量的20~40%,全世界每年因腐蚀而损耗的金属达1亿吨以上,直接和间接地造成巨大的经济损失。
UK:,GDP % ;
US:1975,700亿、GDP %,1992年,1700亿;2003年为
3000亿,%,其中基础设施为 1500亿,1100/人。
中国石油石化行业
1987统计,漏泄:,管道2万次/年;
1989,石化约20亿;
2003年10月发表的《中国腐蚀调查报告》指出:
我国腐蚀损失为:5000亿元/年、GDP 5%。
其中:20% 可以避免,1000亿元。
一、金属腐蚀与控制原理
5
钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的25%~30%。
一、金属腐蚀与控制原理
全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在7000亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍。
6
一、金属腐蚀与控制原理
7
一、金属腐蚀与控制原理
腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学作用所引起的金属损失的现象和过程。ISO定义:金属与环境间的物理-化学相互作用,其结果使金属的性能发生变化,并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。(该相互作用通常为电化学性质。)
腐蚀是一种化学过程,而且大多都是电化学过程,伴随着氧化-还原反应的发生。
化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。腐蚀过程中有电流产生。
腐蚀的本质:金属发生氧化-还原反应。
8
一、金属腐蚀与控制原理
腐蚀原电池:电化学腐蚀的前提。
原电池三要素:
电位不同的两个电极;
(阴极区、阳极区)
两个电极必须在同一电解质溶液里;
两个电极间必须有电性连接。
Fe阳极
C阴极
导线
Fe2+ 0Hˉ
eˉ
腐蚀原电池
原电池理论:
氧化反应:Fe → Fe2+ + 2e
还原反应:O2 + 2H2O + 4e → 4OH- 2H2O + 4e → H2 + 2OH-
9
一、金属腐蚀与控制原理
金属从矿石(金属氧化物)中提炼出来需要很大的能量,使其处于一个高能级状态。
热力学的一个规律是:材料总是趋向于以最低能量状态存在。
因此,多数的金属处于热力学不稳定状态,具有寻求低能量状态的倾向,如形成氧化物或其他化合物。
金属转化成低能量氧化物的过程就是腐蚀。
10