文档介绍：1、金属腐蚀机理 2、阴极保护原理 3、外加电流阴极保护
4、阴极保护的检测 5、阴极保护设备的使用及维护
一、金属腐蚀机理
大多数长输管道是埋地的,由于土壤中含有水分,空气、酸、碱和水溶性矿物盐及微生物,这些因素都会使金属管道发生腐蚀。因此,必须采取防腐措施,以保证管道安全运行及延长管道使用寿命,减少由于腐蚀造成各方面的损失。利用目前已知的防腐技术,减缓或停止腐蚀造成的损失,因此,积极地进行腐蚀防护具有很大的意义!

金属是由原子构成的,原子是由原子核和绕原子核旋转的电子组成。原子核是由质子与中子构成。对给定的原子,质子数等于电子数,原子不带电。将金属放入电解质中,原子核受水中氢氧根离子的吸引,丢掉电子,进入溶液,生成腐蚀产物。而被丢弃的电子被溶液中氢离子俘获,生成氢原子。
当把金属放入电解质中后,其表面各点的电位是不同的,电位的高低取决于金属内部结构及外部环境。电位较低的为阳极、电位较高的为阴极,电子将离开阳极向阴极移动,而位于阳极区的金属原子由于失去电子而成为带正电的离子、进入电解质,与电解质中的负离子发生反应而生成腐蚀产物,金属发生腐蚀。在阴极区,由于存在多余的电子,金属不会发生腐蚀,化学反应在电解质中发生,如:析氢。
:在电化学反应中失去电子,发生氧化反应的电极
Fe→Fe+2 +2e
:在电化学反应中得到电子,发生还原反应的电极
2H+2e →H2↑
O2+2H2O+4e→4OH―
:含有离子的溶液,一般指土壤、水、潮气等。
:电子迁移的途径(金属导体)

当这四个因素都存在时金属就会发生腐蚀,而除去任意一个因素,腐蚀就会停止。防腐层是将金属与电解液隔离,去掉电解质与金属接触而达到防腐目的。
金属发生腐蚀的四个必要条件
:在阳极上发生化学反应,主要取决于阳极材料、环境条件,主要的化学反应有: ***
对于牺牲阳极阴极保护,主要的阳极反应是阳极金属的氧化,在中性土壤中,金属离子又和水中的氢氧根离子结合成氢氧化合物及氢离子
M=M+++e- M++H2O=MOH+H+

对外加电流阴极保护,由于阳极材料多选用耐腐蚀材料,主要的化学反应是阳极周围负离子的氧化。当土壤中***离子含量很低时,阳极反应主要是析氢。
2H2O=O2+4H++4e

当***离子含量较高时,阳极反应为析***,***气和水反应产生次***酸。所以,析氢将降低溶液的PH值。

2CI-=CI2+2e

当用回填料后,化学反应发生在焦炭回填料上,无论如何,阳极反应都会降低阳极附近的PH值,所以,阳极材料要具有耐酸的特性。
。
阴极反应:发生在阴极的化学反应,为阴极反应,是还原反应。还原是得到电子。发生的阴极反应取决于电解质。以下是在阴极表面发生的两个最常见的还原反应。

氧还原—中性环境比较常见

2H2O+O2+4e-→40H-

氢离子还原—酸性环境中比较常见

H++e-→H0

腐蚀不会在腐蚀电池的阴极发生。阴极和阳极可以在不同金属或者在同一金属上。
电化学回路
电解质:电解质是具有导电的离子溶液。
电离:除了在氧化和还原反应中可以产生离子,离子也可以由离子化分子的电解而存在于电解质中。阳离子是带正电荷的离子,阴离子是带负电荷的离子。这些离子是载流电荷。因此,电解作用越强的电解质,其导电性也越好。
腐蚀电池:腐蚀是一种含有电子和离子移动的电化学过程。金属的损失(腐蚀)发生在阳极。阴极没有金属腐蚀(阴极被保护)。电化学腐蚀伴随有电子通过金属/电解质界面的传输过程。腐蚀发生在腐蚀电池内。一个腐蚀电池由四部分组成, 。
法拉第定律:沉积在阴极上(或从阳极上游离出来)的任何材料的重量与通过回路中的电荷量成正比。法拉第定律将腐蚀电池中金属随时间的损失和电流联系起来。定律表达式:Wt=Kit=kg

如果损失发生在整个结构上,上述损失可能是不明显。但是,如果结构涂敖有涂层,损耗只有在涂层有缺陷的位置发生,那么在短期内,就可能产生穿孔。对于埋地管道,随着防腐层完整性管理的改善,涂层漏点越来越少。如果不施加阴极保护,由于流出的电流集中在很少的涂层缺陷处,管道腐蚀穿孔的速度可能比防腐层差的管道更快。
法拉利定律还确定了化学用语:离子、阳离子、阴离子、
电极、阳极、阴极等