牺牲阳极保护 原电池腐蚀的原理 牺牲阳极保护的应用 防止金属腐蚀的方法

原电池腐蚀的原理

两种不同电位的金属相互接触并暴露在水环境中，就产生电化学腐蚀，因为这两种不同电位的金属构成了一个微原电池。结果电位较负的贱金属腐蚀加速，电位较正的贵金属腐蚀率减缓。例如当金属铜和金属铁在水中接触时，铁比铜的还原性强，为阳极，被腐蚀。铜比铁的还原性弱，为阴极，不被腐蚀。这种腐蚀现象叫做原电池腐蚀。

牺牲阳极保护的应用

牺牲阳极保护技术在许多设备结构、工程建和设施工中，防止或减缓钢铁等金属材料的腐蚀应用非常广泛，诸如石油、石化、天然气输送管道和贮罐，港口、桥梁、船舰、海底电缆管道，水处理厂、石化厂、炼油厂、水闸、水库等设备，施工和运转过程都需要考虑和进行牺牲阳极来保护设备、管道、闸门、船舰等。牺牲阳极保护是一项系统工程，需要进行详细工程计算、阳极金属材料选取，搭配方式等设计施工，才能达到最佳的阳极牺牲保护阴极设备、管道等设施减缓腐蚀，安全延长使用寿命。

系统要求

牺牲阳极通常仅经济地应用在保护电流需要量小的构筑物上和低土壤电阻率环境中。此外，当没有供电条件或出现不经济的情况时才有应用价值。

适用于土壤中的牺牲阳极材料主要是镁，在海水中是锌和铝。为了使电流输出尽量保持稳定和降低阳极接地电阻，土壤中的牺牲阳极周围应采用化学填包料，主要由75%的硫酸钙，20%的膨润土和5%硫酸钠混合而成。牺牲阳极不能埋放在焦炭中，在成组使用时，阳极间距至少应是3m。阳极顶部土壤覆盖层厚度至少为0.6m。为了能够测量断电电位，牺牲阳极应通过测量盒与管道相连接，牺牲阳极在交流牵引系统附近地区应用时，阳极体上的交流感应持续电压不应超过20V。

阳极要求

1、电位足够负，但不宜太负，以免阴极区产生析氢反应；

2、阳极的极化率要小，电位极电流输出要稳定；

3、阳极材料的电容量要大；

4、必须有高的电流效率；

5、溶解均匀。容易脱落；

6、材料价格低廉，来源充分。

7、产生的腐蚀产物应是无毒无害，不污染环境，无公害之虞。

材料

作为牺牲阳极材料，必须能满足以下要求：

1、要有足够负的稳定电位；

2、自腐蚀速率小且腐蚀均匀，要有高而稳定的电流效率；

3、电化学当量高，即单位重量产生的电流量大；

4、工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落；

5、腐蚀产物不污染环境，无公害；

6、材料来源广，加工容易，价格低廉。

常用的牺牲阳极品种有镁基、锌基和铝基合金3类。

锌是我们日常生活中比较常见的一种金属，在元素周期表中锌的原子量是65.4，密度是7.14，化合价是2，具有420摄氏度的熔点。

锌是一种电位为负性的金属，它的标准电位是负的0.76V，在海水中高纯锌的稳定电位向负向游动偏移的，在PH值不同时，锌的腐蚀率也不一样，在PH小于6时和PH大于12时，锌的腐蚀率都较大；但是在6-12的PH值的范围内锌的腐蚀率比较小。

其中的杂质也会对锌的阳极腐蚀率跟阳极行为产生很大影响。杂质的存在，会形成局部的腐蚀电源，可以形成局部电池，这些电池可以使得锌的表面上形成氢氧化物，形成坚固的覆盖层防止进一步的发生溶解。这样形成覆盖层的方式可以用在阴极保护系统中。

优缺点

优点：不需要外部电源；很少维护；小的电流输出导致小的或无杂散电流干扰；容易安装；多数情况下易于增加阳极；提供均匀的电流分配。

缺点：较低的驱动电压电流；对于劣质涂层的结构物需要较多的阳极；在高电阻的土壤环境下可能是无效的；由于较低的电流效率，其每安培电流费用高于外加电流阴极保护；替换用废的阳极是困难或昂贵的。[1]