什么是阴极保护?

阴极保护是一种保护金属结构不受腐蚀的方法。 频繁与水接触时,制成这些结构的金属(通常为钢)容易通过氧化反应腐蚀。 该反应涉及金属释放电子,并由溶解在水中的微量盐促进,从而使水充当电解质。 因此,腐蚀可以看作是电化学过程。 阴极保护通过建立一个使用正电性更高的金属作为阳极的电化学电池,将金属结构转变为阴极(带正电的电极),从而使结构不会将电子损失到周围。

这种保护方法可用于地下管道和储罐。 地上结构,例如电塔; 以及部分淹没的结构,例如船舶和钻机。 它也可以用来保护钢筋混凝土中的钢棒。 耐腐蚀的金属往往比钢更昂贵,并且可能缺乏必要的强度,因此,尽管其他可能腐蚀的金属也可以用这种方法进行保护,但防腐蚀钢通常是最佳选择。

钢主要由铁组成,铁的氧化还原电位为-0.41伏。 这意味着在水等负氧化还原电势较小的环境中,它往往会失去电子,这些环境可能以雨水,冷凝水或潮湿的土壤形式与这种金属接触。 与铁接触的水滴形成电化学电池,其中铁通过Fe-> Fe 2+ + 2e-反应被氧化。 铁II(Fe 2+ )离子进入水中,而电子流过金属,在水的边缘,电子,氧和水的相互作用通过氢离子产生氢氧根(OH-)离子。反应:O 2 + 2H 2 O + 4e--> 4OH-。 负氢氧化物离子与水中的正铁II离子反应,形成不溶性铁II氢氧化物(Fe(OH) 2 ),然后将其氧化为三铁氧化物(Fe 2 O 3 ),通常称为锈。

阴极保护有两种主要方法,它们试图通过提供替代电子源来防止这种腐蚀。 在电流保护中,具有比要保护的金属更负的氧化还原电势的金属通过绝缘线连接到结构,从而形成阳极。 氧化还原电位为-2.38伏的镁通常用于此目的-其他常用金属是铝和锌。 此过程使用电流从阳极流向充当阴极的结构来设置电池。 阳极失去电子并被腐蚀。 因此,它被称为“牺牲阳极”。

电阴极保护的问题是,最终,阳极将被腐蚀到不再提供保护而需要更换的程度。 另一种阴极保护系统是外加电流阴极保护(ICCP)。 这类似于电流法,不同之处在于使用电源来产生从阳极到要保护的结构的电流。 与交流电(AC)相反,需要直流电(DC),因此使用整流器将交流电转换为直流电。 该方法提供了更持久的保护,因为电流是从外部提供的,而不是由阳极与周围环境的反应产生的,因此阳极的使用寿命大大增加。

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