阴极保护与阳极保护

阴极保护法一、腐蚀的定义：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。二、腐蚀的分类：以腐蚀外貌看：1、全面腐蚀：（均匀腐蚀）金属表面以近似相同的速率变薄，重量减轻。2、局部腐蚀：⑴点蚀：发生局部，造成洞、坑甚至穿孔。典型代表铝和不锈钢在含氯化物的水溶液中发生腐蚀。⑵缝隙腐蚀：同种或异种金属接触，缝隙中氧的缺乏、酸度的变化、某种离子的累积造成。如法兰联接面、螺母紧压面、搭接面、焊缝气孔、锈层下以及沉积在金属表面的淤泥、积垢、杂质等都会形成缝隙。⑶浓差腐蚀电池：靠近电极表面腐蚀剂浓度差异导致，推动力是溶液中某一处与另一处氧含量不同导致电极电位不同构成。氧浓低的部位为阳极区，腐蚀加速。⑷电偶腐蚀：一种不太活泼的金属（阴极）和一种比较活泼的金属（阳极）在同一环境相接触时，组成电偶并引起电流的流动。⑸晶间腐蚀：晶粒或晶体本身未受明显侵蚀，发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀。如锌含量在黄铜的晶界处比较高，或不锈钢在晶界处贫铬时引起晶间腐蚀。⑹应力腐蚀：拉应力和特定腐蚀共存时引起。包括外加应力和残余应力。残余应力可能产生于加工制造时的形变，升温后冷却时降温不均匀，内部结构改变引起的体积变化。铆合、螺栓紧固、压入配合、冷缩配合引起的应力也属于残余应力。⑺选择性腐蚀：合金中某一组分由于腐蚀作用而被脱除。如黄铜脱锌。⑻磨损腐蚀：金属受到液流或气流（有无固体悬浮物均包括在内）的磨耗与腐蚀共同作用而产生的破坏。包括高速流体冲刷引起的冲击腐蚀；金属间彼此有滑移引起的磨振腐蚀；流体中瞬时形成的气穴在金属表面爆裂时导致的空泡腐蚀。⑼氢腐蚀：由于化学或电化学反应所产生的原子态扩散到金属内部的各种破坏。包括以下几种：①氢鼓泡：由于原子态氢扩散到金属内部，并在金属内部的微孔中形成分子氢，分子氢不能扩散，就在微孔中积累而形成的巨大的内压，使金属鼓泡，甚至破裂。②氢脆：由于原子氢进入金属内部后，使金属晶格产生高度变形，因而降低了金属的韧性和延性，导致金属脆化。③氢蚀：由于原子氢进入金属内部后与金属中的组分或元素反应，如氢渗入碳钢并与钢中的碳反应生成甲烷，使钢的韧性下降，而钢中碳的脱除，又导致强度的下降。以腐蚀反应机理划分：1、化学腐蚀：金属与非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属损耗，如金属高温氧化。2、电化学腐蚀：金属与电解质发生电化学作用而引起的金属损耗。存在阴极反应与阳极反应，并有电流产生。如钢铁在水溶液的腐蚀。按腐蚀环境分类：1、大气腐蚀：2、海水腐蚀：3、土壤腐蚀：4、化学介质腐蚀：在天然水体和土壤腐蚀中的生物腐蚀要引起重视，微生物代谢作用引起：⑴产生腐蚀环境⑵在金属表面上造成电解液浓差电池⑶改变表面膜的耐蚀性⑷影响阴极或阳极的反应速度⑸改变环境条件与腐蚀有关的微生物分为：嗜氧性和厌氧性两类。有关硫酸盐还原菌(厌氧菌)对腐蚀的促进作用：在弱酸性或弱碱性土壤中，硫酸盐会被这些细菌还原为硫化氢或硫化钙。当这些化合物与埋地管道相接触时，铁被腐蚀而转变为硫化铁。三、控制腐蚀的方法：1、设计、施工、管理三个重要环节1.1设计包括正确选用防腐蚀技术、合理选用耐腐蚀材料以及合理设计设备结构。设备的结构除了满足生产工艺要求，还必须根据防腐的需求考虑其结构的合理性。设计方案时，考虑所选材料在工作环境中的稳定性、来源、施工性能、寿命及价格。要求有通晓防腐蚀工程的技术人员参与设计阶段工作，与工艺、设备、土建、总图人员密切配合，相互协调，采取综合措施。1.2施工是关系到各种防腐蚀措施能否达到预期防腐效果的重要关节。防腐施工好，才能发挥防腐技术的保护作用，否则，再好的防腐技术也不能奏效。1.3管理，包括施工管理和运行管理。施工管理包括施工计划、工艺规划和施工方案的制定，施工中的质量检查和施工记录。运行管理包括对已采取防腐蚀措施的设备、管道等的维护管理，定期进行维护检修，建立设备防腐蚀技术档案等。2、腐蚀控制技术2.1合理的设计包括整体设计和细节设计。进行整体设计时，应当尽量考虑消除或减少腐蚀条件的出现。设计设备时应考虑能通畅地将物料完全排放、便于清洗和检查以及减少缝隙等。泵阀等的配置应做到不发生滴漏，应能方便地进行检查和维修，许多设计细节也必须重视。金属板间的连接应尽量不采用叠接，应避免铆接。必须采用螺纹联接时，最好用电镀的螺栓、螺母。采用焊接时，要有确的焊接程序或焊后进行热处理，不可出现不连续焊缝，焊条应采用电位更正的金属。应载应力或残余应力可能引起应力腐蚀时，应降低负载应力或消除残余应力。不同金属材料连接时，应尽量采用电位相近的金属。2.2正确选用金属材料在多数情况下还必须选用金属材料。最可靠的依据是在相同工艺设备中经过实际验证的腐蚀数据，其次是中间实验装置中取得的数据，再次才是实验中模拟条件下的数据。注意实验室静态试验与动态生产设备之间存在的差别。2.3改变腐蚀环境降低介质的腐蚀性、除去介质中的有害杂质。如：防止空气中氧的渗入或消除介质中溶解氧可以减轻碳钢的腐蚀。将pH值调节至中、碱性范围比在酸性范围更有利。向腐蚀介质中加缓蚀剂也是控制腐蚀的重要方法之一。2.4采用耐腐蚀覆盖层采用具有耐腐蚀性能的金属或非金属材料覆盖在基体金属表面，使介质与金属基体隔离。分金属覆盖层和非金属覆盖层。金属覆盖层的施工方法有电镀、喷镀、化学镀、热浸镀、热扩散浸镀等。如所覆盖的金属的电位较基体金属的电位更负，则称阳极覆盖层，如镀锌钢件、镀锌铁皮。覆盖的金属的电位较基体金属为正时，则称阴极覆盖层。这种覆盖层只起隔离作用，一旦局部破坏后露出基体金属，则形成小阳极和大阴极，此时覆盖层不但不能保护基体金属，反而引起严重的局部腐蚀。非金属覆盖层是采用耐腐蚀的非金属材料涂覆或粘贴在基体金属表面上。衬里是将橡胶、塑料、玻璃钢、耐蚀陶瓷、铸石等板料衬砌在金属表面。2.5电化学保护将金属进行阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法称阴极保护法，可以通过强制电流或采用牺牲阳极两种途径实现。阳极保护是迫使被保护金属进行阳极极化，只有在阳极电流作用下，能建立钝态并生成稳定钝化膜的金属才有可能采用阳极保护法。2.6用耐腐蚀非金属材料代替金属材料分为有机、无机及复合材料三类。