金属腐蚀与防护课件——防护方法

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1、第十二章防护方法电化学保护阴极保护(1)保护原理金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。防护技术外加电流阴极保护示意图电流关系:ⅠIcⅠ＝ⅠIcⅠ-Ia外加电流阴极保护阳极区阴极区腐蚀金属阴极阳极IcorIaIcIcor=Oa=/Ic/腐蚀电池－　　＋I直流电源辅助阳极阴极阳极辅助阳极I－　－　＋IcIaIaI-防护技术EEorEeaLgicorLg

2、iprLgiEEorEeaLgicorLgiprLgiEe(H₂H)/ic/ia活化极伦控制腐蚀体系氧扩散控制腐蚀体系两种腐蚀体系所需保护电流的比较阴极保护的原理：由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。阴极保护的效果用保护度η表示(2)保护参数保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。显然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(即保护度η=100%)，必须取阳极反应平衡电位作为

3、保护电位，即取Epr=Eea。(最小)保护电流密度ipr：与所取保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。*在两个保护参数中，保护电位是基本的控制指标。阴极保护适合的体系：从理论上来讲，任何体系都可以。但在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护电流密度比较小，在经济上才合算。阴极保护的经济指标可以用保护效益Z来衡量腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护电流密度增加慢，保护效益也就较大，可以满足经济指标方面的要求。工业上

4、应用阴极保护的腐蚀体系是：土壤、海水、河水等环境中的碳钢管道、构筑物、设备。*确定保护电位时应考虑两个方面的因素：第一，从保护效果来讲，Epr越负越好。第二，析氢反应的影响。析氢是使极化电流密度迅速增大，保护效益降低；析氢还可能造成对设备金属材料的危害，如氢脆问题，以及对金属表面涂层的破坏。阴极保护举例：测量阴极极化曲线，确定是否适宜采用阴极保护。从极化曲线上确定保护电位，及相应的保护电流密度。计算保护度：测量极化曲线得出保护电位的大致范围后，将试样恒定在不同的极化电位，经过适当的暴露时间，用失重法

5、测量金属的腐蚀速度，从而计算不同极化电位下的保护度。防护技术电位(mv.sce)-1000-900-800123456789电流密度(A/m²)碳钢在联碱盐析结晶器溶液中的阴极极化曲线引自«电化学保护在化肥生产中的应用»P711:静态2:微搅动溶液成分：Fnh₃56滴度CnH₃42.5滴度Cl-　113滴度Na+　70.5滴度常温0.3180.55防护技术碳钢在联碱盐析结晶器溶液中的保护参数保护电位（nv/sce)-850-900-950-1000-1050保护电流密度(A/m²)00.3180.5

6、51.273.2腐蚀速度(mm/y)1.0840.2070.04040.02710.01700.0165保护度(%)080.996.397.598.498.5析氢情况产生少量氢气泡大量析氢试验时间:144小时溶液成分:FnH₃64滴度CNH₃28.8滴度Cl-100滴度试验温度：常温引自«电化学保护在化肥生产中的应用»P74防护技术金属或合金参　比　电极Cu/饱和CuSO₄Ag/AgCl/海水(2)Ag/AgCl/饱和KClZn/洁净海水铁与钢含氧环境缺氧环境-0.85-0.95-0.80-0.90

7、-0.75-0.85+0.25+0.15铅-0.6-0.55-0.5+0.5铜合金-0.5~-0.65-0.45~-0.6-0.4~-0.55+0.6~+0.45铝(3)正的极限值负的极限值-0.95-1.2-0.90-1.15-0.85-1.1+0.15-0.1一些金属的保护电位(单位：V)（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范（2）海水指洁净，并未稀释的海水（3）铝进行阴极保护时，电位不能太负，否则会加速腐蚀，产生负保护效应防护技术钢铁的（阴极保护）保护电流密度环境条件

8、Ipr(mA/m²)环境条件Ipr(mA/m²)稀硫酸海水淡水高温淡水高温淡水室温流动流动氧饱和脱气1201506018040中性土壤中性土壤中性土壤混凝土混凝土细菌繁殖通气不通气含氯化物无氯化物40040451＜金属防蚀技术便览＞几个腐蚀体系的阳极保护参数金属溶液温度°C致(A/m²)维(A/m²)Epp~Etp(v.sce)碳钢碳钢碳钢不锈钢50%H₂So₄碳铵生产碳化液25%NH₄oH67%H₂So₄2740室温242325300左右2.656310.5~1<0