阴极保护示意图

阴极保护的原理1阴极保护的原理就是用外电流实现阴极极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表面变成等电位腐蚀电流不再流动。

极化（polarizing）:由于净电流的流入或流出而在电极上引起的电位变化称为极化。

电位的变化方向总是反抗平衡的移动，也就是说反抗电流的流动。

阴极电位向负的方向偏离，阳极电位向正的方向偏离，使得阴极和阳极之间的电位差减小，如果电池的电阻不发生变化，电动势的减小会使电流减弱。

极化原理示意图（略）3阴极保护的工程标准阴极保护标准：当腐蚀下降到工程上可予忽略的微小腐蚀量时，阴极保护就实现了。

通常，腐蚀速度为0.01mm/年时就可认为达到了理想的阴极保护。

根据DIN30676的规定，相应的阴极极化电位为钢/中性电解液（透气的土壤和地表水）-0.85v（这个电位对应与铁的电位铁稳定区）。

对铁材料没有最大保护电位的限制，但是实际上使用超过需要量的电流并没有好处，除增加电能和辅助阳极材料的消耗外，还可能对一些两性金属或对涂层有损害（析氢），贝克曼阴保手册推荐最大保护电位采用-1.15v。

4 陕京二线阴极保护的主要方法：阴极保护可以通过牺牲阳极（Galvanic Anodes）和外加电流（强制电流Impressed current）两中形式实现，原理一致区别在于阳极产物（MgC12\HC1）4.1牺牲阳极阴极保护两种金属相接触而产生的腐蚀电池。

在这种腐蚀电池中一种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀。

在牺牲阳极的阴极保护技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池。

这是通过一种十分活泼的金属与管道相连接来实现的。

这种金属将发生腐蚀并由此向管道提供电流。

在牺牲阳极阴极保护的情形下，阴极保护并没有减少腐蚀，它其实只是将所保护的结构的腐蚀转移到了牺牲阳极上面。

在一般情况下，牺牲阳极提供的电流是有限的。

所以，牺牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小的情况下。

燃气管道强制电流阴极保护管道的强制电流法阴极保护主要由外加直流电源和辅助阳极接地床构成。

基典型系统如图10-32所示。

图10-32 管道的强制电流阴极保护系统1—整流器 2—连接头 3—阳极电缆 4—交流输入 5—焦炭6—辅助阳极 7—参比电极 8—管道 9—接电压表阴极一、强制电流保护的设备与装置强制电流保护的设备与附属装置，如图10-33所示。

它包括直流电源、辅助阳级、绝缘法兰、测试桩和检查片。

图10-33 管道阴极保护示意1—流电源 2—整流器 3—阳极 4—被保护管线5—绝缘法兰 6—测试桩 7—检查片(一)电源设备阴极保护系统中，需要稳定的直流电源，能保证长期持久的供电。

阴极保护电源是阴极保护的重要设施，低电压、大电流是其特点。

一般状况下应优先合计市电，或各类站、场稳定可靠的交流电源。

当使用农用电时，必须装有备用电源或不间断供电的专门设备。

关于无市电地区，强制电流阴极保护电源还可以选择太阳能电池、高容量蓄电池、无人管理的密闭循环发电机组等。

这些电源设备都应具备；输出电压、电流可调；可长期连续供电，可靠性高；寿命长；易于修理保养；对环境适应性强；具有过载、防雷、故障保护装置。

1.整流器的类型整流器是一种将交流电转变为直流电的装置。

它结构简单，易于安装，无转动元件，操作维护都方便。

自然空冷式整流器元件的选择取决于所需性能及四周温度和天气的影响。

目前常用的整流元件特性如表10-52所示。

表10-52 整流二极管的特征℃Ω·cm2110041硒整流器仅同意有相当低的电流，因此所需空间大，仍常常在阴极保护装置里使用是因为它经得住足够的工作温度，对过载和过压不敏感。

在交流线路里快速熔断保险丝和直流输出端的慢速熔断丝足以应付过载状况。

锗整流元件不能用于阴极保护，因为它只能制成低功率的二极管。

有时，将二极管装在杂散电流导体上以切断反向电流，但很显然，在过载时易在两个方向上导通。

硅整流元件是阴极保护整流设备中最常用的。

阴极保护原理对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使其电极电位负移至金属的平稳电位，从而抑阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。

在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属的电位降低到最活泼点的平衡电位。

设金属表面阳极电位和阴极电位分别为Ea和Ec，金属腐蚀过程由于极化作用，阳极和阴极的电位都接近于交点S所对应的电位Ecorr （自然腐蚀电位），这时的腐蚀电流为Icorr。

如果进行阴极极化，电位将从向更负的方向移动，阳极反应曲线EcS从S向C 点方向延长，当电位极化到E1时，所需的极化电流为I1，相当于AC线段，其中BC线段这部分是外加的，AB线段这部分电流是阳极反应所提供的电流，此时金属尚未腐蚀。

如果使金属阴极极化到更负的电位，例如达到Ea，这时由于金属表面各个区域的电位都等于Ea，腐蚀电流为零，金属达到了完全保护，此时外加电流Iapp1即为完全保护所需电流。

根据提供阴极极化电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法两种。

阴极保护是一种控制金属电化学腐蚀的保护方法。

在阴极保护系统构成的电池中，氧化反应集中发生在阳极上，从而抑阻了作为阴极的被保护金属上的腐蚀。

阴极保护是一种基于电化学腐蚀原理而发展的一种电化学保护技术。

可从电极反应、极化曲线和极化图以及电位-pH图等诸方面理解阴极保护原理。

图1 阴极保护原理的极化曲线说明:铁在中性水溶液中的实验极化曲线(实线)和真实极化曲线(虚线)以及镁的阳极极化曲线示意图电极反应方面任意两种金属/合金的组合，都可构成电化学电池；低电位者为电池的阳极，主要发生氧化反应；高电位者为阴极，主要发生还原反应。

由于阳极和阴极之间存在着电位差，外部电连接的阳极和阴极之间将有电流流过电池，从而加速了阳极的腐蚀，同时抑阻阴极的腐蚀，使阴极金属获得阴极保护。

极化曲线和极化图方面根据混合电位理论，金属表面上局部阳极和局部阴极通过各自的极化而汇聚至一个共同的混合电位，即金属的自腐蚀电位Ecorr；此时局部阳极的氧化反应速度与局部阴极的还原反应速度相等，即等于金属的自腐蚀电流icorr，如图1所示。

管道阴极保护系统一．原理每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位, 称之为该金属的腐蚀电位（自然电位），腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。

腐蚀电位愈负愈容易失去电子, 我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。

阳极区由于失去电子（如铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，而阴极区得到电子受到保护。

阴极保护的原理：是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位。

有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。

1、牺牲阳极法将被保护金属和一种电位更负的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体阴极极化以降低腐蚀速率的方法。

在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护。

牺牲阳极材料有高纯镁，其电位为-1.75V；高钝锌，其电位为-1.1V；工业纯铝，其电位为-0.8V（相对于饱和硫酸铜参比电极）。

2、强制电流法（外加电流法）将被保护金属与外加电源负极相连，辅助阳极接到电源正极，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。

其方式有：恒电位、恒电流等。

如图外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，使腐蚀受到抑制。

而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应，因此，辅助阳极本身存在消耗。

阴极保护两种方法的对比：阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀，需要保护的金属体，提供足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。

两种方法的差别只在于产生保护电流的方式和“源”不同。

一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直流电源。