外加电流的阴极保护原理 方程式

1．关于阴极保护原理的叙述如前面所述，阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。

阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。

实体布局请见示意图。

关于它们实现阴极保护的过程，许多书籍、资料都有叙述，下面从积累的摘录（也可参照示意图）：（1）“用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。

从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有[b]外加电子注入管道表面。

当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。

[/ b]这时，微阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。

施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。

当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。

此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。

”这是一本石油工人技能培训教材里的叙述，是较最详细的一种，差不多的叙述在类似的书或小册子里常可见到。

（2）“在每种条件下，管线表面都会出现阳极区和阴极区，[b]在阳极区电流由管线钢表面流出，进入周围环境电解质（土壤和水），管线在该区域将会发生腐蚀。

在阴极区，电流由电解质流到管线表面上，该区域的腐蚀速率将减小。

[/b]基于上述观点，很明显，若[b]使得管线表面暴露的每一点都有电流流入，那么就可以减小腐蚀速率。

准确地说，这就是阴极保护所要完成的任务，直流电被强制地流到管线表面上，这一直流电可以使管线的电位向负方向偏移，导致金属腐蚀速率减小。

[/b]当适当调整电流大小并使其超过由阳极区释放的腐蚀电流时，将会有净电流注入管线表面的这些区域上，管线的整个表面将是阴极，腐蚀速率被减小，……阴极保护工程师的主要工作就是决定将腐蚀速率减小到可以接受水平时所需的阴极保护实际水平，腐蚀监测并结合阴极保护准则常常被用于这一决策。

外加电流的阴极保护法原理外加电流的阴极保护法的原理是利用外加电流控制金属结构表面电位，使其保持在一个稳定的负电位区域，从而防止金属结构腐蚀。

在这个过程中，外加电流通过阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场，防止了金属的电化学反应。

下面将对外加电流的阴极保护法的原理进行详细的解释。

阴极保护的基本原理是根据电位差。

金属在空气或水中容易发生电化学反应，从而导致腐蚀。

在自然环境中，金属电位受到多种大气因素、水质和离子等影响，难以控制。

而采用外加电流的阴极保护法，通过电化学反应调节阴极电位保护金属，达到有效地抵制腐蚀的作用。

在阴极保护系统中，金属结构是作为阴极，电源是以阳极连接。

通过控制外加电流，控制阳极与阴极之间的电位差，使金属结构的电位维持在一个稳定的阴极保护电位区间。

这个区间一般为-800 mV至-1050 mV，具体的阴极保护电位还要根据金属结构和使用环境的具体情况来确定。

该电位差表示金属较低电位的范围，防止了金属发生电化学反应。

阴极保护电位的调节是通过外加电流的控制来实现的。

外加电流可以根据金属结构的不同和使用环境的不同而调节，以维持金属的电位稳定在阴极保护区间。

在外加电流的过程中，阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场。

阴极保护电位场的形成需要满足一定的条件。

首先，金属表面必须充分暴露在电解液中，以便流动的离子与金属接触。

其次，电解液的电导率要足够高，以便电子和离子能够流动。

最后，通过控制电源的电流，使得阴极电位在一个稳定的负值区间内，从而防止了金属的电化学反应。

在阴极保护电位场中，金属表面经过保护，金属离子和电子的流动受到限制，从而减少了金属的腐蚀。

同时，电流对金属也具有一定的影响。

当外加电流过大时，电极周围的电解质会发生电化学反应，导致电极和电解质中的物质发生变化，从而导致电极腐蚀。

因此，外加电流的大小和金属结构的阴极保护电位需要严格控制。

阴极保护技术是船舶和海洋工程中常用的一种技术，该技术可以显著地减少金属结构的腐蚀，延长金属结构的使用寿命。

浅谈外加电流阴极保护防腐技术的原理及调试xx北港池集装箱码头三期位于xx东疆港区，码头为钢管桩和预应力砼梁板结构，有1456根Φ1200mm和1708根Φ1000mm钢桩，钢管桩材质为Q345B。

钢管桩位于海洋环境中，存在着潮差区、海水全浸区和海泥区三个严重腐蚀区域，严重威胁着码头的安全运行和长期使用。

因此，对xx北港池集装箱码头三期采用及时有效的防腐保护是十分必要的。

本工程采用的防腐方式为外加电流阴极保护，共分为29个系统对码头3164根钢桩进行保护。

系统的控制采用自动控制和手动控制相结合的方式，并配备了遥控的功能和可视化软件系统，使防腐工作从过去的粗放型管理一步跃进为可视化、数字化、远程化，专业化的先进管理模式，给业主提供了专业的防腐控制形式。

一、外加电流阴极保护介绍1、金属腐蚀基本原理定义：金属在周围介质（常见是气体和液体）作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏。

过程：金属在一定的环境介质中经过反应恢复到它的化合物状态，这个腐蚀的过程可用一个总的反应过程表示：金属材料＋腐蚀介质＝腐蚀产物2、外加电流阴极保护原理外加电流保护，即将惰性阳极与外部的直流电源的正极相连，将受保护的钢结构（钢管桩）与外部的直流电源的负极相连。

保护电流是由电源提供的。

这时辅助阳极可选用耐腐蚀的材料（如钛金属）。

当系统工作时，在阳极与的钢管桩之间有电流通过。

使钢管桩表面出现一层薄膜，也就是通常所说的极化薄膜。

该极化薄膜形成阻止腐蚀电池的电位。

在阴极保护中该极化电位可以通过改变电流的方式加以改变，从而可以选择理想的防腐效果。

3、外加电流阴极保护系统特点：（1）可随外界条件引起的变化自动调节电流，使被保护部分的电位控制在最佳保护电位范围内。

（2）使用寿命长，保护周期长。

（3）辅助阳极排流量大，作用半径大，可以保护结构复杂、面积较大的设备及港工建筑。

二、外加电流阴极保护系统组成及功能本外加电流阴极保护系统包括直流电源、辅助阳极、参比电极、监测设备和电缆。

高考化学复习考点知识归类与练习电解池工作原理1．电解 (1)定义：在直流电源的作用下，电解质溶液(或熔融的电解质)在阳、阴两极分别发生氧化反应和还原反应应的过程。

(2)能量转化形式：在此过程中，将电能__能转化为___化学__能。

2．电解池的构成条件①与直流电源相连的两个电极②两个电极插入电解质溶液 (或熔融的电解质)中③形成闭合回路_。

3．电解池中电流、电子和离子的移动方向（如右下图）电流（I）:从电源正极流出到阳极，经过电解质溶液，再通过阴极回到电源负极形成闭合回路。

电子：电源负极流出，阴极得电子；阳极失电子流入电源正极（“电子不下水”）---外电路。

离子：口诀：“阴阳相吸”-----阳离子移向阴极，阴离子移向阳极（“离子不上岸”）----内电路。

溶液为例)：4. 电解池工作原理(以电解CuCl2总反应方程式：CuCl2=====通电Cu＋Cl2↑阳极阴离子失去电子e-发生氧化反应，阴极阳离子得电子发生还原反应。

阳极反应类型口诀：“阳氧失e-”-------意思为阳极发生氧化反应失去电子。

5．电解时两极粒子放电顺序：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。

离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。

(1)阴极：阴极上放电的是溶液中的阳离子，与电极材料无关。

氧化性强的先放电，放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，则是溶液中的阴离子放电，离子还原性强的先放电，常见离子的放电顺序是注意：一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。

如理论上H ＋的放电能力大于Fe 2＋、Zn 2＋，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c (Fe 2＋)或c (Zn 2＋)≥c (H ＋)，则先在阴极上放电的是Fe 2＋或Zn 2＋，因此阴极上的主要产物为Fe 或Zn ；但在水溶液中，Al 3＋、Mg 2＋、Na ＋等是不会在阴极上放电的。

海洋工程装备种类繁多，主要有：船舶、海洋钻井平台、浮式生产系统等装备。

海洋工程装备体积庞大，且主体多是钢结构制成，他们服役期间长，多达20多年，而且海水腐蚀性很强，海洋工程设备腐蚀破坏，污染海洋环境，甚至出现安全事故，严重危害工作人员安全，海洋工程装备防腐工作越来越多的引起人们的重视。

目前，海洋工程装备防腐方式主要用防腐涂层、牺牲阳极和外加电流保护系统等方法。

防腐涂层可以有效隔绝海水与装备金属面的接触，进而实现防腐。

但在船舶航行、海洋工程设备安装施工过程中涂层会受到破坏，金属表面开始腐蚀。

牺牲阳极保护方法对于海洋工程装备来说，外部悬挂的牺牲阳极增加其航行的阻力，也增加了结构物的重量和额外费用。

在牺牲阳极消耗过程中，其释放的金属离子也会污染周围环境，最主要的是牺牲阳极设计寿命较短，难以满足长期服役装备的需要。

外加电流阴极保护系统具有使用寿命长、保护效果好、维护费用低，可以通过一个AC-DC电源转换产生电压电流，干扰船体金属与海水发生化学反应，从而保护船体不被腐蚀。

一、外加阴极保护原理阴极保护的定义：通过外加直流电源或者比船体表面金属更活跃的金属，将想要保护的金属电位降低至不受腐蚀的电位，使得发生氧化还原化学反应所需的电子通过外加电源的电流或活泼金属给出。

当船体表面金属处于比此电位更低的电位时，该金属就不会参加氧化还原反应了，也就不再受到海水腐蚀。

电化学腐蚀是由于活泼金属与电解质溶液在一起发生氧化还原反应所引起的，与原电池的原理相同。

因为船体是由活泼金属—铁构成的，而海水便是电解质溶液，他们之间发生了氧化还原反应。

由以上化学公式可得：铁失去电子后与氧、水发生反应形成铁锈而溶解在水中，这样周而复始船体就会腐蚀掉。

从正极公式可知得到电子形成氢氧根，那么通过外加电流提供给保护的船体电子，这样船体就不会因为失去电子而被腐蚀，这就是外加电流阴极保护的原理依据。

船体ICCP系统原理如下：二、W轮的外加电流阴极保护系统组成W轮外加电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极和阳极屏蔽层、参考电极组成。

长输管道外加电流阴极保护及阴极保护站维护基础知识河南汇龙合金材料有限公司1.目的：随着国内长输管道的大规模建设，我国的天然气管网已初具规模，长输管道外加电流阴极保护技术也被大量广泛应用，为了使阴极保护站场内维护人员以及现场巡线人员有效地实施阴极保护，做到科学操作、安全维护、确保质量、特编此文，提供对站场内及管线上阴极保护系统正常运行并科学维护指导。

一.防腐蚀的重要意义自然界中，大多数金属是以化合状态存在的。

通过炼制，被赋予能量，才从离子状态转变成原子状态。

然而，回归自然状态是金属固有本性。

我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。

金属腐蚀广泛的存在于我们的生活中, 国外统计表明，每年由于腐蚀而报废的金属材料, 约相当于金属产量的20～40％,全世界每年因腐蚀而损耗的金属达1 亿吨以上,金属腐蚀直接和间接地造成巨大的经济损失, 据有关国家统计每年由于腐蚀而造成的经济损失,美国为国民经济总产值的4.2％; 英国为国民经济总产值的3.5％;日本为国民经济总值1.8 ％。

二.防腐蚀工程发展概况六十年代初,我国开始研究阴极保护方法,六十年代末期在船舶,闸门等钢铁构筑物上得到应用。

我国埋地油气管道的阴极保护始于1958 年,六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用,目前,全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果。

2.阴极保护原理2.1 所谓阴极保护是通过降低管道的腐蚀电位而使管道得到保护的电化学保护（其实质：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,使金属表面各点低于一负电位，使金属原子不容易失去电子而变成离子溶入电解质的过程。

）。

通常施加阴极保护电流有两种方法：强制电流和牺牲阳极保护。

2.2 牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中，通过电解质向被保护体提供一个阴极电流，使被保护体进行阴极极化，从而实现阴极保护。

阴极保护牺牲阳极原理是由托马晓夫三电极原理来解释，内容是：（a）两电极电位不同的两电极；（b）两电极必须在同一电解质溶液里；（c）两电极间必须有导线连接。

1、保护面积2、工艺计算 ①需要的总保护电流111S i ⨯=I （1）i 1―电流密度取1mA S 1――总保护面积 I 1――所需保护电流（A ）根据公式（1）计算总的保护电流约需26.4A 。

②根据总保护电流确定需要阴极保护站1座。

4、主要材料及报价材料及安装费用表（元）以上价格含运输费和全额增值税普通发票。

5、外加电流系统施工方法5.1 现场阳极井定位进入施工现场，在阳极井钻孔之前，由业主组织相关厂专业的人员对钻井作业地点确定是否有地下隐蔽物，在业主确认适合钻井的地点进行人工挖掘2米深的探坑，在确定无地下隐蔽物后方可进行机械钻井，在施工过程中应按质量管理体系标准加以严格控制，遵守工艺规程，确保工程质量。

5.2 阳极井施工a. 钻孔施工精确定位→复核→人工挖坑→机械钻孔→垂直度校正→钻井深度测量→泥浆外运。

b. 阳极体安装阳极体吊装→阳极体注水→阳极体对接→阳极体焊接→电缆管、排气管安装→验收。

吊装组合阳极体之前，认真检查辅助阳极电缆有无缺陷或机械损坏，如发现问题，一律按密封接头的技术要求进行修补，无法修补者按作废处理。

采用吊车进行组合阳极体的吊装，首先将第一支辅助阳极体吊起对准井口正中央，此时焊接锥形导向管，焊好之后，对准井口放下第一支阳极，并理顺阳极引线电缆穿过第二支辅助阳极体中的引线管；吊起第二支辅助阳极体，与第一支辅助阳极体对位（排气管和引线管对准位，并插接完好）焊接，以此类推。

按顺序将排气管和引线管（含4根阳极引线电缆）引出地面。

5.3 阳极井回填、砌井a. 阳极井回填砂土回填→泥浆外运→阳极砌井座→安装阳极井盖→验收。

结构基层处理→挂线→打底抹灰找平→勾缝→清理。

内外装饰工程施工的关键是各工种协调相互配合，注意相互之间的成品保护，避免返工、修理。

测量辅助阳极体的接地电阻，并作详细记录。

5.4 电缆敷设a. 按照施工图纸进行电缆沟的开挖与敷设电缆。

b. 开挖电缆沟之前，应认真了解和勘测电缆沟范围地下管道、高压电缆等构造物的埋设情况，以防对其产生机械损坏，一旦发生损坏时，立即向有关部门报告，予以修复避免造成经济损失或人身伤亡。