外加電流陰極保護，又稱為強制電流陰極保護。通過直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤流向被保護金屬，使金屬表面陰極電位降低到陽極電位，此時，金屬表面不再有陰極或陽極，使被保護金屬結構電位低於周圍環境，整個金屬結構成為新的電路中陰極。
基本介紹
- 中文名：外加電流陰極保護
- 外文名：impressed current cathodic protection
原理,陰極保護系統,組成,陽極地床選址,優點,缺點,陽極材料,要求,廢鋼陽極,柔性陽極,網狀陽極,混合物陽極,聚合物陽極,高矽鑄鐵陽極,所用電源,電源類型,技術要求,設備位置選擇,施工安裝規定,
原理
一、鐵生鏽的過程可分為兩類：
1、化學腐蝕，高溫下鐵直接和氧氣反應，得到氧化鐵。（不太普遍）
2、電化學腐蝕（普遍），分兩種：析氫腐蝕，貼在酸性較強的潮濕環境中發生的腐蝕。
二、吸氧腐蝕，自然界中最為普遍。
條件：不純的鐵，空氣，潮濕的環境。在潮濕的環境中，不純的鐵（含碳）形成了鐵---氧氣--水無數個微小的原電池。
鐵，負極：Fe-2e-=Fe2+；
碳，正極：2H2O+O2+4e-=4OH-。
Fe2++2OH-=Fe(OH)2；
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；
2Fe(OH)3+空氣中失水=【Fe2O3·nH2O】（鐵鏽）+(3-n)H2O。
2、電化學腐蝕（普遍），分兩種：析氫腐蝕，貼在酸性較強的潮濕環境中發生的腐蝕。
二、吸氧腐蝕，自然界中最為普遍。
條件：不純的鐵，空氣，潮濕的環境。在潮濕的環境中，不純的鐵（含碳）形成了鐵---氧氣--水無數個微小的原電池。
鐵，負極：Fe-2e-=Fe2+；
碳，正極：2H2O+O2+4e-=4OH-。
Fe2++2OH-=Fe(OH)2；
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；
2Fe(OH)3+空氣中失水=【Fe2O3·nH2O】（鐵鏽）+(3-n)H2O。
由以上式可知：鐵失電子後與氧、水形成鐵鏽而溶解在水中，這樣鋼結構就會一點一點的腐蝕掉。
既然上式中正極要得電子形成氫氧根，那么我們就通過外加電流提供給保護的鋼結構（負極）電子，這樣鋼結構中的鐵就不會失電子而被腐蝕了。
陰極保護系統
組成
該陰極保護系統由整流電源、陽極地床、參比電極、連線電纜組成（陽極地床：有多支陽極組成的陰極保護接地電極成為地床）。
陽極地床選址
在選擇陽極地床場址時，不僅要考慮方便的電源盒較低的土壤電阻率，而且要考慮與外部管道的距離。要得到較低的陽極電壓的方法很多，可以採用若干個陰極保護站，每個陰極保護站由較低的電流輸出；可以加長陽極地床來降低接地電阻；可以強行降低所需的陽極電壓或採用深井陽極。有20m厚的覆土層的深井陽極特別適用於都市中管道的陰極保護，因為都市中的管道與外部裝置的距離較小。
優點
1、需要較大的電流場合，特別是裸露的或塗層較差的結構物的防護；
2、所有導電的電解質溶液內；
3、用於水箱裡的大型熱交換器、油加熱處理器和其他容器保護；
4、儲水罐的內壁；
5、地面上儲存罐的外底；
6、地下儲罐；
7、地下或水中的基樁和打板樁。
缺點
1、與犧牲陽極相比，需要更高的檢測和維護費用；
2、需要外部電源，持續的電源供給費用；
3、具有引發雜散電流干擾的高風險。可導致過保護，引發防腐層的破壞及管材氫脆。
陽極材料
要求
外加電流陰極保護是防止地下金屬結構如管道、儲罐等複試的有效方法。輔助陽極是外加電流系統中的重要組成部分，起作用是將保護電流經過介質傳遞到保護結構物表面上。地下結構物外加電流陽極保護用陽極通常並不直接埋在土壤中，而是在陽極周圍填充碳質回填料而構成陽極地床。碳質回填料通常包括冶金焦炭、和石墨顆粒等。回填料的作用是降低陽極地床的接地電阻，延長陽極壽命。
針對陽極的工作環境，結合實際工程的要求，理想的埋地用輔助陽極應當具備如下性能：
a、良好的導電性能，工作電流密度大，極化小；
b、在苛刻的環境中，有良好的化學和電化學穩定性，消耗率低，壽命長；
c、機械性能好，不易損壞，便於加工製造，運輸和安裝；
d、綜合保護費用低。
廢鋼陽極
鋼鐵陽極是指角鋼、扁鋼、槽鋼、鋼管制作的陽極或其他用作陽極的廢棄鋼鐵構築物。廢鋼鐵是早期外加電流陰極保護常用陽極材料，其來源廣泛，價格低廉。由於是溶解性陽極，表面很少析出氣體，因而地床中不存在氣阻問題。其缺點是消耗速率大，使用壽命短，多用於臨時性保護或高電阻率土壤中。
柔性陽極
另一種新型柔性陽極，即混合金屬氧化物柔性陽極，用鈦絲替代了到點聚合物，該陽極是將鈦絲陽極每隔10米與電纜連線一次，並放置在填料帶中，具有更好的機械強度，局部大電流輸出，也不會造成陽極的損壞 ，電流分布更為均勻，克服了聚合物柔性陽極的缺點。
網狀陽極
網狀陽極是混合金屬氧化物帶狀陽極與鈦金屬連線片垂直鋪設、交叉點焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網予埋在儲罐基礎中，為儲罐地板提供保護電流。網狀陽極的優點電流分布均勻。輸出可調，保證儲罐充分能保護。產生的雜散電流很少，不會對其他結構造成腐蝕干擾。不需要回填料，安裝簡單。由於大量工作已經在工廠內完成，質量容易保證。儲罐與管道之間不需要絕緣，不需對電氣以及防雷接地系統做任何改造。不已受今後工程施工的損壞，使用壽命長。
混合物陽極
聚合物陽極
聚合物柔性陽極是在銅芯上包覆導電聚合物（聚合物中添加碳粉）而構成的連續性陽極，也稱柔性陽極或纜行陽極。銅芯起導電的作用，而導電聚合物則參與電化學反應。由於銅芯具有優良的電導性，因此可以在數千米長的陽極上設一通電點，聚合物陽極在土壤中使用時，需在其周圍填充焦炭粉末而構成陽極地床，儘管與其他陽極相比，其工作電流密度很低，但由於可靠近被保護結構物鋪設連續地床，因此可提供均勻的、有效的保護。
高矽鑄鐵陽極
所用電源
電源類型
技術要求
對於陰極保護電源，基本的要求是具有恆電位輸出、恆電壓輸出、恆電流輸出功能。陰極保護電源還要求具有同步通斷功能、數據遠傳、遠控功能。
設備位置選擇
外加電流陰極保護設備位置選擇應考慮的因素：
1）有無現存的低壓電源；
2）保護電流需要量；
3）適合陽極地床的低電阻率環境；
4）對個人利益損害儘量少；
5）有良好的專門運輸線；
6）其他外部裝置與貴金屬陽極應有足夠的間距，使干擾影響最小。
施工安裝規定
1）陰極保護整流器或其他電源的安裝方式應使其損壞或認為破壞的可能性最小。
2）與整流器相連的導線應遵循地方和國家電器規程，與所用的供電電源要求一致。應在交流迴路中提供外部斷路開關。整流器外殼應可靠接地。
3）所有電纜均應仔細檢查，檢測其絕緣缺陷，應小心進行以防損傷電纜的絕緣，電纜絕緣的缺陷必須進行修補。
4）陽極填充料應與技術規格書一致。
