基本介紹
- 中文名：電化學防護
- 外文名：Electrochemical protection
- 理論基礎：電化學原理
- 分類：陽極防護和陰極防護
- 材料要求：穩定的電位，極化率小
- 套用：軌道，鋼管，輪船的防腐等方面
分類,材料的性能要求,安裝,套用,
分類
電化學防護分陽極防護和陰極防護兩大類。陽極防護是把被保護的金屬作陽極，在一定外加電壓範圍內進行陽極鈍化，使它的表面由化學狀態轉為鈍化狀態，從而阻滯金屬在某些酸、鹼或鹽中被腐蝕。陰極防護是把被保護的金屬作為陰極，方法有以下兩種：
（1）外加電流的陰極防護法用一個不溶性電極作輔助陽極，跟陰極一道放到電解質溶液里。當接通外加直流電源後，大量電子強制流向被保護的金屬陰極（例如鋼鐵設備），並在陰極積累起來。這樣就避免或抑制鋼鐵發生失去電子的氧化作用，從而被保護。
（2）犧牲陽極的陰極保護法用比鐵還原性更強的金屬（如鋅）或合金跟鋼鐵製品連線。當發生電化腐蝕時，這種活潑金屬就作為微電池的負極而被腐蝕，鋼鐵設備得到保護。例如，在輪船尾部和船殼吃水線下部裝上一定數量鋅塊，保護船殼不被腐蝕。
材料的性能要求
犧牲陽極保護法就是在金屬管道上連線電極電位比管道金屬更低的材料，讓其始終處於腐蝕電池的陽極，在發生電化學腐蝕時，通過陽極的腐蝕消耗來保護金屬管道。因此，陽極材料的性能對這種方法的防腐效果起著決定性的作用。對陽極材料的基本要求是：
(1)陽極材料須有足夠負的穩定電位。即它與被保護金屬管道之間應有足夠大的開路電位差。要達到完全的陰極保護，必須將被保護金屬物陰極極化到表面上最活潑陽極點的平衡電位。而犧牲陽極的電位應該比這一平衡電位更負，這樣它在陰極保護系統的腐蝕電池中才能作為最有效的陽極而優先溶解。
(2)陽極材料的陽極極化率要小。這樣犧牲陽極在工作時的電位朝正的方向移動不大。犧牲陽極的工作電位足夠負，這就可在陰極保護系統工作時保持有足夠大的驅動電壓。驅動電壓是指陰極保護系統運行時被保護金屬的保護電位與犧牲陽極工作電位之間的電位差。足夠大的驅動電壓可產生足夠大的陽極輸出電流，更有效地克服保護系統的迴路電阻，保障良好的陰極保護效果。尤其是在電阻率較高的介質中，維持足夠大的驅動電壓是十分必要的。
(3)陽極材料的理論電容量要大。理論電容量是根據庫侖定律計算的消耗單位質量金屬所產生的電量。對於犧牲陽極，消耗單位質量的陽極金屬所產生的電量要大，產生單位電量所消耗的陽極材料就少，陽極材料的使用壽命就長。
(4)陽極材料的自腐蝕速率要小，電流效率要高。電流效率就是實際電容量與理論電容量的百分比率。實際電容量是實際測得的消耗單位質量金屬所產生的電量。由於陰極保護系統工作時消耗陽極材料所產生的電流並不能全部用於被保護金屬的保護，所以，實際電容量總是比理論電容量要小。陽極材料的自腐蝕速率越小，電流效率就越高。
(6)陽極材料溶解產生的腐蝕產物應無毒、無害、不污染環境。
(7)陽極材料來源豐寓，生產加工容易，價格低廉。
安裝
用於保護埋地敷設的金屬管道的犧牲陽極以可直接與被保護管道連線，也可以通過測試樁與被保護管道相連。為了監測保護系統的工作狀況，通常採用通過測試樁的連線形式，在土壤中安裝犧牲陽極時，先將陽極的連線鋼芯打磨乾淨，再與電纜引出頭焊接(焊縫長度不小於50mm)；最後將電纜與陽極鋼芯的搭接部分用細鐵絲紮緊(綑紮長度不小於20mm)，並用熱收縮套管和環氧樹脂將接頭處絕緣密封，以防土壤溶液侵入。陽極連線電纜須耐壓500V以上。土壤中犧牲陽極的分布採用單支各自安裝或多支成組安裝的方式。陽極埋設位置一般距管道外壁3～5m，最小不宜小於0.3m。成組安裝時，陽極間距以2～3m為宜。
陽極的埋設方式有立式和水平式，埋設方向分軸向和徑向，埋設深度一般與被保護管道中心埋設深度相當，通常應在凍土層以下，地下水位以上，以陽極頂部距地面不小於1m為宜。在地下水位低於3m的乾燥地帶，陽極的埋設應適當加深；在河流、湖泊地帶，陽極應埋設在河床的安全部位，以防洪水沖刷和挖泥清淤時損壞陽極；在城市或地下金屬結構物密集的區域使用犧牲陽極時，應注意在犧牲陽極和被保護管道之間不應有其他金屬結構物，如電纜、其他管道或接地裝置等。
為防止土壤對陽極的鈍化，通常需要在埋地陽極的四周填充一定的化學填料。化學填料的作用是：改良陽極周圍環境，提高電流效率；降低陽極接地電阻，增加陽極輸出電流；溶解電極腐蝕產物，防止陽極極化；吸收周圍土壤水分，維持陽極四周長期濕潤，提高陽極工作電位。
套用
利用犧牲陽極作為接地排流設施，可以減輕或消除埋地敷設的管道與高壓輸電線路平行敷設時因電磁感應而產生的次生電壓危害、直流電氣化鐵路的鋼軌對地絕緣不良時進入大地的雜散電流危害、在管道的一些固定設施和場站設備上由於交流干擾而產生的次生電壓的可能危害等。
