[科普中国]-阴极保护系统

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。

简介阴极保护系统在1973年成功的应用于混凝土的防护，但是早在1823年就应用于电解液中金属的保护。它广泛的应用于管线，船体外壳，地下储罐，海洋平台，热交换器等的保护。阴极保护系统的基础是自然科学。早就经过了实验室的理论证实，并通过了几万次的现场检测。腐蚀是一个电化学的过程，阴极保护是通过外加电阻止腐蚀的电化学过程。阴极保护系统在恰当的环境下，会阴极保护系统是一种外加的电气系统，通过提供很小的电流来中和腐蚀电池产生的电流。阴极保护系统移除部分的腐蚀电池从而使腐蚀停止。阴极保护系统能够处理一般的腐蚀情况。

阴极保护不神秘也不复杂：它只是电化学原理的直接应用，阻断已经发生的腐蚀1。

分类阴极保护系统包含有一个外加的电源，能够产生充足的电流来抵消腐蚀电池产生的电流。阴极保护系统的分类的依据就是外部电源的不同。

强加电流阴极保护系统得名于：电流是通过常规电源提供的（当地的电力公司）。通过相对惰性的材料把电流强加在腐蚀的建造物上。

电流（牺牲）阴极保护系统名称的来源在于：电流是电解液中的不同金属产生的。这也是电池的工作原理，当另一种金属放到电解液中（两者之间用金属线连接），电流就会从电势高的一端流出，通过电解液流向电势低的金属一端。比如，锌比铁有较高的电势，所以当二者浸在电解液中时，会有电流从锌流向铁。这时，锌的一端称为阳极，铁一端称为阴极。腐蚀通常发生在阳极。

系统构成管道外防腐层、测试桩、恒电位仪二台（一台工作一台备用）、阳极地床（辅助阳极）、长效参比电极、绝缘法兰(接头)等。

阴极保护电流密度单位面积达到完全阴极保护时所必须要的电流。如裸钢在流动海水中为0.15 A/m2(初期)~0.03 A/m（稳定值）2。

舰船的阴极保护舰船的阴极保护从包括所有附着物和敞开处（如螺旋桨、舵、螺旋桨支架、通海吸水箱、浮箱、通水口助推器）在内的水下部位的外防护，到各种船舱（压载舱、淡水舱、燃油舱）、管路（冷凝器与热交换器）和船舭的内防护。舰船要暴露在组成机不相同的水域里，含盐浓度和导电率是特别重要的指标，因为它们对腐蚀电池的活动和电流分布有很大影响。此外，在舰船上，还必须考虑不同金属的问题，阴极保护准则2。

舰船阳极分布原则阳极应当均匀分布在舰船的水下部位的表面上，以达到良好的电流分布。设置时，应当遵循以下基本原则：阳极总质量的大约25%应用于保护船尾，剩余的阳极应分布在船头和船体中间部位；它们应当安装在船舭半径上，这样将它们附装好后不容易被拉脱；在舭龙骨部位，它们应当交替附装在上侧与下侧；在船体中间船舭上的阳极间隔距离应不大于6~8cm，以确保保护区域互相重叠搭接；在有高保护电流密度的水域（如热带）和有低电阻率的水域（如波罗的海），阳极间隔距离跟小一些。在这样的舰船上，选用5m的间隔距离。如果舰船会说道严重的机械损伤时，如在北极水域的冰海里航行的船只，这个间距距离还要小，阴极保护准则。

应用条件在采用阴极保护时，应具备以下条件：

1.被保护构筑物必须是可导电的金属件，且具有足够低的纵向到点率；

2.与低欧姆的接地装置不得有金属导电性连接；

3.容器和管道均应具有足够电阻率的防腐层。

注：随着防腐层电阻的增大，保护电流密度相应地降低,越加有利于电流均匀分布，扩大保护范围。当保护电流密度增大时对外部装置的干扰影响也增加。

若管道建在或运行在高压电装置附近，就必须遵循Akf第三号推荐标准。若考虑到防爆和放接触电压,需要与接地的外部设备进行电连接或者这类连接决不可被取消，这是应按照Afk第九号标准推荐采用局部阴极保护技术3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学