1、第六章第六章 防腐方法防腐方法过程装备腐蚀与防护过程装备腐蚀与防护第一节第一节 电化学保护电化学保护第二节第二节 衬里衬里第三节第三节 防蚀结构设计防蚀结构设计第四节第四节 其他防腐方法其他防腐方法第1页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 金属与非金属材料覆盖层金属与非金属材料覆盖层目前工程中应用目前工程中应用最广泛。最广泛。金属覆盖层金属覆盖层 可分为：可分为：金属衬里、金属镀层、复合金属衬里、金属镀层、复合金属板金属板等。等。非金属覆盖层非金属覆盖层 可分为：可分为：衬里、搪瓷、搪玻璃、涂衬里、搪瓷、搪玻璃、涂料、联合覆盖层料、联合覆盖层。电化学
2、保护电化学保护：阴极保护和阳极保护。：阴极保护和阳极保护。防腐蚀结构设计防腐蚀结构设计 介质处理介质处理：包括在腐蚀介质中添加缓蚀剂。：包括在腐蚀介质中添加缓蚀剂。防腐的防腐的方法方法第2页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护一、阴极保护一、阴极保护 金属金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应位负移，金属阳极氧化反应过电位过电位a 减小减小，反应速度，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫
3、做利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护阴极保护。即：对即：对被保护金属施加负电流被保护金属施加负电流，通过阴极极化使，通过阴极极化使其电极电位负移至金属的其电极电位负移至金属的平稳电位平稳电位，从而抑阻金属腐，从而抑阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。蚀的保护方法称为阴极保护。阴极保护阴极保护的概念的概念第3页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护1.阴极保护原理阴极保护原理 (1)阴极保护的类型阴极保护的类型 外加电流阴极保护外加电流阴极保护 将将被保护金属设备与直流被保护金属设备与直流电源的负极相连电源的负极相连，依靠外加，依靠外加阴
4、极电流进入阴极极化而使阴极电流进入阴极极化而使金属得到保护的方法，称为金属得到保护的方法，称为外加电流阴极保护，简称电外加电流阴极保护，简称电保护保护。阴阴第4页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 外加电流阴极保护则是利用外加电流阴极保护则是利用外部电源外部电源对被保护体对被保护体施加施加阴极电流阴极电流，为其表面上进行的，为其表面上进行的还原反应提供电子还原反应提供电子，从而抑阻被保护体自身的腐蚀过程。从而抑阻被保护体自身的腐蚀过程。第5页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护外加电流阴极保护的外加电流阴极保
5、护的特点特点：适用于适用于长输管线和区域性管网长输管线和区域性管网的保护的保护输出电流大，输出电流大，一次性投资相对较大一次性投资相对较大 安装工程量较小安装工程量较小，可对旧管道补加阴极保护，可对旧管道补加阴极保护 运行期间需要运行期间需要专业人员维护专业人员维护容易容易实现远程自动化监控实现远程自动化监控 第6页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护牺牲阳极保护牺牲阳极保护 在被保护金属设备上连接一个在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫做促使阴极极化，这种方法叫做牺牲阳极保护，也称护屏牺牲阳极保护，也称
6、护屏保护。保护。在土壤等电解质环境中，牺牲阳极因其电极电位比在土壤等电解质环境中，牺牲阳极因其电极电位比被保护体的被保护体的更负更负，当与被保护体电连接后将，当与被保护体电连接后将优先优先腐蚀溶腐蚀溶解，释放出的电子在被保护体表面发生阴极还原反应，解，释放出的电子在被保护体表面发生阴极还原反应，抑阻了被保护体的阳极溶解过程，从而对被保护体提供抑阻了被保护体的阳极溶解过程，从而对被保护体提供了有效的阴极保护。了有效的阴极保护。第7页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护第8页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 牺
7、牲阳极保护的牺牲阳极保护的特点特点：适用范围广，尤其是适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网中短距离和复杂的管网；阳极输出电流小，阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小发生阴极剥离的可能性小；随管道安装一起施工时，随管道安装一起施工时，工程量较小工程量较小；运行期间，运行期间，维护工作简单维护工作简单；阳极输出阳极输出电流不能调节，可控性较小电流不能调节，可控性较小。第9页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护两种保护方法的优缺点两种保护方法的优缺点 外加电流保护法外加电流保护法优点优点输出电流连续可调，可满足较大的保护电流密度要求输出电流连续可调，可满
8、足较大的保护电流密度要求不受环境电阻率限制不受环境电阻率限制工程越大越经济工程越大越经济对管道防腐覆盖层质量要求相对较低对管道防腐覆盖层质量要求相对较低保护装置寿命长保护装置寿命长 问题问题第10页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护缺点缺点需要可靠外部电源需要可靠外部电源 对临近金属构筑物干扰大，特别是铺助阳极附近对临近金属构筑物干扰大，特别是铺助阳极附近需设阴极保护站，日常进行维护管理需设阴极保护站，日常进行维护管理在需要较小电流时，无法减少最低限度的装置费在需要较小电流时，无法减少最低限度的装置费用用第11页，共146页。第六章第六章 防腐方法防
9、腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 优点优点不需要外部电源不需要外部电源对临近金属构筑物干扰小对临近金属构筑物干扰小管理维护工作量小管理维护工作量小工程费用与保护长度成正比工程费用与保护长度成正比保护电流分布均匀，利用率高。保护电流分布均匀，利用率高。第12页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护缺点缺点高电阻环境不宜使用高电阻环境不宜使用保护电流不可调保护电流不可调对覆盖层质量要求高对覆盖层质量要求高消耗有色金属，需定期更换消耗有色金属，需定期更换杂散电流干扰大时不能使用杂散电流干扰大时不能使用第13页，共146页。第
10、六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护(2)电保护和护屏保护的区别：电保护和护屏保护的区别：相同点相同点：阴极保护的原理相同，：阴极保护的原理相同，不同点不同点：被保护金属阴极极化而输入的阴极电流，：被保护金属阴极极化而输入的阴极电流，前者靠前者靠外加直流电源外加直流电源，后者靠另，后者靠另一个电位更负的金属的一个电位更负的金属的腐蚀溶解腐蚀溶解。可从可从电极反应、极化曲线和极化图以及电位电极反应、极化曲线和极化图以及电位-pH图图等等诸方面理解阴极保护原理。下面我们试着用极化图来理诸方面理解阴极保护原理。下面我们试着用极化图来理解。解。问题问题第14页，共146页。第
11、六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 当外加阴极电流后，金属的当外加阴极电流后，金属的腐蚀电位将向负方向移动，同原腐蚀电位将向负方向移动，同原来的来的EC移至移至EA1，此时金属的腐，此时金属的腐蚀电流就由蚀电流就由IC降到降到IA1，其外加阴，其外加阴极电流称为保护电流极电流称为保护电流I保保，为：，为：若继续增大外加阴极电流，由若继续增大外加阴极电流，由于于E=E0A，则金属上的阴极溶解电流，则金属上的阴极溶解电流IA=0，表示，表示微电池腐蚀停止，即金微电池腐蚀停止，即金属得到了完全保护属得到了完全保护。第15页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节
12、第一节 电化学保护电化学保护2.阴极保护的基本参数阴极保护的基本参数 最小保护电流密度最小保护电流密度很难直接测量很难直接测量 达到达到完全保护完全保护时所需的最小电流值称为最小保护电时所需的最小电流值称为最小保护电流，若以电流密度计量，就称为流，若以电流密度计量，就称为最小保护电流密度最小保护电流密度。最小保护电位最小保护电位 在阴极保护下，当在阴极保护下，当金属刚好完全停止腐蚀金属刚好完全停止腐蚀时的临时的临界电位称为界电位称为最小保护电位最小保护电位。最小保护电流密度和最小保护电位最小保护电流密度和最小保护电位是衡量阴极保是衡量阴极保护是否完全的两个基本参数，都得通过实验确定。护是否完全
13、的两个基本参数，都得通过实验确定。表表6-1列出钢铁在一些介质中的最小保护电流密度列出钢铁在一些介质中的最小保护电流密度值。值。第16页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护3.阴极保护技术的设计要点阴极保护技术的设计要点 (1)确定合理的保护度确定合理的保护度 阴极保护的保护效果以阴极保护的保护效果以保护度保护度Z表示：表示：一般阴极保护的效果随着一般阴极保护的效果随着外加电流的增大而增高，但是并外加电流的增大而增高，但是并非按比例提高非按比例提高。第17页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法 确定确定保护电流密度保护电流密度时应考虑的因素：时
14、应考虑的因素：从保护效果来讲，从保护效果来讲，Ep越负越好。越负越好。析氢反应的影响。析氢反应的影响。析氢是使极化电流密度迅速增大，析氢是使极化电流密度迅速增大，保护效益降低保护效益降低；析氢还可能造成对设备金属材料的危；析氢还可能造成对设备金属材料的危害，如氢脆问题，以及对金属表面涂层的破坏害，如氢脆问题，以及对金属表面涂层的破坏。当电流密度增大到一定值时，其保护度反而有所下降，当电流密度增大到一定值时，其保护度反而有所下降，即产生了即产生了“过保护过保护”现象现象。第18页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 为什么会产生为什么会产生“过保护过保护
15、”现象呢？现象呢？原因：由于过大的保护电流密度所对应的原因：由于过大的保护电流密度所对应的较负的保较负的保护电位下，护电位下，金属表面的金属表面的氧化膜被还原氧化膜被还原(如铁、不锈钢等如铁、不锈钢等)，或者作为阴极的被保护金属表面因或者作为阴极的被保护金属表面因发生析氢过程发生析氢过程，而使，而使周围溶液中的周围溶液中的OH-浓度增高，浓度增高，加速了金属腐蚀加速了金属腐蚀(如两性金如两性金属铝等可能发生这种情况属铝等可能发生这种情况)。结论结论：采用阴极保护时，采用阴极保护时，并非任何场合都要求达到完全保并非任何场合都要求达到完全保护，护，其保护度应根据被其保护度应根据被保护设备使用寿命与
16、经常性消耗保护设备使用寿命与经常性消耗费费(电能或护屏的消耗电能或护屏的消耗)等进行综合经济核算后确定。等进行综合经济核算后确定。第19页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护(2)阳极材料的选择阳极材料的选择 护屏保护护屏保护 阳极材料阳极材料对保护效果起决定性作用。对保护效果起决定性作用。要求要求：护屏必须具有足够负的电位，并且极化性能：护屏必须具有足够负的电位，并且极化性能愈小愈好；在使用过程中表面不产生高电阻的硬壳，溶愈小愈好；在使用过程中表面不产生高电阻的硬壳，溶解均匀。解均匀。护屏材料：护屏材料：锌与锌合金、镁合金、铝合金锌与锌合金、镁合金、
17、铝合金等。等。比如：国内生产的比如：国内生产的锌锌-铝铝-镉三元合金镉三元合金，在海水中使，在海水中使用，电位必稳定，寿命长，且价格便宜。用，电位必稳定，寿命长，且价格便宜。第20页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 电保护电保护 阳极辅助材料阳极辅助材料对保护效果的影响相对来说较次要。对保护效果的影响相对来说较次要。阳极辅助材料：凡是导电的材料均可以用来制作辅阳极辅助材料：凡是导电的材料均可以用来制作辅助阳极。助阳极。如：如：废钢铁、石墨、高硅铸铁、铅银合金、镀铂钛、废钢铁、石墨、高硅铸铁、铅银合金、镀铂钛、铂钯合金铂钯合金等。其中最常用的是等。其
18、中最常用的是废钢废钢。第21页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护(3)护屏或辅助阳极的合理配置护屏或辅助阳极的合理配置 阳极配置是否恰当，对阴极保护效果阳极配置是否恰当，对阴极保护效果影响很大影响很大，特别对于特别对于结构形状比较复杂的设备以及介质导电率不太结构形状比较复杂的设备以及介质导电率不太高的场合高的场合尤为突出。尤为突出。为什么？为什么？原因：如果阳极配置不合理，则会发生电流的原因：如果阳极配置不合理，则会发生电流的“遮蔽作用遮蔽作用”。遮蔽作用遮蔽作用是由于电流有选择是由于电流有选择电阻最小的途径电阻最小的途径流动流动的特性、被保护设备上
19、距离阳极的特性、被保护设备上距离阳极最近的部位最近的部位，电阻最小，电阻最小，将集聚将集聚很高的电流密度很高的电流密度，而离阳极，而离阳极较远的部位较远的部位，往往不，往往不能获得能获得足够的电流密度足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得，致使保护度降低，甚至完全得不到保护。不到保护。第22页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 结论结论：结构形状结构形状不宜太复杂不宜太复杂 避免伸得避免伸得较长的突出结构较长的突出结构。当结构上的突出部分因工艺要求不可避免时，当结构上的突出部分因工艺要求不可避免时，则可将则可将突出部分涂以绝缘材料突出部分涂以绝缘
20、材料。阳极的数量和配置应尽量做到与被保护结构的阳极的数量和配置应尽量做到与被保护结构的各部位的距离大致相等各部位的距离大致相等，使电流的分散均匀。，使电流的分散均匀。太长太长第23页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护(4)要预留保护参数的监测点要预留保护参数的监测点 为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设备上应预留备上应预留保护参数保护参数的的监测点监测点。第24页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护4.阴极保护的应用实例阴极保护的应用实例 阴极保护比较适宜于
21、阴极保护比较适宜于腐蚀性不太强的介质腐蚀性不太强的介质中，如中，如海水、土壤、中性盐溶液。海水、土壤、中性盐溶液。为什么？为什么？原因：在强腐蚀介质中，由于电能或护屏材料的原因：在强腐蚀介质中，由于电能或护屏材料的消耗太大，不经济。消耗太大，不经济。阴极保护应用实例见书表阴极保护应用实例见书表6-2。第25页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护二、阳极保护二、阳极保护 对具有活态对具有活态钝态转变而不能钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系自钝化的腐蚀体系，通，通过阳极极化电流，使过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内金属的电位正移到稳定钝化区内，金属
22、的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为阳极阳极保护保护。将被保护设备与将被保护设备与外加直流电源外加直流电源的的正极正极相连，在一定的相连，在一定的电解质溶液中将金属进行电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位阳极极化至一定电位，如果在，如果在此电位下金属能此电位下金属能建立钝态并维持钝态建立钝态并维持钝态，则阳极过程受到，则阳极过程受到抑制，而使金属的腐蚀速度显著降低，这时设备得到了抑制，而使金属的腐蚀速度显著降低，这时设备得到了保护。保护。保护效果好而又经济保护效果好而又经济的防腐方法。但目前应用不是很的防腐方法。但目前应用不是很普遍。普遍。第
23、26页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护1.阳极保护的主要参数阳极保护的主要参数阳极保护必须控制的主要参数阳极保护必须控制的主要参数致钝电流密度、致钝电流密度、维钝电流密度、钝化区范围维钝电流密度、钝化区范围。(1)致钝电流密度致钝电流密度icp为使金属钝化所需的为使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度外加阳极极化电流密度。影响因素影响因素 金属的本性金属的本性、介质条件介质条件，致钝时间的长短致钝时间的长短。致钝电流密度致钝电流密度(mA/cm2)2000500400200建立钝态所需时间（建立钝态所需时间（s）21560不能钝化不能钝化第27页，共
24、146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护第28页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 结论结论 促使金属建立钝态的促使金属建立钝态的致钝电流密度越小越好致钝电流密度越小越好，但是，但是不能太小。不能太小。原因：致钝电流密度小，不仅可以原因：致钝电流密度小，不仅可以使用小容量的使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量电源设备，减少设备投资和耗电量，而且致钝过程中，而且致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也比较小被保护金属的阳极溶解也比较小。但是电流密度小到一。但是电流密度小到一定数值时，定数值时，电流效率几乎等于零，电流全
25、部消耗于电解电流效率几乎等于零，电流全部消耗于电解腐蚀了，并非用于建立钝态腐蚀了，并非用于建立钝态。选择选择 设计阳极保护时，要合理的选择致钝电流密度，既设计阳极保护时，要合理的选择致钝电流密度，既考虑考虑恰当的电源设备容量恰当的电源设备容量，又要，又要使金属建立钝态使金属建立钝态时，时，不不致遭受太大的电解腐蚀致遭受太大的电解腐蚀。采用。采用逐步钝化逐步钝化的方法。的方法。第29页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 (2)维钝电流密度维钝电流密度ip 钝化区所对应的阳极极化电流密度钝化区所对应的阳极极化电流密度，维钝电流密，维钝电流密度希望越小越好
26、。度希望越小越好。原因原因：它直接反映了金属设备在阳极保护下的腐：它直接反映了金属设备在阳极保护下的腐蚀速度，并且维钝电流密度越小，经常性的电解消耗蚀速度，并且维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也越少。也越少。影响因素影响因素：维钝电流密度的大小同样也取决于维钝电流密度的大小同样也取决于金属的本性和金属的本性和介质条件介质条件(溶液组成、浓度、溶液组成、浓度、pH值、温度等值、温度等)。为了降低维钝电流密度，常常采用为了降低维钝电流密度，常常采用涂料涂料阳极保阳极保护的联合保护护的联合保护，效果很好。，效果很好。第30页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学
27、保护第31页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 (3)钝化区范围钝化区范围 反映金属钝态的稳定程度反映金属钝态的稳定程度，稳定钝化区，稳定钝化区电位范围越电位范围越宽越好宽越好。原因：在实施阳极保护时，即使原因：在实施阳极保护时，即使电位波动电位波动，亦不致，亦不致出现金属出现金属由钝态转变为活态或过钝化状态的危险由钝态转变为活态或过钝化状态的危险，并且，并且对控制电位的仪器设备和参比电极的要求也可适当降低；对控制电位的仪器设备和参比电极的要求也可适当降低；反之如果稳定钝化区的电位范围很窄，生产上工艺条件反之如果稳定钝化区的电位范围很窄，生产上工艺条
28、件稍有波动，金属就有可能重新活化，稍有波动，金属就有可能重新活化，阳极保护的实施阳极保护的实施就很困难。就很困难。表表6-3列出几种金属在一些介质中阳极保护的三个列出几种金属在一些介质中阳极保护的三个主要参数。主要参数。第32页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护第33页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳在阳极极化时金属能够钝化极极化时金属能够钝化。阳极极化时金属的阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内电位要正移到钝化区内，否则，
29、否则金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大(称为电解腐称为电解腐蚀蚀)。阳极保护的实阳极保护的实现必须具备两现必须具备两个条件个条件第34页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护2阳极保护设计要点阳极保护设计要点(1)正确选择正确选择辅助阴极材科辅助阴极材科 阴极的材料在阳极保护过程中应该是阴极的材料在阳极保护过程中应该是耐蚀的耐蚀的，并且，并且要有一定的要有一定的机械强度、制作容易、价格便宜机械强度、制作容易、价格便宜，有的材料，有的材料在某些介质中还要考虑在某些介质中还要考虑氢脆氢脆的影响。的影响。对于对于浓硫酸浓硫
30、酸，可以选用，可以选用铂或镀铂电极、钽、钼铂或镀铂电极、钽、钼等等作为阴极材料作为阴极材料 对于对于稀硫酸稀硫酸，可以选用，可以选用银、铝青铜和石墨银、铝青铜和石墨等作为等作为阴极材料阴极材料 当当硫酸的纯度要求不高硫酸的纯度要求不高时，可以采用比较便宜的时，可以采用比较便宜的高硅铸铁或普通铸铁高硅铸铁或普通铸铁作为阴极材料。作为阴极材料。第35页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护(2)辅助阴极的合理配置辅助阴极的合理配置通通过实验来确定过实验来确定。在结构形状复杂的设备中，在结构形状复杂的设备中，容易出现电流分布不均匀容易出现电流分布不均匀。距距辅
31、助阴极近的部位可能已钝化辅助阴极近的部位可能已钝化甚至过钝化甚至过钝化，而，而距阴极较远或距阴极较远或电流不易达到的地方，可能仍电流不易达到的地方，可能仍处于活化状态处于活化状态。对对盐类溶液和碱溶液，盐类溶液和碱溶液，则可选用则可选用高镍铬合金或普通碳钢高镍铬合金或普通碳钢等作等作为阴极材料。为阴极材料。第36页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 注注：阴极的配置只要阴极的配置只要能满足致纯阶段的要求能满足致纯阶段的要求，那，那么么维钝阶段一定能保证维钝阶段一定能保证。(3)参比电极的选用和安装参比电极的选用和安装 监测金属电位所用的参比电极应该监
32、测金属电位所用的参比电极应该工作稳定、可靠，工作稳定、可靠，并且便宜、易于制作、安装和使用方便并且便宜、易于制作、安装和使用方便。电极的类型电极的类型：一类是一类是可逆电极可逆电极甘汞电极、硫酸铜电极甘汞电极、硫酸铜电极 优点优点：电位稳定，监测值精确度高，：电位稳定，监测值精确度高，缺点缺点：易损坏，安装、固定较困难。：易损坏，安装、固定较困难。第37页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护 另一类另一类固体金属电极固体金属电极固体金属电极固体金属电极 特点特点：应用于电位范围较宽的系统，且制作简单，：应用于电位范围较宽的系统，且制作简单，使用方便。使
33、用方便。参比电极的参比电极的安装位置安装位置，一般选在，一般选在距阴极最远或电位距阴极最远或电位最低的部位最低的部位。第38页，共146页。阳极保护阳极保护阴极保护阴极保护相相同同只能用于电解质溶液的只能用于电解质溶液的连续液相部分连续液相部分；所需极化电流必须；所需极化电流必须符合经济要求符合经济要求；设；设备结构备结构不能太复杂不能太复杂。不不同同1、本质上的差别：阳极极化时、本质上的差别：阳极极化时金属金属腐蚀倾向增大腐蚀倾向增大，只适用于能阳极钝，只适用于能阳极钝化的体系。化的体系。1、阴极极化时：、阴极极化时：金属腐蚀倾向减小金属腐蚀倾向减小，到达稳定区则金属不会腐蚀，到达稳定区则金
34、属不会腐蚀，故原理上故原理上适用于一切腐蚀体系。适用于一切腐蚀体系。2、钝化前要经过、钝化前要经过电解腐蚀电解腐蚀阶段阶段维钝维钝电流密度对应于保护下的腐蚀速度电流密度对应于保护下的腐蚀速度2、不会产生电解腐蚀，保护电流和设、不会产生电解腐蚀，保护电流和设备腐蚀速度没有直接关系。备腐蚀速度没有直接关系。3、控制电位要求高、控制电位要求高3、控制电位要求低、控制电位要求低4、致钝电流大，而维钝电流小，投、致钝电流大，而维钝电流小，投资费用高，日常操作费用低。资费用高，日常操作费用低。4、极化电流变化不大，投资费用较低，、极化电流变化不大，投资费用较低，而日常操作费用较阳极保护高。而日常操作费用较
35、阳极保护高。5、强氧化性介质中保护效果好强氧化性介质中保护效果好5、多用于弱和中等程度腐蚀环境多用于弱和中等程度腐蚀环境，（特别是氧扩散控制体系）（特别是氧扩散控制体系）6、设备不会造成氢损害、设备不会造成氢损害6、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆性，对加压和高强材料危险。性，对加压和高强材料危险。7、可能造成两性金属腐蚀增加，加速、可能造成两性金属腐蚀增加，加速涂料破坏，有利涂料破坏，有利Ca+.Mg+沉积沉积阳极保护和阴极保护的比较阳极保护和阴极保护的比较第39页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电化学保护三、电化学保护应用实
36、例三、电化学保护应用实例1.碳铵生产中碳化塔的阳极保护碳铵生产中碳化塔的阳极保护电化学保护在化肥生产中的应用电化学保护在化肥生产中的应用:1460 2.氨水罐群循环极化法阳极保护氨水罐群循环极化法阳极保护 化工机械，化工机械，1983，（，（1）：）：493.长征轮外加电流阴极保护的设计和应用长征轮外加电流阴极保护的设计和应用腐蚀与防护，腐蚀与防护，1980，（，（3）：）：314.黄浦江上游引水过江钢管的外加电流阴极保护黄浦江上游引水过江钢管的外加电流阴极保护腐蚀与防护，腐蚀与防护，1990，11（3）：）：152第40页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第一节第一节 电化学保护电
37、化学保护5.1.8米海水输送管内壁恒电位阴极保护米海水输送管内壁恒电位阴极保护腐蚀与防护，腐蚀与防护，1982，3（2）：）：416.贮罐外底阴极保护贮罐外底阴极保护7.SO 发生器阳极保护发生器阳极保护第41页，共146页。碳铵生产装置中碳化塔阳极保护1000800600400200 0-200-400-600-800-10001.NH OH溶液2.NH HCO 溶液3.碳化工作液40电位1 0 1 2阴极框架支撑接电源正极 1 2 3阴极框架阴极棒冷却水箱塔体塔底阴极筐阴极引出棒接电源负极阴极母排Lgi(A/M)返回第42页，共146页。氨水罐群循环极化法阳极保护示意 引自化工机械1983
38、 No.P54周期转换可控硅恒电位仪（循环周期8分：极化2分，断电6分）氨水成分：NH 18-20%Co 微量-2%尿素 0-1.5%参参参参1 2 3 4辅助参比工作12 3 44#1#2#3#-阴极1Cr1321m参比电极:Pb+返回第43页，共146页。辅助阳极和参比电极分布平面图辅助阳极：合金阳极，左右对秒，基本均匀分布，阳极间距2528M，安装在重戴水线到船底基线展开面的13处。参比电极：Ag/Agce 电极，共6支，左右舷各3支，分布在两个阳极之间，阳极屏蔽层边缘。长征舱外加电流阴极保护 腐蚀与防护1980,No3船尾A1 R1 A3 R3 As A7 R5 A9A2 R2 A4
39、A6 R4 As A10 R6三货舱尾轴弄控制室主机舱副机舱行李舱二货舱一货舱船首返回第44页，共146页。阳极：石墨阳极井深度50M。第中井垂直安装阳术8至9个，参比电极：Cu/饱和硫酸铜电极黄浦江这江引水钢管外加电流阴极保护阴极保护站阳极深井参比电极井编号为沉井号461011南市水厂参 +黄浦江过江钢管参比电极沉井阳极深井返回第45页，共146页。地下输油钢管牺牲阳极保护镁阳极11Kg发生电流93mA镁阳极输油管镁阳极阳极埋没公路面测试桩2.4m2.4m1.4m 公路阳极分布输油钢管52971阳极组1测试桩严重腐蚀区（长120米）2阳极组2测试桩返回第46页，共146页。贮罐外底阴极保护（
40、固体电解质涂层的应用）直流电源参比电流位置v石墨参比电极沥青砂层粗砂垫层因体电解质涂阳极涂层返回第47页，共146页。SO发生器阳极保护电位E(V硫酸亚汞电极)3.83.43.02.62.2.1.81.41.00.60.2-0.2-0.6-1.0-2 -1 0 1 2 31.室温2.100c3.200c4.250c5.300c1455423Lgi(A/m)返回第48页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里一、碳钢设备及衬里材料的表面处理一、碳钢设备及衬里材料的表面处理1.对被粘物表面的要求对被粘物表面的要求 为了使粘结界面获得较高的粘附力，被粘物的表面为了使粘结界面
41、获得较高的粘附力，被粘物的表面必须满足以下几方面的基本要求。必须满足以下几方面的基本要求。(1)有良好的润湿性有良好的润湿性 被粘物表面被胶粘剂被粘物表面被胶粘剂完全润湿完全润湿就是胶粘剂与被粘就是胶粘剂与被粘物之间达到物之间达到最大的接触最大的接触。胶粘剂对固体表面的胶粘剂对固体表面的润湿性可用接触角润湿性可用接触角大小衡量。大小衡量。接触角接触角是指是指液体表面切线与固体表面的夹角液体表面切线与固体表面的夹角。如如图所示图所示。第49页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里 当处于平衡状态时，可以得出接触角当处于平衡状态时，可以得出接触角与界面张力的与界面张力的
42、关系式：关系式：第50页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里第51页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里注注：对对洁净的金属或无机材料洁净的金属或无机材料，只要接触角，只要接触角900，一，一般均能达到般均能达到完全润湿的程度完全润湿的程度。为什么？为什么？原因：其表面属于高自由能表面，有较强的吸附性，原因：其表面属于高自由能表面，有较强的吸附性，容易被各种胶粘刑润湿。同时由于衬里施工时，对胶粘容易被各种胶粘刑润湿。同时由于衬里施工时，对胶粘剂都施加外力进行涂刷，所以只要接触角剂都施加外力进行涂刷，所以只要接触角900，一般，一般均能
43、达到完全润湿的程度。均能达到完全润湿的程度。对对高分子材料则不易被润湿高分子材料则不易被润湿。第52页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里(2)表面具有一定粗糙度表面具有一定粗糙度 适当提高表面粗糙度适当提高表面粗糙度增加胶粘剂的增加胶粘剂的接触面积接触面积，但是过大的粗糙度，在较深的凹缝处不易被胶粘剂润湿，但是过大的粗糙度，在较深的凹缝处不易被胶粘剂润湿，往往残留空气反而使粘结强度降低。往往残留空气反而使粘结强度降低。实验表明：实验表明：在表面用在表面用机械加工方法机械加工方法加工出沟槽，对于提高粘加工出沟槽，对于提高粘结强度并不显著。结强度并不显著。工业上通常
44、采用的工业上通常采用的喷砂处理喷砂处理可以获得比较满意的可以获得比较满意的效果。效果。第53页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里(3)表面清洁表面清洁 洁净的金属表面都具有洁净的金属表面都具有较高的表面自由能较高的表面自由能，如果表，如果表面存在锈层、氧化物或被油、水等污染，那就会显著影面存在锈层、氧化物或被油、水等污染，那就会显著影响胶粘剂对金属表面的润湿性。响胶粘剂对金属表面的润湿性。钢铁表面在钢铁表面在高温轧制或经热加工后形成高温轧制或经热加工后形成的的氧化皮氧化皮也也会显著影响胶粘剂对金属表面的润湿性。所示为了保证会显著影响胶粘剂对金属表面的润湿性。所示
45、为了保证衬里的质量，应该衬里的质量，应该去除氧化皮去除氧化皮。第54页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里2.钢铁表面处理钢铁表面处理 钢材表面处理的方法：钢材表面处理的方法：手工除锈手工除锈衬里工程中衬里工程中很少采用很少采用，只使用于较小，只使用于较小的表面或一般涂料施工的表面处理。的表面或一般涂料施工的表面处理。特点特点：效率低、表面质量差：效率低、表面质量差 机械清净法机械清净法广泛采用。广泛采用。其方法包括其方法包括机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸以及高压机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸以及高压水流除锈水流除锈等多种办法，其中等多种办法，其中喷砂法喷砂法的质量最符合
46、衬里的的质量最符合衬里的要求而被广泛采用。要求而被广泛采用。下面介绍下面介绍喷砂法喷砂法：第55页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里 喷砂法喷砂法是在喷砂罐中通入是在喷砂罐中通入0.50.6MPa的压缩空气的压缩空气，将带棱角的将带棱角的质地坚硬的石英砂、金刚砂或河砂质地坚硬的石英砂、金刚砂或河砂，经喷嘴，经喷嘴以以5070m/s的高速喷射到钢铁表面，依靠砂粘棱角的的高速喷射到钢铁表面，依靠砂粘棱角的冲冲击和摩擦击和摩擦，将金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢清除，将金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢清除掉，并且使表面获得一定的粗糙度。掉，并且使表面获得一定的粗糙度。
47、喷砂法的不足之喷砂法的不足之处：处：劳动条件太劳动条件太差。差。第56页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里 全自动循环式喷砂机的原理图：第57页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里 化学法除锈化学法除锈用于批量生产的电镀零件镀前的用于批量生产的电镀零件镀前的表面清净处理。不过其除锈的效果好、质量高。表面清净处理。不过其除锈的效果好、质量高。化学法除锈化学法除锈是将金属件浸于是将金属件浸于无机酸溶液无机酸溶液中，依靠中，依靠溶解作用溶解作用去除表面的氧化物。去除表面的氧化物。常用的酸洗液：见书常用的酸洗液：见书P136。第58页，共1
48、46页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里3.衬里材料的表面处理衬里材料的表面处理 高分子材料的表面一般属于高分子材料的表面一般属于低能表面低能表面，为了提高它，为了提高它们与胶粘剂之间的粘附力，通常需要经过们与胶粘剂之间的粘附力，通常需要经过机械和化学机械和化学方方法处理以增加表面的粗糙度及表面活性。法处理以增加表面的粗糙度及表面活性。用用喷砂或手工打磨后喷砂或手工打磨后的塑料表面更容易被胶粘剂的塑料表面更容易被胶粘剂润湿，可以增大接触面积而提高粘合效果。润湿，可以增大接触面积而提高粘合效果。化学处理的目的，是使高分子材料表面化学处理的目的，是使高分子材料表面通过氧化、通过
49、氧化、交联、引入极性基团或接枝的作用交联、引入极性基团或接枝的作用提高表面活性。提高表面活性。第59页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里二、砖板衬里二、砖板衬里传统的防腐方法传统的防腐方法 目前常用的砖板有：目前常用的砖板有：辉绿岩辉绿岩板、玄武岩板、耐酸瓷砖板、耐酸板、玄武岩板、耐酸瓷砖板、耐酸耐温陶砖板和不透性石墨板耐温陶砖板和不透性石墨板等。等。辉绿岩板辉绿岩板 特点特点：辉绿岩板的：辉绿岩板的抗磨性能抗磨性能优于其他衬里材料。优于其他衬里材料。适用场合适用场合：既要求：既要求耐蚀又有耐蚀又有严重磨损严重磨损的场合。的场合。第60页，共146页。第六章第六
50、章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里耐酸陶板耐酸陶板 特点特点：耐酸度不如耐酸瓷砖板，孔：耐酸度不如耐酸瓷砖板，孔隙率也较大，但是隙率也较大，但是价格比较便宜价格比较便宜。适适用场合用场合：一般用于：一般用于耐酸度要求稍耐酸度要求稍低低的部位。的部位。石墨板石墨板 特点特点：价格较高价格较高。适用场合适用场合：多用于：多用于要求传热的设备要求传热的设备衬里。衬里。砖板衬里的砖板衬里的质量质量主要取决于主要取决于胶粘剂胶粘剂的合理选择、施工、衬里结构的正确设的合理选择、施工、衬里结构的正确设计计。第61页，共146页。第六章第六章 防腐方法防腐方法第二节第二节 衬里衬里1.衬里胶泥的选择衬
