腐蝕與腐蝕電池
作為一種天然存在的現(xiàn)象，腐蝕主要是指材料（一般指金屬材料）與環(huán)境間發(fā)生的化學或電化學相互作用而導致材料功能受到損傷的現(xiàn)象。
在大多數(shù)情況下，當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣環(huán)境中時，金屬表面會形成一種微電池，有時也稱腐蝕電池(其電極一般稱為陰、陽極)。在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽極發(fā)生溶解，在陰極上則發(fā)生還原反應(yīng)，一般只起傳遞電子的作用。
腐蝕電池的形成原因
腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成了一層水膜，因而使空氣中CO?等氣體溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的，例如工業(yè)上用的鋼鐵，其實際上是合金材料，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體以及一些其它的金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵元素活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。
金屬材料發(fā)生腐蝕的難易程度通常取決于金屬的晶粒結(jié)構(gòu)，合金材料組成以及在制造期間金屬表面經(jīng)受的處理溫度和是否發(fā)生變形等因素。
微觀腐蝕電池
現(xiàn)在，已經(jīng)有許多經(jīng)受了時間考驗的腐蝕預防方法，其中之一就是陰極保護 法，在本文中，我們將介紹一些關(guān)于陰極保護類型以及該方法如何有效預防埋地管道免受腐蝕等知識。
什么是陰極保護？
陰極保護技術(shù)是電化學保護技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流，被保護結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。暴露于電解質(zhì)中的金屬材料表面具有多個微觀陽極和陰極位置。當陽極電負性強于陰極時，它們之間就會產(chǎn)生電位差，進而發(fā)生腐蝕
陰極保護的目的就是盡可能的降低陰極和陽極之間的電位差，使其降低到一個可以忽略的值。這種電位差的減少主要是由于陰極的極化所導致，根據(jù)歐姆定律，利用這種方法，腐蝕電流能夠得到很好的緩解。陰極保護可以通過向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流來實現(xiàn)。
陰極保護標準
為了實現(xiàn)足夠的陰極保護，受保護結(jié)構(gòu)的電位必須極化到一定的值，通常采用參比電極來測量極化電位。例如銅/硫酸銅電極（CSE）就是土壤和淡水中較常用的參比電極。
目前有兩種類型的陰極保護評估標準。根據(jù)情況，一般可以使用其中任何一種，盡管在許多情況下，第 一 種被認為是更加優(yōu)越的。
1.電位標準
施加陰極保護時被保護結(jié)構(gòu)物的電位至少達到-850毫伏（mV）或更負（相對于銅/硫酸銅參比電極）。
2.極化轉(zhuǎn)變標準
在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的穩(wěn)定參比電極之間的陰極極化值為100mV（相對于銅/硫酸銅參比電極）。
注：這些判據(jù)標準主要適用于碳鋼材料，不同類型的金屬材料標準可能有所不同。
陰極保護的類型
陰極保護主要包含兩種類型
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犧牲陽極保護陰極
這種類型的陰極保護，主要原理是通過將被保護金屬和一種可以提供陰極保護電流的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，進而使得被保護體極化以降低腐蝕速率。在被保護金屬與犧牲陽極所形成的電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位值，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽極，從而實現(xiàn)了對陰極的被保護金屬體的防護。
犧牲陽極一般為一些活性金屬，例如鋅、鋁和鎂等，根據(jù)電位序列，這些都是比較活躍的金屬材料。
陰極保護電流主要是由犧牲陽極和受保護結(jié)構(gòu)之間的電位差引起的。
使用的陽極類型通常取決于電解質(zhì)的電阻率和化學組成等因素。
該類型的陰極保護優(yōu)點主要有：單次投資費用低，運行過程中基本不需要支付維護費用；保護電流的利用率較高，不會產(chǎn)生過保護；對鄰近的地下金屬設(shè)施無干擾影響；適用于廠區(qū)和無電源的長輸管道以及小規(guī)模的分散管道保護；施工技術(shù)簡單，平時不需要特殊的維護管理等。
2.強制電流陰極保護(外加電流法)
強制電流陰極保護 法是指將被保護金屬與外加電源負極相連，由外部電源提供保護電流，以降低腐蝕速率的方法。外部電源通過埋地的輔助陽極將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，使腐蝕受到抑制。
三種常用的陽極類型：可溶性陽極（鋁和鋼），半可溶性陽極（石墨和高硅鑄鐵（HSCI））和不溶性陽極（鉑，混合金屬氧化物和聚合物等）。
這種類型的陰極保護技術(shù)的主要部件是一個變壓整流器，這迫使電流從陽極流到受保護的結(jié)構(gòu)（陰極）。
具體使用的陽極類型，可溶性，半可溶性或者不溶性，通常取決于電解質(zhì)的化學組成和待保護的區(qū)域等因素。
該類型的陰極保護技術(shù)優(yōu)點主要包括：驅(qū)動電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護電流輸出量，適用于保護范圍較大的場合；在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用；選用不溶性或微溶性輔助陽極時，可進行長期的陰極保護；每個輔助陽極床的保護范圍較大，當管道防腐層質(zhì)量良好時，一個陰極保護站的保護范圍可達數(shù)十公里等。
