一、阴极保护发展史概述

阴极保护是利用电化学原理进行腐蚀防护的技术。

1824年，英国海军科学家David发现，当将两种不同的金属连接在一起并侵入电解质之后，一种金属腐蚀加速，另一种金属得到一定程度的保护。根据这一发现，他建议在舰船上的铜制船底上安装铁或者锌对其加以保护，这就是阴极保护的最早应用。

20世纪初，油气管道的应用越来越广泛同时有关腐蚀的问题也变得非常严重。在1920年，美国新奥尔良州第一次对埋地管道实施了阴极保护。到20世纪30年代初期，美国几乎所有的埋地油气管道都采用了阴极保护技术。1936年，美国成立了“中州阴极保护协会”用来交流阴极保护技术，1943年，该协会正式更名为“美国防腐蚀工程师协会”（NACE）该协会为全世界阴极保护技术的发展做出了重要贡献。

阴极保护在我国的应用开始于1958年，首次应用于克拉玛依到独山子输油管道。到60年代，阴极保护已广泛应用于输油管道。自上世纪90年代末期，开始对储罐底板施加阴极保护，到目前为止，几乎所有的输气油管道、储罐、海洋结构都施加了阴极保护。对于输水管道、混凝土钢筋码头的阴极保护也逐渐展开。

二、金属的构成与腐蚀

金属是由原子构成的（化学不可分割的最小单位），原子是由原子核和围绕原子核高速旋转的电子组成（物理分割）。

原子核是由质子和中子构成。原子中的质子和电子数量相当，不显电性，中子不带电。

金属在电解质中，原子核受水中氢氧根离子的吸引（负离子），丢掉电子，进入溶液生成腐蚀产物。丢掉的电子被溶液中的氢离子俘获，生成氢原子。

三、腐蚀的危害

轻则污染环境，重则发生突发事故，造成群死群伤事件。必须引起足够的重视。

2013年11月22日凌晨3点，位于青岛市黄岛区秦皇岛路与斋堂岛路交汇处，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂，事故发现后，约3点15分关闭输油，斋堂岛街约1000平方米路面被原油污染，部分原油沿着雨水管线进入胶州湾，海面过油面积约3000平方米。黄岛区立即组织在海面布设两道围油栏。处置过程中，当日上午10点30分许，黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃，同时在入海口被油污染海面上发生爆燃。

山东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故认定为责任事故，事故共造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失7.5亿元。

四、腐蚀的定义

腐蚀的定义1腐蚀：金属与环境介质间的物理-化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们组成的作为部分技术体系的功能受到的损伤。

腐蚀的定义2：我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。

腐蚀的定义3：金属材料和周围环境发生化学或电化学的作用而破坏。

腐蚀过程的本质：金属 → 金属化合物

总结：

腐蚀是一种趋势。换句话说，大多数的金属处于热力学不稳定性，具有寻求低能量状态的倾向，如氧化物或其他化合物。

五、阴极保护基本原理

腐蚀电位（自然电位）：每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。

腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子。

我们称：失去电子的部位为阳极区。得到电子的部位为阴极区。

阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。

六、阴极保护的原理和实施方法

阴极保护的原理：是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。

这个原理就是我们前面所说的消除腐蚀电流I，有两种办法可以实现这一目的：

1、牺牲阳极阴极保护

2、外加电流阴极保护

七、金属的腐蚀与防护

腐蚀是指(包括金属和非金属)在周围介质(水、空气、酸、碱、盐、溶剂等)作用下产生损耗与破坏的过程。

金属腐蚀分类：化学腐蚀和电化学腐蚀

腐蚀破坏性巨大，经济损失约占国民生产总值的5%左右。

腐蚀的防护：涂层比例占98%，阴极保护仅占2%。

涂层与阴极保护在防腐领域是相辅相成关系。涂层是治表，起着隔离介质作用；阴极保护是治本，起着消除腐蚀电流产生的作用。表本结合是目前国际公认的完美防腐防护方案。

涂层：各类油漆、包覆层等

阴极保护：牺牲阳极、外加电流。

八、牺牲阳极阴极保护

1、牺牲阳极阴极保护：是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。

特点：简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰。

应用：保护小型或处于低土壤电阻率环境下（镁阳极土壤电阻率15-150欧姆.米，锌阳极用于小于15欧姆.米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。

外加电流阴极保护

2、外加电流阴极保护是通过一个外部直流电源，将电源正极接到辅助阳极地床，负极接到被保护的埋地金属设备，通过外部电源输出调整来改变环境的电位，使得需要保护的设备的电位一直低于周围环境，成为一个整体的阴极，这样需要保护的设备就不会因为失去电子而发生电偶腐蚀。

特点：输出电流连续可调，实用性强，缺点是日常需要维护，需要稳定的电源。

应用：适合大型设备结构的保护，大型储罐/港口、码头、长输管道等。

九、中国建设部阴极保护判据—CJJ 95，SY/T0036

对埋地钢铁结构物：

(1) 施加阴极保护后的极化电位至少应达到-850mV(CSE)或更负

(2) 采用断电法测得的极化电位应达到-850mV(CSE)或更负

(3) 在极化形成或衰减时的阴极极化值应不小于100mV

(4) 存在细菌腐蚀时，通电保护电位值负于或等于-950mV(CSE)

(5) 在沙漠地区，通电保护电位值负于或等于-750mV(CSE)