第一章-2-阴极保护原理-金属腐蚀与极化的关系

1、1地下管道的腐蚀与防护 (一)第一章 阴极保护原理腐蚀速度与极化的关系腐蚀速度与极化的关系补充内容2关于电化学腐蚀速度与极化的关系的补充内容3一、金属的电化学腐蚀速度 （1） 在生产实践中不仅要了解是否会发生腐蚀，更重要的是要知道金属的腐蚀速度。以便采取相应的防腐蚀措施。4 从电化学腐蚀的过程可以看出作为阳极的金属离子溶解得越多，它失去的电子越多，腐蚀就越厉害。 5 金属的腐蚀量W（克）可以根据法拉第定律计算：6腐蚀速度v 是指单位时间内，单位面积上损失的金属质量，单位为g/m2 . h。式中：S阳极的金属面积，m2 ；7上式表明对于某一金属，公式中的A、F和n都是定值。故可以用电流密度i=I

2、/S的大小来衡量金属腐蚀速度的大小。凡是能降低腐蚀电流I的因素，都能减缓腐蚀。8金属管道的腐蚀速度也可常以腐蚀深度指标来表示，以便判断孔蚀的严重程度。9 根据金属年腐蚀深度的不同，可将金属的耐腐蚀性分为十级标准（表5-2-1）和三级标准（表5-2-2）。1011二、极化 1. 极化作用 （1） 对于腐蚀原电池，由两电极的初始电极电位及电极的总电阻；再按欧姆定律计算出电流；再按上式换算成腐蚀速度后，往往要比实际情况大数十倍。12 显然，这是因为两电极接通后,由于电极电位的偏移，使两极之间的电位差明显减小了的缘故。人们将腐蚀电池有电流通过之后，所引起电极电位偏移（降低、减小）的现象称为极化作用.1

3、3例如将铜片和锌片浸人3%的NaCI溶液中构成原电池。并用导线将一个电流表串接在此电路中。可以发砚：在接通电路的瞬间，电流表所指示的电流很大，约为33 mA。14 然后，电流表指示的电流值逐渐减小，最后达到一个稳定值，约0.84mA。锌电极（阳极）的电位逐渐变正（由其初始电位-1.053V变为-1.047V）,铜电极（负极）电位逐衡变负（由其初始电位-0.184V变为-1.025V）。15 结果使阴极、阳之间的电位差由一开始的-0.787V减小为+0.022，从而使原电池的电流强度明显减小。16 上述现象就是极化现象。极化作用（现象）大大阻滞了腐蚀原电池的工作，使腐蚀电流降低。从而减缓了电化学

4、腐蚀速度。如果没有极化作用，电化学腐蚀速度将会增加几十倍或几百倍。依此，阴极保护的目的就是要使作为阴极的管道尽可能地达到它的极化条件。17腐蚀原电池在电路接通后，电流流过电极时，电位偏离初始电位的现象称为极化。阳极电位向正方向偏移，称为阳极极化；阴极电位向负方向偏移，称为阴极极化。18极化电势值表示在相应的电流密度下的电位(势)Ei 对其平衡电位(势)Ee之差；或稳定电位Ei=0 (平衡体系）之差。 或 eiEEE0iiEEE19 研究表明，极化现象的实质是腐蚀电池的电极反应过程出现了某些障碍。根据受障碍的反应步骤不同，可将电极极化的原因分为三种情况：电化学极化（活化极化）、浓度极化、电阻极化

5、。无论阳极还是阴极的极化都是这三种情况中的一种或共同引起的。201）产生阳极极化的原因（1）（1)在腐蚀电池中阳极过程是金属失去电子而溶解成为水化离子的过程如果金属离子进入溶液的速度比电子跑到阴极的速度慢。就会破坏双电层的平衡，阳极表面就会积累正电电荷。21所以，原来电极电位较负的阳极电位就会向正的方向移动。这一过程是由于阳极的电化学反应变得缓慢而引起的，称为电化学极化或活化极化。22 (2) 阳极表面溶解下来的金属离子，聚集在阳极的附近，不易扩散到阴极附近。由于正离子的浓度的增加，阳极的电位必然往正的方向移动。这一过程是由于物质传递太慢引起的极化，称为浓度极化。23 (3)金属表面生成的保护

6、膜会阻滞阳极过程的电子溶解的速度，结果使阳极的电位向正的方向移动。这一过理是由于电池系统的电阻增加面引起的称为电阻极化。24 综上所述可知导致阳极极化的原因有三种。但对于具体腐蚀体系，这三种原因不一定同时出现或者虽然同时出现，但每个原因的影响程度有所不同。25 （1)腐蚀电池的阴极过程是得到电子的过程，如果从阳极传递过来的电子不能及时与阴极附近能接受电子的物质相结合，就会使得阴极上有较多的负电荷积累，结果使阴电位向负的方向移动（电化学极化）。26 (2）由于阴附近反应物；或反应生成物扩散较慢而引起。如氢离子（反应物）到达阴极不够迅速，或阴极的反应产物OH- 离子、H2等扩散速度延缓阻止了阴极过

7、程的进行，而使阴极电位向负的方向移动，这就是浓度极化。27 消除或减弱引起电极极化的因素，促使电极反应过程加速进行，习惯上称为去极化作用。例如上述浓度极化的情况下搅拌溶液以加速反应物或生成物的运移；加入某种溶剂从阳极表面除去生成的保护膜，以加速金属溶解等。显然，去极化作用将会导致金属腐蚀速度的增加。28能消除或减弱极化作用的物质称为去极化剂。最常见的去极化加是H+和O2。金属腐蚀过程中H+ 和O2 参与阴极反应，得到电子而后生成H+ 和OH-。29阴极反应分别为:30 一般，H+ 和O2浓度的增加会使腐蚀速度上升，引起去极化作用。由H+ 和O2 参加的腐蚀过程常被称为氢去极化腐蚀；或氧去极化成腐蚀。31 电极电位与极化