阴极保护

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阴极保护方案的设计是否正确合理直接决定了防腐蚀效果和成本

  水利水电工程中普遍采用涂料和喷金属保护水下金属结构,而对阴极保护的用与研究相对较少,阴极保护工程是防止金属电化学腐蚀的根本方法,它可以防止金属在土壤、海水、淡水等多种电解质中的腐蚀,阴极保护不仅可以防止金属的均匀腐蚀,而且还能有效防止各种局部腐蚀,从而延长结构物的使用寿命,经济效益十分显著,阴极保护方案的设计是否正确合理直接决定了防腐蚀效果和成本。

  阴极保护是向被保护金属的表面通入足够的阴极电流,使其阴极极化,以减轻或防止金属腐蚀的一种电化学保护技术,实施阴极保护有外加电流和牺牲阳极两种方式:外加电流是利用直流电源给被保护的金属通以阴极电流,保护系统主要由直流电源、辅助阳极、参比电极和电缆等组成,牺牲阳极则是在被保护的金属上连接一种电极电位更负的金属或合金(称为牺牲阳极),通过牺牲阳极的自我溶解和消耗,使被保护的金属得到阴极电流,外加电流和牺牲阳极的基本原理和保护效果相同,但各有优缺点,外加电流保护的输出电流连续可调、保护范围大、不受环境电阻率的限制,但需有外部电源、对邻近结构物干扰大,且日常维护管理工作量大;而牺牲阳极虽保护电流不可调、一次性投资较大,但无需外部电源、对邻近结构物干扰很小、投产调试后无需管理、保护电流分布均匀、利用率高,它们的适用场合主要取决于工程实际情况和现场条件。

  对水利水电工程中常年处于水下的闸门和拦污栅,宜采用牺牲阳极保护,因采用外加电流尚存有一些问题:外加电流阴极保护系统必须在闸门和拦污栅上安装辅助阳极和参比电极,并引出阳极电缆、阴极电缆和参比电缆至阴极保护控制室,由于水利水电工程环境介质(淡水)电阻率较大,需要安装较多的辅助阳极,才能使被保护构件表面电流分布均匀,导致电缆线多而长;钢闸门和拦污栅在提起和落下的操作中,以及拦污栅的清污过程中,辅助阳极、参比电极和电缆极易受到损坏,故不能保证阴极保护系统一直处于良好的运行状态,保护效果难以保证;外加电流阴极保护系统在运行过程中需要维护管理,而处于水中的辅助阳极和参比电极等的维修和维护十分困难。

  与外加电流阴极保护相比,牺牲阳极保护则十分简单,只需事先在构件上焊接安装一定数量的牺牲阳极,只要保护方案设计合理,阳极材料及其焊接质量满足要求,就能达到预期的保护效果,而且运行中无需任何维护管理,目前,我国牺牲阳极材料的质量完全可以满足要求,阳极的焊接、安装又在陆上进行,因此,采用牺牲阳极保护不仅方便,而且可靠。

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