阴极保护小知识
1.管道的腐蚀机理
在自然界中是不存在碳钢的，碳钢是以铁矿石的形态存在的。在人类把铁矿石转换成铁金属的过程中，施加了大量的热量给金属，也就是说，我们所看到的金属，实际上具有很高的能量。金属所具有的能量随金属种类的不同而有所差异。比如黄金，在自然界中，它是以金属单质的形式存在，人类所要做的，只是把它从杂质里分离出来，所以，我们施加给它的能量就很低。具有能量的物质都有将能量释放，回归自然低能的倾向。就好像将石头放到山顶，它随时会滚落到山下。高处的流水，总是朝低处流。
管道埋地后，防腐层不可避免的的存在破损点。由于管道的不同位置，土壤的含水量、含盐量、含氧量浓度不同，导致管道表面各缺陷点位置管地电位存在差异。电位的差异给电流的流动提供了动力。电位偏负的位置，电流从管道流出进入土壤，为阳极；电位偏正的位置，电流从土壤流入管道，管道为阴极。阳极位置发生腐蚀，阴极位置腐蚀减缓。
电子沿金属管道向阴极跑动，正电荷（电流）在电解液中也向阴极游动，由于电子跑动速度大于离子游动速度，所以，滞留的正离子导致阳极电位正向偏移。电位较正的金属得到电子，从阳极跑动过来的电子无法立即被溶液中的正离子消耗，导致电子积压，所以阴极电位负向偏移。电子和正离子都朝阴极方向移动，但所经路径不同，在金属管道中，电子导电；在电解液中，离子导电；在阴、阳极和电解液接触面，氧化还原反应导电。
2.阴极保护原理
阴极保护的方法是额外增加一个电源，电流从电源流出入土壤后，再从土壤流回到管道表面。使原来的阳极转变成阴极，整条管道都在吸收电流，成为阴极，得到保护。
阴极保护就是通过平衡金属表面各点的电位，使金属表面都成为阴极而进行腐蚀控制的技术，如图所示，管道上原来的阴、阳极都变成了阴极。
3.阴极保护方式
当电流流出金属进入电解液的时候，金属是阳极，会发生腐蚀。如果我们采取措施，让电流始终是流入金属，这时，金属是阴极，将不再腐蚀或腐蚀减缓。
如图所示，在没有外部电源时，管道表面存在电位的差异，在电位较负的位置（阳极），电流流出管道，在电解液中流向电位较正的部位（阴极），电位较负的位置为阳极，发生腐蚀。施加外部电流后，外部电流最开始时流向管道表面电位较正的部位（阴极），随着电流的流入，该部位电位负向偏移，从管道阳极部位流过来的电流逐步减小，随着阴极电位的负向偏移，从阳极流过来的电流最后为零。当外部施加的电流足够大时，电流将通过原来金属表面的阴极部位和阳极部位都流入金属管道，金属表面各点都成为吸流点，都成为阴极，得到了阴极保护。
为迫使阴极保护电流从电解液（土壤）流向管道，使管道成为阴极，主要采用牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种方式。
随着技术的进步以及公众对环境的重视，阴极保护的应用越来越广。从过去的船舶阴极保护，发展到今天管道、储罐、桥梁、码头都施加了阴极保护。该技术的推广，延长了金属设施的使用寿命，为管道的安全运营提供了保障。
中国阴极保护协会致力于国内的阴极保护事业发展，开展阴极保护系列（CPL）培训，愿为国内阴极保护技术水平的提高贡献微薄之力。
冯洪臣
2019.8.18
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