长输管线阴极保护材料行业规范
11页1、河南汇龙合金材料有限公司一家合金材料多元化延伸产品深加工、电气技术研发、工程承包为一体的高新企业。阴极保护材料行业规范河南汇龙合金材料有限公司 2019年正版一、阴极保护概述:金属的腐蚀是一种电化学反应的结果,在这里金属或合金与氧气或其他含氧介质相结合发生电化学反应,最终形成一种稳定状态的化合物。 所有的金属都具有回复到最稳定状态的一种趋势。这种趋势体现在贱金属方面尤为明显,这些贱金属被称为活泼金属,具有更低或更负的电位。 海水中金属的电位序列: 镁-148V 锌 -103V 铝 35-H-079V 高精度钢、碳钢 -061V 铸铁 -061V 不锈钢 430 AISI (17% 铬) -057V 不锈钢 304 AISI (18% 铬18% 镍)-053V 铜棒-040V 铜-036V 铝铜合金-032V 镍 -02OV 钛-015V 硅-013V 钼-008V 阴极保护的原理:当两种金属在海水的电解质中发生电连接时,由于电位差,电子从活泼金属向不活泼金属移动。不活泼的金属称为阴极,活泼金属称为阳极。当阳极发生电流时,它在电解质中溶解成离子,同时产生电子。阴极通过与阳极电连接而获得电
2、子。结果就是阴极负极化,起到防腐保护的作用。被保护金属获得了超量的电子而起到防止腐蚀被保护的作用,这样它的表面不会发生任何氧化的化学反应。 阴极保护的方法:牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金(如镁合金、锌合金、铝合金等)作为阳极,通过介质(如:海水等)与被保护金属相连接形成一个电池效应。在阴极(被保护结构)得到保护的同时,阳极不断地被消耗,故称为牺牲阳极。 那么牺牲阳极,保护阴极法究竟是什么?将你要保护的材料(贵重金属)放在阴极位置,牺牲的材料(还原性金属)放在阳极,反应时,阳极氧化溶解牺牲(金属变为金属离子),而在阴极这里金属离子得到电子变为金属单质,从而包覆在阴极材料的表面,因而起到保护的作用,所以叫做牺牲阳极保护阴极。将你要保护的材料(贵重金属)放在正极(阴极)位置,然后将牺牲的材料(还原性金属)放在负极(阳极)位置,反应时,负极(阳极)失电子氧化溶解牺牲(金属变为金属离子),而在正极(阴极)这里金属离子得到电子变为金属单质,从而包覆在正极(阴极)材料的表面,因而起到保护的作用,所以叫做牺牲负极保护正极,也可以叫做牺牲阳极保护阴极。二、不锈钢在海水中阴极保护研究现状1不锈钢及其腐
3、蚀特点 1.1概述 不锈钢按在正火状态下的组织形态进行分类,可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢等。 不锈钢优秀的耐蚀性归因于表面形成了钝化膜,钝化膜主要是铁、铬、镍的混合氧化物,具有很强的自修复能力。稳定的钝化膜具有大的电阻,能大大降低不锈钢基体在腐蚀介质中的腐蚀速率。 加入的合金元素种类和比例不同,得到的钝化膜也有不同的特点,人们据此不断开发出不同性能的不锈钢。 1.2在海水介质中的腐蚀特点 在特殊环境中,不锈钢的钝化膜会被打破,导致的的腐蚀后果会更严重。在含有Cl-等侵蚀性离子、微生物、溶解氧或氧化剂的海洋环境中,Cl-优先吸附于钝化膜上,并与其中的阳离子结合生成可溶性氯化物,钝化膜的修复平衡被打破,使得局部钝化膜被破坏,裸露的微小金属成为阳极,周围钝化膜成为阴极,大阴极小阳极的结构使得阳极电流高度集中,腐蚀迅速向内发展,形成蚀孔(孔径多在2030?m)。蚀孔的发展过程遵循闭塞腐蚀电池理论。当蚀孔形成后,孔外被腐蚀产物阻塞,内外的电流和扩散受到阻滞,孔内成为闭塞区,主要发生阳极反应,不锈钢基体被腐蚀。而阴极反应转移到孔外进行,蚀
4、孔迅速发展,孔内逐渐累积的金属离子发生水解,pH降低。Cl-由孔外迁入孔内,孔内Cl-浓度增高,H+和Cl-形成强腐蚀性的盐酸,小孔腐蚀开始自催化加速。孔蚀迅速发展,成为不锈钢构筑物的巨大隐患。 缝隙腐蚀是局部腐蚀的一种。应用在海洋工程中的不锈钢构筑物普遍存在异物或结构上的缝隙,缝内溶液中物质交流被阻滞,缺氧、闭塞的缝隙区具有和孔蚀闭塞区相同的特点。缝隙腐蚀发展过程与孔蚀类似,一旦发生,缝隙内溶液pH下降,Cl-浓度逐渐增大,也产生自催化性加速腐蚀。 奥氏体不锈钢在海水环境中除了容易受到Cl-的侵蚀,还容易当外部存在应力时发生应力腐蚀开裂。胡建朋、刘志勇等利用动电位扫描、交流阻抗谱、慢应变速率拉伸(SSRT)及SEM表面分析方法,探索了304不锈钢在模拟海水环境中发生SCC的敏感性及断裂特征和机理,结果发现,304不锈钢在模拟海水溶液中呈钝化状态,出现应力腐蚀敏感性,且裂纹扩张为穿晶开裂,在深海中的SCC机制为氢致开裂。 应力促进不锈钢材料的钝化膜破裂和自催化效应。在临界pH以下时,应力、H+、Cl-协同作用还可以加速不锈钢的应力腐蚀,应力部位成为腐蚀电池阳极,钝化膜完整部位成为腐蚀电
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