[發明專利]金屬防腐恒電位儀及其組成的網絡化恒電位給定系統

無效

• 申請號: 201010243560.1
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN102345131A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 黃彥鑫;陳彬源;羅瑩;鄧永剛;張華
• 申請（專利權）人: 成都恒嘉管道防腐工程有限公司
• 主分類號: C23F13/04
• 分類號: C23F13/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 李順德

技術領域

本發明涉及金屬防腐技術，特別涉及金屬防腐技術中的陰極保護技術，具體的說涉及用于金屬防腐的恒電位儀及其構成的網絡化恒電位系統。

背景技術

金屬材料的腐蝕與防腐蝕問題與現代科學技術發展和人民生活息息相關，幾乎所有金屬材料都是在一定環境中使用，金屬材料在使用過程中受環境的作用，往往隨時間的延長而逐漸受到損毀或性能下降，通常稱之為“腐蝕”。自然環境主要是指大氣、海水、土壤等環境，它們對金屬材料都會發生腐蝕作用。

金屬材料使用量的90％以上是鋼鐵，全世界現存的鋼鐵及金屬設備大約每年腐蝕率為8～10％，全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。一般，由于腐蝕所造成的經濟損失約占國民經濟總產值的2～4％，由此可見，金屬材料的腐蝕問題十分嚴重和普通，市場機會多，社會及經濟意義重大。

國內的大型鋼鐵橋梁、鋼軌、車輛、貯罐、廠房等都是在易于生銹的大氣中使用，據估計因大氣腐蝕的金屬約占總腐蝕損失量的一半以上，隨著大型工程，核電站，石油與城市建設的發展，大量的油、氣、水管道、電纜及其它金屬構件大量埋入地下，由于土壤造成的腐蝕損失越來越重要也十分可觀，而這些損失是往往在出現漏油、漏氣、火災、爆炸等事故時才被發現，因此，加強腐蝕防護是十分突出和重要的問題。

化學腐蝕指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞，分為下列兩種：氣體腐蝕、在非電解質溶液中的腐蝕。依靠腐蝕原電池的作用而進行的腐蝕過程叫做電化學腐蝕。

電化學反應特點是介質為離子導電的電解質。金屬/電解質界面反應過程因電荷轉移而引起的電化學過程，必然包括電子和離子在界面上的轉移。界面上的電化學過程可以分為兩個相互獨立的氧化和還原過程，金屬/電解質界面上伴隨電荷轉移發生的化學反應稱為電極反應。電化學腐蝕過程伴隨電子流動，即電流發生。如鐵(Fe)的電極反應為：

陽極反應：Fe→Fe²⁺+2e

陰極反應：2H⁺+2e→H₂

總反應：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂

電極電位：電子導體(金屬)和離子導體(電解質)接觸，并有電荷在兩相之間遷移而發生氧化還原反應，稱為電極。在電極和電解液界面上進行的電化學反應稱為電極反應，電極反應導致電極與電解液界面上建立起離子雙電層，雙電層兩側的電位差，即金屬與電解液之間的電位差稱為電極電位。

平衡電位：金屬以離子態形式溶于電解液中時，兩者界面處離子濃度上升，留在金屬表面的電子帶負電，由于靜電吸引，溶液中一部分金屬離子會沉積到金屬表面，溶解與沉積是一個動態平衡，再此平衡態時，電極電位是不變值，稱為平衡電位。

非平衡電位：實際金屬腐蝕時，電極上可能同時存在兩個以上不同物質參與的電化學反應，電極上可能出現物質與電荷交換均達到平衡的情況。這種情況下的電極電位稱非平衡電位。在實際的電極體系中，一般不可能實現物質平衡，但可能實現相對的電荷平衡，此時的電極電位為穩定的電極電位，可以用參比電極進行實測。

降低電極電位至非腐蝕區，即陰極保護；把Fe的電位升高至鈍化區，即陽極保護，或在溶液中注入緩蝕劑，使金屬表面形成純化膜；調整溶液的PH值，例如在PH＝9.4～12.5范圍內可使鋼鐵表面生成Fe(OH)₂或Fe(OH)₃鈍化膜。

腐蝕原電池：裸露鋼質管道與土壤或潮濕的大氣接觸，將形成腐蝕原電池，按電極的大小分為微電池和宏電池兩種。

微電池：由金屬表面許多微小電極組成的腐蝕電池稱為微電池，其形成的原因有：金屬化學成份不均勻；金屬組織不均勻；金屬物理狀態不均勻；金屬表面膜不完整；介質(土壤)微結構的差異。

宏電池：用肉眼或儀器能明顯查找到的不同電極所組成的腐蝕原電池稱為宏電池，常見的有下列情況：不同的金屬與同一電解質接觸；同一金屬與不同的電解質接觸；不同的金屬與不同的電解質接觸。

腐蝕原電池的形成條件和作用過程：對于埋地鋼質管道，兩種腐蝕原電池同時存在，不論哪一種腐蝕原電池，其形成條件都是：有電解質與金屬接觸；金屬的不同部位或兩種金屬存在電極電位差異；電極之間電氣連通。

陰極保護原理及主要方法

陰極保護原理