陰極保護(hù)是基于電化學(xué)腐蝕原理的一種防腐蝕手段。美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）對(duì)陰極保護(hù)的定義是：通過(guò)施加外加的電動(dòng)勢(shì)把電極的腐蝕電位移向氧化性較低的電位而使腐蝕速率降低。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)就是在金屬構(gòu)筑物上連接或焊接電位較負(fù)的金屬,如鋁、鋅或鎂。陽(yáng)極材料不斷消耗,釋放出的電流供給被保護(hù)金屬構(gòu)筑物而陰極極化，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。外加電流陰極保護(hù)是通過(guò)外加直流電源向被保護(hù)金屬通以陰極電流，使之陰極極化。該方式主要用于保護(hù)大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)。
保護(hù)原理 ： 金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時(shí)，電位負(fù)移，金屬陽(yáng)極氧化反應(yīng)過(guò)電位ηa 減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護(hù)效應(yīng)。利用陰極保護(hù)效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護(hù)方法叫做陰極保護(hù)。
由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時(shí)，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。
保護(hù)電位是指陰極保護(hù)時(shí)使金屬腐蝕停止（或可忽略）時(shí)所需的電位。實(shí)踐中，鋼鐵的保護(hù)電位常取-0.85V（CSE），也就是說(shuō)，當(dāng)金屬處于比-0.85V（CSE）更負(fù)的電位時(shí)，該金屬就受到了保護(hù)，腐蝕可以忽略。
陰極保護(hù)是一種控制鋼質(zhì)儲(chǔ)罐和管道腐蝕的有效方法，它有效彌補(bǔ)了涂層缺陷而引起的腐蝕，能大大延長(zhǎng)儲(chǔ)罐和管道的使用壽命。根據(jù)美國(guó)一家陰極保護(hù)工程公司提供的資料，從經(jīng)濟(jì)上考慮，陰極保護(hù)是鋼質(zhì)儲(chǔ)罐防腐蝕最經(jīng)濟(jì)的手段之一。
網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)方法：
網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)方法是目前國(guó)際上流行且成熟的針對(duì)新建儲(chǔ)罐罐底外壁的一種有效的陰極保護(hù)新方法，在國(guó)際和國(guó)內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。網(wǎng)狀陽(yáng)極是混合金屬氧化物帶狀陽(yáng)極與鈦金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極。陽(yáng)極網(wǎng)預(yù)鋪設(shè)在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)中，為儲(chǔ)罐底板提供保護(hù)電流。
網(wǎng)狀陽(yáng)極保護(hù)系統(tǒng)較其它陰極保護(hù)方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1) 電流分布均勻，輸出可調(diào)，保證儲(chǔ)罐充分保護(hù)。
2) 基本不產(chǎn)生雜散電流，不會(huì)對(duì)其它結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾。
3) 不需回填料，安裝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易保證。
4) 儲(chǔ)罐與管道之間不需要絕緣，不需對(duì)電氣以及防雷接地系統(tǒng)作任何改造。
5) 不易受今后工程施工的損壞，使用壽命長(zhǎng)。
6) 埋設(shè)深度淺，尤其適宜回填層比較薄的建在巖石上的儲(chǔ)罐。
7) 性價(jià)比高，造價(jià)僅為目前鎂帶犧牲陽(yáng)極的1倍；雖然長(zhǎng)期由恒電位儀提供電流，但其可靠性，壽命和綜合經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于犧牲陽(yáng)極。
深井陽(yáng)極陰極保護(hù)：
深井陽(yáng)極陰極保護(hù)是近年來(lái)興起的一種陰極保護(hù)方法，采用的陽(yáng)極與淺埋基本相同，但施工較淺埋陽(yáng)極復(fù)雜得多，且一次性投資比較高，調(diào)試比較麻煩�，F(xiàn)場(chǎng)是否適合采用深井保護(hù)還需考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況、地層結(jié)構(gòu)以及周圍金屬構(gòu)筑物的分布情況。但從其保護(hù)效果及投資來(lái)說(shuō)，推薦在需要對(duì)整個(gè)大型罐區(qū)和埋地管網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)采用。深井陽(yáng)極也可用于保護(hù)長(zhǎng)輸管道，但由于現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)雜等原因，一般很少采用。
埋地鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù) ：
埋地金屬構(gòu)筑物的種類繁多，包括輸送各種流體的金屬管道、管網(wǎng)，也包括各種各樣的金屬儲(chǔ)罐，以及各種避雷接地裝置（網(wǎng)）等等。這些金屬構(gòu)筑物直接或通過(guò)防腐層間接與土壤接觸。土壤是由固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三相物質(zhì)所組成的復(fù)雜的混合體系，它的結(jié)構(gòu)、成分以及其它環(huán)境因素的相互作用，使得土壤腐蝕性比其他介質(zhì)更為復(fù)雜。土壤酸堿性、細(xì)菌類型及含量、無(wú)機(jī)鹽離子類型及含量、雜散電流大小及方向等是影響其腐蝕性能的重要因素，有時(shí)土壤的這種腐蝕是很嚴(yán)重的�？傮w上講，土壤腐蝕會(huì)不同程度降低金屬構(gòu)筑物的使用壽命。而且，由于不同條件下金屬構(gòu)筑物會(huì)發(fā)生不均勻腐蝕，對(duì)管道而言會(huì)造成局部穿孔，更是大大影響了整條管道的使用壽命。因此對(duì)埋地金屬構(gòu)筑物進(jìn)行有效的保護(hù)是十分必要的，現(xiàn)有解決方案一般采用外涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合使用的方法。陰極保護(hù)分為犧牲陽(yáng)極保護(hù)和強(qiáng)制電流保護(hù)兩種方法，以下對(duì)兩種方法分別進(jìn)行介紹。
1、犧牲陽(yáng)極法
犧牲陽(yáng)極法是用一種電位比所要保護(hù)的金屬還要負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)的金屬電性連接在一起，依靠電位比較負(fù)的金屬不斷地腐蝕溶解所產(chǎn)生的電流來(lái)保護(hù)其它金屬的方法。
在被保護(hù)金屬與犧牲陽(yáng)極所形成的大地電池中，被保護(hù)金屬體為陰極，犧牲陽(yáng)極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位，在保護(hù)電池中是陽(yáng)極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽(yáng)極。通常用作犧牲陽(yáng)極的材料有鎂和鎂合金、鋅合金、鋁合金等。鎂陽(yáng)極適用于淡水和土壤電阻率較高的土壤中，鋅陽(yáng)極大多用于土壤電阻率較低的土壤和海水中，鋁陽(yáng)極主要應(yīng)用在海水、海泥以及原油儲(chǔ)罐污水介質(zhì)中。
犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的主要特點(diǎn)是：
(1) 適用范圍廣，尤其是中短距離和復(fù)雜的管網(wǎng)
(2) 陽(yáng)極輸出電流小，發(fā)生陰極剝離的可能性小
(3) 隨管道安裝一起施工時(shí)，工程量較小
(4) 運(yùn)行期間，維護(hù)工作簡(jiǎn)單。
(5) 陽(yáng)極輸出電流不能調(diào)節(jié)，可控性較小。
套管中管道的陰極保護(hù) ：
當(dāng)管道穿越公路、鐵路時(shí)，需要加鋼質(zhì)套管。為了保證套管中管道在設(shè)計(jì)壽命年限之內(nèi)不受腐蝕，必須采用鐲式鋅陽(yáng)或鋅帶極進(jìn)行陰極保護(hù)。
犧牲陽(yáng)極 ：在腐蝕介質(zhì)中，當(dāng)犧牲陽(yáng)極與保護(hù)體形成電性連接后，靠陽(yáng)極自身的溶解提供陰極保護(hù)電流，作為犧牲陽(yáng)極的材料一般具備以下幾個(gè)條件：
（1）具有足夠負(fù)的電位，且很穩(wěn)定。
（2）工作中陽(yáng)極極化率小，溶解均勻，產(chǎn)物可自動(dòng)脫落。
（3） 有較高的電流效率。
（4） 電化學(xué)當(dāng)量高。
（5）腐蝕產(chǎn)物無(wú)毒，不污染環(huán)境。
（6） 價(jià)格便宜，來(lái)源方便。
目前較常用的犧牲陽(yáng)極材料有鋅基、鋁基和鎂基合金陽(yáng)極，其材料成分和電化學(xué)性能不同，應(yīng)用環(huán)境也有所不同。
2、強(qiáng)制電流保護(hù)法
強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)又稱為外加電流系統(tǒng)，是在被保護(hù)結(jié)構(gòu)周圍同一電解質(zhì)環(huán)境中埋設(shè)輔助陽(yáng)極，通過(guò)直流電源以輔助陽(yáng)極為陽(yáng)極，以被保護(hù)結(jié)構(gòu)為陰極，構(gòu)成供電回路，將直流電通向被保護(hù)的金屬，使被保護(hù)金屬?gòu)?qiáng)制變成陰極以實(shí)施陰極保護(hù)。 強(qiáng)制電流保護(hù)法的主要設(shè)備有，恒電位儀、輔助陽(yáng)極、參比電極。
強(qiáng)制電流保護(hù)法的主要特點(diǎn)是：
(1) 適用于長(zhǎng)輸管線和區(qū)域性管網(wǎng)的保護(hù)
(2) 輸出電流大，一次性投資相對(duì)較小
(3) 安裝工程量較小，可對(duì)舊管道補(bǔ)加陰極保護(hù)
(4) 運(yùn)行期間需要專業(yè)人員維護(hù)
(5) 容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控
陰極保護(hù)行業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展已日趨成熟，隨著行業(yè)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善，陰極保護(hù)專業(yè)技術(shù)與實(shí)際性能也越來(lái)越被長(zhǎng)輸管線、及儲(chǔ)油罐大型項(xiàng)目的投資者所青睞，過(guò)去投資過(guò)的項(xiàng)目通過(guò)幾年的檢測(cè)與評(píng)估確實(shí)達(dá)到了良好的效果。
參考文獻(xiàn)：《陰極保護(hù)工程手冊(cè)》
