管道阴极保护概述及保护原理

管道阴极保护是一种用于防止金属管道发生腐蚀的电化学保护技术。在各类埋地或水下的金属管道系统中，由于管道所处的土壤、水等环境中存在电解质，金属管道会与周围环境形成原电池，导致管道金属作为阳极发生氧化反应而被腐蚀。阴极保护的目的就是通过外部手段改变金属管道的电位，使其成为阴极，从而抑制金属的腐蚀过程，延长管道的使用寿命，保障管道系统的安全运行。

管道阴极保护原理

其基本原理基于电化学腐蚀的基本理论。在一个腐蚀原电池中，阳极发生氧化反应，金属失去电子而被溶解腐蚀；阴极则发生还原反应，得到电子。通过施加外部电流或者连接更活泼的金属，使被保护的金属管道表面电位向负方向移动，当电位达到一定数值时，金属表面的阳极溶解过程受到抑制，从而实现保护。具体分为两种方式：

· 牺牲阳极阴极保护：将电位更负的金属（如镁、锌及其合金）与被保护的金属管道相连，形成一个新的原电池。在这个原电池中，电位更负的金属成为阳极，不断地被腐蚀消耗，释放出电子；而被保护的金属管道则成为阴极，得到电子而受到保护。这种方式不需要外部电源，施工简单，但保护电流的调节能力有限，适用于保护范围较小、土壤电阻率较低的情况。

· 外加电流阴极保护：通过外部电源（如整流器）向被保护的金属管道施加直流电，使管道表面电位向负方向移动。电源的负极连接到金属管道上，正极连接到辅助阳极（如高硅铸铁、石墨等）上。辅助阳极放置在土壤或水中，通过它将电流引入到周围环境中，再传递到被保护的管道上。这种方式可以提供较大的保护电流，能够根据实际情况灵活调节保护电位，适用于长距离、大口径、复杂环境的管道保护。