简述阴极保护

阴极保护（Cathodic Protection，简称CP）是一种通过电化学手段防止金属材料腐蚀的技术，其核心原理是将金属表面的电化学腐蚀反应转化为非腐蚀状态。它是工业防腐蚀领域（如管道、船舶、储罐、桥梁等）中广泛应用的关键技术。

一、基本原理

金属在电解质环境（如土壤、海水）中会发生电化学腐蚀，本质是金属原子失去电子被氧化（阳极反应）。阴极保护通过两种方式抑制这一过程：

强制金属表面成为阴极：通过外部电流或牺牲阳极，使被保护金属的电位降低至“免蚀区”。

阻止阳极反应：抑制金属的氧化溶解，从而阻断腐蚀进程。

二、两种主要方法

1. 牺牲阳极法（Galvanic Anode）

原理：利用比被保护金属更活泼的金属（如镁、锌、铝合金）作为阳极，通过电偶效应优先腐蚀牺牲阳极，保护主体金属。其特点是无需外部电源，安装简单。适用于低电阻率环境（如海水、潮湿土壤）。

典型应用：小型储罐、船舶外壳、近海平台。

2. 外加电流法（Impressed Current Cathodic Protection, ICCP）

原理：通过直流电源向被保护金属施加反向电流，强制其成为阴极，同时使用惰性阳极（如钛镀钌、高硅铸铁）作为辅助电极。

其特点是输出电流可调，适合大型或高电阻环境（如长输管道、干燥土壤）。需要持续供电和监控系统。

典型应用：油气管道、跨海桥梁、地下管网。

三、关键参数

保护电位：钢在土壤中的标准保护电位为**-0.85 V（vs. Cu/CuSO₄参比电极）**。

电流密度：根据环境腐蚀性调整，例如海水环境通常需1~100 mA/m²。

电位分布均匀性：避免局部欠保护或过保护。