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沿海发电厂循环水水源基本都取自海水,由于循环水管道比较长,比较粗,为了方便卷曲拼接和减少对管道的投资,一般都选择比较软的低合金钢材质。海水中的氯离子、微生物、溶解氧对该材质具有强腐蚀性,为了保证循环水管道长久运行,减少腐蚀,就产生了牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种循环水管道保护措施。
我们知道,海水中各类盐浓度可达3%~4%,这是一种具有很强腐蚀性的电解质溶液,导电性和生物活性也较高。对于大多数金属来说,其本身防腐蚀的原理是表面形成一层致密的稳定的氧化膜,即钝化膜,使金属与外界介质隔绝而不再受到腐蚀。但是海水中含有大量的氯离子Cl, Cl是一种强还原性阴离子,其与氧化膜中的金属离子结合形成可溶解的氯化物,因此对金属氧化膜的破坏性很大。
裸露出来的金属在海水中会发生电化学腐蚀:在盐类电解质溶液的存在下,金属本体与金属中的微量杂质构成了一个局部原电池,在这个原电池中,铁质的循环水管道是阳极,金属中的杂质为溶解于水中的氧提供了反应的界面,充当了阴极。阳极也就是铁失去电子,被氧化,阴极得到电子被还原,这样循环水管道就会慢慢被氧化、腐蚀。
这个时候,在循环水管道上焊上一块更活泼(更容易被氧化)的金属,比如锌,那在海水的环境中,锌就变成阳极先反应,率先被氧化,铁就变成了阴极,受到保护。
牺牲阳极阴极保护就是这个道理,把需要保护的金属(循环水管道)和另一个电极电位更负(更活泼)的金属(一般选用锌、镁、铝)连接,这样更活泼的金属就代替铁形成原电池,作为阳极优先被腐蚀,铁质的循环水管道就会变成阴极,被保护。当牺牲阳极被腐蚀完了,循环水管道才会开始腐蚀,一般电厂经过设计计算,管道内外设置的牺牲阳极块能保证用20~30年。