CN108193210A - 石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法：（1）向水工金属结构件所处的溶液中添加强电解质，再将被保护的水工金属结构件与参比电极通过导线连接形成闭合回路，将外加电源的辅助阳极通过导线与被保护的水工金属结构件连接，辅助阳极与外加电源的正极连接，水工金属结构件与外加电源的负极连接；（2）极化一段时间，再测量水工金属结构件的电位；（3）如果水工金属结构件的表面电位低于‑0.85V，则表明水工金属结构件的腐蚀被抑制，处于被保护的状态。采用本发明可以防止金属继续被氧化、腐蚀，并且可进一步通过调整金属所处的反应溶液的电导率来改变溶液的腐蚀特性，减缓金属腐蚀的倾向。

Description

石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法
技术领域
本发明属于金属防腐蚀技术领域，具体涉及一种石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法。
背景技术
金属表面损坏性侵蚀的现象称作腐蚀，腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，给国民经济带来巨大损失，金属的腐蚀大致可以分为三类：电化学腐蚀、化学腐蚀及物理腐蚀，腐蚀造成的经济损失包括两部分：直接损失和间接损失。因腐蚀而更换损坏的装置和设备，为防止设备腐蚀而多次进行防护涂层涂刷，施加阴极保护，采用高耐蚀性的合金钢代替易腐蚀的碳钢等的费用属于直接损失。但是间接腐蚀远比直接腐蚀的危害要大，由于钢材料的力学性能好、承载能力强和工业生产量大等优点而得到大量应用，在水利工程设施中，会有许多钢铁闸门和结构埋件等其他的金属结构，由于它们长期在水中工作或在干湿交替的环境中运行，所以会受到各种水质、气体、微生物的侵蚀，同时会受到水流冲刷、泥沙及一些漂浮物的摩擦，并且结构材料本身物质组成并不是单一成分，电化学性能不稳定，钢材普遍会发生不同程度的腐蚀。结构材料的腐蚀会降低结构的承载能力，严重时会威胁设备的安全运行。近些年随着水中污染物浓度的增加及空气中污染的加大，金属腐蚀的情况在近几年变得更加严重。
早期防止金属腐蚀的方法是靠在金属表面涂敷保护层（例如油漆）到金属物体上，其可防止金属与氧化环境接触，因而防止金属被腐蚀。然而，涂层保护的缺点是长时间后，保护涂层会从金属表面脱落下来，防止金属腐蚀开始的唯一方法是重新涂敷涂层。这是在最佳情况下的比较昂贵的过程：在工厂中汽车组装前，彻底地涂层汽车零件比重新涂层已组装的汽车容易的多。但是在其他情况下，比如水利工程中的大型金属制件，重新涂层处理是不可能的。
其中防止金属氧化腐蚀的方法还有就是阴极保护系统，将被保护的金属作为闭合回路的阴极。被保护的金属物体作为整个系统的阴极，电子从阳极通过电解质溶液到达阴极而形成闭合回路。电子流向金属结构的阴极，而使电子聚集在金属结构表面，使金属表面的电位达到一致，从而保护金属基体不被氧化腐蚀。
发明内容
一些影响浸没金属结构件的相关问题是由溶液中的污染引起的。如果溶液污染严重会导致溶液的电导率降低，阴极保护系统如果不相应改变条件就会失效。本发明的目的就是提出在电导率为多大的情况下，以石墨为阳极并提供恒定的外加电流对金属结构进行保护。
本发明提供一种石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，调控溶液的腐蚀特性，通过改变在溶液中的强电解质的浓度以改变溶液的电导率，来调整溶液的腐蚀特性。
本发明的目的是以下述方式实现的：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于等于21000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件与参比电极通过导线连接形成闭合回路，将外加电源的辅助阳极通过导线与被保护的水工金属结构件连接，辅助阳极与外加电源的正极连接，水工金属结构件与外加电源的负极连接，水工金属结构件、参比电极和辅助阳极均浸没在溶液中，辅助阳极根据水工金属结构件特点采用深井式安装方式；
（2）极化一段时间，使水工金属结构件的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件的电位；
（3）如果水工金属结构件的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件的表面电位低于-0.85V；
所述强电解质为强酸强碱盐。
所述水溶液的电导率等于24000µS/cm。
所述强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
所述极化时间大于或等于24小时。
所述参比电极为石墨或镁。
所述辅助阳极为石墨。
参比电极和水工金属结构件通过导线连接，这样两者的电位相同，两者共同作为阴极，辅助阳极作为阳极，通过外加电源对水工金属结构件进行阳极保护，参比电极是为了方便测量水工金属结构件的电位，通过测量参比电极的电位即可得到水工金属结构件的电位。
相对于现有技术，本发明应用于含金属材料的结构件，其表面与电解质溶液接触，其步骤包含使金属与石墨用导线连接，使用恒电位仪提供恒定电流把被保护金属作为阴极，并浸没在水溶液中，通过向水中逐量添加强电解质及测量金属结构各点的电压，调控溶液中强电解质的溶度，可以改变溶液中的电导率，测量金属结构的各点电压是否低于-0.85V，来确定金属结构的腐蚀特征。
辅助阳极采用深井式安装方式，深井阳极是一种阴极保护新技术，克服了传统外加电流中的杂散电流干扰，适用于电阻率较高的环境中，确保水工金属结构件的被保护的表面积达到80%以上，适用于水工金属结构件的安装模式，最大限度的提高保护效果。
采用本发明可以防止金属继续被氧化、腐蚀，并且可进一步通过调整金属所处的反应溶液的电导率来改变溶液的腐蚀特性，减缓金属腐蚀的倾向。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中，1是水工金属结构件；2是参比电极；3是辅助阳极；4是外加电源。
具体实施方式
实施例1：
如附图1所示，石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于等于21000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化一段时间，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
所述强电解质为强酸强碱盐。
所述水溶液的电导率等于24000µS/cm。
所述强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
所述极化时间大于或等于24小时。
所述参比电极为石墨或镁。
所述辅助阳极为石墨。
实施例2：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加硫酸钠，直至水溶液的电导率等于21000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化24小时，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
参比电极为石墨。
辅助阳极为石墨。
实施例3：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加氯化钠，直至水溶液的电导率等于23000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化30小时，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
参比电极为镁。
辅助阳极为石墨。
实施例4：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加氯化镁，直至水溶液的电导率等于25000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化36小时，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
参比电极为石墨。
辅助阳极为石墨。
实施例5：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加硫酸钾，直至水溶液的电导率等于27000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化42小时，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
参比电极为镁。
辅助阳极为石墨。
实施例6：
石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件1所处的溶液中添加氯化钠，直至水溶液的电导率等于24000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件1与参比电极2通过导线连接形成闭合回路，将外加电源4的辅助阳极3通过导线与被保护的水工金属结构件1连接，辅助阳极3与外加电源4的正极连接，水工金属结构件1与外加电源4的负极连接，水工金属结构件1、参比电极2和辅助阳极3均浸没在溶液中，辅助阳极3根据水工金属结构件1特点采用深井式安装方式；
（2）极化48小时，使水工金属结构件1的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件1的电位；
（3）如果水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件1的表面电位低于-0.85V；
参比电极为石墨。
辅助阳极为石墨。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）向水工金属结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于等于21000µS/cm，再将被保护的水工金属结构件与参比电极通过导线连接形成闭合回路，将外加电源的辅助阳极通过导线与被保护的水工金属结构件连接，辅助阳极与外加电源的正极连接，水工金属结构件与外加电源的负极连接，水工金属结构件、参比电极和辅助阳极均浸没在溶液中，辅助阳极根据水工金属结构件特点采用深井式安装方式；
（2）极化一段时间，使水工金属结构件的表面电势保持一致，再测量水工金属结构件的电位；
（3）如果水工金属结构件的表面电位低于-0.85V，则表明水工金属结构件的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工金属结构件的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工金属结构件的表面电位低于-0.85V；
所述强电解质为强酸强碱盐。
2.根据权利要求1所述的石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：所述水溶液的电导率等于24000µS/cm。
3.根据权利要求1所述的石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：所述强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
4.根据权利要求1所述的石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：所述极化时间大于或等于24小时。
5.根据权利要求1所述的石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：所述参比电极为石墨或镁。
6.根据权利要求1所述的石墨为阳极的外加电电流水工金属结构件腐蚀抑制方法，其特征在于：所述辅助阳极为石墨。
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