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[摘 要]金属腐蚀引起的事故，是电力行业安全生产运行的大敌。阴极保护技术是在电力系统中防止接地网腐蚀事故的有效措施之一。本文讲述了阴极保防腐技术的原理和常用的两种方法；发电厂与变电所接地装置阴极保护的成功应用，显示了其良好的经济技术性，值得推广。
[关键词]阴极保护；防腐；金属；应用；电力行业
中图分类号：TM 862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0280-01
前言：随着改革开放的深化与国民经济的飞速发展，电能需求量越来越大。在目前电力行业电子设备应用越来越多和电力设备需要安全稳定运行的情况下，发电厂和电网的安全生产运行与反事故显得非常重要。在发电厂和变电所中，接地网的可靠性将很大程度的影响其安全稳定的可靠性。然而，作为长期埋入地下的接地装置，受其地质环境因素的影响，接地裝置的防腐将至关重要。接地装置在长期埋入地下、浸入水中或在有腐蚀性的土壤中时，这些接地网金属将存在着严重的腐蚀隐患。如果防护措施不力，会造成接地电阻的升高，将会直接影响到电力系统的安全运行。电力设备的金属腐蚀，是各种金属材料在环境作用下，发生的破坏和变质。金属腐蚀是金属受物理、化学（氧化、酸碱盐等）、电化学（腐蚀电池）等多种形式联合作用的结果。
1、金属被腐蚀的原因
发电厂、变配电所电力金属设备的水腐蚀，指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用。这些水，大部分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧。在某些受污染的或含有H多水介质中，还会发生H+还原的过程。在水介质中，除了发生一般的电化学腐蚀外，某些条件下（如厌氧环境）也会发生微生物腐蚀。作为腐蚀环境，土壤和水、大气两个环境不同，土壤是由固相、气相和液相三相构成的、不均一多相体系，其影响因素很多，相互关系复杂，至今还没有一种评价土壤腐蚀性的完善方法。
1.1 电化学的原因
发电厂、变配电所接地装置与电力金属设备在土壤环境中的腐蚀，属电化学范畴。由于金属的晶粒不均匀性、晶间缺陷等造成其化学不均匀性；同时，土壤本身物化性质也是不均匀的。因此，在金属与土壤相界面上会产生多个腐蚀原电池，局部阳极为铁的溶解反应。在天然土壤中，金属腐蚀是不可避免的。但采取适当的保护措施，可以对其进行有效的控制，使埋地金属延缓腐蚀，延长其使用寿命。目前接地装置的防护，主要采用钢材镀锌、镀铜保护的做法。而在工程实际中，镀锌、镀铜层不可避免的在施工制作、搬运、焊接、回填过程遭受各类破坏，镀锌、镀铜层会很快被腐蚀掉，失去保护效果，同时加速接地装置的腐蚀。
1.2 防腐的原因
当阴极保护与覆盖层配合使用时，正好在覆盖层破损处接通阴极电流，使表面阴极极化，防止了腐蚀，而在大部分范围内，由于覆盖层良好的绝缘性能，大大减少了阴极保护所需的电流。相对埋地储罐与管道，从某种意义上讲，没有良好的覆盖层质量，就没有良好的阴极保护，两者是互相影响的。
2、金属阴极保护防腐的技术与方法
金属阴极保护，就是利用腐蚀电池的原理，将需要被保护的金属结构作为阴极，通过阳极向阴极不间断地提供电子，首先使结构极化，进而在结构表面富集电子，使其不易产生离子，因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。
2.1 金属阴极保护防腐的原理
传统的金属防腐方法主要是：隔离防腐，即是将金属与腐蚀介质隔离。具体的措施有：使用涂料、敷层、电镀等。不足的地方是，腐蚀难避免，且工作量大，保持时间相对短，具体物体受体积、形状限制；选用耐腐蚀金属，如不锈钢、铜、等。不足之处是，价格昂贵，所用贵金属资源相对短缺；或在可能的情况下，用其他材料如塑料、玻璃钢等，但这又不完全能适用于各种情况。另外，由于腐蚀环境几乎无处不在，腐蚀的形式也多种多样，一般的防腐措施往往不能有效地控制金属的腐蚀，尤其是电化学腐蚀。现实生产生活中，许多发电厂的钢质构架、接地装置，输电线路铁塔，各种水中或埋地的油气水管道、储罐，许多存放电解质的容器、化工管道设备、船舶等等，都是由于金属腐蚀（主要是电化学腐蚀即孔蚀）而发生损坏与泄漏的。为此，抑制金属的电化学腐蚀，应用金属阴极保护防腐，便成为一项急切可行的技术。
2.2 牺牲阳极法
根据腐蚀电池的原理，认识到金属被腐蚀是因为其原子在一定条件下丢失了电子，变成了正离子。如果将需要被保护的金属结构作为阴极，通过电气连接，与一电子电位更负的金属或合金（作为阳极）连接，满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子，牺牲的阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通人一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置而言变成了一个大阴极，从而免遭腐蚀，而阳极则遭到强烈腐蚀；而阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而大大地减缓并停止结构的腐蚀进程，达到了保护阴极材料的目的。任意选择下表中两种金属，这样，处于序列表上方的就成为为阳极，处于下方的成为阴极。两种金属在电连接的情况下，如果满足腐蚀电池形成的条件，阳极将加速腐蚀（牺牲），而阴极则停止或减缓腐蚀，即得到了保护。
2.3 外加电流法
通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护了阴极金属材料的目的。而给辅助阳极（一般为高硅铸铁或废钢）加一阳极电流，构成一个腐蚀电池以同样的原理使金属结构得到保护。但是，过去由于阳极材料的缺乏、电子技术的落后，应用成本很高，所以采用金属阴极保护防腐不容易，且不普遍。改革开放以来，随着材料及冶炼技术、电子技术与计算机技术的飞跃发展，应用成本大大降低，金属阴极保护防腐技术普遍走向实用，已成为了可能。
3、变电所接地装置应用阴极保护的技术经济性分析
目前，国内外变电所接地装置的锈蚀防护与控制，主要采用：钢质镀锌防护、镀铜接地网及钢质阴极保护（牺牲阳极法、外加电流法）三种办法。
4、金属阴极保护防腐技术的其它应用
阴极保护技术，作为电化学腐蚀最有效的防护措施，在国内石油行业、船舶等及国外，都有着许多成功的应用。在西方发达国家金属阴极保护防腐得到了广泛应用，并取得明显的效果。像英、美、日等国在相关的工业法规中规定：未加阴极保护而只有防腐覆盖层的新建金属管道禁止使用。足见其对阴极保护的重视。我国埋地管网阴极保护做得较好的是石油天然气行业所属各企业，并颁布了“油田阴极保护系统管理规定”，要求埋地的新建金属管道必须采用阴极保护，储罐和钢质管道在改造时应逐步采用阴极保护。
5、结语
牺牲阳极法和外加电流法是阴极保护的两种有效方式，阴极保护金属防腐技术在电力以及城市建设等行业中的应用对提高系统安全性、减少经济损失起到很大作用。但作为一种新技术，它值得人们更深人地研究和推广。
参考文献
[l]胡士信.阴极保护工程手册[M]北学工业出版社，1999.56
[2]WV贝克曼.阴极保护手册IM].胡士信.等（译）.北京：人民邮电出版社，1990.1-23.
[3]陈光章，吴建华.腐蚀与控制IM].北京：化学工业出版社，2002
[关键词]阴极保护；防腐；金属；应用；电力行业
中图分类号：TM 862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0280-01
前言：随着改革开放的深化与国民经济的飞速发展，电能需求量越来越大。在目前电力行业电子设备应用越来越多和电力设备需要安全稳定运行的情况下，发电厂和电网的安全生产运行与反事故显得非常重要。在发电厂和变电所中，接地网的可靠性将很大程度的影响其安全稳定的可靠性。然而，作为长期埋入地下的接地装置，受其地质环境因素的影响，接地裝置的防腐将至关重要。接地装置在长期埋入地下、浸入水中或在有腐蚀性的土壤中时，这些接地网金属将存在着严重的腐蚀隐患。如果防护措施不力，会造成接地电阻的升高，将会直接影响到电力系统的安全运行。电力设备的金属腐蚀，是各种金属材料在环境作用下，发生的破坏和变质。金属腐蚀是金属受物理、化学（氧化、酸碱盐等）、电化学（腐蚀电池）等多种形式联合作用的结果。
1、金属被腐蚀的原因
发电厂、变配电所电力金属设备的水腐蚀，指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用。这些水，大部分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧。在某些受污染的或含有H多水介质中，还会发生H+还原的过程。在水介质中，除了发生一般的电化学腐蚀外，某些条件下（如厌氧环境）也会发生微生物腐蚀。作为腐蚀环境，土壤和水、大气两个环境不同，土壤是由固相、气相和液相三相构成的、不均一多相体系，其影响因素很多，相互关系复杂，至今还没有一种评价土壤腐蚀性的完善方法。
1.1 电化学的原因
发电厂、变配电所接地装置与电力金属设备在土壤环境中的腐蚀，属电化学范畴。由于金属的晶粒不均匀性、晶间缺陷等造成其化学不均匀性；同时，土壤本身物化性质也是不均匀的。因此，在金属与土壤相界面上会产生多个腐蚀原电池，局部阳极为铁的溶解反应。在天然土壤中，金属腐蚀是不可避免的。但采取适当的保护措施，可以对其进行有效的控制，使埋地金属延缓腐蚀，延长其使用寿命。目前接地装置的防护，主要采用钢材镀锌、镀铜保护的做法。而在工程实际中，镀锌、镀铜层不可避免的在施工制作、搬运、焊接、回填过程遭受各类破坏，镀锌、镀铜层会很快被腐蚀掉，失去保护效果，同时加速接地装置的腐蚀。
1.2 防腐的原因
当阴极保护与覆盖层配合使用时，正好在覆盖层破损处接通阴极电流，使表面阴极极化，防止了腐蚀，而在大部分范围内，由于覆盖层良好的绝缘性能，大大减少了阴极保护所需的电流。相对埋地储罐与管道，从某种意义上讲，没有良好的覆盖层质量，就没有良好的阴极保护，两者是互相影响的。
2、金属阴极保护防腐的技术与方法
金属阴极保护，就是利用腐蚀电池的原理，将需要被保护的金属结构作为阴极，通过阳极向阴极不间断地提供电子，首先使结构极化，进而在结构表面富集电子，使其不易产生离子，因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。
2.1 金属阴极保护防腐的原理
传统的金属防腐方法主要是：隔离防腐，即是将金属与腐蚀介质隔离。具体的措施有：使用涂料、敷层、电镀等。不足的地方是，腐蚀难避免，且工作量大，保持时间相对短，具体物体受体积、形状限制；选用耐腐蚀金属，如不锈钢、铜、等。不足之处是，价格昂贵，所用贵金属资源相对短缺；或在可能的情况下，用其他材料如塑料、玻璃钢等，但这又不完全能适用于各种情况。另外，由于腐蚀环境几乎无处不在，腐蚀的形式也多种多样，一般的防腐措施往往不能有效地控制金属的腐蚀，尤其是电化学腐蚀。现实生产生活中，许多发电厂的钢质构架、接地装置，输电线路铁塔，各种水中或埋地的油气水管道、储罐，许多存放电解质的容器、化工管道设备、船舶等等，都是由于金属腐蚀（主要是电化学腐蚀即孔蚀）而发生损坏与泄漏的。为此，抑制金属的电化学腐蚀，应用金属阴极保护防腐，便成为一项急切可行的技术。
2.2 牺牲阳极法
根据腐蚀电池的原理，认识到金属被腐蚀是因为其原子在一定条件下丢失了电子，变成了正离子。如果将需要被保护的金属结构作为阴极，通过电气连接，与一电子电位更负的金属或合金（作为阳极）连接，满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子，牺牲的阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通人一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置而言变成了一个大阴极，从而免遭腐蚀，而阳极则遭到强烈腐蚀；而阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而大大地减缓并停止结构的腐蚀进程，达到了保护阴极材料的目的。任意选择下表中两种金属，这样，处于序列表上方的就成为为阳极，处于下方的成为阴极。两种金属在电连接的情况下，如果满足腐蚀电池形成的条件，阳极将加速腐蚀（牺牲），而阴极则停止或减缓腐蚀，即得到了保护。
2.3 外加电流法
通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护了阴极金属材料的目的。而给辅助阳极（一般为高硅铸铁或废钢）加一阳极电流，构成一个腐蚀电池以同样的原理使金属结构得到保护。但是，过去由于阳极材料的缺乏、电子技术的落后，应用成本很高，所以采用金属阴极保护防腐不容易，且不普遍。改革开放以来，随着材料及冶炼技术、电子技术与计算机技术的飞跃发展，应用成本大大降低，金属阴极保护防腐技术普遍走向实用，已成为了可能。
3、变电所接地装置应用阴极保护的技术经济性分析
目前，国内外变电所接地装置的锈蚀防护与控制，主要采用：钢质镀锌防护、镀铜接地网及钢质阴极保护（牺牲阳极法、外加电流法）三种办法。
4、金属阴极保护防腐技术的其它应用
阴极保护技术，作为电化学腐蚀最有效的防护措施，在国内石油行业、船舶等及国外，都有着许多成功的应用。在西方发达国家金属阴极保护防腐得到了广泛应用，并取得明显的效果。像英、美、日等国在相关的工业法规中规定：未加阴极保护而只有防腐覆盖层的新建金属管道禁止使用。足见其对阴极保护的重视。我国埋地管网阴极保护做得较好的是石油天然气行业所属各企业，并颁布了“油田阴极保护系统管理规定”，要求埋地的新建金属管道必须采用阴极保护，储罐和钢质管道在改造时应逐步采用阴极保护。
5、结语
牺牲阳极法和外加电流法是阴极保护的两种有效方式，阴极保护金属防腐技术在电力以及城市建设等行业中的应用对提高系统安全性、减少经济损失起到很大作用。但作为一种新技术，它值得人们更深人地研究和推广。
参考文献
[l]胡士信.阴极保护工程手册[M]北学工业出版社，1999.56
[2]WV贝克曼.阴极保护手册IM].胡士信.等（译）.北京：人民邮电出版社，1990.1-23.
[3]陈光章，吴建华.腐蚀与控制IM].北京：化学工业出版社，2002