腐蝕與劣化
陰極保護(cathodic protection)
/ kath-ODD-ick /
在腐蝕電池中,溶解的金屬永遠是陽極;被保全的金屬是陰極。陰極保護把這個事實化為一種簡單得令人卸下心防的防護:強迫整個結構成為陰極,它就停止腐蝕。只要你能保證一條埋地管線或一艘船的船殼永遠是接收電子的一方、而不是放出自身電子,它的金屬就沒有理由溶解。你不是把金屬與世界隔絕開來——你是在用電「賄賂」它留住自己的原子。
有兩種做法。第一種是犧牲(電偶)陽極:鎖上一塊更活性的金屬——鋅、鎂或鋁——它在腐蝕序中位置較高,於是成為陽極、代替結構腐蝕,供給結構保護性電子,直到那塊金屬用盡、必須更換。第二種是外加電流陰極保護:把結構接到直流電源的負極,並在別處使用惰性或耐久的陽極,從外部推入保護電流。犧牲陽極簡單、不需電源,適合較小或塗層良好的工程;外加電流較強且可調,用於大型管線與儲槽群,但需要電源與細心控制。
它是工程中最重要的防護方法之一——鋼管線、海上平台、船殼與熱水器都倚賴它,通常搭配塗層,讓陰極保護只需保護塗層被刮傷的少數地方。兩點誠實提醒:金屬必須浸泡或埋在連續的電解液(土壤、海水)中電流才能流動,因此它無法保護乾燥空氣中的金屬;而且你可能做過頭——把電位驅得太負會在表面產生氫,可能造成高強度鋼的氫脆,所以保護程度必須加以控制,而非一味拉到最大。
家用熱水槽默默地使用了陰極保護:一根鎂製「陽極棒」鎖在槽內、在幾年間代替鋼槽腐蝕耗盡。換掉用完的棒子,槽就能用得久得多;放著不管、直到棒子耗光,鋼就變成陽極、槽便鏽穿。
那根便宜、可更換的棒子本就是要被犧牲的;忽略它的真正代價,是一個鏽穿的水槽。
陰極保護需要連續的電解液來傳導電流,所以它守護埋地和浸沒的金屬,卻對暴露在乾燥空氣中的金屬毫無作用;而過度保護會使高強度鋼充氫並使其脆化,因此電流越大並不總是越安全。
又称
另见