陰極防蝕


 
 
 
 

“陰極保護”(Cathodic Protection, a.k.a. CP) 1824年時在倫敦由爵士漢弗萊戴維 (Sir Humphry Davy)在一系列提交給了英國皇家學會的論文中所提出的概念。經過一系列的測試後,此工法被應用在 HMS Samarang 號的戰艦上。以鐵為母材的犧牲陽極被運用來安裝在銅體船殼上並有效的大大降低了船隻在海水中的腐蝕速率。

 

由電化學的角度,已一個外加的直流電來極化金屬陽極區塊並使其和金屬陰極區等同電位因而來的降低金屬中的腐蝕電流,達到金屬防蝕的目的。陰極防蝕 是現今防止電化學防蝕最有效,方便,便宜且國際廣用的防蝕技術也是最可行的 Retro-Fitting 工法。

 
 
陰極防蝕工法之運用
 
外加電流法係利用外部直流電源裝置,以土壤與海水作為電解質,設置陽極,提供防蝕電流,達到鋼筋防蝕之目的。
 
  • 鈦混合金屬氧化物 陽極 (Ti MMO Anode System)
  • / 井陽極系統 (Deep / Shallow Well Anode System)
  • 鈦網陽極 (Titanium Mesh Anode)

 

* 導電性塗料 (Conductive Coating System)

* 導電性橡膠陽極 (Conductive Rubber Anode)

* 鈦網陽極-外覆混凝土

   (Titanium Mesh Anode Embedded in Gunite)

* 鈦網陽極-外覆鋼筋混凝土保護結構

   (Titanium Mesh Anode  Encapsulated in Structural Jacket)

* 鈦網陽極-外覆保護夾層系統

   (Impressed Current CP Pile Jacket  System)

* 條狀鈦網陽極-外覆混凝土


外加電流需要一直流電源及一耐久性之陽極地床置於被保護體構造旁,並將直流電源正極接到陽極上,而負極接到保護體,所放出的直流電源會由保護體處流回而形成一迴路,並適時調整整流器的輸出,以使管線電位達到防蝕電位以上即可,如圖。

 
 
犧牲陽極法利用犧牲陽極低電位之特性,在電解質中( 如海水 )與被保護體( 陰極 )組成一巨型流電電池迴路而釋出防蝕電流,陽極材料在有效年限內持續釋出金屬離子並消耗其重量進而使被保護體的電位保持在腐蝕平衡電位之上,鋼鐵材料表面 局部電池效應也因而中止,並達到防蝕之目的。
 
  • 鋁、鋅陽極塊 (sacrificial anodes)
  • 鋅熔射方式 (Sprayed Sacrificial Zinc Metalizing System)
  • 鋅網-外覆保護夾層方式 (Sacrificial Cathodic Protection Pile Jacket, Lifejacket System )
 
     * 鋅熔射方式 (Sprayed Sacrificial Zinc Metalizing System)

* 鋅板方式 (Perforated Zinc Sheet System)

* 鋅網-外覆保護夾層方式

   (Sacrificial Cathodic Protection Pile Jacket, Lifejacket System)

* 鋅板導電凝膠 (Zinc-Hydrogel Anode)


犧牲陽極是直接採用活性度較高之金屬做為陽極 (又名犧牲陽極),例如鋁、鎂等金屬,活性均較鋼鐵高。犧牲陽極與鋼鐵連通後,會透過海水提高鋼鐵其電位並保持在腐蝕平衡電位之上使其不受海水腐蝕的作用。而活性金屬放出電流,並成為金屬離子自體溶於海水中,故稱該等金屬為犧牲陽極,如碼頭鋼管樁安裝鋁合金陽極,如圖。

 

 陰極防蝕工法選擇 
            ■  外加電流法                    ■  犧牲陽極
              需要電源                              不需要電源
              施工複雜                              裝置簡單、施工容易
              需要定期維護                      維護成本較少
              初期成本較高                      成本較低

 

陰極防蝕原理簡單,防蝕效果安定,且施工簡易,維修費用低,故頗具經濟效益。