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管道防腐的阴极剥离试验
时间：2016-07-13来源：adminszcqx浏览次数：
管道防腐的阴极剥离试验
阴极剥离实验目前许多埋地设施和管道除使用涂覆层保护其不受腐蚀外还使用阴极保护对涂层可能存在的漏点进行防腐弥补。然而实际运用中发现阴极保护确实对漏点处的金属表面实施了保护，却在同时对涂层存在剥离破坏作用。这又是为什么呢？涂层又是如何被剥离破坏的呢？针对这两个问题我们使用“阴极剥离”实验来评定涂层抗剥离破坏的性能，并力图掌握其机理，用来改善涂层抗剥离破坏的性能。
首先我们先了解阴极剥离实验的相关参数：
| 序号 | 1 | 2 | 3 |
| 参考标准 | CSAZ245.20 | CSAZ245.20 | CSAZ245.20 |
| 试板标准 | 100mm×100mm×6mm | 100mm×100mm×6mm | 100mm×100mm×6mm |
| 涂膜厚度 | 300－500μm | 300－500μm | 300－500μm |
| 漏点尺寸 | Ø 3.2mm | Ø 3.2mm | Ø 3.2mm |
| 容器 | Ø 72mmPVC圆筒 | Ø 72mmPVC圆筒 | Ø 72mmPVC圆筒 |
| 电解液 | 3%氯化钠溶液 | 3%氯化钠溶液 | 3%氯化钠溶液 |
| 阳极电极 | 232型铂电极 | 232型铂电极 | 232型铂电极 |
| 参比电极 | 饱和甘汞电极 | 饱和甘汞电极 | 饱和甘汞电极 |
| 电源、电压 | 外加直流电源 3.5V | 外加直流电源 1.5V | 外加直流电源 1.5V |
| 温度 | 烤箱 65±3℃ | 烤箱 65±3℃ | 室温 |
| 时间 | 24小时 | 48小时 | 28天 |
经过上述三种方法下的实验得出的结果发现：相同条件下（同一颜色、品种、批号的涂料，对试样的相同处理方法和等级，相同的固化，涂层厚度相差±30μm）1的剥离破坏程度＜2的剥离破坏程度＜3的剥离破坏程度。而这三种方法不同之处有：电压、温度和实验持续时间那我们就从这三方面入手分析，看看它们在剥离破坏过程中起什么作用。
这个实验的实施是将试板打砂至近白级，按标准涂敷好涂层。在试板有涂层面的中心位置打一个穿过涂层的Ø 3.2mm盲孔，将圆筒的圆心对准盲孔粘接在试板涂层面上并保证粘接处不漏水。将300ml3%氯化钠溶液加入筒中，用金属试板作为阴极连接到电源负极，铂电极作为阳极连接到电源正极（铂电极插入电解液中对准盲孔并保持2－3mm垂直距离）。同时使用参比电极对工作电压测量。
我们知道电流的方向是从正极流向负极。而实际电流是由于电子（负电荷）的流动产生的，也就是说电流的方向是从负极流向正极。这样我们可以想象作为阴极的金属板上不断有电子经过漏点流向电解液中（当然也会有从电源过来的电子补充到金属板电子走后留下的空位中），而电解液中却无电子流向金属板，因此不能形成对金属的腐蚀。但是也正因为电子的不断流动使电解液中某些氢离子有机会得到电子还原成氢气，如式 2H+ + 2e-Æ H2 。
而氢气的析出使少量的氧变得孤单，在电子的作用下，促使了OH根的形成： H2O + ½ O2 + 2e-Æ 2 OH-
随着OH根的形成和增加，电解液的PH值逐渐升高，从而引发了更多的化学反应：Fe2O3 + 3 H2O + 2 e-Æ 2Fe(OH)2 + 2 OH-
最后水因为PH值的不断升高也发生反应，再进入下一个循环：H2O + e-Æ ½ H2 + OH-
随着各种反应必伴随着离子的移动。有的离子穿过涂层，有的游走在涂层与金属的结合面中。另外，作为阴极的金属给电解液、各化学反应之间输送电子。这些都会影响到金属和涂层的正常结合。电压越高，意味着电子越活跃，流量将增大，相应的反应也势必加剧和频繁。
因为漏点作为电流的主要通道，所以这一系列反应和电子、离子的移动是以漏点为中心，并保持活跃，然后向四周慢慢渗透和扩散。在这一过程中，水分子将通过涂层中的颜填料之间的缝隙，或其他的毛细缝隙，或跟随电子、离子渗透并扩散到涂层与金属间的缝隙中。这些水或水分子与氧化物（如Fe2O3）、氢氧化物（如Fe(OH)2）以及其他的金属表面残存物发生水合作用，使得原本就不稳定的这些物质发生体积膨胀，膨胀力如果足够大就会使涂层和金属面分离。水会借机流入分离后的缝隙中。我们知道不同层面的水存在压力差即水的浮力。而流入涂层下的水的浮力恰恰对涂层起到撬剥作用，使涂层与金属彻底分离。这个作用从漏点开始，逐步向四周蔓延。
水的作用还不止于此。水在渗透过程中，不断的聚集在涂层的孔隙中，使涂层被完全浸透变的松软，尤其在高温条件或者长时间浸泡下水的这一作用会更明显，因为高温使各种分子、离子更活跃，运动更快。长时间的浸泡也能使水到达它想到达的地方。松软的涂层减弱了其应有的附着力，使其更容易被破坏。
综上所述，阴极剥离实验是在考验涂层在微动态环境下的附着力。如果我们使用较厚的、致密的涂层，不给微动态物质提供活动空间和更多的介质，就将会大大减少阴极保护带来的破坏。
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