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柔性阳极的工作原理

河南雅克特种设备制造有限公司

技术部：徐园

日期：2025.11.17

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柔性阳极的工作原理基于外加电流阴极保护（ICCP）理论，通过电化学协同作

用抑制金属腐蚀，其核心在于利用柔性结构实现电流的均匀分布与高效传输。以

下是其工作原理的详细说明：

一、系统组成与结构特性

柔性阳极通常由以下部分构成：

1.铜芯：作为电流传输的核心导体，提供低电阻通路，确保电流沿阳极长度均匀分

布。铜芯直径一般为1-3mm，导电性能稳定，耐腐蚀性强。

2.导电聚合物或复合材料包覆层：包裹铜芯，形成柔性结构。导电聚合物（如聚苯

胺）或混合金属氧化物（MMO，如钛基涂覆铱/钌氧化物）是关键材料。前者成

本低但寿命较短（5-10年），后者耐腐蚀性强，寿命可达20年以上。

3.焦炭粉填充层：填充于导电聚合物与外部包裹层之间，降低接地电阻，扩大电流

扩散范围，使保护电流更均匀地分布至周围介质。

4.外部保护网：由耐酸碱编织网构成，增强机械强度，抵御施工中的摩擦、挤压及

土壤腐蚀，延长使用寿命。

二、工作原理：电化学防腐的协同作用

柔性阳极的工作流程可分为以下步骤：

1.形成闭合回路：柔性阳极与被保护金属结构（如储罐、管道）通过导线连接至直

流电源（整流器），形成闭合回路。其中，柔性阳极连接电源正极，被保护体连

接负极。

2.阳极氧化反应：通电后，柔性阳极中的导电材料（如MMO）发生氧化反应，释

放电子并生成氧气或氯气（取决于介质环境）。例如，MMO阳极的反应式为：

2H₂O→O₂↑+4H⁺+4e⁻

电子通过铜芯流向被保护体，形成电流通路。

3.阴极极化与保护：被保护体表面因获得电子而发生阴极极化，电位负移至-0.85V

至-1.20V（相对于Cu/CuSO₄参比电极）。阴极反应（如氧气还原）消耗电子，

阻止金属离子溶解。在保护电位范围内，金属表面形成致密氧化膜，进一步隔绝

腐蚀介质。

4.均匀电流分布：柔性阳极的柔性结构可紧贴被保护体表面（如弯曲成螺旋形、网

格状或贴合曲面），减少电流传输距离。焦炭粉填充层使电流通过填料向四周扩

散，避免传统刚性阳极的“热点”腐蚀问题（局部电流密度过高导致过保护）。

三、柔性结构的增效作用

柔性设计不改变电化学原理，但能显著增强保护效果：

1.增大接触面积：紧密贴合被保护体，让电流分布更均匀，避免传统阳极“局部电

流不足”导致的保护盲区。

2.适应复杂环境：在土壤、水下、混凝土等多样介质中，柔性形态可随被保护体形

状铺设，确保与电解质充分接触，降低接地电阻，提升电流输出效率。

3.长距离传输支持：导电聚合物载体与铜芯导体实现电流低电阻传输，支持阳极长

度达数百米，满足大型储罐或长输管道的保护需求。

四、应用场景与优势

柔性阳极特别适用于以下场景：

高电阻率环境（如沙漠、沼泽）或复杂地形（如弯管、穿越段），传统阳极需额

外增设地床，而柔性阳极仍能稳定工作。

长输管道（石油、天然气）的防腐，尤其适合沙漠、沼泽等高腐蚀环境。

储罐底板保护：在罐底铺设柔性阳极网格，防止土壤电解质腐蚀。

海水环境：如码头钢桩、海底管道保护（需加强绝缘层抗氯离子渗透）。

穿越公路/河流的管道、管廊支架等传统阳极难以覆盖的区域。

其优势包括：

电流分布均匀：避免局部过保护或欠保护。

安装灵活：可适应复杂形状，减少施工难度。

寿命长：MMO涂层耐腐蚀性强，寿命可达20年以上。

维护成本低：无需频繁更换，降低长期运营成本