阴极保护的基本知识

阴极保护的基本知识 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极 保护的定义是通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速 率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属，如铝、锌或镁。 阳极材料不断消耗，释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加 电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要 用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护 电位常取-0.85V （CSE）,也就是说，当金属处于比-0.85V （CSE）更负的电位时，该金属就 受到了保护，腐蚀可以忽略。 阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的 腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从 经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。 网状阳极阴极保护方法 网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴 极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛 金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储 罐底板提供保护电流。 网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点 1）电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。 2）基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。 3）不需回填料，安装简单，质量容易保证。 4）储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。 5）不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。 6）埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。 7）性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供电流，但其可 靠性，寿命和综合经济效益远高于牺牲阳极； 深井阳极阴极保护 深井阳极阴极保护是近年来兴起的一种阴极保护方法，采用的阳极与浅埋基本相同，但施工 较浅埋阳极复杂得多，且一次性投资比较高，调试比较麻烦。现场是否适合采用深井保护还 需考虑当地的地质情况、地层结构以及周围金属构筑物的分布情况。但从其保护效果及投资 来说，推荐在需要对整个大型罐区和埋地管网进行保护时采用。深井阳极也可用于保护长输 管道，但由于现场施工复杂等原因，一般很少采用。 柔性阳极产品 柔性阳极亦称缆形阳极，是一种新型阳极，早期主要是为解决覆盖层老化的老龄管道的阴极 保护问题而研制开发，目前已广泛应用于新建和已建管道及储罐的保护。 该阳极的基本结构为铜芯外面包裹导电聚合物及耐酸碱编织层，然后经过特殊的工艺处理， 使之具有耐热、抗老化的性能，在允许在工作电流范围内，其工作寿命预期可达40年以上。 这种结构，铜芯确保了纵向低电阻，可以把电流传到很远；而且导电聚合物确保了横向有一 较高电阻接地，使铜芯中的电流只能慢慢地“滴入”地中。柔性阳极产品和常规辅助阳极相 比，柔性阳极在下列领域具有优越性 ① 覆盖层老化的旧管道； ② 错综复杂的管网； ③ 储罐罐底外壁； ④ 长距离、小间距平行的管道； ⑤ 高电阻率环境。 埋地钢结构防腐蚀技术 埋地钢结构防腐蚀技术 埋地金属构筑物的种类繁多，包括输送各种流体的金属管道、管网，也包括各种各样的金属 储罐，以及各种避雷接地装置网等等。这些金属构筑物直接或通过防腐层间接与土壤接 触。土壤是由固态、液态、气态三相物质所组成的复杂的混合体系，它的结构、成分以及其 它环境因素的相互作用，使得土壤腐蚀性比其他介质更为复杂。土壤酸碱性、细菌类型及含 量、无机盐离子类型及含量、杂散电流大小及方向等是影响其腐蚀性能的重要因素，有时土 壤的这种腐蚀是很严重的。总体上讲，土壤腐蚀会不同程度降低金属构筑物的使用寿命。而 且，山于不同条件下金属构筑物会发生不均匀腐蚀，对管道而言会造成局部穿孔，更是大大 影响了整条管道的使用寿命。因此对埋地金属构筑物进行有效的保护是十分必要的，现有解 决方案一般采用外涂层与阴极保护联合使用的方法。阴极保护分为牺牲阳极保护和强制电流 保护两种方法，以下对两种方法分别进行介绍。 1. 牺牲阳极法 将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金即牺牲阳极相连，使被保护体 极化以降低速率的方法。 在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往 负于被保护金属体的电位，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。 通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻 率较高的土壤中,锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、 海泥以及原油储罐污水介质中。 牺牲阳极保护法的主要特点是 1 适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网 ⑵阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小 3 随管道安装一起施工时，工程量较小 4 运行期间，维护工作简单。 5 阳极输出电流不能调节，可控性较小。 2. 强制电流保护法 将被保护金属与外加电流负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。外 部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属 在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀 受到抑制。强制电流保护法的主要设备有，恒电位仪、辅助阳极、参比电极。 强制电流保护法的主要特点是 1 适用于长输管线和区域性管网的保护 2 输出电流大，一次性投资相对较小 3 安装工程量较小，可对旧管道补加阴极保护 4 运行期间需要专业人员维护 5 容易实现远程自动化监控 3. 强制电流阴极保护系统组成 *阳极地床 阳极地床一般分为浅埋阳极地床和深井阳极地床两种。 *阴极保护控制系统 阴极保护的控制系统由恒电位仪、控制箱、阳极地床、阴极通电点组成*阳极地床通过汇 流电缆与恒电位仪阳极接点相连。阴极通电点设置两根阴极电缆和两支电位控制用长寿命固 体硫酸铜参比电极。 *阴极保护检测系统 阴极保护检测系统由恒电位仪和管线测试桩组成，恒电位仪可以自动测量通电点的电位、恒 电位仪的工作电位和输出电流；管线测试桩可检测管道的保护电位和牺牲阳极的工作电位、 输出电流、开路电位。 *阴极保护排流系统 杂散电流干扰强烈的地区的管道应采取排流保护。在长输管道与高压输电线路平行段或者与 电气化铁路交叉平行段必须根据杂散电流影响的大小设置排流阳极组。 *临时保护系统 按照阴极保护设计规范的要求，如果管道的施工期超过6个月，此管道应该设置临时阴极保 护系统，来避免外加电流阴极保护系统投用前管道受到土壤的腐蚀。 *阴极保护绝缘与电连接系统 为保障阴极保护电流不泄漏到非保护的金属部分，在长输管道两端设置绝缘接头。 *套管中管道的阴极保护 当管道穿越公路、