陰極保護基礎知識手冊 17頁.pdf

helloshigy

目錄：
第一章 緒 論 *
第二章 陰極保護基本原理 *
第三章 陰極保護主要參數(shù) *
第四章 陰極保護準則 *
第五章 犧牲陽極陰極保護陽極材料 *
第六章 犧牲陽極接地電阻以及發(fā)電量計算 *
第七章 犧牲陽極的安裝與維護 *
第八章 網(wǎng)狀陽極 *
第九章 外加電流陰極保護用陽極材料 *
第十章 輔助陽極的選擇及計算 *
第 十一 章 陰極保護參數(shù)的測量 *
第 十二 章 陰極保護的運行管理 *
第 十三 章 陰極保護中的幾個屏蔽問題 *



第一章 緒 論
一.防腐蝕的重要意義
自然界中，大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的。通過煉制，被賦予能量，才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài)。然而，回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。我們把金屬與周圍的電解質(zhì)發(fā)生反應、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。
金屬腐蝕廣泛的存在于我們的生活中, 國外統(tǒng)計表明，每年由于腐蝕而報廢的金屬材料, 約相當于金屬產(chǎn)量的20～40％,全世界每年因腐蝕而損耗的金屬達1億噸以上,金屬腐蝕直接和間接地造成巨大的經(jīng)濟損失, 據(jù)有關國家統(tǒng)計每年由于腐蝕而造成的經(jīng)濟損失,美國為國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4.2％; 英國為國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的3.5％;日本為國民經(jīng)濟總值1.8％。
二.防腐蝕工程發(fā)展概況　
六十年代初,我國開始研究陰極保護方法,六十年代末期在船舶,閘門等鋼鐵構筑物上得到應用。
我國埋地油氣管道的陰極保護始于1958年,六十年代在新疆、大慶、四川等油氣管道上推廣應用,目前,全國主要油氣管道已全部安裝了陰極保護系統(tǒng)，收到明顯的效果。
第二章 陰極保護基本原理
一、腐蝕電位或自然電位
每種金屬浸在一定的介質(zhì)中都有一定的電位, 稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子, 我們稱失去電子的部位為陽極區(qū)，得到電子的部位為陰極區(qū)。陽極區(qū)由于失去電子（如， 鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕而陰極區(qū)得到電子受到保護�！�
相對于飽和硫酸銅參比電極(CSE), 不同金屬的在土壤中的腐蝕電位 （V）　

金屬

電位（CSE）

高純鎂

-1.75

鎂合金 (6% Al, 3% Zn, 0.15% Mn)

-1.60

鋅

-1.10

鋁合金 (5% Zn)

-1.05

純鋁

-0.80

低碳鋼 (表面光亮)

-0.50 to -0. 80

低碳鋼 (表面銹蝕)

-0.20 to -0.50

鑄鐵

-0.50

混凝土中的低碳鋼

-0.20

銅

-0.20

在同一電解質(zhì)中，不同的金屬具有不同的腐蝕電位 ，如輪船船體是鋼,推進器是青銅制成的,銅的電位比鋼高,所以電子從船體流向青銅推進器，船體受到腐蝕，青銅器得到保護。鋼管的本體金屬和焊縫金屬由于成分不一樣, 兩者的腐蝕電位差有時可達0.275V,埋入地下后，電位低的部位遭受腐蝕。新舊管道連接后，由于新管道腐蝕電位低，舊管道電位高，電子從新管道流向舊管道，新管道首先腐蝕。同一種金屬接觸不同的電解質(zhì)溶液（如土壤）,或電解質(zhì)的濃度、溫度、氣體壓力、流速等條件不同，也會造成金屬表面各點電位的不同�！�
二、參比電極
為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有一個公共的參比電極。飽和硫酸銅參比電極電極，其電極電位具有良好的重復性和穩(wěn)定性,構造簡單,在陰極保護領域中得到廣泛采用。不同參比電極之間的電位比較：　
土壤中或浸水鋼鐵結構最小陰極保護電位（V）

被保護結構

相對于不同參比電極的電位

飽和硫酸銅參比電極

氯化銀
參比電極

鋅
參比電極

飽和甘汞
參比電極

鋼鐵（土壤或水中）

-0.85

-0.75

0.25

-0.778

鋼鐵（硫酸鹽還原菌）

-0.95

-0.85

0.15

-0.878

三、陰極保護　
陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子,使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài),使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實現(xiàn)這一目的，即,犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。
1.             犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬連接,并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的，相同的電位下。該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應用于保護小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結構。如，城市管網(wǎng)、小型儲罐等。根據(jù)國內(nèi)有關資料的報道，對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓，認為犧牲陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5 年。犧牲陽極陰極保護失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。本人認為，產(chǎn)生該問題的主要原因是陽極成份達不到規(guī)范要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率太高。因此，設計犧牲陽極陰極保護系統(tǒng)時，除了嚴格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。 　
2.     外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護金屬,使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境,。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構，如：長輸埋地管道，大型罐群等。
第三章 陰極保護主要參數(shù)
1.自然電位
自然電位是金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的對地電位。自然電位隨著金屬結構的材質(zhì)、表面狀況和土質(zhì)狀況,含水量等因素不同而異, 一般有涂層埋地管道的自然電位在-0.4～0.7 V CSE 之間,在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負，一般取平均值 -0.55V。
2.最小保護電位
金屬達到完全保護所需要的最低電位值。一般認為，金屬在電解質(zhì)溶液中，極化電位達到陽極區(qū)的開路電位時，就達到了完全保護。
3.最大保護電位
如前所述，保護電位不是愈低愈好,是有限度的,過低的保護電位會造成管道防腐層漏點處大量析出氫氣, 造成涂層與管道脫離， 即，陰極剝離,不僅使防腐層失效,而且電能大量消耗,還可導致金屬材料產(chǎn)生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂,所以必須將電位控制在比析氫電位稍高的電位值, 此電位稱為最大保護電位,超過最大保護電位時稱為"過保護"�！�
4.最小保護電流密度
使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度,稱作最小保護電流密度,其常用單位為mA/m 2表示。處于土壤中的裸露金屬，最小保護電流密度一般取10mA/m2。
5.瞬時斷電電位
在斷掉被保護結構的外加電源或犧牲陽極0.2 ~ 0.5秒中之內(nèi)讀取得結構對地電位。由于此時沒有外加電流從介質(zhì)中流向被保護結構，所以，所測電位為結構的實際極化電位，不含IR降（介質(zhì)中的電壓降）。由于在斷開被保護結構陰極保護系統(tǒng)時，結構對地電位受電感影響，會有一個正向脈沖，所以，應選取0.2 ~ 0.5 秒之內(nèi)的電位讀數(shù)。　
第四章 陰極保護準則
為了便于實際應用，通過多年的實踐與研究，得出了以下幾個判斷結構是否得到充分保護得判斷準則�！�
1.              NACE RP 0169 建議“在通電的情況下,埋地鋼鐵結構最小保護電位為-0.85V CSE或更負, 在有硫酸鹽還原菌存在的情況下，最小保護電位為-0.95V CSE，該電位不含土壤中電壓降（IR降）”。實際測量時，應根據(jù)瞬時斷電電位進行判斷。目前流行的通電電位測量方法簡便易行，但對測量中IR降的含量沒有給予足夠重視。其后果是很多認為陰極保護良好的管道發(fā)生腐蝕穿孔。這方面的教訓是很多的。如：四川氣田南干線，認為陰極保護良好，但實際內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)腐蝕深度在壁厚的10-19% 的點多達410處； 個別位置的點蝕深度達到50%。 進行斷電電位測量發(fā)現(xiàn)，很多點保護電位（斷電電位）沒有達到-0.85V CSE。有效的方法是實際測量幾點的IR降，保護電位按0.85 + IR 降來確定。IR 降可以通過通電電位減去瞬時斷電電位來獲得，也可以用瞬時通電電位減去結構自然電位來獲得。 　
2.              瞬時斷電電位與自然電位之差不得小于100mV。在有些情況下，在斷開電源0.2-0.5秒內(nèi)測量斷電電位，待結構去極化后（24 或48 小時后）再測量結構電位（自然電位），其差值應不小于 100mV。也可以用通電電位（極化后）減去瞬時通電電位來計算極化電位。 　
3.              最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結力為準,一般瞬時斷電電位不得低于-1.10V CSE。由于受舊規(guī)范的影響，很多人還認為陰極保護最大電位不能低于-1.5V CSE。事實上這種觀念使錯誤的，造成的危害也是巨大的。判斷陰極保護電位是否過大應以斷電電位為判斷基礎，只要斷電電位不低于-1.1V CSE（西歐為-1.15V CSE），通電電位再大也沒有關系。
第五章 犧牲陽極陰極保護陽極材料　
鎂犧牲陽極，根據(jù)形狀以及電極電位的不同，鎂陽極可用于電阻率在 20歐姆.米到 100歐姆.米的土壤或淡水環(huán)境。高電位鎂陽極的電位為 1.75V CSE; 低電位鎂陽極的電位為


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chuyun205

不錯，下來學習

yb12345622

下來學習學習:o

cm07131042

謝謝分享，下下來學習一下！

chuyun205

不錯，下來學習

3088

埋地管道是必須做陰極保護或犧牲陽極保護的。

油氣儲運666

有點貴啊，我的

油氣儲運666

內(nèi)部錯誤的決定。重慶大學出版社出版的圖書

油氣儲運666

感謝樓主分享圖片

zccrg001

資料不錯，謝謝分享