阴极保护技术培训(PPT 54页)
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阴极保护原理PPT课件
三层PE结构示意图
第三章 腐蚀发生的不同类型
第四章 阴保系统构成
2、强制电流阴极保护系统示意图
本规程主要面向日常操作、管理和维护，简要说明了IHF数控高频开关恒电位仪及 YHS-1控制柜常用操作方法和注意事项，可以作为日常使用及管理维护的依据，详 细的使用方法请参阅恒电位仪及控制柜的使用说明书。
第一章 腐蚀原理 腐蚀原理
1.1 腐蚀是什么？
腐蚀的定义：腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应导致金属破坏 的过程。
按照腐蚀原理可分为：
化学腐蚀 定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 根据介质的不同它又可分为： （1）.气体腐蚀 （2）.在非电解质溶液中的腐蚀
电化学腐蚀： 定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。
优点：
1) 一次投资费用偏低，且在运行过程 Nhomakorabea基本上不需要支付维 护费用；
2) 保护电流的利用率较高，不会产生过保护； 3) 对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源
的长输管道，以及小规模的分散管道保护； 4) 具有接地和保护兼顾的作用； 5) 施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。
缺点：
2.4 评定阴极保护效果的方法
1. 最小保护电位 为使金属腐蚀停止进行，金属经阴极极化后所必须达到的绝 对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。
美国NACE标准： （1） 施加阴极保护时被保护结构物的负电位至少达到 －0.85V或更负(相对饱和硫酸铜参比电极)
2 最大保护电位
阴极保护电位越负，保护效果就越好，单点保护范围 也就越广。但是过负的电位将使被保护金属构件防腐层与管 道金属间的结合力遭到破坏，产生阴极剥离，甚至氢脆。
《阴极保护相关培训》课件
阴极保护系统的类型
牺牲阳极阴极保护
通过将一种更活泼的金属（如锌 、镁、铝等）作为阳极，与被保 护金属相连，从而向被保护金属 提供保护电流。
外加电流阴极保护
通过外部电源向被保护金属提供 保护电流。电源的正极与辅助阳 极相连，负极与被保护金属相连 。
阴极保护系统的安装与维护
安装
在安装阴极保护系统时，需要确保阳极、电解质溶液和参比电极的位置合理， 以便提供均匀的保护电流。同时，需要确保连接线路的阴极保护技术利用电化学原理，将被保护金属与电位更负的金属连接， 使被保护金属成为整个腐蚀电池的阴极，从而受到保护。常见的牺牲阳极材料包 括镁、锌、铝等。
外加电流阴极保护技术
总结词
通过外部电源提供电流，将被保护金属作为阴极，以防止其 腐蚀的技术。
详细描述
外加电流阴极保护技术通过外部电源提供电流，将被保护金 属强制作为整个腐蚀电池的阴极，从而防止其腐蚀。该技术 需要一个稳定的电源和适当的阳极材料（如石墨、铂等）来 提供电流。
阳极系统是阴极保护系统的核心部分 ，负责提供保护电流。阳极材料通常 选用高纯度、高导电性的金属或合金 ，如镀锌钢、铝合金等。
电解质溶液
参比电极
参比电极用于监测被保护金属的电位 ，以便调整保护电流的供给。常用的 参比电极有铜/硫酸铜电极、银/氯化 银电极等。
电解质溶液是连接阳极和被保护金属 的媒介，通常选用硫酸、氯化物等溶 液。
管道阴极保护案例
总结词
管道阴极保护案例主要涉及长距离输送管道的防腐保护，通过外加电流或牺牲阳极的方法，降低管道的腐蚀速率 。
详细描述
某石油公司采用外加电流阴极保护系统，对一条长距离输油管道进行保护。通过合理设计保护方案，有效降低了 管道的腐蚀速率，延长了管道使用寿命，保证了油品安全输送。
阴极保护培训讲义图文
THANKS
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参比电极
参比电极用于测量被保护结构的电 位，为调整保护电流提供参考依据。
阴极保护系统的设计
确定保护范围
确定电流密度和保护电位
根据被保护结构的材质、尺寸、使用 环境等因素，确定阴极保护系统的保 护范围。
根据被保护结构的材质和需求，确定 合适的电流密度和保护电位。
选择阳极和埋设方式
根据实际情况选择合适的阳极材料和 埋设方式，确保阳极能够有效地向被 保护结构提供电流。
模型预测法
利用数学模型预测管道的腐蚀速率，评估阴极保 护效果。
05
阴极保护的常见问题与解 决方案
阴极保护系统失效的原因分析
电源故障
电源设备出现故障，如电源线断裂、电源开 关损坏等。
杂散电流干扰
外界杂散电流干扰导致阴极保护电流流失或 干扰保护效果。
电流分布不均
由于管道防腐层质量差或破损，导致电流在 管道上分布不均。
03
阴极保护材料
常用的阴极保护材料
锌合金
锌合金作为阳极材料， 通过电化学反应保护金
属不受腐蚀。
镁合金
镁合金作为阳极材料， 适用于土壤和淡水环境
中的金属保护。
镀锌钢
镀锌钢作为阳极材料， 广泛用于钢铁结构的阴
极保护。
钛和锆合金
适用于高腐蚀环境的金 属保护，如海洋环境。
阴极保护材料的性能与选择
01
02
栏等金属结构的防腐。
在建筑行业中，阴极保护用于 地下室、水池、冷却塔等混凝
土结构中的钢筋防腐。
02
阴极保护系统
阴极保护系统的组成
阳极系统
阳极是阴极保护系统的关键组成 部分，通常采用石墨、硅钢等材 料制成，负责向被保护结构提供
《阴极保护》课件
阴极保护的应用领域
1 油气管道
阴极保护可延长管道 的使用寿命，并减少 维修和更换的成本。
2 船舶和海洋设施
3 桥梁和建筑结构
海水中的腐蚀对船舶 和海洋设施构成威胁， 阴极保护可以防止腐 蚀的发生。
在恶劣的环境条件下， 如盐湖地区和工业区， 阴极保护可保施工
系统的运行状况。
阴极保护的未来发展趋势
随着技术的不断进步，阴极保护将在更多领域得到应用，如新能源设施、航 空航天和高速铁路等。
阴极保护的原理
阴极保护的原理是通过形成保护电流来抵消金属腐蚀过程中的阳极反应。这 可以通过使用阴极保护剂、阳极材料和外部电源等手段实现。
阴极保护的方法
牺牲阳极法
通过使用比被保护金属更容易腐蚀的金属 作为阳极，从而保护被保护金属。
印流法
通过施加外部电流，将被保护金属作为阴 极，从而抑制金属的腐蚀。
《阴极保护》PPT课件
欢迎来到《阴极保护》PPT课件！通过这个课件，您将了解阴极保护的定义、 原理、方法、应用领域、设计与施工、评估与监控以及未来发展趋势。
阴极保护的定义
阴极保护是一种用于保护金属表面免受腐蚀的技术。通过在金属表面施加电流，将其作为阴极， 从而抑制氧化反应和电子流动，减少或消除金属的腐蚀。
系统设计
阴极保护系统的设计要考虑金属类型、环境条 件和保护需求等因素。
施工步骤
施工包括表面处理、安装阴极保护装置和进行 系统测试等。
阴极保护的评估与监控
1
评估方法
通过测量金属腐蚀速率、阴极保护
监控技术
2
电位和电流密度等参数，评估阴极 保护系统的性能。
使用远程监控系统、故障报警和定
期检查等技术，持续监控阴极保护
阴极保护PPT课件
高保护效果。
定期维护与检测
03
定期对阴极保护系统进行检查和维护，确保系统正常运行，延
长使用寿命。
降低成本与可持续发展的挑战
降低能耗优化阴极保护Fra bibliotek统的设计和运行，降低能耗，减少对环境的影响。
资源回收与再利用
研究阴极保护材料的回收和再利用技术，降低资源消耗和环境污 染。
政策支持与标准制定
推动政府出台相关政策，鼓励阴极保护技术的研发和应用，同时 制定相关标准，规范行业的发展。
排流保护法利用排流器将 干扰源与被保护金属进行 电气隔离，从而消除杂散 电流对阴极保护系统的影 响。排流器可以等效为一 个电阻，通过调整电阻值 可以控制排流量的大小。
排流保护法广泛应用于存 在杂散电流干扰的场合， 如电气化铁路、高压输电 线路等附近金属设施的保 护。
可以有效消除杂散电流对 阴极保护系统的影响。
硅基阳极
硅基阳极具有较好的电化 学性能和稳定性，可用于 强酸、强碱等腐蚀环境。
石墨阳极
石墨阳极价格低廉，导电 性好，但易受到氧化和高 温的影响。
电解质
硫酸盐
硫酸盐是常用的电解质之 一，具有较高的离子导电 性和稳定性。
氯化物
氯化物也是常用的电解质 之一，具有较低的离子导 电性和稳定性。
硝酸盐
硝酸盐具有较好的离子导 电性和稳定性，但易分解 产生氧气。
01 定义
02 工作原理
03 应用范围
04 优点
05 缺点
外加电流法是通过外加电 源的方式，将被保护金属 与电源负极相连，利用电 流通过电极反应使被保护 金属得到阴极极化的方法 。
外加电流法通过外加电源 提供电流，使被保护金属 得到阴极极化。电流的大 小和方向可以通过电源进 行控制，从而实现精确的 阴极保护。
阴极保护技术交流学习PPT课件
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阴极保护的分类
•
电化学保护
阴极保护
阳极保护
牺牲阳极保护法
外加电流阴极保护法
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阴极保护的分类及组成
牺牲阳极阴极保护
两种金属相接触而产生的腐蚀电池。在这种腐蚀电池中一 种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀。在牺牲阳极的阴极保护 技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐 蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池，这是通过将一 种十分活泼的金属与管道相连接来实现的。
在一般情况下，牺牲阳极提供的电流是有限的。所以，牺 牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小、低电阻率土壤 中（100欧姆米）。
常用的牺牲阳极材料：镁（Mg)阳极、锌(Zn)阳极、铝（Al） 阳极
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阴极保护的分类及组成
• 牺牲阳极阴极保护系统构成图
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阴极保护的分类及组成
6、最小保护电位
为使腐蚀过程停止，金属经阴极极化后所必须达到的绝对值最小的负 电位值，称之为最小保护电位。
最小保护电位也与金属的种类、腐蚀介质的组成、温度、浓度等有关。 最小保护电位值常常是用来判断阴极保护是否充分的基准。因此该电 位值是监控阴极保护的重要参数。
实验测定在土壤中的最小保护电位为－0.85V（相对饱和CSE）。
6
基础知识篇
腐蚀控制 腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条 件的不同，采用相应的腐蚀控制方法， 在油气管道保护 过程中应用最为广泛的控制金属腐蚀的方法为以下五类： 1、选择耐腐蚀材料 2、控制腐蚀环境 3、选择有效的防腐层 4、阴极保护 5、添加缓蚀剂
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阴极保护安装培训基础课件PPT
基本参数及性能： 柔性阳极外径：35mm； 最大输出电流密度：52mA/m。 阴极保护系统安装分为三步： （1）柔性阳极敷设； （2）参比电极安装； （3）防爆接线箱及恒电位仪安装。
➢柔性阳极敷设
柔性阳极敷设于储罐底板下500mm深粗砂垫层中，柔性阳极 预埋孔中心位于罐区地坪下500mm，共12个，采用4”PE管预 埋在储罐圈梁内。 柔性阳极敷设断面图：
阴极保护安装
第一节 阴极保护安装
阴极保护安装概述
储罐阴极保护采用柔性阳极阴极保护，柔性阳 极是整个阴极保护系统的核心部件，该系统安 装在储罐底板下500mm深粗砂层中，并连接到外 接电源的正极上，而储罐被保护体则连接到外 接电源的负极上，这样，就形成一个回路。通 电后，适量的阴极防护电流就可以通过导线均 匀分散到每一个部位，使储罐得到完整保护。
柔性阳极平面布置图：
1、柔性阳极敷设过程： （1）测量放线
（2）阳极沟开挖
（3）柔性阳极敷设
（4）柔性阳极预埋孔留头
（5）柔性阳极接头制作
剥离保护层
压接铜管
用砂纸打磨粗糙
2、参比电极安装过程： （1）参比电极敷设
开挖参比电极PE管管沟， 并敷
《阴极保护原理》PPT课件
三层PE防腐层
• 耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生植物
根穿透现象； • 强度高，可以直接用含有直径≤Φ 25mm 的非人
工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤； • 抗阴极剥离能力强； • 产品质量稳定，有利于全面质量控制； • 使用寿命长，在≤ 60 ℃的条件下可以使用 50 年
以上。
三层PE防腐层
电化学腐蚀： 定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。
腐蚀原理
Fe→Fe2++2eO2+2H2O+4e-→4OH2H2O+2e-→H2+2OH通常工程材料在常温条件下含水环境 中的腐蚀是一种自然的电化学腐蚀 含水的环境通常成为电解质
⊙腐蚀发生的四个必要条件：
腐蚀原理
1) 必须有阳极或阳极区； 2) 必须有阴极或阴极区； 3) 阳极和阴极之间应电性连接 4) 阳极和阴极必须置于导电性介质中
在阴极保护中，提出阴极保护电位值并不是越负越有 利于金属的防护，而应有一个绝对值最大的负电位值，称之 为最大保护电位。
一些涂料耐负电压的性能
涂料种类
耐阴极保护电压 (V)
油性 涂料
-0.88
沥青系涂 料
-1.20
环氧沥青 涂料
-1.50
环氧系涂料 （3层pe）
-1.30— -1.5
三层PE防腐层
采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步推广开来 的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是： • 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀 ； • 具有较高的质价比； • 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下 电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化 学腐蚀；
-埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层(3-layer PE)，其结构为： 底层：熔结环氧底层（primer）,厚度≥100μm； 中间层：共聚物热熔胶(adhesive),厚度170～250μm； 外 层 （ 背 层 ） ： 聚 乙 烯 防 腐 层 （ polyethylene ） , 厚 度 ≥ 3.0 或 ≥3.7mm.
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阴极保护
1.定义：阴极保护就是防止或抑制被保护金属构筑物发 生电化学腐蚀的技术。方法为对被保护的金属施加一 定的阴极电流，使被保护金属的电位负于某一电位值， 使其上的阳极反应得到抑制，从而使金属的腐蚀得到 控制。
2.方法：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
牺牲阳极阴极保护
1.定义：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。
三种情况： （1）不同的金属与同一电解质相接触； （2）同一金属接触不同的电解质溶液，或电解质溶液的浓度、温度、
压力、流速等条件不同； （3）不同的金属接触不同的电解质溶液。 腐蚀原电池形成的基本条件是： （1）有两个电极电位不等的电极或部位； （2）两电极处在同一电解质体系中； （3）两电极间有金属连接。 腐蚀电池工作有三个环节：电极电位较负的电极为阳极，发生氧化
电化学腐蚀
阳极区发生金属的溶解： Me＝Me n+ ＋ ne 阴极区发生氧化剂的还原： O＋ ne ＝ R 腐蚀原电池中通过的电流I代表了金属的腐蚀速度： I＝ DE／R DE:阴、阳极间的电位差 R：回路电阻 若阴、阳极的位置相对稳定，就会产生局部腐蚀；若阴阳极的位置处于不断
的变化之中就会产生均匀腐蚀。 腐蚀原电池的产生是由于金属或合金在制造、加工使用过程存在着组织形式、
反应（腐蚀）；电极电位较正的电极为阴极，发生还原反应（不 腐蚀），阴、阳极之间的发生电子转移。
电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（电 解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。任 何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含 一个阳极反应和一个阴极反应，并通过金属内 部的电子流和介质中的离子流形成闭路的原电 池。在原电池中电位较负的部位（阳极）就遭 受腐蚀，而电位较正的部位（阴极）就得到了 保护，因此上述原电池也称腐蚀原电池。
1.土壤电阻率 2.土壤的氧化还原电位 3.pH值 4.土壤含水率 5.土壤透气性
埋地管道的腐蚀
埋地管道腐蚀的种类： 1.宏观腐蚀原电池 2.微观腐蚀原电池 3.杂散电流腐蚀
埋地管道的腐蚀
杂散电流
杂散电流是引起地下钢结构激烈腐蚀的主要原因。地中
若存在大量的杂散电流，必然会引起大地电位梯度的 变化，利用此点，可判断土壤是否存在杂散电流以及 其严重程度，并据此推断钢结构受干扰的可能性。我 国行业标准规定对于金属管道附近的土壤中电位梯度 大于0.5mV/m时认为有干扰的可能，当大于2.5 mV/m时， 应考虑采取防护措施。杂散电流也可以引起管地电位 的变化，因此根据管地电位变化的程度，也可以判断 管道是否受到杂散电流的干扰。我国标准规定：(1)当 管地电位正向变化20mV时,为存在干扰；(2)当管地电 位正向变化100mV时,必须采取防护措施。
阴极保护方法的比较
牺牲阳极法的特点
(1)适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网 (2)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 (6)一次性投资相对较大，系统失效，修复代价
高
阴极可分为宏观腐蚀原电池和 微观腐蚀原电池。如穿越不同土质的金属管道和不同金属的接触腐蚀属 于宏观原电池腐蚀，而浸在导电介质中的金属孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐 蚀属于微观原电池腐蚀。
阴极保护原理
1.腐蚀原电池 2.电化学腐蚀 3.阴极保护 4.埋地管道的腐蚀
腐蚀原电池
牺牲阳极阴极保护
外加电流阴极保护
1.定义：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。
2.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。
外加电流阴极保护
埋地管道的腐蚀
土壤的性质
埋地金属管道是因为存在于土壤这一腐蚀介质中才会 产生腐蚀现象，所以要判断埋地管道的腐蚀程度首先 要了解土壤的腐蚀性的强弱。土壤是由固相、气相和 液相构成的不均一多相体系，其影响因素多，相互关 系复杂，所以准确判定土壤的腐蚀性强弱比较困难。
影响土壤腐蚀性的因素
1.市内管网和短距离管道采用牺牲阳极 2.长距离输送管道采用外加电流 3.城镇燃气管道外加电流尽量采用深井阳
极系统，最好用恒电流控制 4.避免对其它管道的干扰 5.新建管道与旧管道统一考虑
设计计算
1.参数选择
保护电流密度： I=0.1～０.3mA/m2 。 最小保护电位：-0.85V, 平均土壤电阻率（Ω .m） 管道长度L（m） 管道直径（m） 设计寿命T（年）
金属的电化学腐蚀就是腐蚀原电池作用的结果。通常可
将腐蚀原电池分为微电池和宏电池两种。 微电池是由金属变面许多微小的电极所组成的腐蚀电池，
它的成因主要有： （1）金属化学成分的不均匀性； （2）金属金相组织的不均匀性； （3）金属表面膜的不完整性； （4）土壤微结构上的差异。
腐蚀原电池
宏电池是宏观可以观察到的电极所组成的腐蚀电池，常见的有以下
2.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。
杂散电流的防护
埋地管道阴极保护
阴极保护设计
1.阴极保护方法的选择 2.电绝缘（系统化设计） 3.设计计算 4.套管中管道的阴极保护 5.杂散电流的防护
阴极保护方法的比较
强制电流保护法的特点
(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