阴极保护原理培训优秀课件

2、缺点 A: 一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费； B: 阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理； C: 离不开外部电源，需常年外供电； D：对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用。
二、牺牲阳极阴极保护
特点： 不需要外加直流电源，但牺牲阳极材料具备电位足够
负且长期保持该负电位的电化学性能。
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
2.5 应用范围
1) 船舶 2) 船壳、推进器、海水压载舱、船用冷凝器、舵板、
海底门、声纳、机舱积水等
2) 港工设施和海洋设施 护岸、栈桥、钢板桩码头、海上石油钻井平台、导管架、 海底管线、水鼓、浮标、闸门、滑道、过海隧道等。
2.4 评定阴极保护效果的方法
1. 最小保护电位 2. 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。
－－－－－－－监控阴极保护效果的重要参数
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) 相对于饱和硫酸铜参比电极的负极化电位至少为 850mV. 3) 在构筑物表面与接触电解质的稳定参比电极之间的阴 极极化值最小为100mV。
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阴极保护的原理
腐蚀原理
第一章 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。
• 特点：腐蚀过程中无电流的产生。
• 根据介质的不同它又可分为：
2.3 阴极保护的分类和特点
2.3.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护
外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳 极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属 变成阴极，实施保护，如图所示。
牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的 金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电 位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护 其它金属的方法。
（通常是水或土壤)。
阴极保护原理
第二章 阴极保护的原理
2.1 阴极保护的历史
1. 1936年在伊拉克首都发现一个受阴极保护 的壶
2. 铜保层的保护(1824年) ㊣锌、铁可以对铜进行阴极 保护
3. 铁的早期保护。
1834年－－－法拉第→阴极保护原理奠定基础 1890年－－－爱迪生→提出强制电流保护船舶 1902年－－－柯恩→ 实现了爱迪生的设想 1906年－－－德国建立第一个阴极保护厂 1913年－－－命名为电化学保护 1905年－－－美国－－－用于锅炉保护 1924年－－－铁路上的蒸汽锅炉
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。
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
Fe→Fe+++2e
腐蚀原理
O2+2H2O+4e-→4OH-
2H2O+2e-→H2+2OH※ 通常工程材料自在常温条件下含水
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
1. 驱动电位低，保护电流调节范围窄；
2. 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50欧. 米时，一般不宜选用牺牲阳极保护法；
3. 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极 性能有可能发生逆转；
4. 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更 换。
阴极保护方案设计时，应根据强制电 流保护和牺牲阳极保护各自的特点与优缺点、 实际需要、外界条件和经费指标等因素进行 选择使用。
2.2 阴极保护的原理
I mA
铜板
e 铁板
牺牲阳极保护的原理
I
辅
助
铜板
铁板
阳
极
强制电流保护示意图
2.3.2 特点
一、强制电流
特点：必须有常年供电的直流电源和长寿命辅助阳极地床
1、优点 A: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流 输出量； B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用； C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护； D: 每支辅助阳极床的保护范围大，当管道防腐层质量良好时， 一个阴极保护站的保护范围可达数十公里； E: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护
优点：
1) 一次投资费用偏低，且在运行过程中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：
• （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。
• 特点：腐蚀过程中有电流的产生。
腐蚀发生的示意图
腐蚀原理
O2+H2O+4e-→4OHFe→Fe+++2e-
阳极
电解质 电流
-离子
＋离子
金属
阴极
电流
e-
图1 微分腐蚀电池的结构示意图
3) 陆上金属设施 • 化工、发电、炼油、石化、制碱等工业系统中的海水冷却 器、冷凝器、热交换器、海水泵、贮水罐、循环管路
★ 土壤电解质中的金属设施 煤气管线、天然气管线、液化气管线、上下水管线、输油管 线、通讯管线、储罐的内外罐底。
▲ 厂区地Baidu Nhomakorabea管网 市区、厂区和生活区地下各类金属管网、接地网、电讯网等 复杂的地下金属构件
■建筑桩基： 陆地上建筑物的钢质桩基、钢筋混凝土基础等金属构件的防 腐蚀
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