天然气管道阴极保护 ppt课件
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《燃气管道阴极保护》课件
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本课件介绍燃气管道阴极保护的定义、原理与意义，以及对燃气管道腐蚀及 其影响的影响。还将探讨常见的阴极保护技术原理与方法，以及一些实际案 例的分析。
燃气管道阴极保护的定义
燃气管道阴极保护是一种通过施加电流以防止燃气管道腐蚀的技术。它通过使燃气管道表面成为阴极，减慢或 阻止电化学反应，从而保护管道免受腐蚀。
外电流保护系统
通过外部电流源施加电流到燃气管道，实现阴极保护。
涂料和涂覆层
在管道表面涂覆保护层，防止其腐蚀。
燃气管道阴极保护的案例分析
1
案例一
一座城市燃气管道系统引入阴极保护技术后，出现了明显的腐蚀减少现象，提高 了供气可靠性。
2
案例二
一条长输天然气管道使用了外电流保护系统，显著降低了管道的腐蚀速率，并延 长了使用寿命。
影响
管道腐蚀会导致管道泄漏、损坏甚至爆炸，对人员 安全和环境造成严重威胁。
阴极保护的技术原理与方法
原理解释
阴极保护的关键是通过施加外部电流将燃气管道的 电位保持在安全范围内。
牺牲阳极法
在燃气管道上安装金属牺牲阳极，使其腐蚀而保护 管道。
常见的燃气管道阴极保护措施
印流保护系统
通过在燃气管道上安装印第安流系统，将其与主阴极连接，形法，成功保护了其燃气管道免受腐蚀的侵害。
总结与展望
阴极保护是一种重要的技术，可以有效保护燃气管道免受腐蚀的侵害。未来， 随着技术的不断改进和应用范围的扩大，燃气管道阴极保护将在能源领域发 挥更大作用。
燃气管道阴极保护的原理与意义
1 原理
2 意义
阴极保护利用电流使燃气管道处于保护电位， 阻止氧化还原反应，从而减慢或停止腐蚀。
燃气管道阴极保护可以延长管道的使用寿命， 减少维修和更换成本，保障燃气供应的安全 和可靠性。
本课件介绍燃气管道阴极保护的定义、原理与意义，以及对燃气管道腐蚀及 其影响的影响。还将探讨常见的阴极保护技术原理与方法，以及一些实际案 例的分析。
燃气管道阴极保护的定义
燃气管道阴极保护是一种通过施加电流以防止燃气管道腐蚀的技术。它通过使燃气管道表面成为阴极，减慢或 阻止电化学反应，从而保护管道免受腐蚀。
外电流保护系统
通过外部电流源施加电流到燃气管道，实现阴极保护。
涂料和涂覆层
在管道表面涂覆保护层，防止其腐蚀。
燃气管道阴极保护的案例分析
1
案例一
一座城市燃气管道系统引入阴极保护技术后，出现了明显的腐蚀减少现象，提高 了供气可靠性。
2
案例二
一条长输天然气管道使用了外电流保护系统，显著降低了管道的腐蚀速率，并延 长了使用寿命。
影响
管道腐蚀会导致管道泄漏、损坏甚至爆炸，对人员 安全和环境造成严重威胁。
阴极保护的技术原理与方法
原理解释
阴极保护的关键是通过施加外部电流将燃气管道的 电位保持在安全范围内。
牺牲阳极法
在燃气管道上安装金属牺牲阳极，使其腐蚀而保护 管道。
常见的燃气管道阴极保护措施
印流保护系统
通过在燃气管道上安装印第安流系统，将其与主阴极连接，形法，成功保护了其燃气管道免受腐蚀的侵害。
总结与展望
阴极保护是一种重要的技术，可以有效保护燃气管道免受腐蚀的侵害。未来， 随着技术的不断改进和应用范围的扩大，燃气管道阴极保护将在能源领域发 挥更大作用。
燃气管道阴极保护的原理与意义
1 原理
2 意义
阴极保护利用电流使燃气管道处于保护电位， 阻止氧化还原反应，从而减慢或停止腐蚀。
燃气管道阴极保护可以延长管道的使用寿命， 减少维修和更换成本，保障燃气供应的安全 和可靠性。
《燃气管道阴极保护》课件
《燃气管道阴极保护》PPT课件
• 阴极保护概述 • 燃气管道腐蚀的原因与影响 • 阴极保护在燃气管道中的应用 • 阴极保护与其他防腐措施的关系 • 阴极保护的发展趋势与展望
01
阴极保护概述
阴极保护的定义
阴极保护是一种通过向被保护的金属 提供足够的阴极电流，使其电位负于 某一预定的腐蚀介质中的阳极反应， 从而抑制金属腐蚀的方法。
参比电极
用于监测管道电位，通常采用 铜/硫酸铜电极或饱和硫酸铜 电极。
电源设备
提供阴极保护所需的电流和电 压，通常由恒电位仪或恒电流 仪等设备组成。
辅助阳极
与被保护管道相连，将电流传 输到管道上，通常采用镀锌钢 、不锈钢等材料。
绝缘接头
将管道与阳极地床隔离，防止 电流流失。
阴极保护的施工工艺
前期准备
阴极保护的重要性
阴极保护是防止金属腐蚀的有效方法之一，广泛应用于各种腐蚀介质中的金属管道 、储罐、结构物等。
对于燃气管道等长距离、大口径的金属管道，阴极保护可以有效地防止电化学腐蚀 ，保证管道的安全运行，延长管道的使用寿命。
阴极保护还可以防止由腐蚀引起的泄漏和环境污染等问题，对于保障人民生命财产 安全和环境安全具有重要意义。
。
详细描述
涂层保护能够为燃气管道提供物理隔离，减少管道与土壤中腐蚀性物质的接触。然而， 涂层可能会因为老化、破损或施工质量问题而出现缺陷，此时阴极保护可以作为补充手
段，通过向管道施加阴极电流，使管道成为原电池的阴极，从而抑制腐蚀的发生。
阴极保护与牺牲阳极的配合使用
总结词
牺牲阳极是一种通过电化学反应产生电流，为阴极保护提供电源的辅助装置。 阴极保护与牺牲阳极的配合使用，可以实现自给自足的保护系统，降低维护成 本。
• 阴极保护概述 • 燃气管道腐蚀的原因与影响 • 阴极保护在燃气管道中的应用 • 阴极保护与其他防腐措施的关系 • 阴极保护的发展趋势与展望
01
阴极保护概述
阴极保护的定义
阴极保护是一种通过向被保护的金属 提供足够的阴极电流，使其电位负于 某一预定的腐蚀介质中的阳极反应， 从而抑制金属腐蚀的方法。
参比电极
用于监测管道电位，通常采用 铜/硫酸铜电极或饱和硫酸铜 电极。
电源设备
提供阴极保护所需的电流和电 压，通常由恒电位仪或恒电流 仪等设备组成。
辅助阳极
与被保护管道相连，将电流传 输到管道上，通常采用镀锌钢 、不锈钢等材料。
绝缘接头
将管道与阳极地床隔离，防止 电流流失。
阴极保护的施工工艺
前期准备
阴极保护的重要性
阴极保护是防止金属腐蚀的有效方法之一，广泛应用于各种腐蚀介质中的金属管道 、储罐、结构物等。
对于燃气管道等长距离、大口径的金属管道，阴极保护可以有效地防止电化学腐蚀 ，保证管道的安全运行，延长管道的使用寿命。
阴极保护还可以防止由腐蚀引起的泄漏和环境污染等问题，对于保障人民生命财产 安全和环境安全具有重要意义。
。
详细描述
涂层保护能够为燃气管道提供物理隔离，减少管道与土壤中腐蚀性物质的接触。然而， 涂层可能会因为老化、破损或施工质量问题而出现缺陷，此时阴极保护可以作为补充手
段，通过向管道施加阴极电流，使管道成为原电池的阴极，从而抑制腐蚀的发生。
阴极保护与牺牲阳极的配合使用
总结词
牺牲阳极是一种通过电化学反应产生电流，为阴极保护提供电源的辅助装置。 阴极保护与牺牲阳极的配合使用，可以实现自给自足的保护系统，降低维护成 本。
燃气管道强制电流阴极保护(标准版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改燃气管道强制电流阴极保护(标准版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes燃气管道强制电流阴极保护(标准版)管道的强制电流法阴极保护主要由外加直流电源和辅助阳极接地床构成。
基典型系统如图10-32所示。
图10-32管道的强制电流阴极保护系统1—整流器2—连接头3—阳极电缆4—交流输入5—焦炭6—辅助阳极7—参比电极8—管道9—接电压表阴极一、强制电流保护的设备与装置强制电流保护的设备与附属装置，如图10-33所示。
它包括直流电源、辅助阳级、绝缘法兰、测试桩和检查片。
图10-33管道阴极保护示意1—流电源2—整流器3—阳极4—被保护管线5—绝缘法兰6—测试桩7—检查片(一)电源设备阴极保护系统中，需要稳定的直流电源，能保证长期持久的供电。
阴极保护电源是阴极保护的重要设施，低电压、大电流是其特点。
一般情况下应优先考虑市电，或各类站、场稳定可靠的交流电源。
当使用农用电时，必须装有备用电源或不间断供电的专门设备。
对于无市电地区，强制电流阴极保护电源还可以选择太阳能电池、高容量蓄电池、无人管理的密闭循环发电机组等。
这些电源设备都应具备；输出电压、电流可调；可长期连续供电，可靠性高；寿命长；易于维修保养；对环境适应性强；具有过载、防雷、故障保护装置。
1.整流器的类型整流器是一种将交流电转变为直流电的装置。
它结构简单，易于安装，无转动元件，操作维护都方便。
自然空冷式整流器元件的选择取决于所需性能及周围温度和天气的影响。
天然气管道阴极保护
阴极保护原理
以外加电流的阴极保护为例， 暂不考虑腐蚀电池的回路电阻， 则在未通电流保护以前，腐蚀原 电池的自然腐蚀电位为E，相应的 最大腐蚀电流为IC 。通上外加电 流后，由电解质流入阴极的电流 量增加，由于阴极的进一步极化， 其电位将降低。如流人阴极电流 为ID，则其电位降至E′，此时由 原来的阳极流出的腐蚀电流将由 IC 降至 I′。 ID 与 I′的差值就是 由辅助阳极流出的外加电流量。
类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最
常见的一种。 在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如 果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学 腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶
解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称
为吸氧腐蚀。
山 西 燃 气 工 程 技 术 学 校 SHANXI GAS ENGINE ERING TECHNICAL SCHOOL
产生的电流来保护输气管道，使被保护金属构筑物成为腐蚀
电池中阴极而实现保护的方法称为牺牲阳极阴极保护。
山 西 燃 气 工 程 技 术 学 校 SHANXI GAS ENGINE ERING TECHNICAL SCHOOL
牺牲阳极保护示意图
Zn—电子流出—被氧化—阳极 Fe—电子流入—被还原—阴极
山 西 燃 气 工 程 技 术 学 校 SHANXI GAS ENGINE ERING TECHNICAL SCHOOL
2H++2e—=H2↑
Fe—2e—=Fe2+ 正极 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓ pH值、阴极区面积等
O2+4e—+2H2O=4OH—
2Fe—4e—=2Fe2+ 正极 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3 溶解氧浓度、温度、盐浓度
阴极保护培训讲义图文
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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
燃气管道阴极保护(1)
燃气管道阴极保护(1)
6.3 测试系统
6.3.1 遥控系统 6.3.2 遥测系统 6.3.3 测试桩种类(电位、电流、绝缘、交叉、套管） 6.3.4 测试探头的应用（罐底、杂散电流、管网） 6.3.5 参比电极（恒电位仪、近参比）
燃气管道阴极保护(1)
6.4 测试项目与管理（详见第8节）
6.4.1 牺牲阳极系统 6.4.2 强制电流系统 6.4.3 阴极保护管理的三大指标 6.4.4 测试项目
Electromagnetic field
Soil resistivity W x
m
Length of parallelism
Offset distance
Coating quality Coating resistance
燃气管道阴极保护(1)
5.2.2 AC杂散电流感应影响危害
（1）安全 操作人员 设备安全
（3）防腐层质量与阴极保护电流密度
燃气管道阴极保护(1)
2.5 阴极保护技术国内现状
（1）管道 20000km长输管道全施加保护
油田集输管道基本施加了保护 市政供气、水管道有上保护和无保护的
（2）储罐 国内大型储罐基本都施加了保护
城市加油站的小型储罐有的上了保护
（3）标准与法律
中国石油天然气管道保护条例 国内有一套阴极保护的待业标准
燃气管道阴极保护(1)
第三节 牺牲阳极保护
3.1 牺牲阳极种类
基本要求：
（1）要有足够的负电位，且很稳定； （2）工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落； （3）电流效率高； （4）电化当量高，单位重量的电容量大； （5）腐蚀产物无毒，不污染环境； （6）材料来源广，加工容易； （7）价格便宜。
6.3 测试系统
6.3.1 遥控系统 6.3.2 遥测系统 6.3.3 测试桩种类(电位、电流、绝缘、交叉、套管） 6.3.4 测试探头的应用（罐底、杂散电流、管网） 6.3.5 参比电极（恒电位仪、近参比）
燃气管道阴极保护(1)
6.4 测试项目与管理（详见第8节）
6.4.1 牺牲阳极系统 6.4.2 强制电流系统 6.4.3 阴极保护管理的三大指标 6.4.4 测试项目
Electromagnetic field
Soil resistivity W x
m
Length of parallelism
Offset distance
Coating quality Coating resistance
燃气管道阴极保护(1)
5.2.2 AC杂散电流感应影响危害
（1）安全 操作人员 设备安全
（3）防腐层质量与阴极保护电流密度
燃气管道阴极保护(1)
2.5 阴极保护技术国内现状
（1）管道 20000km长输管道全施加保护
油田集输管道基本施加了保护 市政供气、水管道有上保护和无保护的
（2）储罐 国内大型储罐基本都施加了保护
城市加油站的小型储罐有的上了保护
（3）标准与法律
中国石油天然气管道保护条例 国内有一套阴极保护的待业标准
燃气管道阴极保护(1)
第三节 牺牲阳极保护
3.1 牺牲阳极种类
基本要求：
（1）要有足够的负电位，且很稳定； （2）工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落； （3）电流效率高； （4）电化当量高，单位重量的电容量大； （5）腐蚀产物无毒，不污染环境； （6）材料来源广，加工容易； （7）价格便宜。
石油天然气管道管路的阴极保护
第二章管路的阴极保护第一节管路的阴极保护一、阴极保护的原理使被保护的金属阴极极化，以减少和防止金属腐蚀的方法，叫作阴极保护。
阴极保护有两种方法，一种叫牺牲阳极保护，另一种叫强制阴极保护。
!"牺牲阳极保护在要保护的金属管路上，连接一种电位更负的金属或合金（如铝合金、镁合金），如图#$%$!（&）所示。
称为牺牲阳极。
原来在金属管路的两部分之间存在的电位差，在土壤中形成腐蚀电池（为了简化，可以把它看成是一对原电池），电流的方向如图。
管路连接牺牲阳极后，构成了一个新的腐蚀电池。
由于管路原来的腐蚀电池阳极的电极电位比外加的牺牲阳极的电位要正，所以整个管路成为阴极，电流从牺牲阳极流出，经土壤流到地下管路，再经导线流回阳极。
这样制止了管路上带正电的金属离子进入土壤，保护了管路免于腐蚀，而外加金属则成为阳极而不断地被腐蚀。
其保护电流的大小，主要决定于两极金属之间的电位差。
牺牲阳极保护的优点是构造简单，施工、管理方便，不需要外加电源，适用于无电源或需要局部保护的地方，对邻近的金属结构影响小。
其缺点是由于受两个金属之间电极电位差时限制，有效电位差及电流受到限制，用于地下管路保护的最大保护距离不过几公里，当土壤电阻率较高时，保护距离则更短，同时调节电流也困难，另一个缺点是阳极消耗量大，要消耗有色金属。
%"强制阴极保护利用外加直流电源，将被保护金属与直流电源负极相连，使被保护的金属整个表面变为阴极而进行阴极极化，以减轻或防止腐蚀，这种方法称为外加电流阴极保护或强制阴极保护如图#$%$!（’）所示。
强制阴极保护中的外加电流在管路和辅助阳极之间所建立的电位差，显然比牺牲阳极保护中，阳极与管路间仅依靠两种金属之间产生的电位差大得多。
因此，它的优点是可供给较大的保护电流，保护距离长。
同时，可以调节电流和电压，适用范围广。
辅助阳极的材料只要求有良好的导电性和抗腐蚀性，不消耗有色金属。
其缺点是需要外电源和经常的维护管理。
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。
燃气管道阴极保护
4.1.3 电源选用原则
（1）首选整流器； （2）优化恒电位； （3）无电看气象； （4）发电有无气
(5) CCITT和ITU无电地区的电源推荐方案(P104)
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燃气管道阴极保护
4.2 辅助阳极
❖ 基本要求：
（1）消耗率低， （2）阳极极化低； （3）导电性好； （4）可靠性高； （5）足够的机械强度和稳定性； （6）耐磨蚀，抗侵蚀； （7）材料来源广，价格便宜； （8）容易制造成各种形状。
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燃气管道阴极保护
2.3 阴极保护方法
1 牺牲阳极法 2 强制电流法
3 排流保护法
方法比较见表6-1
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燃气管道阴极保护
CATHODIC CORROSION PROTECTION
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燃气管道阴极保护
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2.4 防腐层与阴极保护
（1）防腐层的作用：隔绝电解质
2003年10月发表的《中国腐蚀调查报告》指出: 我国腐蚀损失为 5000亿元/年 5%GDP
其中 20% 可以避免 1000亿元
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燃气管道阴极保护
1.1.3 腐蚀分类 （1）高温、低温； （2）化学、电化学； （3）湿、干腐蚀。 1.1.4 腐蚀速率表示方法 （1）均匀腐蚀： 失重量、腐蚀深度、腐蚀电流； （2）局部腐蚀 ：点蚀系数。
1.1 腐蚀定义及防腐的意义
1.1.1 定义 可从几方面下定义 （1）由于材料与环境作用而引起的破坏和变质； （2）除了单纯机械破坏以外的材料一切破坏； （3）冶金的逆过程。
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燃气管道阴极保护
ISO定义：
金属与环境间的物理-化学相互作用，其 结果使金属的性能发生变化,并常可导致金属、 环境或由它们作为组成部分的技术体系的功 能受到损伤。注：该相互作用通常为电化学 性质。（见GB/T 10123-2001）
阴极保护课件
11
阴极保护的基础知识
相同
对金
于属
饱的
和 硫 酸 铜 参
在 土 壤 中 的 腐
比蚀
电电
极位
不。
镁
-1.75 V
锌
-1.10 V
铝 35-H
-1.05 V
高精度钢、碳钢
-0.50 to
铸铁
-0. 80 V -0.50V
不锈钢 430 AISI (17% 铬) -0.57V
不锈钢 304 AISI (18% 铬,18% 镍)
4
阴极保护的基础知识
一、阴极保护的定义
通过外加电流或在被保护体上连接一个电位更负 的金属或合金作为阳极，从而使被保护体阴极极化， 消除或减轻金属的腐蚀叫做阴极保护。
5
阴极保护的基础知识
二、阴极保护原理
从电化学理论出发，阴极保护就是用外电流实现阴极 极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表 面变成等电位腐蚀电流不再流动。
向偏移，导致金属腐蚀速率减小。当适当调整电流的
6
阴极保护的基础知识
大小并使其超过由阳极区释放的腐蚀电流时，将 会有净电流流入管线表面的这些区域 上，管线 的整个表面将是阴极，腐蚀速率被减小。防腐工 程师的主要工作就是决定将腐 蚀速率减小到可 以接受水平时所需的阴极保护电流的大小，为做 出正确决策，需要开展 腐蚀检测并参考权威的 阴极保护准则。
8
阴极保护的基础知识
1、牺牲阳极阴极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术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。
•
•
a－腐蚀电池；b－阴极保护；A－阳极；
阴极保护的基础知识
相同
对金
于属
饱的
和 硫 酸 铜 参
在 土 壤 中 的 腐
比蚀
电电
极位
不。
镁
-1.75 V
锌
-1.10 V
铝 35-H
-1.05 V
高精度钢、碳钢
-0.50 to
铸铁
-0. 80 V -0.50V
不锈钢 430 AISI (17% 铬) -0.57V
不锈钢 304 AISI (18% 铬,18% 镍)
4
阴极保护的基础知识
一、阴极保护的定义
通过外加电流或在被保护体上连接一个电位更负 的金属或合金作为阳极，从而使被保护体阴极极化， 消除或减轻金属的腐蚀叫做阴极保护。
5
阴极保护的基础知识
二、阴极保护原理
从电化学理论出发，阴极保护就是用外电流实现阴极 极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表 面变成等电位腐蚀电流不再流动。
向偏移，导致金属腐蚀速率减小。当适当调整电流的
6
阴极保护的基础知识
大小并使其超过由阳极区释放的腐蚀电流时，将 会有净电流流入管线表面的这些区域 上，管线 的整个表面将是阴极，腐蚀速率被减小。防腐工 程师的主要工作就是决定将腐 蚀速率减小到可 以接受水平时所需的阴极保护电流的大小，为做 出正确决策，需要开展 腐蚀检测并参考权威的 阴极保护准则。
8
阴极保护的基础知识
1、牺牲阳极阴极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术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。
•
•
a－腐蚀电池；b－阴极保护；A－阳极；
天然气管道阴极保护
精品课件
21
（一）牺牲阳极保护
3、牺牲阳极种类
阳极随着流出的电流而逐渐消耗，所以称为牺牲阳极，
这种阳极消耗快，安设位置及方法必须便于更换。
埋地管道牺牲阳极法牺牲阳极：由电位较负的金属材料
制成，当它与被保护的管道连接时，自身发生优先离解，从
而抑制了管道的腐蚀，故称为牺牲阳极。牺牲阳极应有足够
负的稳定电位，以保持足够大的驱动电压：同时有较大的理
长输管道：300～500米。
精品课件
36
精品课件
37
浅埋阳极床的安装和布置
精品课件
38
精品课件
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（二）外加电流阴极保护 3、直流电源系统组成（恒定电位仪）及类型 电源的作用是向阴极保护系统不间断提供电流。电源主
要有恒流、恒压整流器、恒电位仪。
精品课件
40
外加电流设备
精品课件
41
（二）外加电流阴极保护 恒电位仪的功能： 恒电位仪可以在无人值守的情况下，自动调节输出电流
精品课件
11
项目 发生条件 正极反应 负极反应 溶液pH升高的
极 其他反应
影响因素
析氢腐蚀 水膜呈酸性 2H++2e—=H2↑ Fe—2e—=Fe2+
正极
Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓ pH值、阴极区面积等
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性
O2+4e—+2H2O=4OH— 2Fe—4e—=2Fe2+
二外加电流阴极保护1外加电流阴极保护电解池原理外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极是给金属输气管道补充大量的电子使被保护金属整体处于电子过剩的状态使金属表面各点达到同一负电位使被保护金属结构电位低于周围环境
天然气管道保护概述课件
第三方施工管理规定第三方施工管理规定中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去管道电位测试管理阴极保护系统设备设施的管理阴极保护工作周期表管道阴极保护管理办法管道阴极保护管理办法中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去阴极保护工作周期表序号工作内容周期实施单位备注对沿线电位进行逐桩测试电位测试报表上报管道保护部每月一次每月的1522日测试25日前报当月测试报表对测试桩进行检查维护每月一次监测牺牲阳极保护状况测量管道保护电位阳极开路电位阳极输出电流等参数每半年一次巡线队按周期在测试保护电位时测试检查长效参比电极每月一次检测绝缘接头两侧的管道对地电位每月一次每月25日前阴极保护电位测试报表上报管道保护部每月一次巡检恒电位仪每天一次测试汇流点电位每月一次切换工作机与备用机每月一次在25日进行切换10测量阳极地床接地电阻上报管道保护部每季度一次每季度最后一月25日前11恒电位仪停运记录上报管道保护部每月一次日前报上一月12测试报表电位曲线图阴报运行报告上报主管领导每季度一次管道保护部在当月30日前13测试桩刷漆编号和检修每月一次14全线自然电位测试每年一次管道保护部巡线队站场人员11时至7日1815氧化锌避雷器的检查每年一次有资质单位中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去九常用管道保护技术管道防腐层保护技术管道防腐层保护技术覆盖层
三、天然气管道安全危害因素及应对措施
外部干扰危害因素
建筑、施工损伤管道、地面交通因素引起的疲 劳失效、自然灾害（地震、地址灾害）引起的管道 损坏、违章建筑占压管道、人为恶意破坏等。
三、天然气管道安全危害因素及应对措施
外部干扰危害因素
建筑、施工损伤管道、地面交通因素引起的疲 劳失效、自然灾害（地震、地址灾害）引起的管道 损坏、违章建筑占压管道、人为恶意破坏等。
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在腐蚀电池中，阳极腐蚀，阴极不腐蚀。根据这一原理，把 某种电极电位比较负的金属材料与电极电位比较正的被保护 金属构筑物相连接，依靠电位比较负的金属不断腐蚀溶解所 产生的电流来保护输气管道，使被保护金属构筑物成为腐蚀 电池中阴极而实现保护的方法称为牺牲阳极阴极保护。
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牺牲阳极保护示意图
外加电流阴极保护
辅助阳极（不溶性）
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阴极保护原理
以外加电流的阴极保护为例， 暂不考虑腐蚀电池的回路电阻， 则在未通电流保护以前，腐蚀原 电池的自然腐蚀电位为E，相应的 最大腐蚀电流为IC 。通上外加电 流后，由电解质流入阴极的电流 量增加，由于阴极的进一步极化， 其电位将降低。如流人阴极电流 为ID，则其电位降至E′，此时由 原来的阳极流出的腐蚀电流将由 IC降至I′。ID与I′的差值就是 由辅助阳极流出的外加电流量。
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（一）牺牲阳极保护 2、牺牲阳极组成
作用是为了使电流输出尽 量保持稳定和降低阳极接 地电阻。填包料主要由硫 酸钙、膨润土和硫酸钠混
合而成。
牺牲阳极保护系统的组成有：土壤中，牺牲阳极阴极保
护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中，
除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。
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项目 发生条件 正极反应 负极反应 溶液pH升高的
极 其他反应
影响因素
析氢腐蚀 水膜呈酸性 2H++2e—=H2↑ Fe—2e—=Fe2+
正极 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓
pH值、阴极区面积等
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性 O2+4e—+2H2O=4OH—
2Fe—4e—=2Fe2+
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（一）牺牲阳极保护
3、牺牲阳极种类
阳极随着流出的电流而逐渐消耗，所以称为牺牲阳极，
这种阳极消耗快，安设位置及方法必须便于更换。
埋地管道牺牲阳极法牺牲阳极：由电位较负的金属材料
制成，当它与被保护的管道连接时，自身发生优先离解，从
而抑制了管道的腐蚀，故称为牺牲阳极。牺牲阳极应有足够
学作用而引起的破坏。 化学腐蚀 特点：腐蚀过程中无电流的产生。
定义：指金属表面与电解质因发生电化学反
电化学腐蚀
应而引起的破坏。
特点：腐蚀过程中有电流的产生。
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第二节 电化学腐蚀的分类
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电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种 类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最 常见的一种。
在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如 果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学 腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶 解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称 为吸氧腐蚀。
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电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类
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为了使金属构筑物得到完全保护， 即没有腐蚀电流从其上流出，就 需进一步将阴极极化到使总电位 降至等于阳极的初始电位EAO， 此时外加的保护电流值为IP。此 时的极化作用已使原来腐蚀电池 的微电池作用完全受到抑制。
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（一）牺牲阳极保护 1、牺牲阳极保护原理（原电池原理）
负的稳定电位，以保持足够大的驱动电压：同时有较大的理
论发生电量，还要有高而稳定的电流效率。
管道阴极保护
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管道腐蚀
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针对油气田环境，常用的金属防腐蚀技术： 合理选材与结构优化设计； 阴极保护技术； 缓蚀剂保护技术； 覆盖层保护技术；
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阴极保护技术
一、金属腐蚀的定义及腐蚀影响 二、电化学腐蚀的分类 三、阴极保护的分类
四、长输天然气管道阴极保护系统 五、阴极保护参数
使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、
塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零
件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用
寿命，甚至造成燃气泄漏导致火灾、爆炸等灾难性事故发生。
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埋地钢制输气管道锈蚀
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按腐蚀原理分为
定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化
管道阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消 除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中阴极 区，从而受到保护。阴极保护分为牺牲阳极法与强制电流法 两种。
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阴极保护原理
根据电化学保护机理，使被保护金属表面得到足够的电 子，这样金属原子不容易失去电子而抑制了金属的腐蚀。
牺牲阳极法阴极保护
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学校ຫໍສະໝຸດ 第一节金属腐蚀的定义及 腐蚀影响
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1、金属腐蚀的定义及腐蚀影响
“物质（或材料）的腐蚀时物质（或材料）受环境介质
的化学或电化学作用而破坏的现象”，称为金属腐蚀。
金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，金
属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。
腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，
正极 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3
溶解氧浓度、温度、盐浓度
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第三节 阴极保护分类
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阴极保护原理
金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性 或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的 阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液 中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在 阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。如果给金属通以 阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向偏移， 使金属阴极极化，这就可以抑制阳极区金属的电子释放，从 根本上防止金属腐蚀。
Zn—电子流出—被氧化—阳极 Fe—电子流入—被还原—阴极
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为了达到有效保护，牺牲阳极不仅在开路状态（牺 牲阳极与被保护金属之间的电路未接通）有足够负的开 路电位（即自然腐蚀电位），而且在闭路状态（电路接 通后）有足够的闭路电位（即工作电位）。这样，在工 作时可保持足够的驱动电压。驱动电压指牺牲阳极的闭 路电位与金属构筑物阴极极化后的电位两者之差，亦称 为有效电压。
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牺牲阳极保护示意图
外加电流阴极保护
辅助阳极（不溶性）
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阴极保护原理
以外加电流的阴极保护为例， 暂不考虑腐蚀电池的回路电阻， 则在未通电流保护以前，腐蚀原 电池的自然腐蚀电位为E，相应的 最大腐蚀电流为IC 。通上外加电 流后，由电解质流入阴极的电流 量增加，由于阴极的进一步极化， 其电位将降低。如流人阴极电流 为ID，则其电位降至E′，此时由 原来的阳极流出的腐蚀电流将由 IC降至I′。ID与I′的差值就是 由辅助阳极流出的外加电流量。
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（一）牺牲阳极保护 2、牺牲阳极组成
作用是为了使电流输出尽 量保持稳定和降低阳极接 地电阻。填包料主要由硫 酸钙、膨润土和硫酸钠混
合而成。
牺牲阳极保护系统的组成有：土壤中，牺牲阳极阴极保
护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中，
除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。
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项目 发生条件 正极反应 负极反应 溶液pH升高的
极 其他反应
影响因素
析氢腐蚀 水膜呈酸性 2H++2e—=H2↑ Fe—2e—=Fe2+
正极 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓
pH值、阴极区面积等
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性 O2+4e—+2H2O=4OH—
2Fe—4e—=2Fe2+
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（一）牺牲阳极保护
3、牺牲阳极种类
阳极随着流出的电流而逐渐消耗，所以称为牺牲阳极，
这种阳极消耗快，安设位置及方法必须便于更换。
埋地管道牺牲阳极法牺牲阳极：由电位较负的金属材料
制成，当它与被保护的管道连接时，自身发生优先离解，从
而抑制了管道的腐蚀，故称为牺牲阳极。牺牲阳极应有足够
学作用而引起的破坏。 化学腐蚀 特点：腐蚀过程中无电流的产生。
定义：指金属表面与电解质因发生电化学反
电化学腐蚀
应而引起的破坏。
特点：腐蚀过程中有电流的产生。
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第二节 电化学腐蚀的分类
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电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种 类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最 常见的一种。
在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如 果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学 腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶 解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称 为吸氧腐蚀。
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电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类
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为了使金属构筑物得到完全保护， 即没有腐蚀电流从其上流出，就 需进一步将阴极极化到使总电位 降至等于阳极的初始电位EAO， 此时外加的保护电流值为IP。此 时的极化作用已使原来腐蚀电池 的微电池作用完全受到抑制。
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（一）牺牲阳极保护 1、牺牲阳极保护原理（原电池原理）
负的稳定电位，以保持足够大的驱动电压：同时有较大的理
论发生电量，还要有高而稳定的电流效率。
管道阴极保护
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管道腐蚀
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针对油气田环境，常用的金属防腐蚀技术： 合理选材与结构优化设计； 阴极保护技术； 缓蚀剂保护技术； 覆盖层保护技术；
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阴极保护技术
一、金属腐蚀的定义及腐蚀影响 二、电化学腐蚀的分类 三、阴极保护的分类
四、长输天然气管道阴极保护系统 五、阴极保护参数
使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、
塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零
件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用
寿命，甚至造成燃气泄漏导致火灾、爆炸等灾难性事故发生。
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埋地钢制输气管道锈蚀
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按腐蚀原理分为
定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化
管道阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消 除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中阴极 区，从而受到保护。阴极保护分为牺牲阳极法与强制电流法 两种。
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阴极保护原理
根据电化学保护机理，使被保护金属表面得到足够的电 子，这样金属原子不容易失去电子而抑制了金属的腐蚀。
牺牲阳极法阴极保护
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1、金属腐蚀的定义及腐蚀影响
“物质（或材料）的腐蚀时物质（或材料）受环境介质
的化学或电化学作用而破坏的现象”，称为金属腐蚀。
金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，金
属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。
腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，
正极 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3
溶解氧浓度、温度、盐浓度
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第三节 阴极保护分类
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阴极保护原理
金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性 或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的 阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液 中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在 阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。如果给金属通以 阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向偏移， 使金属阴极极化，这就可以抑制阳极区金属的电子释放，从 根本上防止金属腐蚀。
Zn—电子流出—被氧化—阳极 Fe—电子流入—被还原—阴极
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为了达到有效保护，牺牲阳极不仅在开路状态（牺 牲阳极与被保护金属之间的电路未接通）有足够负的开 路电位（即自然腐蚀电位），而且在闭路状态（电路接 通后）有足够的闭路电位（即工作电位）。这样，在工 作时可保持足够的驱动电压。驱动电压指牺牲阳极的闭 路电位与金属构筑物阴极极化后的电位两者之差，亦称 为有效电压。