管道阴极保护技术201803
埋地管道的阴极保护(外加电流法)
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埋地管道的阴极保护
主讲：外加电流法
阴极保护的原理
• 金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时,电 位负移,金属阳极氧化反应过电位ηa 减小,反应 速度减小,因而金属腐蚀速度减小,称为阴极保 护效应.
• 实质：由外电路向金属通入电子,以供去极化剂 还原反应所需,从而使金属氧化反应〔失电子反 应受到抑制.
施工中注意的问题：
保护材料及设备,这些是阴极保护成功的前提,但最终的 实现则通过施工来完成.外加电流阴极保护施工应注意以 下问题： 1施工前对所有电极进行检查,主要是外观检查,表面不得沾有 油污等其它杂物,电极体表面是否破损等；另外对连接及 绝缘电阻进行检查,以保证连接或绝缘良好.
2施工时严格按照设计图进行施工,辅助阳极及参比电极均要 求连接良好,且对相应的电缆均要做好标记,以备将来检修 使用.
• 如果是复杂的管路系统中,外加电流阴极保护建议 采用恒电流控制.
2.辅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阳极地床
• 辅助阳极地床分为深井阳极地床和浅埋阳极地床； • 深层土壤电阻率比地表低； • 基本要求： • 1、 导电性好； • 2、 排流量大； • 3、 耐腐蚀,消耗量小,寿命长； • 4、 具有一定的机械强度、耐磨、耐冲击震动； • 5、 容易加工、便于安装； • 6、 材料易得、价格便宜.
护 • ④: 每个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 • ⑤: 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
缺点
长输管道阴极保护技术全解
长输管道阴极保护技术：
主要应用于高电阻率土壤、淡水及空间狭窄局部场合，如套管内
牺牲阳极种类及应用范围： 带状牺牲阳极：：
长输管道阴极保护技术：
３、牺牲阳极种类及应用范围： （２）镁合金牺牲阳极：
镁合金牺牲阳极相对密度小，电极电位很负，极化率低，对铁的驱动电压大。因其具有很负的开路电位等性能，广泛地应用于土壤、海水、海泥及工业水环境中。
长输管道阴极保护技术：
阴极保护的起源
其他科学家的研究工作： 1890年，美国发明家爱迪生试验了外加电流法对船的保护方法，由于没有合适的外加电源和阳极材料而未获成功。1902年科恩采用直流电机首次实现了强制电流阴极保护的实际应用。1906年盖波建立了第一个管道阴极保护系统。用一台容量为10V/12A的直流发电机保护地下300m长的煤气管道。并获得专利。
长输管道阴极保护检测技术：
铜—饱合硫酸铜电极（CSE）制作材料和使用的要求：
铜电极采用紫铜丝或棒（纯度不小于99.7%）
01
硫酸铜为化学纯，用蒸馏水配制饱和硫酸铜溶液
02
五、长输管道阴极保护检测技术：
长输管道阴极保护检测技术：
主要测试仪表和电极的选用： 主要测试仪表和电极 直流电压表 (V) 直流电流表 (A) 接地电阻测量仪（ZC-8） 辅助阳极 牺牲阳极 铜—饱合硫酸铜电极（CSE）
长输管道阴极保护检测技术：
测试仪表的选用： 基本要求是： 满足测试要求的显示速度、准确度 携带方便、耗电小 有较好的环境适应性 一般选用数字式仪表。
适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网 阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小 随管道安装一起施工时，工程量较小 运行期间，维护工作简单。 阳极输出电流不能调节，可控性较小
燃气管道的防腐阴极保护法介绍及工艺要求
燃气管道的防腐阴极保护法介绍及工艺要求一、牺牲阳极保护牺牲阳极系统适用于敷设在电阻率较低的土壤里、水中、沼泽或湿地环境中的小口径管道或距离较短并带有优质防腐层的大口径管道。
选用牺牲阳极时，应考虑的使用因素包括无可利用电源的地方；电气设备不便实施维护保养的地方；临时性保护；强制电流系统保护的补充；永久冻土层内管道周围土壤融化带；保温管道的保温层下方等。
（一）牺牲阳极的应用条件牺牲阳极的应用条件包括土壤电阻率或阳极填包料电阻率足够低,所选阳极类型和规格应能连续提供最大电流需要量，阳极材料的总质量能够满足阳极提供所需电流的设计寿命。
牺牲阳极上应标记材料类型（如商标）、阳极质量（不包括阳极填料）、炉号等。
（二）牺牲阳极施工基本要求根据现场施工条件，牺牲阳极施工应选择经济合理的施工方式。
立式阳极宜采用钻孔法施工；卧式宜采用开挖沟槽施工。
按设计要求在埋设点挖好阳极坑和电缆沟，检查袋装阳极电缆接头的导电性能，合格后袋装阳极就位，放入阳极坑内。
阳极连接电缆，埋设深度不应小于O.7m,四周垫有5〜IOCrn 的细砂，砂的上部应覆盖水泥护板或红砖。
确认各焊点、连接点绝缘防腐合格后，回填土壤。
在回填土将阳极布袋埋住后，向阳极坑内灌水，使阳极填料饱和吸满水后，将回填土夯实，恢复地貌。
牺牲阳极保护参数投产测试必须是在阳极埋入地下、填包料浇水IOd后进行。
为便于测量，在相邻两组阳极的管段中间，根据需要适当设置电位测试桩。
电位测试桩桩间距以不大于500m为宜。
牺牲阳极投入运行后，应定期进行监测，至少每个月测试一次保护参数，牺牲阳极阴极保护系统检测每年不少于两次。
至少每半年测量一次管道保护电位和阳极输出电流，并根据测量结果进行保护电流的调节（一般以每年调节一次为宜）。
对镁阳极保护系统，每年至少应维护一次。
（三）牺牲阳极布置牺牲阳极常见的有棒状阳极和带状阳极，具体布置如下。
1.棒状阳极棒状牺牲阳极可采取单支或多支成组两种方式，同组阳极宜选用同一炉号或开路电位相近的阳极。
埋地管道石油管道管道阴极保护方法管道阴极保护施工条件
埋地管道石油管道管道阴极保护方法管道阴极保护施工条件河南汇龙合金材料有限公司1阴极保护的方法1.1牺牲阳极法牺牲阳极法就是让被保护的金属和另一种金属或者合金链接在一起，被链接的金属或合金的电位比被保护的金属更负。
牺牲阳极的性质比较活泼。
所以在电解液里面它开始溶解的速度非常快，很快就能释放电流让金属金属阴极极化，这样就可以让金属得到保护。
1.2强制电流法强制电流法被保护的电流因为外部直流电源的输入而产生阴极电流，于是就出现了阴极极化的状态，这样就能够让金属得到保护。
强制电流法和众多的因素密切相关，比如阳极、参比电极、直流电源和连接电缆都是必不可少的。
通过辅助阳极能偶让电流进入到被保护的金属当中，所以阳极工作的时候就是处于电解环境里面。
1.3排流保护所谓的排流保护指的是在电流比较散杂的情况下，对这些电流进行排除对被保护构筑物施加阴极保护。
一般而言，有三种方式都可以用来进行排流保护：第一个方法是直接排流。
如果散杂电流干扰电位极性没有太大波动的时候，可以借助电缆把被保护金属和干扰因素连接在一起，让杂散的电流能够排除。
这个方案虽然操作便捷，但是要是判断的不够精准，那么很可能适得其反让杂散的电流更多。
第二个方法是极性排流。
当杂散电流干扰电位极性正负交变时，能够借助二极管让杂散电源回到干扰源，因为二极管在输送电流的时候只能单方向输送，把杂散电流朝正向排出，而负向的就用被当做阴极保护。
现在，极性排流法比较常用。
第三个方法就是强制排流。
前面提到的直接排流法和极性排流都是在排流的过程当中才能实现保护作用，而没有进行排流的时候，金属就不能得到很好的保护作用。
针对这个弊端，于是就有了强制排流这个方法。
在无杂散电流时通过整流器供给保护电流，如果出现杂散电流就借助排流来实现保护。
一般情况下，强制排流采用的都是恒电位仪，在进行排流保护的时候也会有一部分的保护电流输出。
2.阴极保护条件要进行阴极保护，需要满足一下几个特质：首先，腐蚀介质要具备导电性，这样才能产生完整的电路。
埋地管道的阴极保护技术及展望
埋地管道的阴极保护技术及展望前言随着我国国民生产生活水平的不断提高，石油天然气的需求量不断加大。
目前石油天然气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，管材一般为钢材。
由于长输管道均采用埋地方式铺设，穿越地区的地理形态往往十分复杂，而且土壤对管道有着不同程度的腐蚀。
管道一旦发生漏损状况可能会产生严重的后果。
所以，及时的监测管道的腐蚀情况并采取合理有效的防腐措施，对延长管道的使用寿命，维持管道的安全运行，有着十分重要的意义。
埋地管道往往受到外部土壤和内部介质的双重腐蚀，目前公认的办法是采用管道内外壁防腐涂层同时施加阴极保护的方法[1]。
涂料涂层作为腐蚀控制的第一道防线，其作用是将金属管体与具有腐蚀性的土壤环境隔离，同时为附加阴极保护的措施提供必要的绝缘条件；阴极保护的目的是对涂层缺陷处的金属管体提供电化学保护。
一、阴极保护技术阴极保护从20世纪30年代开始应用于管道，经过长期的发展，该技术在中国的应用也已经有了五十多年的历史。
阴极保护是利用腐蚀电池的原理，将需要保护的金属结构作为阴极，通过阳极向阴极不间断地提供电子给金属补充大量的电子，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，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。
实现这一目的主要有两种方法，牺牲阳极法和外加电流法[2]。
绝大多数管道工程采用了外加电流保护的方式，也有部分管道工程或部分管段采取了牺牲阳极保护的方式。
1.牺牲阳极法牺牲阳极法是在金属构筑物上连接或焊接比被保护金属电位更负的金属或合金，使其释放电流，供给被保护金属使之阴极极化，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下，从而实现保护。
该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆·米）的金属结构，如城市管网、小型储罐等。
设计牺牲阳极阴极保护系统时，一要严格控制阳极成份，阳极成份达不到规范要求，容易导致牺牲阳极阴极保护失败。
管道阴极保护的方法
因为各种原因，被埋在土壤中的金属管道的表面存在阳极和阴极区域，阳极区域发生局部腐蚀。
阴极保护是利用外部手段迫使被保护的金属表面在电解液中变成阴极，从而达到缓蚀的目的。
在使用阴极保护时，被保护的金属管道应具有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的成本。
根据保护电流的供给方式，阴极保护技术可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方式。
牺牲阳极法的主要优点是:没有外部电源,减少外部干扰,安装和维护成本低,没有土地征用或占领其他建筑和结构,高利用率的保护电流,因此特别适合在城市埋地钢质管道的腐蚀。
另一方面，强制电流法具有保护范围宽、适用范围广、励磁电位高、输出电流大、综合成本低等优点，适用于长输管道或近郊管道的防腐。
如果在城市地区使用，由于其干扰电流会影响到其他管道和建筑物，而且还需要土地征用或占用建筑物，因此会给实施带来很大的困难。
因此，城市埋地燃气管道阴极保护应采用牺牲阳极法。
当条件允许时，也可以使用强制流量保护。
外防腐保温层与阴极保护相结合是目前公认的最经济合理的防腐措施。
这是因为防腐层在生产、运输和施工中不能保证不被破坏。
因此，完全隔离管道与腐蚀环境和介质是不可能的。
防腐保温层所用的各种材料具有不同程度的吸水性和透气性。
因此，在土壤溶液的作用下，埋藏的土壤会逐渐吸收水分和老化。
为了保持有效的防腐，必须同时采用阴极保护，即接头保护。
阴极保护积极地干扰腐蚀反应。
采用阴极极化的电化学手段，保证了被保护金属体的电化学均匀性，抑制了腐蚀细胞的产生。
阴极保护不仅用于新管道的保护，而且用于老管道的改造和寿命延长。
管道工程阴极保护技术
管道工程阴极保护技术1.阴极保护给被保护管道外加电流或在被保护的管道上连接一个电位更负的金属或合金作为阳极，从而使被保护的管道阴极极化，消除或减轻管道腐蚀速率的方法。
2.牺牲阳极保护将被保护管道和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护管道阴极极化以降低管道腐蚀速率的方法。
在被保护管道（阴极）与牺牲阳极所形成的大地电池中，牺牲阳极被逐渐腐蚀消耗，故称之为“牺牲”阳极。
牺牲自己去实现被保护管道的保护，是牺牲阳极保护的最大特点。
这种保护方式的优点是：①保护电流的利用率较高，不会发生过保护；②适用于无电源地区或短距离的管道；③对邻近的地下金属设施无干扰影响；④施工技术简单，安装及维护费用低；⑤管道的接地、保护兼顾；⑥日常管理工作量小。
缺点是：①驱动电位低，保护电流调节困难；②使用范围受土壤电阻率的限制；③对大口径、裸露或防腐绝缘差的管道实施困难；④在杂散电流干扰强烈地区，将丧失保护作用；⑤保护时间受牺牲阳极寿命的限制。
3.外加电流阴极保护将被保护管道与外加直流电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低管道腐蚀速率的方法。
外加电流阴极保护也称作强制电流阴极保护。
优点是：①驱动电压高，能够灵活控制阴极保护电流的输出量；②在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中适用；③使用不溶性阳极材料可作长期阴极保护；④如果管道防腐绝缘层质量良好，一座阴极保护站可以保护几十公里的范围；⑤对局部裸露或防腐绝缘层质量较差的管道也能达到完全的保护。
缺点是：①需要外部电源；②对邻近的地下金属设施易产生干扰；③维护技术较牺牲阳极保护复杂；④一次性投资费用高。
4.阴极保护站外加电流阴极保护方式，特别适用于大口径长距离输送管道的外壁防腐。
根据经济技术对比确定对埋地管道采用这种保护方式后，就要选择站址，建立阴极保护站。
一座外加电流阴极保护站，由电源设备和站外设施两部分组成。
电源设备是外加电流阴极保护站的“心脏”，它由提供保护电流的直流设备及其附属设施（如交、直流配电系统）构成。
长输管道阴极保护技术与故障解决措施
重要作用。 1.2 外加电流法阴极保护技术
外加电流阴极保护需要外设电源，并依托外 置电源向被保护的管线施加阴极的电流，增加表面 上还原反应所需的电子含量，达成抑制管线腐蚀的 过程。
2 阴极保护技术故障分析
2.2.3 阳极故障 在阴极保护装置运行过程中，如果出现无原因
的恒电位一输出电压攀升，阳极接地电阻值不断提 高的现象，可以认定为阳极故障。其中，造成阳极 接地电阻增大的原因主要有如下几种，其一，管线 在敷设时，下埋深度较低不能满足阴极保护的敷设 深度，在进入冬季后，在冻土的作用下，接地电阻 值上升；其二，施工不合理，或施工流程错误，导
经验交流 Experience Exchange
长输管道阴极保护技术
与故障解决措施
杨志
（大庆油田工程建设有限公司，黑龙江 大庆 163000）
摘 要：长输管道一般采用地下敷设的安装方式，管线长期处于地下高腐蚀环境下，导致管
线腐蚀加剧。受油气长输管线输送介质特殊的物理化学性质决定，长输管线一旦发生泄漏会引发
术
Abstract: The long-distance pipeline is generally installed underground, and the pipeline is in the
underground high corrosion environment for a long time, which leads to the aggravation of pipeline
电极，参比电极在发生故障后，会造成恒电位仪无 层的巡视管理，不能及时发现和处理具备破算，导
法正常运行，导致阴极保护防腐措施失效，甚至加 致破碎位置积少成多，最终造成防腐失效。
速管线腐蚀。造成参比电极故障的主要原因一般为
管道腐蚀之阴极保护检测及运行维护技术
管道腐蚀之阴极保护检测及运行维护技术 延长管道使用寿命，实现连续、长期的安全运行，防腐设施的运行与管理是很重要的。
针对埋地管道腐蚀控制的特殊性，防腐设施的运行管理工作主要包括两个方面的内容。
一是管道防腐状态（含防腐层）的评价，二是阴极保护系统及其维护。
1)管道防腐状态评价管道防腐蚀状态评价包括防腐层检漏和管道腐蚀调查。
(1)防腐层检漏防腐层漏敷，出现针孔、破损等都属质量缺陷，因此管道管理部门规定每年对所辖的管道进行防腐层检漏，找出缺陷，并对缺陷部位进行维修。
采用电子管遭防腐层检漏仪可以迅速，准确地查找埋地管到防腐层漏点，其工作原理是以电磁理论为基础的。
埋地管道周围的土壤被人为的形成了一个磁场，致使该地区的电磁场发生了变化，这时通过管道对此电磁场的影响就可以找到并查明管线的走向。
同时根据所接收到的信号的强弱，确定管道防腐层漏点。
(2)管道腐蚀埋地管道投产后，随着时间的推移，管道受到防腐蚀材料的老化，施工质量，土壤环境等诸多因素的影响，会逐渐出现腐蚀，甚至产生穿孔泄漏事故。
所以有必要定期对管道的腐蚀状况进行调查，做出宏观判断，找出薄弱环节，及时进行维修。
管道腐蚀的调查方式主要通过查阅技术档案、走访知情人员及探坑检查。
探坑检查是了解管道损坏的情况最基本而又最直接的方法。
通过探坑将地下管道暴露出来，进行直接观察和有关样品的分析检测，可以了解防腐层的保护效果、破坏情况，钢管的腐蚀状态、钢管的腐蚀速度，以此判定钢管的使用寿命，需要进行怎样的修理及保护措施，以及探明腐蚀原因、规律及重点区域，如土壤变化剧烈的区域，阴极保护电位骤降或达不到保护的区域，杂散电流干扰区域以及主要穿跨越段落等。
管道腐蚀调查的内容包括：①收集管道的技术资料及管道建成后的腐蚀损坏、维修资料；②腐蚀环境调查；③防腐层状况调查；④管道腐蚀情况调查；⑤阴极保护情况调查。
2)阴极保护检测及运行维护阴极保护是保证地下金属管道不受土壤腐蚀，延长管道使用寿命的主要措施之一，因此在使用中必须精心维护和管理。
管道阴极保护
管道阴极保护第一章腐蚀1.1. 腐蚀的定义从广义上讲，腐蚀是材料和环境相互作用而导致的失效。
这个定义包含了所有的天然和人造材料，例如塑料、陶瓷和金属。
我们通常所研究的腐蚀是金属的腐蚀，金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学作用所引起的金属损失的现象和过程。
1.2. 腐蚀的分类腐蚀按材料的类型可分为金属腐蚀和非金属腐蚀，就腐蚀破坏的形态分类，可分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀是一种常见的腐蚀形态，包括均匀的全面和不均匀全面腐蚀。
按腐蚀的机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
1、化学腐蚀化学腐蚀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。
化学腐蚀是在一定条件下，非电解质中的氧化剂直接与金属表面的原子相互作用，即氧化还原反应是在反应粒子相互作用的瞬间于碰撞的那一个反应点上完成的。
在化学腐蚀过程中，电子的传递是在金属与氧化剂间直接进行，因而没有电流产生。
2、电化学腐蚀电化学腐蚀指金属与电解质因发生电化学反应而产生的破坏。
特点：在腐蚀过程中有电流产生1.3. 腐蚀的基本原理腐蚀的基本原理是腐蚀原电池理论。
由于不同金属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属时，腐蚀电池就形成了。
电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的电压越大。
腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断地失去电子，发生氧化反应，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主的化合物，也就是说阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，金属表面发生还原反应，没有腐蚀现象发生。
腐蚀过程可表示如下：氧化反应：Fe→Fe2++2e还原反应：O2+2H2O+4e→4OH-2H2O+2e---→H2+2OH-腐蚀电池形成的充分必要条件：1)必须有阴极和阳极。
2)阴极和阳极之间必须有电位差。
地下钢质管道的阴极保护技术
地下钢质管道的阴极保护技术一.概述地下输水、输气（煤气、天然气、液化气）、输油钢质管道大多处于复杂的土壤环境中,遭受着土壤的腐蚀,尤其在地区和城镇,其地面情况的特殊性,如化工装置的泄露、电力设备的漏电等,使这一问题更为突出。
地下钢质管道的腐蚀属于电力学腐蚀,电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的电解质发生电化学作用而产生的破环。
土壤是由固态、液态和气态三相物质组成的复杂混合体系,含有多种矿物质和有机物质,并且总是含有一定量的水分和空气,因而使土壤具有电解质的特性,地下钢质管道在这样的电解质环境中,由于自身的缺陷,如金属化学成份及组织上、物理状态上的不均匀性,金属表面膜的不完整性、结构上存在的残余应力等而构成微腐蚀电池;或者因沿线土壤介质的差异（含水量、含盐量、透气性、电阻率、PH值、温度等）而形成宏腐蚀电池,使钢质管道的钢/土壤电位较负的部位(阳极区)遭到腐蚀。
此外,还存在一种由散流于大地中的电流,使管道产生腐蚀,就是通常所讲的杂散电流腐蚀.它的作用类似电解,在这种情况下,地下钢质管道的腐蚀由外部电流的极性和大小决定,而与钢管在土壤中的电位无关.经典的土壤腐蚀性评价方法有失重法和最大孔蚀深度法。
这两种方法虽然直观、比较准确地么映出土壤的腐蚀性,但需要埋设试件,等待较长时间才能得到结果,实际应用中不方便。
许多学者研究了各影响因素单项指标与土壤腐蚀性的关系,并将这些参数进行加权处理,以求得到一个较为准确、客观、综合的评价指标。
最具代表性的有美国ANSI标准和德国DIN标准(见附录表1.表2).影响土壤腐蚀性最重要的因素是土壤电阻率,因此往往人们按照土壤电阻率进行土壤腐蚀等级的划分,各国均有各自的标准,详见表1-1.表1-1土壤电阻率与土壤腐蚀性(Ω·m)为了消除或减缓埋在土壤中的钢质管道的腐蚀,早期便被人们应用的石油沥青覆盖层以及近期来用的环氧煤沥青防腐层,聚乙烯覆盖层(黄、绿夹克)、聚乙烯防腐胶带,以及最新兴起的“三层PE”(底层为熔结环氧FBE，中间层为聚合物胶粘剂,外层为挤塑聚乙烯PE)复合式覆盖层，都是使地下钢质管道的外表面与土壤介质（电解质）隔离开，从而增大金属腐蚀电池回路的的电阻，减小腐蚀电流，从而减轻钢质管道的腐蚀。
管道阴极保护的方法
管道阴极保护的方法管道阴极保护是一种防腐蚀措施，通过在管道表面施加电流，将管道设为负极，并通过引入外部电流，实现对金属表面的保护，减缓或阻止金属腐蚀。
下面将详细介绍几种常见的管道阴极保护的方法。
1. 电流放电法：电流放电法是通过在线结构上以链状方式分布大量阳极，形成一个与结构相连接的阳极体系，以达到阴、阳离子在电极表面相转移的目的。
该方法可采用分布在外部的阳极和直接埋设在土壤或水体中的阳极。
电流放电法适用于各种金属结构，尤其适用于顶棚、架梁等较长的结构。
2. 电位调节法：电位调节法是通过将阳极连接到要保护结构的阳极保护系统上，产生足够的电流和阴极保护电位，来减缓或阻止管道的腐蚀。
该方法适用于埋地管道、水箱和储罐等。
3. 牺牲阳极法：牺牲阳极法又称为牺牲保护法，它通过在管道金属表面放置一种具有更高的电位的金属，使其与管道组成一个局部电池，牺牲阳极因具有更负的电位，而被腐蚀，从而延缓或阻止管道腐蚀。
常用的牺牲阳极材料有锌、铝、镁等。
这种方法适用于在土壤、水下和混凝土中埋设的管道。
4. 电阻率测定法：电阻率测定法是通过测量管道金属表面电阻率的变化来判断管道阴极保护的状况。
如果管道表面电阻率的变化较大，说明管道阴极保护状态良好，否则需要采取相应的维护措施。
5. 化学浸渍法：化学浸渍法是通过将含有有机阴极保护试剂的水溶液浸渍到管道中，使其与管道表面发生相应的化学反应，形成一层保护膜，来实现管道的阴极保护。
常用的有机阴极保护试剂有盐酸、硫酸、有机酸等。
6. 有机涂层法：有机涂层法是在管道表面涂覆一层防腐蚀涂料，通过涂层形成的隔离层隔绝金属与外界环境的接触，从而达到防止金属腐蚀的目的。
常用的涂层材料有沥青、环氧树脂、聚氨脂等。
除了上述方法，还有一些其他的管道阴极保护的方法，如电化学方法、阳极膜法、外加电流浸渍法等。
不同的管道材料、设计要求和使用环境，选择不同的阴极保护方法，以达到最佳的防腐蚀效果。
需要指出的是，管道阴极保护是一个复杂的系统工程，它涉及到材料的选择、优化设计、施工及维护等方面的问题。
管道阴极保护
管道阴极保护1. 管道阴极保护的背景与概述在现代工业中，管道的使用非常普遍，尤其是在石油、天然气等行业中，管道起到了非常关键的作用。
然而，由于管道在使用过程中常常接触到水、土壤等导电介质，导致管道表面出现腐蚀的问题。
为了解决这一问题，管道阴极保护技术应运而生。
管道阴极保护通过施加电流使管道的金属表面成为阴极，从而抑制腐蚀的发生。
2. 管道阴极保护的原理管道阴极保护的原理是利用外加电源产生直接电流，通过作用于管道金属表面，使之成为阴极，从而抑制自腐蚀的发生。
具体原理如下：•管道金属表面通常会存在一些腐蚀点，这些点通常是金属的阴极位置。
•通过施加外加电流，使管道表面成为电流的路径，从而将自腐蚀的位置转变为阴极位置。
•通过向管道输送电流，并通过阳极来提供电子，实现对管道的阴极保护。
3. 管道阴极保护的实施步骤3.1 管道表面处理在实施管道阴极保护之前，需要对管道的表面进行处理。
处理步骤如下：1.清洁管道表面：通过高压水枪等工具将管道表面的污物、油漆等清除干净，以提供良好的阴极保护条件。
2.去除锈蚀：对于已经存在的锈蚀处，需要使用刷子、砂纸等工具进行去除，并用除锈剂进行清洗。
3.涂覆绝缘涂层：为了增强管道表面的绝缘性能，需要对管道进行绝缘涂层的涂覆，如使用油漆、聚乙烯等材料进行涂覆。
3.2 安装阴极保护设备在管道表面处理完毕后，需要安装阴极保护设备。
设备安装包括以下步骤：1.安装阴极：在管道的一段或多段位置，安装阴极，通常选择带有金属物质的材料作为阴极，如铁或铝。
2.安装阳极：将长条状的阳极埋入土壤中，以便提供电子并供给阴极保护系统所需的电流。
3.连接电缆：通过电缆将阴极和阳极与阴极保护设备连接起来，以便实现电流的传输。
3.3 测试与监测在阴极保护设备安装完毕后，需要进行测试与监测，以确保阴极保护系统的正常运行。
测试与监测包括以下内容：1.阳极地深度测试：使用测试设备，测试阳极埋入土壤中的深度，以确保其与土壤的良好接触。
管道阴极保护基础知识(张辉2018.)
属 金 降 属 金 保 ， 从 如
和 （ 低 与 属 护 被 而 图
一 种 可 以 即 牺 牲 阳 腐 蚀 速 率 牺 牲 阳 极 体 为 阴 极 金 属 体 的 腐 蚀 消 耗 实 现 了 对 1 — 3 。
提 极 的 所 ， 电 ， 阴
供 ） 方 形 牺 位 故 极
阴 相 法 成 牲 值 此 的
需 外 部 电 源 ， 维 护 管 理 地 下 金 属 构 筑 物 干 扰 影 、 小 口 径 、 分 散 的 管 道 。
（ 二 ） 外 加 电 流 阴 极 保 护 系 统 的 组 成 1 、 恒 电 位 仪 ： 珠 三 角 管 道 采 用 的 是 I H F 系 列 数 控 高 频 开 关 恒 电 位 仪 ， 它 的 主 要 作 用 是 向 管 道 输 出 保 护 电 流 。 2 、 阳 极 地 床 ： 由 若 干 支 辅 助 阳 极 （ 高 硅 铸 铁 ） 组 成 ， 通 过 辅 助 阳 极 把 保 护 电 流 送 入 土 壤 ， 经 土 壤 流 入 被 保 护 的 管 道 ， 使 管 道 表 面 进 行 阴 极 极 化 ( 防 止 电 化 学 腐 蚀 ) ， 电 流 再 由 管 道 流 入 电 源 负 极 形 成 一 个 回 路 ， 这 一 回 路 形 成 了 一 个 电 解 池 ， 管 道 在 回 路 中 为 负 极 处 于 还 原 环 境 中 ， 防 止 腐 蚀 ， 而 辅 助 阳 极 进 行 氧 化 反 应 遭 受 腐 蚀 ， 或 是 周 围 电 解 质 被 氧 化 。 阴 保 站 的 电 能 6 0 ％ 消 耗 在 阳 极 接 地 电 阻 上 , 故 阳 极 材 料 的 选 择 和 埋 设 方 式 、 场 所 的 选 择 , 对 减 小 电 阻 节 约 电 能 是 至 关 重 要 的 。 珠 三 角 管 道 的 阳 极 地 床 辅 助 阳 极 一 般 为 4 0 支 ， 阳 极 地 床 的 接 地 电 阻 小 于 3 Ω （ 设 计 要 求 ） ， 阳 极 地 床 与 管 道 的 垂 直 距 离 要 大 于 5 0 米 。 3 、 参 比 电 极 ： 为 了 对 各 种 金 属 的 电 极 电 位 进 行 比 较 ， 必 须 有 一 个 公 共 的 参 比 电 极 ， 其 电 极 电 位 具 有 良 好 的 重 复 性 和 稳 定 性 ， 构 造 简 单 ， 通 常 由 饱 和 硫 酸 铜 参 比 电 极 、 锌 电 极 等 。 4 、 绝 缘 接 头 ： 阴 极 保 护 系 统 保 护 的 是 输 油 站 外 的 长 输 管 道 ， 绝 缘 接 头 的 作 用 是 将 阴 极 保 护 电 流 限 制 在 两 个 阴 极 保 护 站 之 间 的 管 道 上 。 5 、 检 查 片 ： 由 与 管 道 同 材 质 的 金 属 制 成 5 0 × 1 0 0 m m 的 挂 片 ， 检 查 片 有 两 组 ， 一 组 与 输 油 管 道 相 连 ， 处 于 阴 极 保 护 状
油气长输管道阴极保护技术及工程应用pdf
油气长输管道阴极保护技术及工程应用油气长输管道阴极保护技术及工程应用是一项关键的技术，它能有效地保护管道免受腐蚀的侵害，延长管道的使用寿命。
本文将对油气长输管道阴极保护技术及其工程应用进行全面阐述，旨在提供相关知识和信息：1. 油气长输管道阴极保护技术的概念与原理：油气长输管道阴极保护技术是通过在管道上施加负电位，使其成为阴极，从而抑制和减缓管道表面的金属腐蚀。
其原理是利用电流法或电势法在管道表面形成一层保护膜，阻隔氧或水分子的接触与管道金属。
2. 油气长输管道阴极保护工程的方法与措施：在实际工程应用中，常用的油气长输管道阴极保护工程方法包括电流法保护、牺牲阳极法保护、半牺牲阳极法保护等。
具体措施包括设计和选择阴极保护系统、施工阴极保护装置、监测和维护等。
3. 油气长输管道阴极保护技术的优势与应用：油气长输管道阴极保护技术具有很多优势，如经济高效、可靠性强、施工方便等。
在实际应用中，它广泛用于油气长输管道、城市燃气管道、石油化工设施等领域，取得了良好的效果和应用案例。
4. 油气长输管道阴极保护技术的发展趋势与前景：随着油气行业的不断发展和对管道安全可靠性的要求提高，油气长输管道阴极保护技术也在不断创新和发展。
未来，该技术有望在防腐蚀、管道健康管理等方面发挥更大作用，并逐步向智能化、数字化的方向发展。
5. 目前油气长输管道阴极保护技术存在的问题与挑战：尽管油气长输管道阴极保护技术在实际应用中取得了一定的成果，但仍存在一些问题和挑战，如系统设计与优化、材料选择与腐蚀行为研究等方面的困难。
解决这些问题需要科学研究和工程实践的不断探索。
6. 综上所述，油气长输管道阴极保护技术及工程应用是保护油气管道的重要手段，对于延长管道使用寿命、提高运行安全性具有重要意义。
通过不断的研究和应用，我们可以进一步提升油气长输管道阴极保护技术水平，为油气行业提供更加可靠的输送管道。
阴极保护技术在长输管道防腐中的设计及管理
阴极保护技术在长输管道防腐中的设计及管理1 前言目前，我国的石油、燃气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，由于长输管道均采用埋地方式敷设，穿越地形、地段复杂，土壤性质各异，对管道存在着不同程度的腐蚀，如果能应用现代腐蚀理论和防腐技术，腐蚀造成的经济损失可以降低25%～30% 。
这些管道埋设于地下，长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀而经常发生腐蚀泄漏事故，常常导致管道设备非计划性检修、更换和停产，造成了巨大的直接和间接的经济损失。
埋地管线的腐蚀原因主要有：土壤腐蚀、大气腐蚀和生物腐蚀3种。
但是管道防腐层在生产、运输、施工中无法保证不受到任何损坏。
另外，不可能将管道与腐蚀环境、介质完全隔离。
而且用于防腐绝缘层的各种材料，都不同程度地具备吸水和透气性，埋地后在土壤溶液作用下，管道防护层由于埋地时间长久而出现老化、发脆、剥离、脱落。
因此，单纯地对埋地钢管采用防腐涂层的防护办法不能有效解决地埋管道腐蚀问题。
采用管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防蚀措施。
2 阴极保护系统设计2.1 阴极保护方法埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。
阴极保护是指将被保护金属口煤气管道进行阴极极化，使电位负移到金属表面阳极的平衡电位，消除其化学不均匀性所引起的腐蚀电池，使金属免遭环境介质( 如土壤)的腐蚀，即用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道、设备的腐蚀，从而达到延长被保护管道的使用寿命，提高其安全性和经济性的目的。
使用阴极保护时，被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的费用。
阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。
采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于区域范围较小的埋地钢管腐蚀。
强制电流法则有：保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线的防腐。
埋地管道采用阴极保护防腐技术讲座
埋地管道采纳阴极保护防腐技术讲座洛阳固雅特种防腐防火资料项目有限企业2018年 9月 5日埋地采纳阴极保护防腐技术讲座一、术语1、阴极保护经过降低腐化电位而达到的电化学保护。
2、牺牲阳极靠着自己腐化速度的增添而供给阴极保护电流的金属或合金，往常有镁、锌、铝三类。
3、暂时性阴极保护在管线埋入地下后，正式阴极保护还没有投运以前对强腐化地域的管段采纳的腐化控制手段。
4、接地电池采纳一对或几对牺牲阳极，相互用绝缘垫分开，再用填料填补并包扎，经过填料的电阻耦合起来，以除去强电电涌冲击。
<用来供给一个低电阻通道，排放强电电涌，但不泄露阴极保护直流电流的一种装置。
往常采纳新资料制做，有时也用镁。
）5、接地垫安装在地面或地下的裸露的导体，相互摆列相连，以供给一个跨步距离范围内的等电位。
6、填包料为改良埋地阳极工作条件而填塞在阳极周围的导电性资料一般75%<石膏） +20%<膨润土） +5%<Na2SO4）<石膏：保证电流均匀输出，使资料均匀地耗费。
膨润土：确保水分。
Na2SO4：降低填料的电阻率。
）7、冷隔金属浇铸冷却过程中形成的阶梯面。
8、长效参比电极寿命大于 1 年的土壤或水中的参比电极。
<种类许多，常用的有甘汞、银 /氯化银、铜 /硫酸铜、纯锌等电极。
）9、开路电位指金属修建物未加阴极保护时的电位，即自然腐化电位。
10、闭路电位指牺牲阳极在介质中与被保护构造连结在一同时的电位<即工作电位）。
11、最小保护电位金属达到完整保护所需要的，绝对值最小的负电位值12、最大保护电位阴极保护条件下同意的绝对值最大的负电位值13、保护电位指被保护构造在施加阴极保护后的电位，是判断阴极保护程度的一个重要参数。
14、极化电位由于电流的流动惹起电极/电解质界面电位的偏移称为极化，在极化状态下的电位称为极化电位。
15、杂散电流杂散电流指设计的或规定的回路之外流动的电流。
16、IR 降电流在介质中流动所造成的电阻压降。
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Fe2+
1s22s22p63s23p63d64s0
O2-
1s22s22p6
Ne
1s22s22p6
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1、金属电化学腐蚀基础知识
阳极反应： Fe
Fe2+ + + 4e
2e 4OH-
（氧化反应）（失电子） （还原反应）（得电子）
阴极反应： O2 + 2H2O
总反应：
2Fe + O2 + 2H2O
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2、阴极保护技术原理及发展简史
1833年提出了法拉第电解定律，1834年发现了腐蚀损耗与电流之间 的定量关系。在题为《关于电的实验研究》的论文中首先提出了“电 解质”、“电极”、“阳极”、“阳离子”和“阴离子”等概念，这 奠定了阴极保护的理论基础。
米歇尔 . 法拉第 (1791-1867) 最重要的科学成就在于苯的发现、法拉第电解定律和电磁感应
四者缺一，腐蚀不会发生与发展
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1、金属电化学腐蚀基础知识
油田中各种局部腐蚀 <1> O2存在时：
阳极反应：Fe
Fe2+ + 2e 4OH2Fe(OH)2
阴极反应：O2+2H2O+4e 总反应：2Fe+O2+2H2O
多发生在油田埋地集输管道的外壁、储罐底板外壁，含O2集输管道内壁（外部引入O2 时，如回注污水含氧不合格、缓蚀剂加注不当时引入）、储罐内壁、穿越套管内管段的外壁、
埋地管道水泥固定墩附近土壤侧管道的外壁、各种地下/地上管线地面交界处附近地下一侧
的管道外壁等；常见，多发。
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1、金属电化学腐蚀基础知识
油田中各种局部腐蚀 <2> CO2存在时：
CO2+H2O
H2CO3
H2CO3
2H+ + CO32-
阴极反应 阴极反应 总 反 应
Fe
Fe2+ + 2e H2 FeCO3+H2
）；此时还原反应所需电子从牺牲阳极或外电源获得。由此实现了阴极保护，抑制或停止了
金属的腐蚀过程。
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2、阴极保护技术原理及发展简史
引起金属管线腐蚀的
因素很多，但无论什么
原因，管线表面都会出 现阳极区和阴极区，在 阳极区电流由金属管线 表面流出，进入周围环 境电解质 ( 土壤和水 ) ， 管线在该区域将会发生 腐蚀。 材料表面有电 流流出到环境 介质的地方才 发生腐蚀 在阴极区，电流由电
②同时发生在空间上彼此独立的两个区域（阳极区、阴极区）； ③两个独立的腐蚀反应有一个相同的腐蚀速度； ④阴/阳极面积比对腐蚀穿孔速率影响巨大。
必 要 条 件： ①金属材料本身形成阳极区/阴极区；
②被腐蚀的金属材料一定与电解质水溶液相接触；
③电解质水溶液中必须含有腐蚀介质（O2、CO2、H2S、SRB）； ④必须具有电子通路和离子通道（金属材料/腐蚀电解质）。
阳极反应：Fe
阴极反应
Fe2+ + 2e
Had+Had H2 钢铁中扩散，
2H+ + 2e
总 反 应
Fe+ H2S
FeS+H2
形成H2
体积腐蚀
这种腐蚀破坏通常有两种类型
氢渗透
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1、金属电化学腐蚀基础知识
油田中各种局部腐蚀 <4>硫酸盐还原菌（SRB）存在时：
注水开发的油田集输系统中都存在SRB。SRB的繁殖可使系统中的H2S含量增加，腐蚀 性增强；水质明显恶化，变黑、发臭。同时，Fe2+、S2-、OH 等腐蚀产物还会与水中成垢 的离子共同沉淀成污垢，造成垢下腐蚀及管道堵塞。另外，堵塞部分地层，注水压力上升，
中性介质（水溶液、土壤） OHFe(OH)2 Fe2+ Fe2+ 4OH2e 2e 4e+ 2H2O + O2 金属管壁 金属管壁 阴极区 O2 O2
O2
O2
阳极区（腐蚀部位）
阳极反应： Fe
Fe2+ +
2e 4OH-
（氧化反应）（失电子） （还原反应）（得电子）
阴极反应： O2 + 2H2O 总反应：
加设阴极保护装置”。
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讲座内容
1、金属电化学腐蚀基础知识
2、阴极保护技术原理及发展简史 3、阴极保护技术的分类 4、阴极保护系统的基本构成 5、阴极保护准则 6、涂层与阴极保护的相互关系 7、阴极保护系统施工与验收 8、阴极保护运行维护与管理
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2、阴极保护技术原理及发展简史
但是要求保护电流密度比较小， 在经济上才合算。
地下管线和储罐 地下电缆 船舶 海上采油平台 水闸和码头 钢筋混凝土建筑物
金属结构进行阴极保护时需要考虑的因素
可行性
经济性
金属材料在所处的介 质中要容易进行阴极 极化，否则耗电量大 ，不宜于进行阴极保 护。
适用性 被保护设备的形状、 结构不要太复杂。否 则可能产生“遮蔽现 象”，使金属表面电 流分布不均匀。
回路中电 流的方向
解质流到管线表面上，
该区域的腐蚀速率将进 一步减小。
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2、阴极保护技术原理及发展简史
材料表面的电流 流出点发生腐蚀
例1
氧浓差腐蚀电
例2 杂散电流方向： 土壤环境 管道 （流入点，不腐蚀） 管道（流出点 ，优先腐蚀）
池的电流方向：
管道的缺氧区（腐蚀
点） 土壤环境 管道的富氧区 （腐蚀较轻） 管道的缺氧区。
率减小 10 倍。这种减小的幅度，对于大部分
被保护的结构来讲是足够的。
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2、阴极保护技术原理及发展简史
电位-pH图
电位 -pH 图是从热力学
说明阴极保护的理论基
础。可以看出，在 pH=6~7 的中性水中， 铁呈活化腐蚀状态；通 过外加负电流的阴极极 化，可使铁的电极电位 从腐蚀区进入免蚀区。 对铁，这是一个热力学 稳定区，金属腐蚀停止
腐蚀介质必须是能导 电的，并且要有足够 的量以便能建立连续 的电路。
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2、阴极保护技术原理及发展简史
1812
提出阴极保护假说
1824 (阴极保护元年)
“三宝垄”号帆船阴极保护实验成功
1826
明确提出“阴极保护效应” 汉弗莱.戴维爵士 Sir Humphrey Davy (1778-1829)
讲座内容
1、金属电化学腐蚀基础知识
2、阴极保护技术原理及发展简史 3、阴极保护技术的分类 4、阴极保护系统的基本构成 5、阴极保护准则 6、涂层与阴极保护的相互关系 7、阴极保护系统施工与验收 8、阴极保护运行维护与管理
1、金属电化学腐蚀基础知识
金属电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的电解质溶液 (土壤或水溶液等)发生电化 学作用而产生的破坏。
对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使其电极电位负移至金属氧化还原平衡电位， 或金属表面最活泼的电极电位，消除金属表面的电化学不均匀性，从而抑阻金属腐蚀的保护 方法称为阴极保护。
锌
铁
效益 氧化反应：FeFe2++2e铁表面
还原反应： 2H++ 2e- H2
盐酸溶液
锌表面 氧化反应：ZnZn2++2e还原反应： 2H++ 2e- H2
2H+ + 2e Fe+H2CO3
CO2水溶液对钢铁材料的腐蚀，影响因素有两个：一是受H+去极化影响，二是与产物 能否成膜，膜的结构和稳定性有重要关系。
腐蚀形貌：产物膜局部破损处的点蚀，引发环状或台面状的蚀坑、蚀沟。
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1、金属电化学腐蚀基础知识
油田中各种局部腐蚀 <3> H2S存在时：
锌为电化学电池的阳极，锌的腐蚀加速，其表面 盐酸 集中进行氧化反应： ZnZn2++2e-
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2、阴极保护技术原理及发展简史
对于新建的管道，阴极保护的投资一般不超过总投资的4%，管道的寿命则可以延
长20-30年，甚至更长时间。
根据对管道提供电流的方式不同，阴极保护技术分为牺牲阳极法和外加电流法两 种。两种方式的基本原理是相同的，主要是电源提供方式不同。可从动力学（电 极反应、 Evans图）\热力学（电位-pH图）以及金属界面反应等诸方面理解阴极 保护原理。 阴极保护是最有效的金属腐蚀控制措施之一，但对不完全熟悉它的人来说，感觉 阴极保护是一种复杂的防腐方法。实际上，阴极保护的基本原理和概念很简单，
-
注水量减小，直接影响产量。
高温型：55~60℃，中温型：30~35℃； PH 值：一般在5.5~9.0，最适宜：7.0~7.5
阳极反应：
阴极反应：
去极化剂：
Page 合金
防腐涂层
阴极保护
缓蚀剂
非金属管
表面技术
工艺结构
评价监测
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1、金属电化学腐蚀基础知识
，即此时铁获得了阴极
保护。 根据热力学计算获得的Fe-H2O系电位-pH图
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2、阴极保护技术原理及发展简史
金属界面反应
电化学腐蚀界面反应和阴极保护图解
由于阴极保护系统通过牺牲阳极或外电源，能对金属提供足够量的电子（施加所需的负 电流），使金属界面呈负电性和达到足够负的电极电位，从而抑阻氧化反应（Fe→Fe2++2e
的阴极保护电流就越大。阳极电流和阴极电流
的差即是维持该电位所需的电流量，等于施加 到管道上的阴极保护电流。 必须注意，除非金属的电位被极化到其平 衡电位 Eequil ，否则，就不能实现完全的保护 。在平衡电位下，金属的净腐蚀速率为零。一 般地，由于需要很高的电流，要达到完全的保 护是不现实的。施加的电流随着电位的负移而 呈指数增加。电位负移 100mV 就可使腐蚀速