埋地管道的阴极保护

阴极保护的方法（分类） §3-l概述
本章主要介绍埋地管道的阴极保护。 实现阴极保护的方法通常有牺牲阳极法和强制电流法。由于 杂散电流排除过程中，在管道上保留有一定的负电位，使管道 得到了阴极保护，所以排流保护也是一种限定条件下的阴极保 护方法。
牺牲阳极法
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，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。
阴极保护的方法（分类） §3-l概述
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。
阴极保护原理
§3-l概述
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。
阴极保护原理
§3-l概述
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。总之，极化消除了被 保护金属体表面的电化学不均匀性，抑制了微电池作用；又阴 极极化构成了新的大地电池即保护电路，使被保护金属体成为 新的大地电池的阴极，从而在其表面只发生得电子的还原反应， 金属不再发生氧化丢电子的反应，腐蚀也不再发生。这是阴极 保护使金属受到防护的原理。从图上可以看出，要达到完全保 护，外加的保护电流要比原来的腐蚀电流大得多。这就是阴极 保护的原理。显然，保护电流IP与最大腐蚀电流IC的差值决定 于腐蚀电池的控制因素。受阴极极化控制时，二者的差值要比 受阳极极化时小得多。因此，采用阴极保护的经济效果较好。
天然气管道一般不采取专 门阴极保护内腐蚀，但化工 行业常采用
§3-l 概述
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。
强制外加电流阴极保护 牺牲阳极阴极保护（镀锌管）
✓ 选用在该管道具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺 ✓ 选用管道防腐层及阴极保护的外保护措施 ✓ 控制管输流体的成分，如净化处理除去水及酸性组分 ✓ 使用缓蚀剂控制内腐蚀 ✓ 选用内防腐涂层 ✓ 建立腐蚀监控和管理系统
教学目的与要求
➢ 了解阴极保护简史、熟悉并掌握阴极保护原 理和参数，了解实施阴极保护的基本材料。
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。
外加电流法：将被保护的管道与直流电源的负极相连，把 辅助阳极与电源正极相连，使管道成为阴极，如图a。
牺牲阳极法：在待保护的管道上连接一种电位更负的金属 或合金，形成一个新的腐蚀原电池。接上的金属成为牺牲 阳极，整个管道成为阴极受到保护，如图b。
阴极保护简史
§3-l概述
防腐层与阴极保护的同时使用称之为联合 保护。联合保护使腐蚀控制手段相互补充， 使腐蚀控制工程成本降低，经济合理，安全 可靠。这已成为世界发达国家对地下、水中 的金属结构构进行腐蚀防护的共同法规。
那么，什么是阴极防护呢？它包括哪几种 方法，又各使用在什么场合?这将在本章做 重点介绍。
➢ 掌握强制电流阴极保护的工艺计算方法。 ➢ 了解并熟悉强制电流法阴极保护系统的设计
过程。 ➢ 了解牺牲阳极材料的特性和适用范围。 ➢ 掌握牺牲阳极法阴极保护系统的设计。 ➢ 了解阴极保护参数的测量
教学内容
§3-1 概述 §3-2 强制电流法阴极保护 §3-3 牺牲阳极法阴极保护 §3-4 阴极保护参数的测量
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管道腐蚀与阴极保护
第三章 埋地管道的阴极保护
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主wenku.baidu.com：黄维秋 单位：江苏工业学院
油气储运工程教研室
勇担责任 追求卓越2
油气管道腐防蚀腐控层制、的油漆基本方法搪瓷、复塑钢管、F4衬里
腐蚀控制方法
内 外
涂层
衬里 电法保护 缓蚀剂
阴极保护 阳极保护
电物 化理 学保 保护 护
§3-1 概述
➢ 阴极保护简史 ➢ 阴极保护原理 ➢ 阴极保护的方法（分类） ➢ 阴极保护参数 ➢ 阴极保护准则 ➢ 管道实施阴极保护的基本条件
阴极保护简史
§3-l概述
防止金属腐蚀的方法有多种，阴极保护是其中之一。由于
金属在自然环境和工业生产环境中的腐蚀破坏大部分为电化 学腐蚀造成，因此，阴极保护在腐蚀控制工程中占有重要地 位。对金属表面施加防腐绝缘层(又称覆盖层)，是一种物理 防护方法。它通过金属表面的绝缘处理，使金属与腐蚀介质 隔离开。这种防腐方法是有效的，但在实际工程中不可能做 到绝对可靠。这是因为任何一种绝缘的涂层材料都不时能完 全不透小分子，如水、氧气等；同时，钢与防腐绝缘层界面 之间的物质传递也是不可避免的。再者，金属表面的防腐绝 缘层在施工生产中和在运输贮存中不可能不产生缺陷。但是， 阴极保护法则可以弥补防腐层的缺陷，对腐蚀反应进行积极 的干预，从而更彻底的抑制腐蚀反应的发生。