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《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。
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。
阴极保护原理讲义PPT课件
2、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于100mV。
在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位， 待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然 电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极 化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定， 以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得 低于－1.10VCSE。
阴极保护原理讲义
第一章 绪 论 第二章 阴极保护基本原理 第三章 阴极保护主要参数 第四章 阴极保护准则 第五章 牺牲阳极保护阳极材料 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 第七章 辅助阳极的选择 第八章 恒电位仪操作规定 第九章 阴极保护参数的测量 第十章 阴极保护的运行管理 第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题 第十二章 阴极保护站常见故障处理
二、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。
饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性 和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）
被保护结构 钢铁（土壤或水中）
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜 参比电 极
氯化银 参比电极
高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸 水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化， 形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材 料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。 除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋 在低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲 刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大， 搬运和安装时易损坏。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
在有些情况下，在断开电源0.2-0.5秒内测量断电电位， 待结构去极化后（24或48小时后）再测量结构电位（自然 电位），其差值应不小于100mV。也可以用通电电位（极 化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。
3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定， 以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得 低于－1.10VCSE。
阴极保护原理讲义
第一章 绪 论 第二章 阴极保护基本原理 第三章 阴极保护主要参数 第四章 阴极保护准则 第五章 牺牲阳极保护阳极材料 第六章 外加电流阴极保护阳极材料 第七章 辅助阳极的选择 第八章 恒电位仪操作规定 第九章 阴极保护参数的测量 第十章 阴极保护的运行管理 第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题 第十二章 阴极保护站常见故障处理
二、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。
饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性 和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。
土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）
被保护结构 钢铁（土壤或水中）
相对于不同参比电极的电位
饱和硫酸铜 参比电 极
氯化银 参比电极
高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸 水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化， 形成一层薄的SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材 料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。 除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋 在低电阻率土壤中。 高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲 刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大， 搬运和安装时易损坏。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电 道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。
《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
感谢观看
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；
《阴极保护工程介绍》课件
牺牲阳极阴极保护是通过电化学 反应，使阳极金属逐渐溶解，释 放出的电流对被保护的金属进行 阴极保护的方法。
原理
牺牲阳极阴极保护利用了不同金 属在电化学反应中的电位差异， 使阳极金属发生氧化反应，释放 电流，从而抑制被保护金属的腐 蚀。
应用范围
牺牲阳极阴极保护适用于土壤、 淡水和海水等环境中的管道、储 罐、结构物等金属设施的保护。
被保护结构的腐蚀速率应小于预设的腐蚀 速率值。
评估实例
某管道阴极保护工程
通过电阻测量法和保护电位法评估， 得出保护率为95%，电位处于保护电 位范围内，评估结果为优秀。
某储罐阴极保护工程
通过极化电阻法和腐蚀速率法评估， 得出极化电阻大于预设值，腐蚀速率 小于预设值，评估结果为良好。
THANK YOU
03
阴极保护系统设计
设计原则
01
安全性原则
确保阴极保护系统在运行过程中不 会对设备或人员造成伤害。
环保性原则
设计时应考虑减少对环境的影响， 优先选择环保材料和工艺。
03
02
经济性原则
在满足保护效果的前提下，尽可能 降低成本。
可维护性原则
系统设计计步骤
需求分析
设备质量
选用质量可靠、性能稳定的阴 极保护设备。
环境因素
考虑环境因素对阴极保护效果 的影响，如土壤湿度、温度等 。
施工规范
遵循相关施工规范和标准，确 保施工质量。
维护与检测
日常巡检
定期对阴极保护系统进行巡检，检查设备运 行状况。
故障处理
发现故障时及时处理，确保系统正常运行。
定期检测
使用专业检测设备对阴极保护效果进行检测 ，确保保护效果达标。
排流保护
定义
原理
牺牲阳极阴极保护利用了不同金 属在电化学反应中的电位差异， 使阳极金属发生氧化反应，释放 电流，从而抑制被保护金属的腐 蚀。
应用范围
牺牲阳极阴极保护适用于土壤、 淡水和海水等环境中的管道、储 罐、结构物等金属设施的保护。
被保护结构的腐蚀速率应小于预设的腐蚀 速率值。
评估实例
某管道阴极保护工程
通过电阻测量法和保护电位法评估， 得出保护率为95%，电位处于保护电 位范围内，评估结果为优秀。
某储罐阴极保护工程
通过极化电阻法和腐蚀速率法评估， 得出极化电阻大于预设值，腐蚀速率 小于预设值，评估结果为良好。
THANK YOU
03
阴极保护系统设计
设计原则
01
安全性原则
确保阴极保护系统在运行过程中不 会对设备或人员造成伤害。
环保性原则
设计时应考虑减少对环境的影响， 优先选择环保材料和工艺。
03
02
经济性原则
在满足保护效果的前提下，尽可能 降低成本。
可维护性原则
系统设计计步骤
需求分析
设备质量
选用质量可靠、性能稳定的阴 极保护设备。
环境因素
考虑环境因素对阴极保护效果 的影响，如土壤湿度、温度等 。
施工规范
遵循相关施工规范和标准，确 保施工质量。
维护与检测
日常巡检
定期对阴极保护系统进行巡检，检查设备运 行状况。
故障处理
发现故障时及时处理，确保系统正常运行。
定期检测
使用专业检测设备对阴极保护效果进行检测 ，确保保护效果达标。
排流保护
定义
阴极保护基础知识讲解
第一节 腐蚀
1.4管道的腐蚀控制
管道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（电化学腐蚀） 5、添加缓蚀剂
第二节 阴极保护法
2.1阴极保护的原理：
是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。 有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护 和外加电流阴极保护。
注意：从理论上讲，如果涂层是完整、无缺陷的，那么，涂 层自己就可以完成防腐任务。然而，要做到涂层无缺陷，实际上 是很困难和不经济的。因此，涂层和阴极保护的结合，99%的防 腐任务有防腐层承担、阴极保护对防腐层缺陷处进行保护，是最 经济、有效的防腐措施。
第二节 阴极保护法
2、强制电流法 将被保护金属与外加电源负极相连，辅助阳
极接到电源正极，由外部电源提供保护电流，以 降低腐蚀速率的方法。
第二节 阴极保护法
➢ 直流电源的正极连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）。 ➢ 电流从辅助阳极流出，经电解质到达管道表面（破损处），再流回电
源的负极。
第二节 阴极保护法
50～100m深井地床，直径在250mm以上，阳极排 列在深井中，当地表土壤电阻率较大，或空间狭 小时，或管网密集时，宜采用深井阳极。
深井阳极电流分布较浅埋阳极均匀，对其他结 构干扰小，受季节性变化影响小，但造价较高， 且一旦出现故障，则很难修复。
安装深井阳极时，应安装多孔排气管，排除阳 极反应产生的氯气、氧气，以防止气阻。
第二节 阴极保护法
1、牺牲阳极法 将被保护金属和一种电位更负的金属或合金
详解管道阴极保护原理ppt课件
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20
• 应用无污染的热源将钢管加热至合适的涂敷温度， 环氧粉末涂料均匀地涂敷到钢管表面；胶粘剂的 涂敷必须在环氧粉末胶化过程中进行；聚乙烯层 的涂敷可采用纵向挤出工艺或侧向缠绕工艺。公 称直径大于5OOmm的钢管，宜采用侧向缠绕工艺。 采用侧向缠绕工艺时，应确保搭接部分的聚乙烯 及焊缝两侧的聚乙烯完全辊压密实，并防止压伤 聚乙烯层表面;采用纵向挤出工艺时，焊缝两侧不 应出现空洞。聚乙烯层涂敷后，确保熔结环氧涂 层固化完全，然后用水冷却至钢管温度不高于 60℃。
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16
• (4)修补
• 在FBE管道上发现缺陷时，应先清除掉缺陷 部位的所有锈斑、鳞屑、裂纹、污垢和其 他杂质及松脱的涂层；将缺陷部位打磨成 粗糙面， 用干燥的布或刷子将灰尘清除干 净，用双组分液体环氧树脂涂料进行局部 修补。
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17
• 4、聚乙烯防腐层
• （1）防腐层结构
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• 对大于30mm的损伤，先除去损伤部位的污 物，将该处的聚乙烯层打毛，并将损伤处的 聚乙烯层修切成圆形，边缘应倒成钝角。在 孔洞部位填满与补伤片配套的胶粘剂，贴上 补伤片。最后，在修补处包覆一条热收缩带， 包覆宽度应比补伤片的两边至少各大50mm。
• 补伤时也可以先清理表面，然后用双组分液 态环氧涂料防腐，干膜厚度与主体管道相同， 然后贴上补伤片或再加热收缩带。
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二、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。
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管道通常在野外埋地，安全要 求相对较低
保护电流主要消耗于涂层针孔或破 损处，一般只需较小电流（几安培） 即可达到充分保护
除管道、罐底板及混凝土基础 外，还有避雷防静电接地系统
易燃易爆场所，属一级防火区， 安全要求高
大部分电流通过设备底座、接地系统漏失， 只有小部分电流消耗在管网、罐底板上，通 常保护电流需求较大，几十乃至数百个安培
• 保护系统各保护对象之间应设电流调控设施 • 在杂散电流干扰区，设计应考虑减缓措施
阴极保护系统的设计—安全要求
• 出于人身安全，阴极保护电源的开路电压不宜 超过50V d.c.（超过时采取适当的安全措施）；
• 下列情况下，应考虑出现意外的可能性：
– 邻近高压线导致感应电压和地电位升高； – 因电力系统故障产生电涌影响，包括击穿绝缘接头； – 雷击影响； – 运载易燃或可形成爆炸性
阴极保护系统的设计—根据设计 参数预测保护电流需求
• 影响阴极保护电流需求的参数
– 结构表面氧的可获得性； – 涂层的氧及水渗透率； – 结构金属表面的有效裸露面积
• 有些情况下，依据经验综合考虑上述参数估计一个电 流密度（以mA/m2表示），该估计数字应包括考虑涂 层劣化的裕量；
• 估计电流密度乘以结构的总埋地面积即得出近似的电 流总需求；
–储罐底板中心外保护电位应为-850mV或更负，周边保 护电位在消除IR降后，应相同或略负于锌合金的电位
设计前期工作
由于密集金属结构区的复杂性，特别 是已建站厂往往经过多次改造，因此设 计之前的资料调研和现场勘测必不可少。 详细了解保护区内金属结构的布局、功 能、接地面积、绝缘状况及环境的腐蚀 性等。要考虑采用深井阳极或深埋阳极 的可能性，必须掌握地下的地质结构、 水文资料及不同深度地层的土壤电阻率 等，必要时可钻试验孔实际勘测
b) 对于透气性差的粘土中的钢构筑物的保护电位 为-950mV或更负；
c) 对于高电阻率（>500Ω•m）的砂石质环境中的 钢构筑物保护电位为-750mV或更负。
–最负保护电位应根据防腐层状态及环境确定，以不损 坏防腐层粘结力及不造成邻近非保护体的干扰为原则， 消除IR降后的最负保护电位通常不宜比-1.25V更负；
• 实际上，环境特征以及结构电流密度的不确定性可能 会限制该方法的应用，除非有以往类似结构的经验
阴极保护系统的设计—根据现场 试验确定保护电流需求
对已建结构施加临时阴极保护：测量通电点和 结构上一定距离上的至少另外一点，根据结构 的电位变化和所施加的电流，可以计算结构对 地电阻并确定施加电流沿结构的分布和永久阴 极保护装置的电流需求
区域性阴极保护技术
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
保护对象 保护回路
接地系统
安全要求
保护电流 需求
阴极保护站
设
置
阳极地床 设计
对外部结构
干
扰
屏蔽影响
运行调试及 后期整改
管道干线阴极保护 多为单一管线
区域性阴极保护 管网、储罐底板等
简单
非常复杂
管道本身
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
阴极保护系统的设计—一般原则
• 在系统要求的寿命期内提供完全保护：
– 达到保护准则要求的保护水平 – 符合有关法规要求 – 不会对外部结构产生有害的阴、阳极干扰 – 不会产生对结构及其涂层有害的过负电位 – 有适当的监测系统评价达到的保护水平 – 在通讯或信息技术电路中不会引起过多电噪声
空气／气体混合物的结构 上产生电火花；
• 土壤电位梯度5V/m（水中3V/m）
超出时应设置警示装置并防止进入
阴极保护准则
采用下述准则之一作为保护水平的判据：
a) 外加电流阴极保护时，测得的构筑物对地极化 电位为-850mV或更负〈相对Cu／CuS04电极，以下 同〉，测试中应注意排除土壤中正、负电场以及IR降 的影响；
阴极保护设计应收集的资料
I) 现有邻近阴极保护系统的布局及其运行参数； j) 可能存在的其它电干扰源； k) 危险区边界； l) 地层结构、不同深度的土壤类型及电阻率； m) 保护区地下水位、冰冻线深度、基岩深度； n) 保护区内管道／地、储罐／地自然电位； o) 可供选择的供电电源; p) 保护电流需求、杂散电流干扰及其它相关测试数据
必要时，对于大型结构如罐区，沿整个结 构测试，获得整个结构的极化电位值
阴极保护系统的设计
保护方式
强制电流阴极保护—主要保护方式
－有可靠的电源； －能对周围金属构筑物及外部干
线造成干扰腐蚀； －合理的选择辅助阳极地床的位
置及埋设方式； －符合防爆安全规定； －在地质条件允许情况下，应优
先考虑采用深阳极地床； －采用多组阳极地床时，控制点
沿管线分散布置，相距数十甚至上 百千米
多采用浅埋阳极床，相对简单，安 装位置选择余地较大
在站场内，相对集中
一般采用多组阳极，安装位置在一定 程度上受到限制，要达到理想的阳极 床设计非常困难
较少且容易控制
较多且难以控制
短路套管、剥离涂层等导致管 道保护屏蔽
运行调试简单容易Байду номын сангаас一般不需后期 整改
金属结构密集排布导致区域内屏蔽
保护回路复杂，需经过反复调试，后 期调整必不可少
辅助阳极地床
阴极保护 电源
站外管道干线 站 场 绝缘接头 设 施
站 场 设 施
图1 长输管道干线阴极保护
阳极 管网
阳极
阳极
图2 站场区域阴极保护
储罐
对于在相对狭窄区域内有众多金属 结构如管网、储罐、设备底座以及接地 系统等的结构密集区实施阴极保护，以 尽可能小的保护电流使区域内的结构获 得充分而尽可能均匀的保护、并且排除 或有效控制干扰、减缓屏蔽是关键，特 别是对于已建结构区
阴极保护设计应收集的资料
a) 保护区域平面布置图； b) 保护对象种类、数量、建造日期、腐蚀历史／现状、
整改大修历史及相关图纸、资料； c) 保护对象电连续性、与外围结构的电隔离； d) 拟保护埋地管道的防腐类型／级别、技术现状； e) 拟保护储罐容量、储存介质／工作温度、进出罐频
次、罐底沉积水高度； f) 拟保护储罐避雷防静电接地型式、材质及数量； g) 保护区内机、泵、炉等设备接地型式、材质及数量； h) 保护区外围金属结构的类型、数量；
保护电流主要消耗于涂层针孔或破 损处，一般只需较小电流（几安培） 即可达到充分保护
除管道、罐底板及混凝土基础 外，还有避雷防静电接地系统
易燃易爆场所，属一级防火区， 安全要求高
大部分电流通过设备底座、接地系统漏失， 只有小部分电流消耗在管网、罐底板上，通 常保护电流需求较大，几十乃至数百个安培
• 保护系统各保护对象之间应设电流调控设施 • 在杂散电流干扰区，设计应考虑减缓措施
阴极保护系统的设计—安全要求
• 出于人身安全，阴极保护电源的开路电压不宜 超过50V d.c.（超过时采取适当的安全措施）；
• 下列情况下，应考虑出现意外的可能性：
– 邻近高压线导致感应电压和地电位升高； – 因电力系统故障产生电涌影响，包括击穿绝缘接头； – 雷击影响； – 运载易燃或可形成爆炸性
阴极保护系统的设计—根据设计 参数预测保护电流需求
• 影响阴极保护电流需求的参数
– 结构表面氧的可获得性； – 涂层的氧及水渗透率； – 结构金属表面的有效裸露面积
• 有些情况下，依据经验综合考虑上述参数估计一个电 流密度（以mA/m2表示），该估计数字应包括考虑涂 层劣化的裕量；
• 估计电流密度乘以结构的总埋地面积即得出近似的电 流总需求；
–储罐底板中心外保护电位应为-850mV或更负，周边保 护电位在消除IR降后，应相同或略负于锌合金的电位
设计前期工作
由于密集金属结构区的复杂性，特别 是已建站厂往往经过多次改造，因此设 计之前的资料调研和现场勘测必不可少。 详细了解保护区内金属结构的布局、功 能、接地面积、绝缘状况及环境的腐蚀 性等。要考虑采用深井阳极或深埋阳极 的可能性，必须掌握地下的地质结构、 水文资料及不同深度地层的土壤电阻率 等，必要时可钻试验孔实际勘测
b) 对于透气性差的粘土中的钢构筑物的保护电位 为-950mV或更负；
c) 对于高电阻率（>500Ω•m）的砂石质环境中的 钢构筑物保护电位为-750mV或更负。
–最负保护电位应根据防腐层状态及环境确定，以不损 坏防腐层粘结力及不造成邻近非保护体的干扰为原则， 消除IR降后的最负保护电位通常不宜比-1.25V更负；
• 实际上，环境特征以及结构电流密度的不确定性可能 会限制该方法的应用，除非有以往类似结构的经验
阴极保护系统的设计—根据现场 试验确定保护电流需求
对已建结构施加临时阴极保护：测量通电点和 结构上一定距离上的至少另外一点，根据结构 的电位变化和所施加的电流，可以计算结构对 地电阻并确定施加电流沿结构的分布和永久阴 极保护装置的电流需求
区域性阴极保护技术
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
保护对象 保护回路
接地系统
安全要求
保护电流 需求
阴极保护站
设
置
阳极地床 设计
对外部结构
干
扰
屏蔽影响
运行调试及 后期整改
管道干线阴极保护 多为单一管线
区域性阴极保护 管网、储罐底板等
简单
非常复杂
管道本身
主要内容
区域性阴极保护技术的特点 • 系统的设计 • 施工与运行调试 • 干扰控制
阴极保护系统的设计—一般原则
• 在系统要求的寿命期内提供完全保护：
– 达到保护准则要求的保护水平 – 符合有关法规要求 – 不会对外部结构产生有害的阴、阳极干扰 – 不会产生对结构及其涂层有害的过负电位 – 有适当的监测系统评价达到的保护水平 – 在通讯或信息技术电路中不会引起过多电噪声
空气／气体混合物的结构 上产生电火花；
• 土壤电位梯度5V/m（水中3V/m）
超出时应设置警示装置并防止进入
阴极保护准则
采用下述准则之一作为保护水平的判据：
a) 外加电流阴极保护时，测得的构筑物对地极化 电位为-850mV或更负〈相对Cu／CuS04电极，以下 同〉，测试中应注意排除土壤中正、负电场以及IR降 的影响；
阴极保护设计应收集的资料
I) 现有邻近阴极保护系统的布局及其运行参数； j) 可能存在的其它电干扰源； k) 危险区边界； l) 地层结构、不同深度的土壤类型及电阻率； m) 保护区地下水位、冰冻线深度、基岩深度； n) 保护区内管道／地、储罐／地自然电位； o) 可供选择的供电电源; p) 保护电流需求、杂散电流干扰及其它相关测试数据
必要时，对于大型结构如罐区，沿整个结 构测试，获得整个结构的极化电位值
阴极保护系统的设计
保护方式
强制电流阴极保护—主要保护方式
－有可靠的电源； －能对周围金属构筑物及外部干
线造成干扰腐蚀； －合理的选择辅助阳极地床的位
置及埋设方式； －符合防爆安全规定； －在地质条件允许情况下，应优
先考虑采用深阳极地床； －采用多组阳极地床时，控制点
沿管线分散布置，相距数十甚至上 百千米
多采用浅埋阳极床，相对简单，安 装位置选择余地较大
在站场内，相对集中
一般采用多组阳极，安装位置在一定 程度上受到限制，要达到理想的阳极 床设计非常困难
较少且容易控制
较多且难以控制
短路套管、剥离涂层等导致管 道保护屏蔽
运行调试简单容易Байду номын сангаас一般不需后期 整改
金属结构密集排布导致区域内屏蔽
保护回路复杂，需经过反复调试，后 期调整必不可少
辅助阳极地床
阴极保护 电源
站外管道干线 站 场 绝缘接头 设 施
站 场 设 施
图1 长输管道干线阴极保护
阳极 管网
阳极
阳极
图2 站场区域阴极保护
储罐
对于在相对狭窄区域内有众多金属 结构如管网、储罐、设备底座以及接地 系统等的结构密集区实施阴极保护，以 尽可能小的保护电流使区域内的结构获 得充分而尽可能均匀的保护、并且排除 或有效控制干扰、减缓屏蔽是关键，特 别是对于已建结构区
阴极保护设计应收集的资料
a) 保护区域平面布置图； b) 保护对象种类、数量、建造日期、腐蚀历史／现状、
整改大修历史及相关图纸、资料； c) 保护对象电连续性、与外围结构的电隔离； d) 拟保护埋地管道的防腐类型／级别、技术现状； e) 拟保护储罐容量、储存介质／工作温度、进出罐频
次、罐底沉积水高度； f) 拟保护储罐避雷防静电接地型式、材质及数量； g) 保护区内机、泵、炉等设备接地型式、材质及数量； h) 保护区外围金属结构的类型、数量；