阴极保护系统简介
阴极保护究竟是什么
阴极保护究竟是什么在工业和民用建筑行业，防腐技术对于设备和结构的寿命至关重要。
其中一种经常使用的防腐技术是阴极保护。
那么，阴极保护究竟是什么？阴极保护概述阴极保护是一种防腐技术，旨在减少金属结构的腐蚀。
在阴极保护中，保护系统会利用电化学反应，将阴极（即金属结构）与阴极保护系统连接，使其成为电池中的负极，防止腐蚀。
阴极保护有两种常见的实现方式：被动阴极保护和主动阴极保护。
被动阴极保护被动阴极保护使用绝缘材料，如涂料、沥青或三氧化二铁等，包裹金属表面以防止金属暴露在腐蚀性环境中。
这种方法常用于防止混凝土结构中的钢筋锈蚀。
主动阴极保护主动阴极保护使用电流将被保护的金属结构作为阴极，利用外部电源施加阴极保护电位来促进电化学反应。
这种方法通常使用铝或铂等金属作为阳极，将其放在电解质中，连接到被保护的结构上。
阴极保护的实现要实现阴极保护，需要特定的材料和设计。
以下是一些常见的阴极保护实现方法：锌阳极锌阳极是一种常用的阴极保护材料。
这种金属可以与其他金属形成电流电池，并防止其腐蚀。
锌阳极常用于船舶、管道和水池等金属结构的防腐保护。
阳极保护垫片阳极保护垫片是一种实现阴极保护的简单方法。
这种垫片由天然橡胶和碳黑粉末制成，可以放在管路上或裹在金属表面上。
阳极保护垫片中的碳黑会成为电池中的阳极，从而形成阴极保护。
外部电流优化外部电流优化是一种针对土壤或水下金属结构的阴极保护方法。
外部电源（如太阳能电池板）提供电流，以促进阴极保护反应。
这种方法可用于管道、储罐和桥梁等大型金属结构的防腐保护。
阴极保护的优点和缺点阴极保护作为一种防腐技术，具有许多优点和缺点。
优点•阴极保护技术可提高金属结构的使用年限和寿命。
•阴极保护不使用有害化学品，避免有害物质的释放和污染。
•阴极保护可以在不中断使用金属结构的情况下进行。
缺点•实施阴极保护需要特定的材料和专业知识。
•阴极保护过程涉及电流传输和阴极结构评估，需要定期维护和检查。
•与其他防腐技术相比，阴极保护成本较高。
阴极保护_精品文档
阴极保护引言：阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法，主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。
通过采取适当的措施，将金属材料的电位移到更负的方向，从而减少金属材料的腐蚀速度。
本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。
一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。
金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中，受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。
通过施加外加电源，将金属材料的电位移向更负的方向，实施阴极保护，可以有效地减缓金属的腐蚀过程。
具体而言，阴极保护主要包括两种方式：1) 通过阴极电流的施加，在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽，从而降低腐蚀的速率；2) 通过阳极材料的提供，以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。
二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域，并且有着重要的经济和社会效益。
以下是几个常见的应用领域：1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。
通过在管道表面施加电流，降低金属管道的腐蚀速率，延长其使用寿命。
这种方法具有效果明显、使用方便等优点，已被广泛采用。
2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中，容易受到海洋环境的腐蚀。
阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度，延长船舶的使用寿命。
通过在船体附近安装阴极保护系统，将船体电位负化，以减少腐蚀。
3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施，经常接触到腐蚀性介质。
阴极保护可以在油罐内外表面施加电流，降低其腐蚀速率，保护油罐的安全运营。
三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法，具体选择方法应根据不同情况和需求作出。
以下是几种常见的阴极保护方法：1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一，通过外接直流电源，在金属结构和电源之间建立电路，施加足够的电流来实现保护。
通过控制电流大小和施加时间，可以有效地减缓金属的腐蚀速度。
阴极保护简介
阴极保护1.阴极保护：为了防止通信线路或设备被腐蚀，而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施。
2.原理：阴极保护的原理是在线缆的金属外皮上人为接入负电位，在一定距离之外的电极上接正电极，确保线缆的金属外皮对地具有负电位。
这样就不会出现电流通过线缆的外皮向外流出的现象，这样会起到保护线缆外皮的作用。
如下图：3.工作原理：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，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。
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。
4.阴极保护的种类：两种阴极保护法：外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。
1.牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。
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。
根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。
牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。
产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。
因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
优点：不需要外部电源、对邻近构筑物无干扰或很小、投产调试后可不需管理、工程越小越经济、保护电流分布均匀、利用率高。
缺点：需要外部电源、对邻近金属构筑物干扰大、维护管理工作量大。
2、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。
阴极保护系统简介
阴极保护系统简介首先清楚几个概念：1、浸于电解质溶液中的金属导体称为电极。
2、电解质是指在液体状态（溶解或熔融状态）时分子分解为离子因而能导电的物质。
3、双电层在金属与溶液中的界面两侧形成电位差，这个电位差即是该金属在该溶液中的电极电位4、如果把两个不同电极组成一体，因它们的电极电位不同，电极间的电位差，形成电势，即为电池，用导线把它接进电路，就可以向电路供电。
把这样只有两个电极构成的电池称为“原电池”5、电解：腐蚀电池与环境和被腐蚀金属间构成电流的通路，腐蚀电池的两极同时也成为电解的两极，在电流的作用下，阳极的金属不断溶解进入电解质，按电流的通路向阴极沉积，由此阳极发生腐蚀，金属逐渐损失阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。
阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。
实体布局请见示意图。
一、外加电流阴极保护：用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。
从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有外加电子注入管道表面。
当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。
这时，微阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。
施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。
当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。
此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。
用于阴极保护的恒电位仪整体说是一个负反馈放大——输出系统，与被保护物（如埋地管道）构成闭环调节，通过参比电极测量通电点电位，作为取样信号与控制信号进行比较，实现控制并调节极化电流输出，使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统是一种使用电流进行阴极保护的措施，通常用于金属结构的防腐。
以下是一个强制电流阴极保护系统的设计方案，包括系统组成和原理。
1. 系统组成：(1) 阴极保护源：通常是一个直流电源，用于提供保护电流。
(2) 电流传输装置：由电缆、连接头等组成，用于将阴极保护源的电流传输到受保护金属结构上。
(3) 保护电流分配装置：用于将阴极保护电流分配到受保护金属结构上的各个部位，以确保整个金属结构均受到保护。
(4) 测量监控装置：用于监测和测量阴极保护电流的大小和金属结构的电位，以便及时调整和控制电流的分配。
(5) 接地系统：用于提供电流回路的接地，形成一个完整的电流回路。
2. 工作原理：强制电流阴极保护系统的工作原理基于阴极保护原理，通过将保护电流引入金属结构，形成一个保护电流环路，从而达到防止金属结构腐蚀的目的。
当阴极保护系统开始工作时，阴极保护源提供直流电流，通过电流传输装置将电流输送到受保护金属结构上。
保护电流分配装置将电流按需分配到各个部位，以保证整个金属结构均受到保护。
测量监控装置实时监测金属结构的电位和保护电流的大小，当发现电位过高或保护电流不足时，会发出警报并调整电流的分配，以实现最佳的阴极保护效果。
接地系统起到了提供电流回路的作用，使得电流能够流经金属结构，形成一个完整的闭合回路。
良好的接地系统也能够有效降低结构上的电位，提高阴极保护的效果。
3. 设计要点：(1) 选择合适的阴极保护源：根据金属结构的大小和防腐要求选择合适的阴极保护源。
一般来说，阴极保护源需要能够提供稳定的直流电流。
(2) 合理布置电流传输装置和保护电流分配装置：根据金属结构的形状和大小，合理布置电流传输装置和保护电流分配装置，确保保护电流能够均匀分配到各个部位。
(3) 选择合适的测量监控装置：选择合适的测量监控装置，能够实时监测电位和电流，并具备报警和调整功能，以确保阴极保护系统的稳定工作。
船舶阴极保护系统简述
船舶阴极保护系统简述牺牲阳极装置由于船舶在水中运动，影响船舶保护的因素很多，主要有流速、温度、盐分等，所以每当有条件变化时，均应及时检验阴极保护的有效性。
对于船舶的牺牲阳极装置，有的是直接焊到船壳上或用螺栓拧到船壳上，有的是通过导线与船壳连接。
它的管理维护和埋地金属构筑物一样，测试程序也一样。
通常船壳上的阳极寿命应能满足船舶进坞大修周期，每次进坞都应检查阳极的腐蚀过程及形态、阳极与船壳的连接是否松动。
并将代表性阳极取下，用钢丝刷洗掉表面疏松腐蚀产物，然后称重。
检测的数量，每侧至少4支阳极。
如果阳极是焊在船壳上的，难以取下，可用钢丝刷掉腐蚀产物，就地测量其尺寸。
在日常管理中，可定期测量船壳对水电位，如一个月一次或两个月一次，当发现电位参数异常，应查找原因，如连接是否断掉或松动，阳极是否丢失或阳极已腐蚀完等。
强制电流系统强制电流系统的调试强制电流阴极保护系统安装完毕后，下水前要检查每只阳极及参比电极的绝缘水密封情况，核对所有接线是否正确。
下水时应及时调试。
在接通电源以前，将所有开关均放在断开状态，电位器调至最小，然后接通电源，调节阳极输出电流大小，将给定全船壳的保护电位。
-0.80Ｖ～-0.90Ｖ（Ag/AgCl）或+0.25V～+0.15V（Zn），然后测定全船壳的保护电位。
当船艏的电位差≤50mV时，表明电位分布均匀，处于保护范围内，也说明系统中的阳极和参比电极布置是适当的。
当船舶在航行时，可将转换的开关旋至相应位置，利用附近的参比电极测量船壳的保护电位。
如果采用了铅银合金,那么通电应在海水中进行，并应手控每支阳极的输出电流，处在最佳工作范围内，以便阳极表面形成较好的导电膜后，再全部接通阳极并采用自动控制。
航行中，若海区、航速等发生变化时，应观察自控装置运行情况，记录电流和电压的变化数据。
必要时，重新调整给定电位值，以使全船各部位都处于最佳保护状态。
阴极保护系统的管理与维护强制电流阴极保护系统通常设两个电流档：海港内是一档，海上又是一档。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计1. 引言1.1 背景介绍强制电流阴极保护系统是一种常用的金属防腐蚀技术，通过施加外部电流控制金属结构表面的电位，将金属结构的阳极和阴极区域之间形成保护电位差，从而实现对金属结构的防腐蚀保护。
在海洋平台、油气管道、桥梁等工程中，金属结构长期暴露在恶劣的环境中容易受到腐蚀的侵害，因此需要采取阴极保护措施。
强制电流阴极保护系统具有防腐蚀效果好、操作简便、成本低廉等优点，因此受到广泛应用。
本文旨在研究强制电流阴极保护系统的设计原理、设计要素、系统组成部分、操作流程以及参数调整等关键内容，以探讨其在工程实践中的可行性和实际应用价值，同时分析存在的问题，并提出改进方向，展望未来强制电流阴极保护系统在防腐蚀领域的发展前景。
通过对该技术的深入研究和探讨，旨在为相关工程领域的技术人员提供参考和借鉴，推动该技术的进一步应用和发展。
1.2 研究目的本文旨在深入探讨强制电流阴极保护系统设计的相关原理、要素和操作流程，以及系统组成部分和参数调整等内容。
通过对这些内容的详细分析和讨论，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供参考和指导，帮助他们更好地理解和应用强制电流阴极保护技术，提高阴极保护系统的设计和运行效率。
具体来说，本文将通过对强制电流阴极保护系统设计原理的介绍，帮助读者了解阴极保护系统工作的基本原理，从而为系统设计提供理论支持。
接着，本文将详细解析设计阴极保护系统所需考虑的要素，包括材料选择、电流密度、涂层方式等因素，帮助读者制定合理的设计方案。
本文还将对系统的组成部分进行详细描述，包括阳极、电源、监测设备等组成部分，帮助读者了解系统的整体结构和功能。
通过对操作流程和参数调整的讨论，本文旨在帮助读者了解如何正确操作和调整阴极保护系统，确保系统运行稳定和有效。
本文的研究目的是为了促进强制电流阴极保护系统设计的进一步发展和应用，提高系统的设计水平和运行效率，从而更好地保护金属结构免受腐蚀的侵害。
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
阴极保护分类及特点范本（2篇）
阴极保护分类及特点范本阴极保护是一种常用的金属防腐技术，可以延长金属结构的使用寿命。
根据不同的分类标准，阴极保护可以被分为以下几类：外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层。
以下将对每一类进行详细介绍，并介绍它们的特点。
一、外电源阴极保护外电源阴极保护是指通过外部直流电源为金属提供电流，从而将金属的腐蚀电位推至更负的方向，实现对金属的保护。
这种阴极保护方法适用于埋地管道、水箱、储罐等设施的金属结构。
特点：1. 保护范围宽广：外电源阴极保护可以实现对大面积金属结构的保护，适用于各种规模的防腐工程。
2. 自动调整：外电源阴极保护系统能够根据金属结构的变化自动调整电流输出，确保金属始终处于被保护状态。
3. 维护简便：该方法只需定期检查外电源和金属结构之间的连接情况，确保电流正常供应即可，维护较为简便。
二、阳极阴极保护阳极阴极保护是指通过在金属结构附近放置阳极，形成阴极保护电位，从而保护金属免受腐蚀。
阳极可以是铝、锌或镁等活性金属。
特点：1. 精准控制：阳极阴极保护系统能够通过调整阳极材料和阳极数量，精确控制金属结构表面的保护电位。
2. 高效节能：与外电源阴极保护相比，阳极阴极保护不需要外部电源供应，减少能源消耗，更加节能环保。
3. 安全可靠：阳极阴极保护不会产生过高的电流密度，不仅能够对金属结构进行保护，还能保证使用的安全可靠性。
三、阴极保护涂层阴极保护涂层是将具有电化学活性的物质涂在金属表面，形成保护层，以减缓金属的腐蚀速度。
常用的阴极保护涂层有锌基、铝基和镀层等。
特点：1. 保护均匀：阴极保护涂层可以均匀分布在金属表面，形成连续的保护层，有效保护金属免受腐蚀。
2. 耐久性强：阴极保护涂层具有较好的耐候性和耐腐蚀性，能够长时间保持保护效果。
3. 应用广泛：阴极保护涂层适用于各种金属结构的保护，如船舶、桥梁、建筑物等。
总结：阴极保护是一种常用的金属防腐技术，通过外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层等方法，实现对金属结构的保护。
网状阳极阴极保护系统简介.
2019/3/19
阳极带敷设 钛导电带敷设 阳极网焊接 阳极电缆接头焊接 参比电极埋设 恒电位仪安装定位 电缆敷设 系统调试、开机运行
储罐外底板阴极保护系统示意图
2019/3/19
阴极保护系统日常维护
恒电位仪输出记录 保护电位记录
2019/3/19
谢谢光临
上海迪普材料保护工程有限公司
2019/3/19
[2001]
阴极保护方法
牺牲阳极阴极保护
牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金 属连接，并处于同一电解质中，通过牺牲阳极的溶解， 提供电电子给被保护金属，使其处于一个较负的相同的 电位下。
2019/3/19
阴极保护方法
外加电流阴极保护
通过外加直流电源以及辅助阳极，使被保护金属结 构电位处于保护电位范围内。
2019/3/19
典型外加电流阴极保护系统组成
辅助阳极 连接电缆（阴极、阳极、参比信号） 电源设备（恒电位仪） 参比电极 其他辅助设施（测试桩、电缆标志 桩、接线盒等）
2019/3/19
外加电流阴极保护系统简图
1、恒电位仪 2、参比电极 3、阳极地床 4、测试桩
2019/3/19
2019/3/19
金属腐蚀的分类
化学腐蚀 电化学腐蚀
典型的金属表面电化学腐蚀形态（大阴极小阳极）
2019/3/19
金属腐蚀防护
金属材料本身的改进：耐蚀合金； 将金属与腐蚀环境隔离：有机涂料，无 机涂层，金属涂料，复合涂料，喷塑， 衬PVDF，衬胶，水泥砂浆等，电镀；
改变金属的腐蚀环境：缓蚀剂等；
2019/3/19
阴极保护简介
阴极保护简介阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。
1．腐蚀简介1）防腐蚀的重要性1972年，美国NACE协会估计每年损失是100亿美元，1976年BMR研究所调查每年损失接近700亿美元。
美国国会非常震惊，对此要求贸易部进行证实，1982年发表的数据是每年损失126亿美元。
考虑到国家高速公路、水、废水、废气、地下储罐、因腐蚀造成的污染，每年的损失是3000亿美元，占GDP的5%。
1998年，我国工程院历时3年对全国的腐蚀进行调查，调查结果表明我国腐蚀造成的损失达5000多亿元。
2）金属为什么腐蚀？金属是从矿石中提取出来的，在提炼过程种必须要给它一定的能量，使其处于高的能量状态。
材料基本规律总是趋向于最低的能量状态，因此金属都是热力学不稳定的，具有和周围环境（如氧和水）发生反应的趋势，以达到较低的、更稳定的能量状态，如生成氧化物。
以铁为例：阳极：Fe-2e→Fe2+ 阴极：O2+4e+2H₂O→4OH-Fe2++2OH-→Fe(OH)₂Fe(OH)2+1/2O₂+H₂O→2Fe(OH)₃↓3）如何评价金属的腐蚀倾向？对于所有的金属的腐蚀倾向理论上采用电位的概念进行比较。
电位负的金属，活性较强，容易发生腐蚀。
电位正的金属活性相对较弱，腐蚀倾向性小。
4）腐蚀控制措施?多年的实践证明，最为经济有效的腐蚀控制措施主要是覆盖层(涂层)加阴极保护。
与国外相比，我国75%的防蚀费用用在涂装上，而电化学保护使用的相对较低。
5）施加涂层后，为什么还会腐蚀？涂层的作用主要是物理阻隔作用，将金属基体与外界环境分离，从而避免金属与周围环境的作用。
但是有两种原因会导致金属腐蚀。
一是涂层本身存在缺陷，有针孔的存在；二是在施工和运行过程中不可避免涂层会破坏，使金属暴露于腐蚀环境。
这些缺陷的存在导致大阴极小阳极的现象，使得涂层破损处腐蚀加速。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统是一种用于防止金属管道、储罐和其他设施的腐蚀的有效技术。
它通过向金属结构施加一个外部电流，从而使其成为阴极，从而防止金属的腐蚀和腐蚀产生的问题。
本文将介绍强制电流阴极保护系统的设计原理和方法。
一、系统的设计原理强制电流阴极保护系统的设计原理基于电化学保护原理。
金属在电化学条件下容易发生腐蚀，而通过向金属施加一个外部电流，将其变成一个阴极，进而防止金属的腐蚀。
这种通过外加电流改变金属电位的方法来保护金属称为电化学保护。
强制电流阴极保护系统一般采用直流电源，通过接地电极将外部电流引入金属结构中，使其成为一个阴极。
通过控制外部电流的大小和方向，可以有效地防止金属的腐蚀。
系统还需要监测金属结构的电位和外部电流的大小，以便及时调整电流大小和方向，从而实现对金属的有效保护。
1. 电源系统设计强制电流阴极保护系统的电源一般采用直流电源，其输出电流和电压需要根据具体情况来确定。
一般来说，电流的大小需要根据金属结构的大小和特性来确定，一般情况下，外部电流密度需要在2-4A/m²的范围内。
电压的选择需要考虑到电源的稳定性和金属结构的电阻，一般而言，系统的输出电压需要在10-20V之间。
接地系统是强制电流阴极保护系统中非常重要的一部分，它通过接地电极将外部电流引入金属结构中。
接地电极的数量和位置需要根据金属结构的大小和形状来确定，一般情况下，需要确保接地电极的电流密度均匀并且能够覆盖整个金属结构。
强制电流阴极保护系统需要通过监测金属结构的电位和外部电流的大小来实现对金属的有效保护。
监测系统一般包括电位监测装置和电流监测装置。
电位监测装置需要能够实时监测金属结构的电位变化，并且能够发出报警信号。
电流监测装置需要能够实时监测外部电流的大小和方向，并且能够自动调整电流的大小和方向。
强制电流阴极保护系统在设计时需要考虑到其安全性。
系统需要具有过载保护和短路保护功能，以及可以实现对整个系统的远程监控和控制。
船舶阴极保护系统介绍
船舶阴极保护系统详述简要：详细介绍船体电化学腐蚀原理，阴极保护方法，并结合实际应用详细阐述外加电流的阴极保护的工作原理与衡量标准。
一、电化学腐蚀原理铁制成的船体接触海水时会产生电位，发生电腐蚀现象。
所以，为了尽量减少船体与海水接触，采用防锈蚀的油漆隔离船体和海水。
但是船尾轴系，推进器或者因为船体损伤导致的与海水接触是无法完全避免的。
所以接触到海水的一部分船体会发生电化学腐蚀，根据电解情况的不同，腐蚀程度不同。
原电池电解反应：当两种金属或含杂质的金属被置于电解液中，金属活动性强容易失去电子，被氧化，发生氧化反应，为阳极，从而带正电荷（生成金属氧化物，所谓被腐蚀），使电势升高，可以作为正极（正极是针对外部电解质中游离电荷而言，正极吸引负电荷，而正电荷则流向负极，可以被认为是电流的方向）。
金属活动性弱者得电子，被还原，发生还原反应，为阴极（该电极积累金属），电势降低，成为负极，吸引正电荷聚集。
图1 电化学腐蚀原理图二、阴极保护阴极保护则使上述过程逆转，根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种，前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌等。
注：金属活动性更强，更活跃，更易失电子）与被保护的金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。
后者是将外部交流电转变成低压直流电，对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。
牺牲阳极阴极保护法一般用锌块合金，布置没有具体要求，只要沿着舭龙骨流线平均分布，具体数量则要根据船只钢材数量（面积）进行计算后得出。
也可用铝合金的，效果更好，但在机舱及货油舱等区域禁止使用（因电位差过高存在引发火星的可能性）。
一般设计使用寿命2-3年，采用焊接或铆接方式固定于船体外壳之上，铆接的话到了使用后期可以方便更换，并且有各种型号可选。
阴极保护系统)
1.阴极保护基本原理
▪ 根据电化学腐蚀原电池的原理，不断失去电子的过 程称为氧化过程又称腐蚀过程。对使被保护管道通 以阴极电流，使管道表面不断的得到电子而被阴极 极化，从而阻止了腐蚀过程的产生。
▪ 主要是当负电位达到一定值后，就要产生吸氢反应， 产生大量的氢气，造成金属管道的氢脆腐蚀和绝缘 涂层的剥离。过去的沥青绝缘涂层最大保护电位是 负1250mV（短时间可以达到1500mV)。
▪ ⑶保护电流密度：平均作用在管道表面，使管道腐 蚀停止时的电流。
▪ 主要可根据保护电流密度的大小来判断绝缘涂层的 质量、老化程度。
DC
参比电极
牺牲阳极
管道
牺牲阳极（组）输出电流测量接线图
数字万用表
牺牲阳极
▪ B.外加直流电流（强制电流）阴极保护
▪ 就是将外加直流电流的正极接在辅助阳极装置上， 负极接在被保护管道上通以阴极电流，在管道与大 地、辅助阳极、直流电源组成一个完整电路。使金 属管道表面处于阴极极化状态，这就可以抑制金属 表面阳极区电子的释放，从而防止了腐蚀过程所产 生的腐蚀现象。
绝缘法兰
绝缘头
测试桩
▪ 就是用于检测管道 电流、电位的装置。
▪ 主要作用：通过检 测数据为阴极保护 效率提供数字依据。
均压线
▪ 将相邻的两条施 加了阴极保护的 管线用跨接
▪ 电缆连接起来。 ▪ 主要作用：避免
两条管线的保护 电位高低不一而 产生干扰腐蚀。
阴极保护设施的日常维护管理
▪ 每月:
▪ ⑴.要测量一次防 腐站辖区管道沿线 的保护电位值，绘 制管道保护电位曲 线图，分析管道的 阴极保护状况。
天然气管道阴极保护系统概述
河南汇龙合金材料有限公司刘珍天然气管道阴极保护系统概述天然气利用工程目前大都采用管输的方式，长输管道是目前利用自然资源的主要输送策略之一，也是目前推进经济和民生发展的主要支柱。
天然气的输送受气量和压力的限制，大都采用钢管，管道使用寿命的长短直接关系到运营企业能否长期稳定和正常生产，也关系到运营企业的经济效益和成本。
受施工工艺和施工条件影响，施工过程中的埋地管道损伤和腐蚀成为不可避免的一个问题。
为了解决这一问题，目前大多管道都采用了以外防腐涂层为主，阴极保护系统为辅的联合防腐做法，从隔离和电化学双重角度来防范埋地金属管道的腐蚀问题。
由于电化学腐蚀具有普遍性，所以阴极保护作为防腐的补充保护方法就显得尤为重要。
因此，做好阴极保护在延长储运管道使用寿命上起着不可替代的巨大作用。
通常实施阴极保护的方式有两种，一种是牺牲阳极法，另一种是强制电流法，下面对其主要组成部分进行简要说明。
牺牲阳极法常用的主要有三大类：镁基牺牲阳极、锌基牺牲阳极、铝基牺牲阳极。
主要用于强制电流不宜和不能使用的地方。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍外加电流法(强制电流法)：(1)恒电位仪：在外加电流法中，给需保护的金属体提供连续可调的阴极保护电流。
(2)辅助阳极：主要有深井阳极和浅埋阳极两种形式.在强制电流法中，用来使恒电位仪所提供的阴极保护电流形成回路。
(3)参比电极：是一个相对稳定且不易极化的电极，用作阴极保护系统测量时的比对电极。
天然气管道用的参比电极主要是饱和硫酸铜参比电极。
(4)电缆：主要有阴极电缆、阳极电缆、零位电缆、均压电缆、参比电缆等，主要用于连接阴极保护系统的通电回路。
(5)控制台：主要是对阴极保护系统中的恒电位仪进行切换和统一调控.(6)测试桩：是在管道沿线用于检测阴极保护所做的附属电气接线构件，通常用金属钢管内穿导线来沿线埋设完成。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍。
《阴极保护工程介绍》课件
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。
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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
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统（Cathodic Protection System，简称CPS）是一种常用的金属防腐蚀技术，通过施加一定的电流和电位来保护金属结构免受腐蚀的损害。
本文将针对CPS的设计进行详细介绍，并探讨其在电流和电位的选择、材料选择、设备安装等方面的设计要点。
CPS的设计主要包括两个方面：阴极保护电流的选择和阴极保护电位的确定。
首先要确认阴极保护电流的大小，一般来说，该电流应大于金属结构的腐蚀电流密度。
可以通过电化学测试或计算模型来确定金属结构的腐蚀电流密度，然后选择大于该值的保护电流。
还需考虑金属结构的尺寸、形状和设计寿命等因素，确定合适的保护电流。
在确定保护电流后，还需进行电源的选型和设计，保证能够提供稳定的保护电流。
其次是确定阴极保护电位，电位的选择取决于金属结构的特性和环境条件。
一般来说，电位设定为使金属结构维持在保护区的较负的电位，这样可以有效地减缓金属结构的腐蚀速率。
电位的确定可以通过电化学测试或计算模型来进行，还可以参考相关的国际标准和规范。
在CPS设计中，还需考虑材料的选择。
主要包括阴极材料和电极材料两方面。
阴极材料一般选择具有良好导电性和阴极保护效果的材料，如铝、镁、锌等。
电极材料一般选择抗腐蚀性好、导电性能稳定的材料，如钢管、铜线等。
还需考虑金属结构和阴极材料之间的电接触问题，确保电流传递的稳定性和良好接触性。
在设备安装方面，CPS主要包括电源、电极、距离极性反转装置和监测系统等部分。
电源是提供保护电流的关键设备，应满足稳定输出和远程监控的要求。
电极是保护电流传递到金属结构的介质，需根据具体情况选择合适的电极类型和布置方式。
距离极性反转装置用于周期性改变电流方向，避免金属结构发生局部腐蚀。
监测系统用于实时监测金属结构的电位和电流，并进行数据记录和分析，可及时发现问题并采取相应的措施。
CPS的设计是保护金属结构免受腐蚀侵蚀的重要环节，需要综合考虑电流和电位的选择、材料的选择和设备安装等方面的要求。
什么是强制电流阴极保护系统
什么是强制电流阴极保护系统强制电流阴极保护系统河南汇龙合金材料有限公司1)什么是强制电流阴极保护系统?强制电流阴极保护系统又称为外加电流系统，是在被保护结构周围同一电解质环境中埋设辅助阳极，通过一直流电源以辅助阳极为阳极，以被保护结构为阴极，构成供电回路，将直流电通向被保护的金属，使被保护金属强制变成阴极以实施阴极保护。
2)什么是牺牲阳极阴极保护系统?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。
3)强制电流阴极保护系统的组成有什么?强制电流阴极保护系统主要由电源、控制柜、辅助阳极、焦炭(碳素)填料、电缆、控制参比电极、电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片、电绝缘装置、电绝缘保护装置。
4)电源的作用是什么?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。
5)电源的类型主要有哪几种?从整流形式上主要有可控硅、磁饱和、数控高频开关。
可控硅和磁饱和恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差，效率较低(低于70%)不易实现数字化。
磁饱和恒电位仪除了上述不足外，额定功率20%以下的输出无法控制。
数控高频开关恒电位仪体积较小、纹波系数小、控制精度高、效率较高(90%以上)。
6)辅助阳极的作用是什么?辅助阳极的作用是通过介质(如土壤、水)与管道之间形成电回路。
通过在阳极表面发生电化学反应，不断向阴极结构提供电子，从而使阴极极化到保护电位。
7)辅助阳极的种类有多少?辅助阳极根据有废钢、硅铁、石墨、混合氧化物阳极、柔性阳极、贵金属电极等。
8)控制参比电极的有那些?控制参比电极主要有长寿命饱和硫酸铜参比电极、高纯锌参比电极、银/氯化银参比电极、二氧化钼参比电极。
土壤中可使用饱和硫酸铜参比电极和高纯锌参比电极，水介质中使用高纯锌参比电极和银/氯化银参比电极。
二氧化钼参比电极主要用于混凝土中。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统是一种用于防止金属结构腐蚀的方法，通过向金属表面施加一个保护电流来减少金属的氧化反应。
这种系统通常由阴极保护电源、载流体、阴极保护电极和金属结构组成。
1. 阳极保护电源的选择：阳极保护电源是提供保护电流的主要设备，应根据金属结构的大小和保护电流的需求来选择适合的电源。
一般情况下，常用的电源有直流电源和交流电源，选择时需要考虑经济性、可靠性和稳定性等因素。
2. 载流体的选择：载流体是传递电流的介质，一般选择电解质溶液作为载流体。
选择载流体时需要考虑浓度、温度和pH值等因素，以确保良好的阴极保护效果。
3. 阴极保护电极的布置：阴极保护电极是将保护电流引入到金属结构中的部件，应根据金属结构的形状和尺寸来合理布置电极。
一般情况下，电极应均匀分布在金属结构的表面，在保证良好保护效果的同时尽量减少电极之间的电位差。
4. 金属结构的设计：金属结构的设计对阴极保护系统的效果有较大影响。
应考虑金属结构的电位分布、电流密度分布以及接地电阻等因素，结合阴极保护系统的工作原理进行合理设计，以确保保护电流能够充分覆盖整个金属结构的表面。
5. 监测与维护：在强制电流阴极保护系统的运行过程中，应定期进行监测与维护工作，及时检查电极和电源的工作状态，测量保护电流的大小和金属结构的腐蚀程度，以判断系统的工作效果并及时进行调整和修复。
在设计强制电流阴极保护系统时，需要综合考虑电源的选择、载流体的选择、电极的布置、金属结构的设计以及监测与维护等方面的因素，并根据具体的工程要求进行合理的设计和实施，以提供有效的金属结构保护措施。
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阴极保护系统简介
首先清楚几个概念：
1、浸于电解质溶液中的金属导体称为电极。
2、电解质是指在液体状态（溶解或熔融状态）时分子分解为离
子因而能导电的物质。
3、双电层在金属与溶液中的界面两侧形成电位差，这个电位差
即是该金属在该溶液中的电极电位
4、如果把两个不同电极组成一体，因它们的电极电位不同，电
极间的电位差，形成电势，即为电池，用导线把它接进电路，就可以向电路供电。
把这样只有两个电极构成的电池称为“原电池”
5、电解：腐蚀电池与环境和被腐蚀金属间构成电流的通路，腐
蚀电池的两极同时也成为电解的两极，在电流的作用下，阳极的金属不断溶解进入电解质，按电流的通路向阴极沉积，由此阳极发生腐蚀，金属逐渐损失
阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。
阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。
实体布局请见示意图。
一、外加电流阴极保护：
用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。
从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有外加电子注入管道表面。
当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。
这时，微
阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。
施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。
当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。
此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。
用于阴极保护的恒电位仪整体说是一个负反馈放大——输出系统，与被保护物（如埋地管道）构成闭环调节，通过参比电极测量通电点电位，作为取样信号与控制信号进行比较，实现控制并调节极化电流输出，使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
其过程是：不管什么原因——供电系统电压波动，环境介质导电性变化，或电路参数漂移——使输出增大，导致通电点电位上升，则取样信号增大，取样信号是加在恒电位仪比较放大的反相输入端，与接在正相输入端控制信号比较后使放大器放大倍数下降，控制极化电源输出减小，使通电点电位下降，回复到原设定的控制电位值上；同样，如果什么原因使通电点电位下降，参比电极得到的取样信号下降，经过与控制信号比较使放大器放大倍数上升，控制极化电源输出增大，通电点电位上升，回复到原设定的控制电位值上。
也就是当外部或内部任何原因造成被保护物对地电位变化时，恒电位仪都能相应地增大或减小输出把变化的电位拉回来，使通电点电位保持不变。
只要仪器的放大倍数计算设计得正确，取样信号特性与仪器输入输出特性有足够的线性一致，并且调整良好，恒电位仪在额定工作范
围内可使被保护物通电点的电位与设定的控制电位一致，误差一般在5mV以下。
正因其有使通电点电位保持近于恒定的性质，因此称为恒电位仪。
恒电位仪的核心是比较放大器，由深度负反馈的差动放大器构成，现在一般采用性能优良的集成运算放大器担任，其输入是控制和参比（取样）电路，输出到跟随放大、控制移相、振荡等电路生成触发脉冲，极化电源由晶闸管整流电路构成，通过改变导通角实现调节输出。
恒电位仪的基本方框图如图。
以上是交流供电的恒电位仪的流行电路，无交流供电地区仪器一般用脉宽调制控制直流逆变得到极化电源输出的变化，控制和调节的原理和功能相同。
恒电位仪的接线不复杂，一般由4条电缆组成（不考虑误差、故障报警等附属电路可引出的信号接线），分别接于：输出阴极、输出阳极、零位接阴、参比电极。
输出阴极是恒电位仪输出的负端子，接至被保护物的通电点，输出阳极是恒电位仪的正端子，接至辅助阳极
（地床或深井阳极）；零位接阴是仪器电路的地端，接于被保护物通电点附近，参比电极即取样信号输入端，接埋设在通电点附近的参比电极。
输出阴极和输出阳极电缆要有足够的截面积，一般不应小于10 mm2；零位接阴和参比电极对电缆截面无要求，只考虑足够强度即可。
恒电位仪的接线都应该是铜线，远端并应焊接。
值得说明的是零位接阴是接于通电点几乎同一点（以电的概念解释就是同一点，施工时应该离开50～100mm，避开电流涌入），但是必须用单独接线，因为零位接阴是整个仪器电路的地，这个“地”必须建立在被保护物（管道）上，才能实现正确控制，因此绝不能使用短线把零位接阴与输出阴极接在一起。
恒电位仪输出接线如图。
二、牺牲阳极阴极保护
牺牲阳极阴极保护是利用活性强、电极电位更低的金属材料做成阳极，与适当的“填包料”构成，使用时埋在被保护管道附近土壤中，以电缆与管道电连接。
其他电解质环境也是设置在被保护物附近，与
被保护物电连接。
电连接可直接焊接，为了便于检查测试，一般通过测试桩做成连接端子形式连接。
三、管地电位测试的一般方法如图：
测量值一般在－850mv～1500mv之间，
四、绝缘件：
绝缘件最早是绝缘法兰，后技术改进做成整体为绝缘接头。
绝缘件是阴极保护系统的重要设备，用以把阴极保护系统与未做阴极保护的工艺系统（一般是接地的）分开，防止阴极保护电流流失，降低阴极保护效率和可靠性。
绝缘件加在输油、输气站进、出站口，把长输管道与站内工艺设备隔离，在中间阀室加在设备与排污、放空管线间，使它们隔离。
绝缘件绝缘性能直接影响阴极保护系统。
绝缘法兰的测试如图：。