《阴极保护原理》PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（通常是水或土壤)。
阴极保护原理
第二章 阴极保护的定义
2.1 阴极保护的分类和特点
2.1.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护
外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳 极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属 变成阴极，实施保护。
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。
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。
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。
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。
腐蚀原理
Fe→Fe2++2eO2+2H2O+4e-→4OH2H2O+2e-→H2+2OH通常工程材料在常温条件下含水环境 中的腐蚀是一种自然的电化学腐蚀 含水的环境通常成为电解质
⊙腐蚀发生的四个必要条件：
腐蚀原理
1) 必须有阳极或阳极区； 2) 必须有阴极或阴极区； 3) 阳极和阴极之间应电性连接 4) 阳极和阴极必须置于导电性介质中
2、缺点 A:一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费； B:阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理； C:离不开外部电源，需常年外供电； D:对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用。
二、牺牲阳极阴极保护
特点： 不需要外加直流电源，但牺牲阳极材料具备电位足够负
且长期保持该负电位的电化学性能。
1. 驱动电位低，保护电流调节范围窄；
2. 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50欧. 米时，一般不宜选用牺牲阳极保护法；
3. 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极 性能有可能发生逆转；
4. 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更 换。
阴极保护方案设计时，应根据强制电 流保护和牺牲阳极保护各自的特点与优缺点、 实际需要、外界条件和经费指标等因素进行 选择使用。
-埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层(3-layer PE)，其结构为： 底层：熔结环氧底层（primer）,厚度≥100μm； 中间层：共聚物热熔胶(adhesive),厚度170～250μm； 外 层 （ 背 层 ） ： 聚 乙 烯 防 腐 层 （ polyethylene ） , 厚 度 ≥ 3.0 或 ≥3.7mm.
三层PE防腐层
• 耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生植物
根穿透现象； • 强度高，可以直接用含有直径≤Φ 25mm 的非人
工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤； • 抗阴极剥离能力强； • 产品质量稳定，有利于全面质量控制； • 使用寿命长，在≤ 60 ℃的条件下可以使用 50 年
以上。
三层PE防腐层
阴极保护的原理
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
Байду номын сангаас
-涂敷工艺：环氧底漆采用静电喷涂工艺涂敷，热熔胶和外层PE采用 挤塑工艺涂敷，该工艺的技术关键点是在熔结环氧固化前涂敷热 熔胶，实现两种材料界面上的交联（化学键作用力而不是分子间 作用力）。
-三层PE涂层的涂敷工艺步骤主要包括：表面处理（燃烧除油、抛丸 除锈）→静电喷涂法涂敷环氧→侧向挤出涂敷胶粘剂→侧向挤出 缠绕聚乙烯→冷却→电火花检漏（25kv）→管端处理。
优点：
1) 一次投资费用偏低，且在运行过程中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：
2.3.2 特点
一、强制电流
特点：必须有常年供电的直流电源和长寿命辅助阳极地床
1、优点 A: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流 输出量； B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用； C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护； D: 每支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； E: 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
在阴极保护中，提出阴极保护电位值并不是越负越有 利于金属的防护，而应有一个绝对值最大的负电位值，称之 为最大保护电位。
一些涂料耐负电压的性能
涂料种类
耐阴极保护电压 (V)
油性 涂料
-0.88
沥青系涂 料
-1.20
环氧沥青 涂料
-1.50
环氧系涂料 （3层pe）
-1.30— -1.5
三层PE防腐层
采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步推广开来 的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是： • 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀 ； • 具有较高的质价比； • 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下 电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化 学腐蚀；
阴极保护原理
第二章 阴极保护的定义
2.1 阴极保护的分类和特点
2.1.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护
外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳 极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属 变成阴极，实施保护。
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。
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。
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。
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。
腐蚀原理
Fe→Fe2++2eO2+2H2O+4e-→4OH2H2O+2e-→H2+2OH通常工程材料在常温条件下含水环境 中的腐蚀是一种自然的电化学腐蚀 含水的环境通常成为电解质
⊙腐蚀发生的四个必要条件：
腐蚀原理
1) 必须有阳极或阳极区； 2) 必须有阴极或阴极区； 3) 阳极和阴极之间应电性连接 4) 阳极和阴极必须置于导电性介质中
2、缺点 A:一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费； B:阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理； C:离不开外部电源，需常年外供电； D:对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用。
二、牺牲阳极阴极保护
特点： 不需要外加直流电源，但牺牲阳极材料具备电位足够负
且长期保持该负电位的电化学性能。
1. 驱动电位低，保护电流调节范围窄；
2. 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50欧. 米时，一般不宜选用牺牲阳极保护法；
3. 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极 性能有可能发生逆转；
4. 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更 换。
阴极保护方案设计时，应根据强制电 流保护和牺牲阳极保护各自的特点与优缺点、 实际需要、外界条件和经费指标等因素进行 选择使用。
-埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层(3-layer PE)，其结构为： 底层：熔结环氧底层（primer）,厚度≥100μm； 中间层：共聚物热熔胶(adhesive),厚度170～250μm； 外 层 （ 背 层 ） ： 聚 乙 烯 防 腐 层 （ polyethylene ） , 厚 度 ≥ 3.0 或 ≥3.7mm.
三层PE防腐层
• 耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生植物
根穿透现象； • 强度高，可以直接用含有直径≤Φ 25mm 的非人
工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤； • 抗阴极剥离能力强； • 产品质量稳定，有利于全面质量控制； • 使用寿命长，在≤ 60 ℃的条件下可以使用 50 年
以上。
三层PE防腐层
阴极保护的原理
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
Байду номын сангаас
-涂敷工艺：环氧底漆采用静电喷涂工艺涂敷，热熔胶和外层PE采用 挤塑工艺涂敷，该工艺的技术关键点是在熔结环氧固化前涂敷热 熔胶，实现两种材料界面上的交联（化学键作用力而不是分子间 作用力）。
-三层PE涂层的涂敷工艺步骤主要包括：表面处理（燃烧除油、抛丸 除锈）→静电喷涂法涂敷环氧→侧向挤出涂敷胶粘剂→侧向挤出 缠绕聚乙烯→冷却→电火花检漏（25kv）→管端处理。
优点：
1) 一次投资费用偏低，且在运行过程中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：
2.3.2 特点
一、强制电流
特点：必须有常年供电的直流电源和长寿命辅助阳极地床
1、优点 A: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流 输出量； B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用； C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护； D: 每支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； E: 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
在阴极保护中，提出阴极保护电位值并不是越负越有 利于金属的防护，而应有一个绝对值最大的负电位值，称之 为最大保护电位。
一些涂料耐负电压的性能
涂料种类
耐阴极保护电压 (V)
油性 涂料
-0.88
沥青系涂 料
-1.20
环氧沥青 涂料
-1.50
环氧系涂料 （3层pe）
-1.30— -1.5
三层PE防腐层
采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步推广开来 的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是： • 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀 ； • 具有较高的质价比； • 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下 电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化 学腐蚀；