管道阴极保护

三、两种阴极保护方法的优缺点：
• 1.牺牲阳极法的优点在于安装施工简便，对临 近金属结构的影响极小，运行成本低，可实现 零费用维护，一次投资，长期受益。 • 2.强制电流法在实施大范围野外阴极保护时 比较经济。但对附近金属结构的影响较大，需 要有专人管理维护，需要有稳定可靠的不间断 电源。故不适合用于市区内的地下结构的阴极 保护。 • 3.根据实施阴极保护工程的现场条件，有时 亦可考虑对同一结构同时采用两种阴极保护法。
2、电化学腐蚀
• 电化学腐蚀指与电解质因发生电化学反应 而产生的破坏。任何一种按电化学机理进 行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和 一个阴极反应，并与流过金属内部的电子 流和介质中定向迁移的离子联系在一起。 阳极反应是金属原子从金属转移到介质中 并放出电子的过程，即氧化过程。阴极反 应是介质中的氧化剂夺取电子发生还原反 应的还原过程。
第三节 腐蚀电池
• 以下是腐蚀电池形成的充分必要条件： • 必须有阴极和阳极。 • 阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差因 金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差异 的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的存 在，极容易在同一金属结构体内形成）；亦可 在两个不同电位金属间形成。 • 阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。 • 阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解质 中有流动的自由离子。
• 一、腐蚀的定义和分类
• 腐蚀按材料的类型可分为金属腐蚀和非金 属腐蚀，按腐蚀的机理可分为化学腐蚀和 电化学腐蚀。由于本管道的管材多用碳钢， 故以下主要讲述金属管道的腐蚀。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Байду номын сангаас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。
第二节 阴极保护的原理
• 由于腐蚀环境几乎无处不在，腐蚀的形态 也多种多样。单一的防腐措施往往不能有 效地控制金属的腐蚀，尤其是电化学腐蚀。 金属结构一旦有腐蚀电池形成，其阳极区 因其区域范围相对比阴极区的区域范围小 的多，腐蚀速度也极快。此时金属表面发 生的不是均匀腐蚀，而是孔蚀。地下的油 气管道、储罐、各种存有电解质的容器设 备等几乎都是因为孔蚀而发生泄露的。
• 穿跨越处的特殊保护
• 对跨越段，通过电缆将管桥两侧的干线管 道进行电跨接，以保证阴极保护电流的连 续。并对保护套管内管道增加带状阳极保 护。在大型的河流穿跨越的两侧专设绝缘 接头及测试桩，对穿跨越采用牺牲阳极保 护。
• 阳极材料的选择 • 本工程采用带状镁阳极。辅助阳极选择含 铬高硅铸铁阳极，规格φ75×1200mm。 • 保护电流密度：环氧粉末：20μA/ m2，三层 PE：10μA/ m2。 • 管道保护电位：最小保护电位：-0.85V，最 大保护电位：-1.5V。 • 土壤电阻率：一般地段：50Ω·m，河床： 30Ω·m。 • 填包料厚度100mm。
第四节 阴极保护的主要参数
• 最小保护电位：是阴极保护时使金属腐蚀 达到可接受的程度或完全停止时所需的电 位。 • 对埋在天然水和土壤中的金属管道，其最 小保护电位一般为-0.85V（用饱和硫酸铜参 比电极测定）。 • 最大保护电位：在阴极保护中，所允许施 加的阴极极化的绝缘值最大的负电位值， 此电位下管道的防腐绝缘层不受破坏。
– 对于两站间管道外加电流阴极保护不足部分； – 大型河流穿越部分； – 穿越大型河流采用绝缘接头隔断又不能采用跨接电 缆，外加电流阴极保护不到的部分； – 穿越等级公路、铁路加套管处需特殊保护的管道。
• 绝缘装置的设置 • 本工程在各站进出管道上设置绝缘装置，同时在分输站 的分输支线、电气化铁路干扰段、杂散电流段及外加电 流和牺牲阳极保护分界处、大型河流穿越的两端设置绝 缘装置。 • 阴极保护测试系统 • 本工程在管道沿线设置电流及电位测试桩，电位测试桩 每公里设置一个；电流测试桩每5公里设一个；套管电 位测试桩每个套管处设置一个；绝缘接头电位测试桩每 一绝缘处设一个；跨接测试桩，与其他管道、电缆等构 筑物交接处设一个；站内设测试桩，按需要数量设置； 每个阴极保护站设2套Cu/饱和CuSO4长效参比电极。
管道阴极保护
• 金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电 化学作用成为金属化合物而遭受破坏的一 种现象。腐蚀是影响管道系统可靠性及使 用寿命的关键因素。它不仅造成因穿孔而 引起的油、气、水泄露损失，以及由于维 修所带来的材料和人力上的浪费，停工停 产所造成的损失，而且还可能因腐蚀引起 火灾。
第一节 腐蚀
一、阴极保护的定义
• 阴极保护就是利用腐蚀电池的原理，将需 要被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，首先使结构极 化，进而在结构表面富集电子，使其不易 产生离子，因而大大地减缓了结构的腐蚀 速度。
二、阴极保护的种类：
• 阴极保护大致分为牺牲阳极法和外加电流法两 种。 • 1.牺牲阳极法是利用电位比被保护金属结构 低的金属或合金（如镁合金、锌合金、铝合金 等）作为阳极，构成一个腐蚀电池。在阴极 （被保护结构）得到保护的同时，阳极不断地 被消耗，故称为牺牲阳极。 • 2.强制电流法（外加电流法）则是给被保护 结构加一阴极电流，而给辅助阳极（一般为高 硅铸铁或废钢）加一阳极电流，构成一个腐蚀 电池。以同样的原理使金属结构得到保护。
• 最小保护电流密度：使管道停止或达到允 许程度时所需要的电流密度值。防腐绝缘 层种类不同，所需要的保护电流密度也不 同。防腐绝缘层的电阻值越高，所需的保 护电流密度值越小。
第五节 阴极保护设计
• 阴极保护方案采用外加电流法和牺牲阳极法。 • 阴极保护站的设置 • 阴极保护站与线路站场相结合，站间不设阴极 保护站；在外加电流保护不到的地方实施牺牲 阳极法保护。 • 牺牲阳极块的设置 • 本工程下列地段采用牺牲阳极保护：