陰極保護原理培訓(xùn)

陰極保護原理與工程東營奧科防腐薛萌2013年1月陰極保護的原理第一章腐蝕原理1.1腐蝕是什么？

腐蝕的定義：腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致金屬破壞的過程。 按照腐蝕原理可分為：化學(xué)腐蝕定義：指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。特點：腐蝕過程中無電流的產(chǎn)生。根據(jù)介質(zhì)的不同它又可分為：（1）.氣體腐蝕（2）.在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕電化學(xué)腐蝕：定義：指金屬表面與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。特點：腐蝕過程中有電流的產(chǎn)生。

腐蝕原理腐蝕發(fā)生的示意圖腐蝕原理Fe→Fe+++2e-O2+H2O+4e-→4OH--離子＋離子電解質(zhì)電流陽極陰極金屬e-電流圖1微分腐蝕電池的結(jié)構(gòu)示意圖Fe→Fe+++2eO2+2H2O+4e-→4OH-2H2O+2e-→H2+2OH-※通常工程材料自在常溫條件下含水環(huán)境中的腐蝕是一種自然的電化學(xué)腐蝕★

含水的環(huán)境通常成為電解質(zhì)腐蝕原理⊙腐蝕發(fā)生的四個必要條件：

1)必須有陽極或陽極區(qū)；

2)必須有陰極或陰極區(qū)；

3)陽極和陰極之間應(yīng)電性連接

4)陽極和陰極必須置于導(dǎo)電性介質(zhì)中 （通常是水或土壤)。腐蝕原理第二章陰極保護的原理陰極保護原理2.1陰極保護的歷史1936年在伊拉克首都發(fā)現(xiàn)一個受陰極保護的壺銅保層的保護(1824年)

㊣鋅、鐵可以對銅進行陰極保護3.鐵的早期保護。

1834年－－－法拉第→陰極保護原理奠定基礎(chǔ)

1890年－－－愛迪生→提出強制電流保護船舶

1902年－－－柯恩→實現(xiàn)了愛迪生的設(shè)想

1906年－－－德國建立第一個陰極保護廠

1913年－－－命名為電化學(xué)保護

1905年－－－美國－－－用于鍋爐保護

1924年－－－鐵路上的蒸汽鍋爐2.3陰極保護的分類和特點2.3.1分類陰極保護分為：外加電流和犧牲陽極陰極保護外加電流是在回路中串入一個直流電源，借助輔助陽極，將直流電通向被保護的金屬，進而使被保護金屬變成陰極，實施保護，如圖所示。犧牲陽極法是用一種電位比所要保護的金屬還要負(fù)的金屬或合金與被保護的金屬電性連接在一起，依靠電位比較負(fù)的金屬不斷地腐蝕溶解所產(chǎn)生的電流來保護其它金屬的方法。2.2陰極保護的原理犧牲陽極保護的原理強制電流保護示意圖2.3.2特點一、強制電流1、優(yōu)點A:驅(qū)動電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護電流輸出量；B:在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用；C:選用不溶性或微溶性輔助陽極時，可進行長期的陰極保護；D:每支輔助陽極床的保護范圍大，當(dāng)管道防腐層質(zhì)量良好時，一個陰極保護站的保護范圍可達數(shù)十公里；E:對裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達到完全的陰極保護特點：必須有常年供電的直流電源和長壽命輔助陽極地床2、缺點A:一次性投資費用偏高，而且運行過程中需要支付電費；B:陰極保護系統(tǒng)運行過程中，需要嚴(yán)格的專業(yè)維護管理；C:離不開外部電源，需常年外供電；D：對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會產(chǎn)生干擾作用。二、犧牲陽極陰極保護特點： 不需要外加直流電源，但犧牲陽極材料具備電位足夠負(fù)且長期保持該負(fù)電位的電化學(xué)性能。優(yōu)點：一次投資費用偏低，且在運行過程中基本上不需要支付維護費用；保護電流的利用率較高，不會產(chǎn)生過保護；對鄰近的地下金屬設(shè)施無干擾影響，適用于廠區(qū)和無電源的長輸管道，以及小規(guī)模的分散管道保護；具有接地和保護兼顧的作用；施工技術(shù)簡單，平時不需要特殊專業(yè)維護管理。缺點：驅(qū)動電位低，保護電流調(diào)節(jié)范圍窄；使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50歐.米時，一般不宜選用犧牲陽極保護法；在存在強烈雜散電流干擾區(qū)，尤其受交流干擾時，陽極性能有可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)；有效陰極保護年限受犧牲陽極壽命的限制，需要定期更換。

陰極保護方案設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)強制電流保護和犧牲陽極保護各自的特點與優(yōu)缺點、實際需要、外界條件和經(jīng)費指標(biāo)等因素進行選擇使用。2.4評定陰極保護效果的方法最小保護電位為使金屬腐蝕停止進行，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負(fù)電位值，稱之為最小保護電位。－－－－－－－監(jiān)控陰極保護效果的重要參數(shù)美國NACE標(biāo)準(zhǔn)：

1)施加陰極保護時被保護結(jié)構(gòu)物的負(fù)電位至少達到－ 0.85V或更負(fù)(相對飽和硫酸銅參比電極) 2)相對于飽和硫酸銅參比電極的負(fù)極化電位至少為 850mV. 3)在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的穩(wěn)定參比電極之間的陰 極極化值最小為100mV。2最大保護電位

陰極保護電位越負(fù)，保護效果就越好，單點保護范圍也就越廣。但是過負(fù)的電位將使被保護金屬構(gòu)件防腐層與管道金屬間的結(jié)合力遭到破壞，產(chǎn)生陰極剝離，甚至氫脆。

在陰極保護中，提出陰極保護電位值并不是越負(fù)越有利于金屬的防護，而應(yīng)有一個絕對值最大的負(fù)電位值，稱之為最大保護電位。涂料種類油性涂料瀝青系涂料環(huán)氧瀝青涂料環(huán)氧系涂料（3層pe）耐陰極保護電壓(V)-0.88-1.20-1.50-1.30—-1.5一些涂料耐負(fù)電壓的性能2.5應(yīng)用范圍船舶船殼、推進器、海水壓載艙、船用冷凝器、舵板、海底門、聲納、機艙積水等2)港工設(shè)施和海洋設(shè)施護岸、棧橋、鋼板樁碼頭、海上石油鉆井平臺、導(dǎo)管架、海底管線、水鼓、浮標(biāo)、閘門、滑道、過海隧道等。3)陸上金屬設(shè)施化工、發(fā)電、煉油、石化、制堿等工業(yè)系統(tǒng)中的海水冷卻器、冷凝器、熱交換器、海水泵、貯水罐、循環(huán)管路★土壤電解質(zhì)中的金屬設(shè)施煤氣管線、天然氣管線、液化氣管線、上下水管線、輸油管線、通訊管線、儲罐的內(nèi)外罐底?！鴱S區(qū)地下管網(wǎng)市區(qū)、廠區(qū)和生活區(qū)地下各類金屬管網(wǎng)、接地網(wǎng)、電訊網(wǎng)等復(fù)雜的地下金屬構(gòu)件■建筑樁基：陸地上建筑物的鋼質(zhì)樁基、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等金屬構(gòu)件的防腐蝕第三章腐蝕發(fā)生的不同類型

第四章陰保系統(tǒng)構(gòu)成2、強制電流陰極保護系統(tǒng)示意圖第五章犧牲陽極及外加電流陰極保護比較

犧牲陽極外加電流不需要電源需要電源僅用于防腐層好、需要電流小的埋地結(jié)構(gòu)或熱點保護。僅用于土壤電阻率低的環(huán)境可以用來保護大型甚至沒有防腐層的結(jié)構(gòu),其應(yīng)用受土壤電阻率影響不大.安裝簡單，施工方便,可以和管道同溝埋設(shè)距離管道至少100米測量電位時，需要測量陽極安裝處及兩組陽極之間的電位需要測量的點可以很少,可以在匯流點處進行測量埋設(shè)點多，使用壽命隨環(huán)境而變化，可能需要更換陽極用量較小。開挖工作量少由于在每個點的輸出都較小,一般不會產(chǎn)生腐蝕干擾需要檢測臨近結(jié)構(gòu)是否受到腐蝕干擾其輸出可以自身調(diào)節(jié)，但不能人為控制可以自動控制管道電位,自動控制輸出電流,達到理想保護狀態(tài).電纜接頭受到陰極保護，不會腐蝕陽極電纜連接接頭要嚴(yán)格密封,一旦與土壤接觸，將很快腐蝕斷極性不會接反需要謹(jǐn)慎連接電纜，極性接錯將加速腐蝕

數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀可控硅、磁飽和恒電位儀控制方式數(shù)字控制模擬控制數(shù)據(jù)存儲自動記錄本機運行數(shù)據(jù)無無線數(shù)據(jù)遠程通訊有無多機聯(lián)網(wǎng)支持幾乎無限多臺恒電位儀聯(lián)網(wǎng)使用少量/無可維護性模塊化結(jié)構(gòu)，維護簡便必須現(xiàn)場維護特征器件DSP、CPLD、AVR、FLASH、IGBT、MOSFET，快恢復(fù)二極管，高頻磁性材料普通二極管，可控硅，工頻變壓器效率>90%<70%體積\重量小約為相控恒電位儀的1/5，可單人搬運大需起重機械搬運結(jié)構(gòu)形式臺式、臥式、壁掛式柜式控制精度誤差≤1%誤差1%～3%紋波系數(shù)1%以內(nèi)（全范圍）10%（50%額定輸出）功率因數(shù)>0.9<0.7電網(wǎng)適應(yīng)能力輸出性能受電網(wǎng)波動影響小電網(wǎng)變化超出10%，輸出穩(wěn)定度降低，紋波增大奧科

--IHF數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀與可控硅、磁飽和恒