管道阴极保护装置

　　任何情况下，阴极保护装置利用跨接电缆的方法都可以避免阳极和阴极电压锥造成的对外部构筑物的干扰。来自阳极地床的电压锥而进入未保护管道的电流在交叉点不再作为腐蚀电流流经土壤，而是经由连续跨接电缆流到阴极保护的管道。利用这种方法，在交叉点上不允许出现电位降低的正电位偏移。所以，只有在没有任何其他可以利用的比较经济的降低干扰的措施时，才借助这种连续跨接线与受影响管道的连接方法。

　　在阳极电压锥区域内应该尽量避免外部装置截取电流。在阳极电压锥内的外部管道应有高强性能的防腐层，绝不可以采用无防腐层的管件，与钢筋混凝土件、基础或电接地构筑物决不能发生电接触。铺设在现有阳极地床附近的外部管道必须用尽可能最好的绝缘层，使电流被截取的量越少越好。

　　在选择阳极地床场址时，不仅要考虑方便的电源和较低的土壤电阻率，而且要考虑与外部管道的距离。要得到较低的阳极电压的方法很多，可以采用若干个保护站，每个保护站有较低的电流输出;可以加长阳极地床来降低接地电阻;可以强行降低所需的阳极电压或采用深井阳极。

小河、天赐湾-乔沟湾-榆炼原油管输工程阴极保护工程（N6标段） 技术标

施工组织设计

一、工程概况

1、小河、天赐湾—乔沟湾—榆炼原油管道输送工程全长60.17公里，阴极保护工程全长60.17公里。设计年输油量70万吨。设计压力6.4MPa，钢管选用20#无缝钢管。

2、施工技术要求和执行标准

2.1执行标准：《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90、《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023-97、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003、《埋地钢质硬质聚氨脂泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415-96。

2.2施工技术要求：执行设计施工图和设计变更技术文件。 二、编制依据

1.《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007-1999 2.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000 3.《阴极保护管道的电绝缘规范》SY/T 0086-2003 4.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ36-89 5.《埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法》SYJ29-87 6.《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T0019-19

小河、天赐湾-乔沟湾-榆炼原油管输工程阴极保护工程（N6标段） 技术标

施工组织设计

一、工程概况

1、小河、天赐湾—乔沟湾—榆炼原油管道输送工程全长60.17公里，阴极保护工程全长60.17公里。设计年输油量70万吨。设计压力6.4MPa，钢管选用20#无缝钢管。

2、施工技术要求和执行标准

2.1执行标准：《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-90、《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023-97、《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T0086-2003、《埋地钢质硬质聚氨脂泡沫塑料防腐保温层技术标准》SY/T0415-96。

2.2施工技术要求：执行设计施工图和设计变更技术文件。 二、编制依据

1.《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007-1999 2.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000 3.《阴极保护管道的电绝缘规范》SY/T 0086-2003 4.《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ36-89 5.《埋地钢质检查片腐蚀速率测试方法》SYJ29-87 6.《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T0019-19

管道的阴极保护与杂散电流保护

1．阴极保护的基本原理

金属管道的周围环境包括土壤、水和含有水蒸气的气体，均含有一定的电解质，尤其是埋设的金属管道和水下特别是海水中的金属管道，周围环境的电解质含量更多，因此金属管道几乎都存在电化学腐蚀。除采用外防腐涂料防腐外，还要采用阴极保护措施抑制电化学腐蚀。另外当外界有杂散电流时，例如电气化铁路、电车、以接地为回路的输电系统等直流电力系统，会使处在电解质溶液中的金属管道产生电解而腐蚀，应采取排流保护措施。

电化学腐蚀分为原电池腐蚀和电解腐蚀。原电池腐蚀系指金属在电解质溶液中形成原电池而产生的腐蚀；电解腐蚀系指外界杂散电流使电解溶液中的金属进行电解而产生的腐蚀。

阴极保护的原理如图所示：

被保护的金属管道电位较低，称为阳极，辅助阳极或牺牲阳极电位更低，两者之间在电解质溶液中产生电流，使被保护的金属管道得以保护。阴极保护有两种方法，其原理相同。

外加电流阴极保护：利用直流电源，通过辅助阳极对被保护的金属管道通以恒定电流，使阴极变化，以防止腐蚀，此法为外加电流保护法，如图所示。

两种阴极保护方法的优缺点比较如表所示。

两种阴极保护方法的优缺点比较

常用阳极材料性能如表所示。

常用阳极材料性能

的保护。

牺牲阳极材料需要满足下述要求：

辅助

　　一、自然电位

　　自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的结构对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40~0.70V CSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V CSE。

　　二、最小保护电位

　　金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。

　　三、最大保护电位

　　保护电位不是越低越好，它是有一个限度的。过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即阴极剥离。它不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。氢原子的析出还可导致金属管道发生氢鼓包进而引发氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值，此点位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。

　　四、最小保护电流密度

　　使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/㎡。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA~30mA/㎡。

　　五、瞬间断电电位

　　在断掉被保护结构的外加电

某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。

1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀

船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。

船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。

关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。

在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。

电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理

船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上

标题：阴极保护基本原理 [精华]

内容：

一、腐蚀电位或自然电位

每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。

相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金 属 电位（CSE） 高纯镁 -1.75

镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10

铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80

低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50

混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20

1

在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管

区域性阴极保护的综合技术研究

参考文献

1.李继述，刘海俊，吴宗武，岔河集油田区域阴极保护技术简述，油气田地面工程，1999,18（6）:42. 2.张俊义，刘志刚，张勇盛，区域性阴极保护实施过程中的几个问题，油气储运，2000,19（2）:51～52.

3.刘玲莉，刘严强，李红旗，输油站区阴极保护设计中应注意的几个问题，油气田地面工程，1999,18（4）:48～50.

4.VS.Environmental Protection Agency,Title40,Code of Federal Regulation, 1988.

5.Department of Transportation,Title 49, Code of Federal Regulations, 1971.

6.American Petroleum Institute Recommended Practice 651,Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage Tanks, 1stEdition, April 1991. 7.NACE Standard Recommended Practice 0575, Int

区域性阴极保护的综合技术研究

参考文献

1.李继述，刘海俊，吴宗武，岔河集油田区域阴极保护技术简述，油气田地面工程，1999,18（6）:42. 2.张俊义，刘志刚，张勇盛，区域性阴极保护实施过程中的几个问题，油气储运，2000,19（2）:51～52.

3.刘玲莉，刘严强，李红旗，输油站区阴极保护设计中应注意的几个问题，油气田地面工程，1999,18（4）:48～50.

4.VS.Environmental Protection Agency,Title40,Code of Federal Regulation, 1988.

5.Department of Transportation,Title 49, Code of Federal Regulations, 1971.

6.American Petroleum Institute Recommended Practice 651,Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage Tanks, 1stEdition, April 1991. 7.NACE Standard Recommended Practice 0575, Int

外加电流阴极保护的组成结构

外加电流阴极保护的组成结构

高硅铸铁阳极阳极的原理是当电流经过阳极流动时，阳极表面物质会发生氧化，形成一种保护膜，这种保护膜因其优异的耐酸性能可以降低阳极本身的腐蚀速度。但是这种氧化膜不耐碱所以当这种阳极处在在干燥并且含有高硫酸盐的环境中使用时，阳极表面的阳极膜形成困难，而且很容易被周围物质破坏。柔性阳极是由铜芯和能够导电的聚合物组成，聚合物中一般是添加碳粉。

在这个组合中，显而易见的是起导电作用的是中间的铜芯，而包覆在周围的聚合物主要是电化学反应。阳极在土壤中使用时，需要用焦炭粉来作为回填料一起组成阳极地床。虽然柔性阳极的电流密度与其他阳极相比较并不高，但是它可以在需要阴极保护的设备周围做连续的地床，这样就可以给设备提供更均匀更有利的保护工作。在真正施工过程中，管道防腐层自身的差异，或者在施工设备周围有其他不同的作业设施都会影响到柔性阳极的使用，更有可能导致柔性阳极输出电流的不一致，当柔性阳极输出的电流过于大的时候，电缆中间的铜芯就会加快腐蚀速度，聚合物中的碳粉也会在很短的时间内被消耗殆尽，最终造成柔性阳极的损坏。

所有能发出直流电的电源，都是可以作为外加电流阴极保护系统的电源。在外加电流阴极保护系统中使用的电源的类型有