牺牲阳极阴极保护的应用

牺牲阳极法阴极保护的设计计算

实施阴极保护的金属集购物上的点位和电流分布函数是复杂的，它不仅与被保护金属结构物材料、牺牲阳极材料、环境介质条件直接相关，而且还与结构物的几何构型密切有关。从原理上考虑，牺牲样激发和外加电流阴极保护的点位、电流分布的计算式基本相同的，它们都是保护电流在复杂电阻体系上产生的电压降结果。绵延分布的管线是几何构型最简单的一种结构物，它是一维延伸的，在数学上容易处理。许多复杂几何构型物往往可以看作为若干一维节段的组合和叠加。所以，阴极保护的设计计算常以埋地管线作为计算对象。 牺牲阳极法阴极保护的设计计算一般包括以下几个步骤。 ⑴确定最小保护电流密度i

对被保护结构物的最小保护电流密度确定，首选亏电实验值。可在现场安装一临时店员和接地极进行馈电试验，再根据达到保护电位时所对应的极化电流强度，推算出最小保护电流密度的取值范围。若无馈电实验值，一般可根据文献资料和经验选取。也可采用下式进行理论计算： I=△EO/RU

式中i—保护电流密度，mA/m2

△E—最小保护电位对结构物自腐蚀电位的负偏移值（极化电位，mV），△EO通常取300mV，它是最小保护电位-850mV（SCE）与钢铁在普通土壤中自腐蚀电位【一般为-550 mV

牺牲阳极法阴极保护的设计计算

实施阴极保护的金属集购物上的点位和电流分布函数是复杂的，它不仅与被保护金属结构物材料、牺牲阳极材料、环境介质条件直接相关，而且还与结构物的几何构型密切有关。从原理上考虑，牺牲样激发和外加电流阴极保护的点位、电流分布的计算式基本相同的，它们都是保护电流在复杂电阻体系上产生的电压降结果。绵延分布的管线是几何构型最简单的一种结构物，它是一维延伸的，在数学上容易处理。许多复杂几何构型物往往可以看作为若干一维节段的组合和叠加。所以，阴极保护的设计计算常以埋地管线作为计算对象。 牺牲阳极法阴极保护的设计计算一般包括以下几个步骤。 ⑴确定最小保护电流密度i

对被保护结构物的最小保护电流密度确定，首选亏电实验值。可在现场安装一临时店员和接地极进行馈电试验，再根据达到保护电位时所对应的极化电流强度，推算出最小保护电流密度的取值范围。若无馈电实验值，一般可根据文献资料和经验选取。也可采用下式进行理论计算： I=△EO/RU

式中i—保护电流密度，mA/m2

△E—最小保护电位对结构物自腐蚀电位的负偏移值（极化电位，mV），△EO通常取300mV，它是最小保护电位-850mV（SCE）与钢铁在普通土壤中自腐蚀电位【一般为-550 mV

海

轮

压

载

舱

水

管

内

壁

牺

牲

阳

极

法

阴

极

保

护

河南汇龙合金材料有限公司

1.牺牲阳极保护设计

首先在离心球墨铸铁管中进行模拟实验。在直径为3mm、长为5m的钢丝上，每隔10cm浇铸一块圆柱形阳极（长为200mm，直径为22mm。设计寿命4年。每串阳极总重量为8600g，管内海水电阻率为50~100Ω·cm，海水流速为4m/s，水温为28~32℃，海水流动静止交替进行，在管子底部装有锌参比电极，用以测量管子的保护电位。

2.保护效果

实验共进行12个月，结果表明其保护效果很好，与设计寿命相一致。实验结束后，在T/T Sta Scont油轮的部分管路中装上了寿命为4年的串阳极。使用两年后进行检查，在装有阳极的管子中未发现任何腐蚀现象，在未装有阳极的管子中有不同深度的孔蚀。证明保护效果是相当好的。阳极材料消耗50%左右，证明原设计4年寿命与实际消耗也是相符的。随后将船上的所有管道都装上了串阳极，用于保护水管内壁的腐蚀。

　　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

在阴极保护测试桩施工中,测试电缆和钢管的连接直接影响阴极保护系统的运行测试。为了解决铝热焊容易造成虚接的问题,陕京二线管道工程引进了国外铜焊技术,该铜焊技术焊点牢固,不会产生虚接,焊点热影响区小,管道母材金相组织不会受到破坏。文章介绍了该铜焊工艺、操作注意事项以及常见问题与处理。

维普资讯 http://www.77cn.com.cn

石

油

工

程

建

设

20 0 6年 2月

王学国(辽词油日；建二公司，由辽亍盘锦 14 1 ) 202

摘

要：在阴极保护滑试桩施工中，测试电缆和钢管的连接直接影响阴极保护系统的运行测试。 l

为了解决铝热焊容易造成虚接的问题，陵京二线管道工程引进了国外铜焊技术，该铜焊技术焊点

牢固，不会产生虚接，焊点热影响区小，管道母材垒相组织不会受到破坏。文章介绍了该铜焊工艺、操作注意事项以厦常见题与处理关键词：铜焯；阴极保护：测试桩；应用中图分类号：T 9 33 E 7 .文献标识码：B 文章编号： 10— 26【0 6)0 - 0 8 0 0120 20 1- 7— 2 0管的焊接 .并在国内阴极保护工程中得到广泛应

埋地长输管道沿线地形复杂，土壤对钢管有

着不同的腐蚀性。为防止管道躏蚀，管道外表面均采用涂层进行防护一同时为了避免因涂层酥陷引起

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

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