第三篇 阴极保护2011.ppt

第三章 埋地管道的阴极保护 一、阴极保护发展简史 阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。 目前阴极保护技术已经发展成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。 1823年——英国学者汉.戴维研究对木质舰船的铜护套进行保护 1834年—— 法拉第→奠定了阴极保护原理基础 （iCR → 电化学理论） 1890年—— 爱迪生→提出强制电流保护船舶 1902年—— 柯恩→ 实现了爱迪生的设想 1905年 ——美国用于锅炉保护 1906年 ——德国建立第一个阴极保护厂 1913年 ——命名为电化学保护 1924年 ——地下管网阴极保护 1928年，柯恩在长输管线上安装第一台阴极保护整流器。 1936年，美国成立了中部大陆的阴极保护协会。 1940年,英国应用了牺牲阳极保护, 德国和日本分别在1950和1964年开始研究电化学理论，并开始了煤气管道的阴极保护。 1985年，我国开始在石油管道上应用阴极保护技术。 2009 年11 月，经第十一届全国人大常委会第十一次会议审议，通过了《中华人民共和国石油天然气管道保护法(草案)》，将我国石油天然气管道保护从部门条例上升为国家法律。 二、阴极保护原理 以外加电流阴极保护为例说明阴极保护工作原理 三、阴极保护方法 实现阴极保护的方法有两种：牺牲阳极法和强制电流法 Sacrificial anode 对牺牲阳极材料的要求 要有足够的负电位，且很稳定 工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落 阳极必须具有高的电流效率 电化当量高，单位重量的电容量大 腐蚀产物无毒，不污染环境 材料来源广，易加工，价格便宜 （二）强制电流法 利用外部直流电源取得阴极极化电流来防止金属遭受腐蚀的方法，称为外加电流阴极保护。此时，被保护的金属接在直流电源的负极上，而辅助阳极接在正极上（如图9－7所示）。 对被保护构筑物选用阴极保护方式时要考虑的主要因素 保护范围的大小，大者强制电流优越，小者牺牲阳极经济； 土壤电阻率的限制，电阻率高不宜选用牺牲阳极； 周围邻近的金属构筑物，有时因干扰而限制了强制电流的应用； 覆盖层质量，对覆盖层太差或裸露的金属表面，因其所需保护电流太大而使得牺牲阳极不适用； 可利用的电源因素 经济性 四、阴极保护基本参数 （一）自然电位Ee 定义：未加阴极保护时，钢管对地电位（管地电位）称自然电位，又称腐蚀电位。也即阴极极化前的管地电位称自然电位。 总电位Eo 定义：加阴极保护后测出的管地电位称总电位，即阴极极化后的电位。 外加电位E 定义：又称偏移电位、极化电位。总电位与自然电位之差称外加电位。  最小保护电位 定义：对管路进行阴极保护时，加到管路上的、使管路腐蚀过程完全停止时的电位值。或者说，阴极极化电位达到Ea0时的电位。 地下管路很长，电流流经管路时，要产生电压降，为保证管路沿线各点电位都高于最小保护电为（按绝对值）必须提高通电点的电位，通电点的电位越高，保护距离越长。 为防止极化过分，绝缘层剥离、氢脆或氢鼓泡的现象，通电点的电位不能加得太高，最高不得超过最大保护电位，即通电点的电位受最大保护电位的限制。 最大保护电位 定义：加到管路通电点的电位极限值。在此极限电位下，管路上的防腐绝缘层仍不致遭到破坏，此极限电位称为地下管路的最大保护电位。 如果通电电位大于最大保护电位（绝对值），由于氢去极化作用及电渗现象，会使绝缘层发生分层而遭到破坏。并且氢原子有可能渗入钢管体内，导致钢管发生氢脆。 （三）保护电流密度 最小保护电流密度 定义：对管路外加某一数量的电流密度，使管路沿线任一点都没有腐蚀电流流入土壤，此时的电流密度称为最小电流密度。或者说，使保护管路发生阴极极化，其极化电位达到 Ea 0时，对应的电流密度为最小保护电流密度。 最小保护电流密度随外界条件不同会有很大变化，如绝缘层质量、土壤含水量、土壤温度、土壤电阻率等。因而最小保护电流密度有可能差几倍。因此对不同的管路，甚至同一管路的不同段落所需的最小保护电流密度的数值也都是不同的，故最小保护电流密度参数对长距离管路不太实用，但较适用于作为油罐、油轮等金属构筑物的阴极保护标准。基于以上原因，对于长输管路，采用的标准为最小保护电位。 （四）阴极保护度 保护度是“通过防蚀措施使特定类型的腐蚀速率减小的百分数”。 （自学） 五、