埋地管道阴极保护.ppt

管道腐蚀与阴极保护 第三章 埋地管道的阴极保护 选用在该管道具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺 选用管道防腐层及阴极保护的外保护措施 控制管输流体的成分，如净化处理除去水及酸性组分 使用缓蚀剂控制内腐蚀 选用内防腐涂层 建立腐蚀监控和管理系统 教学目的与要求 了解阴极保护简史、熟悉并掌握阴极保护原理和参数，了解实施阴极保护的基本材料。 掌握强制电流阴极保护的工艺计算方法。 了解并熟悉强制电流法阴极保护系统的设计过程。 了解牺牲阳极材料的特性和适用范围。 掌握牺牲阳极法阴极保护系统的设计。 了解阴极保护参数的测量 教学内容 §3-1 概述 §3-2 强制电流法阴极保护 §3-3 牺牲阳极法阴极保护 §3-4 阴极保护参数的测量 §3-1 概述 阴极保护简史 阴极保护原理 阴极保护的方法（分类） 阴极保护参数 阴极保护准则 管道实施阴极保护的基本条件 阴极保护简史 防止金属腐蚀的方法有多种，阴极保护是其中之一。由于金属在自然环境和工业生产环境中的腐蚀破坏大部分为电化学腐蚀造成，因此，阴极保护在腐蚀控制工程中占有重要地位。对金属表面施加防腐绝缘层(又称覆盖层)，是一种物理防护方法。它通过金属表面的绝缘处理，使金属与腐蚀介质隔离开。这种防腐方法是有效的，但在实际工程中不可能做到绝对可靠。这是因为任何一种绝缘的涂层材料都不时能完全不透小分子，如水、氧气等；同时，钢与防腐绝缘层界面之间的物质传递也是不可避免的。再者，金属表面的防腐绝缘层在施工生产中和在运输贮存中不可能不产生缺陷。但是，阴极保护法则可以弥补防腐层的缺陷，对腐蚀反应进行积极的干预，从而更彻底的抑制腐蚀反应的发生。 阴极保护简史 防腐层与阴极保护的同时使用称之为联合保护。联合保护使腐蚀控制手段相互补充，使腐蚀控制工程成本降低，经济合理，安全可靠。这已成为世界发达国家对地下、水中的金属结构构进行腐蚀防护的共同法规。 那么，什么是阴极防护呢？它包括哪几种方法，又各使用在什么场合?这将在本章做重点介绍。 阴极保护原理 金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。如果给金属通以阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向偏移，使金属阴极极化，这就可以抑制阳极区金属的电子释放，从根本上防止金属腐蚀。 管道阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中阴极区，从而受到保护。阴极保护分为牺牲阳极法与强制电流法两种。 阴极保护原理 以外加电流的阴极保护为例，暂不考虑腐蚀电池的回路电阻，则在未通电流保护以前，腐蚀原电池的自然腐蚀电位为E，相应的最大腐蚀电流为IC 。通上外加电流后，由电解质流入阴极的电流量增加，由于阴极的进一步极化，其电位将降低。如流人阴极电流为ID，则其电位降至E′，此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由IC降至I′。ID与I′的差值就是由辅助阳极流出的外加电流量。 阴极保护原理 为了使金属构筑物得到完全保护，即没有腐蚀电流从其上流出，就需进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位EAO，此时外加的保护电流值为IP。此时的极化作用已使原来腐蚀电池的微电池作用完全受到抑制。总之，极化消除了被保护金属体表面的电化学不均匀性，抑制了微电池作用；又阴极极化构成了新的大地电池即保护电路，使被保护金属体成为新的大地电池的阴极，从而在其表面只发生得电子的还原反应，金属不再发生氧化丢电子的反应，腐蚀也不再发生。这是阴极保护使金属受到防护的原理。从图上可以看出，要达到完全保护，外加的保护电流要比原来的腐蚀电流大得多。这就是阴极保护的原理。显然，保护电流IP与最大腐蚀电流IC的差值决定于腐蚀电池的控制因素。受阴极极化控制时，二者的差值要比受阳极极化时小得多。因此，采用阴极保护的经济效果较好。 阴极保护的方法（分类） 本章主要介绍埋地管道的阴极保护。 实现阴极保护的方法通常有牺牲阳极法和强制电流法。由于杂散电流排除过程中，在管道上保留有一定的负电位，使管道得到了阴极保护，所以排流保护也是一种限定条件下的阴极保护方法。 牺牲阳极法 在腐蚀电池中，阳极腐蚀，阴极不腐蚀。根据这一原理，把某种电极电位比较负的金属材料与电极电位比较正的被保护金属构筑物相连接，使被保护金属构筑物成为腐蚀电池中阴极而实现保护的方法称为牺牲阳极阴极保护。 阴极保护的方法（分类） 为了达到有效保护，牺牲阳极不仅在开路状态（牺牲阳极与被保护金属