管道阴极保护基本知识.docx

10 管道阴极保护根本学问 内容提要： 阴极保护系统治理学问 阴极保护系统测试方法 恒电位仪的根本操作 一、阴保护系统治理学问 〔一〕阴极保护的原理 自然界中，大多数金属是以化合状态存在的，通过炼制被赐予能量，才从离子状态转变成原子状态，为此，回归自然状态是金属固有本性。我们把金属与四周的电解质发生反响、从原子变成离子的过程称为腐蚀。 每种金属浸在肯定的介质中都有肯定的电位, 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。腐蚀电位愈负愈简洁失去电子, 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。 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属外表各点到达同一负电位，金属原子不简洁失去电子而变成离子溶入溶液。有两种方法可以实现这一目的，即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极法 将被保护金属和一种可以供给阴极保护电流的金属或合金〔即牺牲阳极〕相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。 在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗， 故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护，如图1— 3。 牺牲阳极材料有高钝镁，其电位为 -1.75V；高钝锌，其电位为-1.1V；工业纯铝，其电位为-0.8V〔相对于饱和硫酸铜参比电极〕。 2、强制电流法〔外加电流法〕 将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源供给保护电流，以降低腐蚀速率的方法。其方式有：恒电位、恒电流、恒电压、整流器等。如图 1-4 示。 图 1-4 恒电位方式示意图 外部电源通过埋地的关心阳极将保护电流引入地下，通过土壤供给应被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其外表只发生复原反响，不会再发生金属离子化的氧化反响，使腐蚀受到抑制。而关心阳极外表则发生丢电子氧化反响， 因此，关心阳极本身存在消耗。 阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀，需要保护的金属体，供给足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。两种方法的差异只在于产生保护电流的方式和“源”不同。一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直流电源。 强制电流阴极保护驱动电压高，输出电流大，有效保护范围广，适用于被保护面积大的长距离、大口径管道。 牺牲阳极阴极保护不需外部电源，维护治理经济，简洁，对邻近地下金属构筑物干扰影响小，适用于短距离、小口径、分散的管道。 〔二〕外加电流阴极保护系统的组成 1、恒电位仪：珠三角管道承受的是 IHF 系列数控高频开关恒电位仪，它的主要作用是向管道输出保护电流。 2、阳极地床：由假设干支关心阳极〔高硅铸铁〕组成，通过关心阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道外表进展阴极极化 (防止电化学腐蚀)，电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一回路形成了一个电解池，管道在回路中为负极处于复原环境中，防止腐蚀，而关心阳极进展氧化反响患病腐蚀，或是四周电解质被氧化。 阴保站的电能 60％消耗在阳极接地电阻上 , 故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择,对减小电阻节约电能是至关重要的。珠三角管道的阳极地床关心阳极一般为 40 支，阳极地床的接地电阻小于 3Ω〔设计要求〕，阳极地床与管道的垂直距离要大于 50 米。 3、参比电极：为了对各种金属的电极电位进展比较，必需有一个公共的参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简洁，通常由饱和硫酸铜参比电极、锌电极等。 4、绝缘接头：阴极保护系统保护的是输油站外的长输管道，绝缘接头的作用是将阴极保护电流限制在两个阴极保护站之间的管道上。 5、检查片：由与管道同材质的金属制成 50×100mm 的挂片，检查片有两组， 一组与输油管道相连，处于阴极保护状态，一组不与管道相连，处于自然腐蚀状态。经过肯定时间后将两组检查片的失重量进展比较，可分析管道的阴极保护效果。 6、测试桩：为了检测维护管道的阴极保护系统，在管道沿线设置电流及电位测试桩，电位测试桩每公里设置一个；电流测试桩每 5 公里设一个；套管电位测试桩每个套管处设置一个；绝缘接头电位测试桩每一绝缘处设一个。 〔三〕阴极保护的根本参数 最小保护电流密度 阴极保护时，使腐蚀停顿，或到达允许程度时所需的电流密度值称为最小保护电流密度。 最小保护电流密度的大小取决于被保护金属的种类、外表状况、腐蚀介质的性质、组成、浓度、温度和金属外表绝缘层质量等。防腐绝缘层种类不同，所需要的保护电流密度也不同。防腐绝缘层的电阻值越高，所需的保护电流