长输管道牺牲阳极法阴极保护施工方案

材司

长输管道牺牲阳极

阴

极

保

护

施

工

方

案

河南汇龙合金材料有限公司

项目部

目录

一、概述- ----------------------------------------------------------- 2

（一）原理----------------------------------------------------- 2

（二）牺牲阳极法阴极保护的优点--------------------------------- 2 （三）牺牲阳极材料--------------------------------------------- 2

（四）阳极安装方式--------------------------------------------- 6

（五）测试系统------------------------------------------------- 7

（六）应用标准和规范------------------------------------------- 7

（七）主要测试设备和工具--------------------------------------- 8

二、该项目管道牺牲阳极保护法的设计- --------------------------------- 8

三、施工方法- ------------------------------------------------------- 8

1、牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下: -------------------- 9

2、牺牲阳极法的施工: ------------------------------------------ 9

一、概述

（一）原理

将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金

属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极

极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。（二）牺牲阳极法阴极保护的优点

1、不需要外部电源；

2、对邻近金属构筑物无干扰或很小；

3、电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。

4、调试后，可不需日常管理；

5、保护电流分布均匀，利用率高。

（三）牺牲阳极材料

1、作为牺牲阳极材料，必须满足以下条件:

1.1 有足够负且稳定的电位，不仅要有足够负的开路电位，而且

要有足够的闭路电位（或称工作电位，即在电解质介质中与金属结构连接时牺牲阳极的电位）。

1.2 腐蚀率小，且腐蚀均匀，要具有高而稳定的电流效率。牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比，以%表示。

1.3 电化学当量高，即单位重量产生的电流量大。

1.4 工作中阳极的极化率要小，溶解均匀，产物易脱落。

1.5 腐蚀产物不污染环境、无公害。

1.6 材料来源广泛，加工容易并价格低廉。

2、镁

2.1 镁阳极的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，

且单位发生的电量大。

2.2 镁作为牺牲阳极，有较快的溶解速度，镁在电解质中溶液中

的腐蚀行为是由本身很负的电位和表面上保护膜的性质所决定。

2.3镁的标准电极电位为-2.37V(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀

性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为-1.5V(SCE)，镁在土

壤之中的电位为 1.5V至-1.6(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为

-0.84V(SCE)。镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性

范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难

溶的。

正因为镁在酸性及中性介质中的电位较负和保护膜的不稳定性，

所以镁在酸性和中性介质中的腐蚀速度较大。而在碱性介质中，镁的表面保护膜稳定，电位较正，腐蚀速度则因此而降低。

镁作为牺牲阳极使用时，与电位较正的金属相接触，这时，镁产

生阳极化，会引起负的差异效应，即在阳极极化的影响下，金属的自

溶大为增强。与其他牺牲阳极相比，镁的自溶倾向最大，这是镁阳极

的电流效北较低的原因之一。

杂质及合金元素对镁的腐蚀速度有很大的影响，镁合金通常比镁

的腐蚀速度大。镁阳极中的杂质主要成分是铁、镍、铜、钴，其中特

别是铁的含量，由于这些金属有较正的电位，引起额外的腐蚀（寄生

腐蚀）而使镁的阳极效率降低。添加锰可以抑制铁的影响，因为锰可

以使铁在熔铸过程中沉淀出来，留在合金中的铁元素会被锰包围起

来，使铁不能产生阴极性杂质的有害作用。对镁阳极影响较小的元素有：镉、锰、钠、硅、锌、铝、铅、钙和银等。

用纯镁作为牺牲阳极材料，对杂质的含量应有一定的限制，通常

应是高纯镁（含镁大于99.95%），杂质铁的含量应控制在<0.002%以下。它的电位很负，机械加工性能好。镁适用于电阻率较高的土壤和

淡水中。

镁在海水中应用时易造成过保护，或发生氢脆，故而很少用于海

水中。镁在碰撞时易产生火花，因而，一般不能用于有防爆要求的场

合。

2、阳极种类的选择

通常根据土壤电阻率选择牺牲阳极的种类，根据保护电流的大小和使用寿

命，选取阳极的规格和数量。在土壤中牺牲阳极选择的原则见表5-14。

表5-14 土壤中牺牲阳极种类的应用选择

土壤电阻率Ω.m 可选阳极种类

＞100

带状镁阳极

60～100 镁（-1.7V ）

40～60

镁

＜40 镁（-1.5V ）

＜15 镁（-1.5V ，锌）

＜5（含Cl 锌或Al-Zn-In-Si

-）

-）

注：（1）在土壤潮湿情况下，锌阳极范围可扩大到30Ω.m；

（2）表中电位均相对于Cu/饱和CuSO4参比电极。

在土壤中使用牺牲阳极的形状多为棒形，其横截面有梯形和D形。在高电阻率的土壤中或某些特定场合，如套管内管道的保护等则用带状牺牲阳极。

3、工艺计算

3.1 单支阳极接地电阻按下列公式计算：

（5-1 ）

（5-2）式中：RH－水平式有填料阳极接地电阻（Ω）；

Rv－立式有填料阳极接地电阻（Ω）；

P－土壤电阻率（Ω.m）；

p a－填料电阻率（Ω.m）；

L－阳极长度（m）；

La－阳极填料柱长度（m）；

d－阳极等效直径，，C为边长（m）；