强制电流阴极保护原理
阴极保护原理
1．关于阴极保护原理的叙述如前面所述，阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。
阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。
实体布局请见示意图。
关于它们实现阴极保护的过程，许多书籍、资料都有叙述，下面从积累的摘录（也可参照示意图）：（1）“用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。
从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有[b]外加电子注入管道表面。
当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。
[/ b]这时，微阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。
施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。
当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。
此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。
”这是一本石油工人技能培训教材里的叙述，是较最详细的一种，差不多的叙述在类似的书或小册子里常可见到。
（2）“在每种条件下，管线表面都会出现阳极区和阴极区，[b]在阳极区电流由管线钢表面流出，进入周围环境电解质（土壤和水），管线在该区域将会发生腐蚀。
在阴极区，电流由电解质流到管线表面上，该区域的腐蚀速率将减小。
[/b]基于上述观点，很明显，若[b]使得管线表面暴露的每一点都有电流流入，那么就可以减小腐蚀速率。
准确地说，这就是阴极保护所要完成的任务，直流电被强制地流到管线表面上，这一直流电可以使管线的电位向负方向偏移，导致金属腐蚀速率减小。
[/b]当适当调整电流大小并使其超过由阳极区释放的腐蚀电流时，将会有净电流注入管线表面的这些区域上，管线的整个表面将是阴极，腐蚀速率被减小，……阴极保护工程师的主要工作就是决定将腐蚀速率减小到可以接受水平时所需的阴极保护实际水平，腐蚀监测并结合阴极保护准则常常被用于这一决策。
阴极保护原理
阴极保护原理阴极保护是一种防止金属腐蚀的有效方法，它通过在金属表面施加电流来保护金属免受腐蚀的侵害。
阴极保护原理主要是利用外加电流使金属表面成为电化学上的阴极，从而减缓或阻止金属的腐蚀过程。
首先，阴极保护原理的基本原理是根据金属的电化学性质来实现的。
金属在自然环境中容易发生电化学腐蚀，因为金属在大气和水中会发生氧化还原反应，从而导致金属表面的腐蚀。
而阴极保护原理通过在金属表面施加电流，使金属成为电化学上的阴极，从而抑制了金属的氧化还原反应，达到了防止金属腐蚀的目的。
其次，阴极保护原理的实现需要一定的设备和控制系统。
通常情况下，阴极保护系统由外加电源、阳极材料、电解质和金属构件等组成。
外加电源用于提供所需的电流，阳极材料则是通过电流来释放阳极物质，从而形成保护电流。
电解质则是连接阳极和金属构件的介质，通过电解质中的离子传递电流。
通过这些设备和控制系统的配合，可以实现对金属的有效保护。
另外，阴极保护原理的应用范围非常广泛。
在船舶、海洋平台、管道、储罐、钢结构等领域，阴极保护都得到了广泛的应用。
特别是在海洋环境中，金属的腐蚀速度更快，因此阴极保护在海洋工程中的应用尤为重要。
通过阴极保护原理，可以延长金属构件的使用寿命，减少维护成本，提高设备的可靠性和安全性。
最后，阴极保护原理的有效性需要得到科学的监测和控制。
通过对阴极保护系统的电流、电位、温度等参数进行监测和控制，可以确保阴极保护系统的正常运行。
同时，定期对阴极保护系统进行检测和维护，可以及时发现问题并进行处理，保证阴极保护系统的有效性。
总之，阴极保护原理是一种有效的金属防腐蚀方法，通过在金属表面施加电流，使金属成为电化学上的阴极，从而达到防止金属腐蚀的目的。
它的实现需要一定的设备和控制系统，应用范围广泛，并需要得到科学的监测和控制。
阴极保护原理的应用可以延长金属构件的使用寿命，减少维护成本，提高设备的可靠性和安全性。
阴极保护原理PPT课件
三层PE结构示意图
第三章 腐蚀发生的不同类型
第四章 阴保系统构成
2、强制电流阴极保护系统示意图
本规程主要面向日常操作、管理和维护，简要说明了IHF数控高频开关恒电位仪及 YHS-1控制柜常用操作方法和注意事项，可以作为日常使用及管理维护的依据，详 细的使用方法请参阅恒电位仪及控制柜的使用说明书。
第一章 腐蚀原理 腐蚀原理
1.1 腐蚀是什么？
腐蚀的定义：腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应导致金属破坏 的过程。
按照腐蚀原理可分为：
化学腐蚀 定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 根据介质的不同它又可分为： （1）.气体腐蚀 （2）.在非电解质溶液中的腐蚀
电化学腐蚀： 定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。
优点：
1) 一次投资费用偏低，且在运行过程 Nhomakorabea基本上不需要支付维 护费用；
2) 保护电流的利用率较高，不会产生过保护； 3) 对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源
的长输管道，以及小规模的分散管道保护； 4) 具有接地和保护兼顾的作用； 5) 施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。
缺点：
2.4 评定阴极保护效果的方法
1. 最小保护电位 为使金属腐蚀停止进行，金属经阴极极化后所必须达到的绝 对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。
美国NACE标准： （1） 施加阴极保护时被保护结构物的负电位至少达到 －0.85V或更负(相对饱和硫酸铜参比电极)
2 最大保护电位
阴极保护电位越负，保护效果就越好，单点保护范围 也就越广。但是过负的电位将使被保护金属构件防腐层与管 道金属间的结合力遭到破坏，产生阴极剥离，甚至氢脆。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计强制电流阴极保护系统是一种使用电流进行阴极保护的措施，通常用于金属结构的防腐。
以下是一个强制电流阴极保护系统的设计方案，包括系统组成和原理。
1. 系统组成：(1) 阴极保护源：通常是一个直流电源，用于提供保护电流。
(2) 电流传输装置：由电缆、连接头等组成，用于将阴极保护源的电流传输到受保护金属结构上。
(3) 保护电流分配装置：用于将阴极保护电流分配到受保护金属结构上的各个部位，以确保整个金属结构均受到保护。
(4) 测量监控装置：用于监测和测量阴极保护电流的大小和金属结构的电位，以便及时调整和控制电流的分配。
(5) 接地系统：用于提供电流回路的接地，形成一个完整的电流回路。
2. 工作原理：强制电流阴极保护系统的工作原理基于阴极保护原理，通过将保护电流引入金属结构，形成一个保护电流环路，从而达到防止金属结构腐蚀的目的。
当阴极保护系统开始工作时，阴极保护源提供直流电流，通过电流传输装置将电流输送到受保护金属结构上。
保护电流分配装置将电流按需分配到各个部位，以保证整个金属结构均受到保护。
测量监控装置实时监测金属结构的电位和保护电流的大小，当发现电位过高或保护电流不足时，会发出警报并调整电流的分配，以实现最佳的阴极保护效果。
接地系统起到了提供电流回路的作用，使得电流能够流经金属结构，形成一个完整的闭合回路。
良好的接地系统也能够有效降低结构上的电位，提高阴极保护的效果。
3. 设计要点：(1) 选择合适的阴极保护源：根据金属结构的大小和防腐要求选择合适的阴极保护源。
一般来说，阴极保护源需要能够提供稳定的直流电流。
(2) 合理布置电流传输装置和保护电流分配装置：根据金属结构的形状和大小，合理布置电流传输装置和保护电流分配装置，确保保护电流能够均匀分配到各个部位。
(3) 选择合适的测量监控装置：选择合适的测量监控装置，能够实时监测电位和电流，并具备报警和调整功能，以确保阴极保护系统的稳定工作。
阴极保护的原理
阴极保护的原理1阴极保护的原理就是用外电流实现阴极极化，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，表面变成等电位腐蚀电流不再流动。
极化（polarizing）:由于净电流的流入或流出而在电极上引起的电位变化称为极化。
电位的变化方向总是反抗平衡的移动，也就是说反抗电流的流动。
阴极电位向负的方向偏离，阳极电位向正的方向偏离，使得阴极和阳极之间的电位差减小，如果电池的电阻不发生变化，电动势的减小会使电流减弱。
极化原理示意图（略）3阴极保护的工程标准阴极保护标准：当腐蚀下降到工程上可予忽略的微小腐蚀量时，阴极保护就实现了。
通常，腐蚀速度为0.01mm/年时就可认为达到了理想的阴极保护。
根据DIN30676的规定，相应的阴极极化电位为钢/中性电解液（透气的土壤和地表水）-0.85v（这个电位对应与铁的电位铁稳定区）。
对铁材料没有最大保护电位的限制，但是实际上使用超过需要量的电流并没有好处，除增加电能和辅助阳极材料的消耗外，还可能对一些两性金属或对涂层有损害（析氢），贝克曼阴保手册推荐最大保护电位采用-1.15v。
4 陕京二线阴极保护的主要方法：阴极保护可以通过牺牲阳极（Galvanic Anodes）和外加电流（强制电流Impressed current）两中形式实现，原理一致区别在于阳极产物（MgC12\HC1）4.1牺牲阳极阴极保护两种金属相接触而产生的腐蚀电池。
在这种腐蚀电池中一种金属比另一种金属活泼而发生腐蚀。
在牺牲阳极的阴极保护技术中，就是有意识地运用这种作用建立足够强的异种金属腐蚀电池来抵消通常存在于管道表面的腐蚀电池。
这是通过一种十分活泼的金属与管道相连接来实现的。
这种金属将发生腐蚀并由此向管道提供电流。
在牺牲阳极阴极保护的情形下，阴极保护并没有减少腐蚀，它其实只是将所保护的结构的腐蚀转移到了牺牲阳极上面。
在一般情况下，牺牲阳极提供的电流是有限的。
所以，牺牲阳极阴极保护一般都用在保护所需电流较小的情况下。
燃气管道强制电流阴极保护
燃气管道强制电流阴极保护管道的强制电流法阴极保护主要由外加直流电源和辅助阳极接地床构成。
基典型系统如图10-32所示。
图10-32 管道的强制电流阴极保护系统1—整流器 2—连接头 3—阳极电缆 4—交流输入 5—焦炭6—辅助阳极 7—参比电极 8—管道 9—接电压表阴极一、强制电流保护的设备与装置强制电流保护的设备与附属装置，如图10-33所示。
它包括直流电源、辅助阳级、绝缘法兰、测试桩和检查片。
图10-33 管道阴极保护示意1—流电源 2—整流器 3—阳极 4—被保护管线5—绝缘法兰 6—测试桩 7—检查片(一)电源设备阴极保护系统中，需要稳定的直流电源，能保证长期持久的供电。
阴极保护电源是阴极保护的重要设施，低电压、大电流是其特点。
一般状况下应优先合计市电，或各类站、场稳定可靠的交流电源。
当使用农用电时，必须装有备用电源或不间断供电的专门设备。
关于无市电地区，强制电流阴极保护电源还可以选择太阳能电池、高容量蓄电池、无人管理的密闭循环发电机组等。
这些电源设备都应具备；输出电压、电流可调；可长期连续供电，可靠性高；寿命长；易于修理保养；对环境适应性强；具有过载、防雷、故障保护装置。
1.整流器的类型整流器是一种将交流电转变为直流电的装置。
它结构简单，易于安装，无转动元件，操作维护都方便。
自然空冷式整流器元件的选择取决于所需性能及四周温度和天气的影响。
目前常用的整流元件特性如表10-52所示。
表10-52 整流二极管的特征℃Ω·cm2110041硒整流器仅同意有相当低的电流，因此所需空间大，仍常常在阴极保护装置里使用是因为它经得住足够的工作温度，对过载和过压不敏感。
在交流线路里快速熔断保险丝和直流输出端的慢速熔断丝足以应付过载状况。
锗整流元件不能用于阴极保护，因为它只能制成低功率的二极管。
有时，将二极管装在杂散电流导体上以切断反向电流，但很显然，在过载时易在两个方向上导通。
硅整流元件是阴极保护整流设备中最常用的。
强制电流法阴极保护方案
强制电流法阴极保护方案以下是 6 条关于强制电流法阴极保护方案的内容：1. 强制电流法阴极保护方案啊，那就像是给金属穿上了一层坚固的保护衣！你想想，那些暴露在恶劣环境下的金属管道，如果没有这种保护，会多么容易生锈啊！就像我们的身体没有免疫力一样。
比如在海边的那些设施，海水不断侵蚀着它们，要是没有强制电流法阴极保护，岂不是很快就会损坏。
我们可不能让它们这么轻易就被毁掉呀！2. 嘿，强制电流法阴极保护方案简直是金属的救星！这就好比在金属的世界里来了一群超级英雄拯救它们。
你看那些大桥的钢梁，常年承受着各种压力和风雨，如果没有这个保护方案，能撑多久呢？就像没有了守护天使一样危险。
所以说，这强制电流法阴极保护方案可太重要啦！3. 强制电流法阴极保护方案，哇，这可是个厉害的家伙！它就像是一场及时雨，滋润着那些面临腐蚀威胁的金属。
比如说那些地下的输油管道，要是没有这种保护，说不定哪天就漏了，那可不得了！这可不行啊，我们得好好利用这个方案来保护它们才行呢！4. 哇塞，强制电流法阴极保护方案，这绝对是金属的贴心小棉袄啊！你说那些船只的船体，在海里泡着多容易被腐蚀啊。
但是有了这个方案，就像是给它们打了一针强心剂。
就像人需要关爱一样，金属也需要这种特别的照顾呀，不是吗？5. 强制电流法阴极保护方案呀，真是太神奇了！它就如同给金属打造了一个安全的堡垒。
想想那些化工厂里的金属设备，周围环境那么复杂，没有这个保护可怎么行呢？这可不是开玩笑的事情呀！难道我们不该重视起来吗？6. 强制电流法阴极保护方案，这可是保护金属的不二法门啊！你看看那些海上的钻井平台，没有它的守护，能长久吗？这就好比战士上战场没有坚固的铠甲一样。
我们必须要让这个方案好好发挥作用，保护好我们身边的这些金属呀！我的观点结论：强制电流法阴极保护方案对于金属的保护至关重要，我们要积极采用和推广，让金属设施能够更长久、更安全地为我们服务。
强制电流阴极保护及智能监测系统
强制电流阴极保护及智能监测系统强制电流阴极保护及智能监测系统王峰(胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司)摘要:强制电流阴极保护系统在油田罐区有广泛应用,正确的施工是阴极保护系统良好运行的关键。
智能监测系统可实时监测阴极保护系统运行状态。
多个数据采集模块连接在RS -485总线上,监控主机采用轮询的方式与数据总线上的模块进行数据通讯,实现了区域阴极保护系统多个阴极保护电位的实时在线监测。
关键词:阴极保护;监测;自动控制1 概述油田罐区阴极保护一般采用强制电流阴极保护。
强制电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极、长效参比电极、阴/阳极电缆、零线接阴电缆组成。
传统的阴极保护电位监测方式采用人工方式测量,不能及时反映区域阴极保护的整体质量和效果。
为此,把自动化技术引入阴极保护电位监测中,很好地解决了上述问题。
阴极保护智能监测系统包括监测主机、参比电极、数据采集模块、数据传输电缆、测试桩等部分。
系统采用RS -485现场总线方式,在线自动精确测量阴极保护系统内监测点的阴极电位,一对双绞线可挂接多个数据采集模块,系统结构简单,便于用户维护。
阴极保护系统及监测系统接线示意图如图1所示。
图1 阴极保护系统及监测系统接线示意图2 强制电流阴极保护系统强制电流阴极保护系统就是利用腐蚀电池的原理,将需要被保护的金属结构(罐体、管道)作为阴极,通过阳极(高硅铸铁)向阴极不间断地提供电子,首先使结构极化,进而在结构表面富集电子,使其不易产生离子,因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。
在这里向阳极提供外加电流的是恒电位仪。
恒电位仪整体来说是一个负反馈放大—输出系统,与被保护物构成闭环调节,通过参比电极测量通电点电位,并作为取样信号与控制信号进行比较,实现控制并调节极化电流输出,使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
其过程是:不管什么原因(供电系统电压波动,环境介质导电性变化,或电路参数漂移)使输出增大,导致通电点电位上升,则取样信号增大,取样信号是加在恒电位仪比较放大的反相输入端,与接在正相输入端控制信号比较后使放大器放大倍数下降,控制极化电源输出减小,使通电点电位下降,回复到原设定的控制电位值上;同样,如果通电点电位下降,参比电极得到的取样信号下降,经过与控制信号比较使放大器放大倍数上升,控制极化电源输出增大,通电点电位上升,回复到原设定的控制电位值上。
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强制电流阴极保护原理
强制电流阴极保护原理是一种防止金属腐蚀的方法，它通过在金属表面施加电流，使金属表面形成一层保护膜，从而防止金属腐蚀。
这种方法被广泛应用于海洋工程、石油化工、船舶、桥梁等领域，可以有效地延长金属结构的使用寿命，降低维护成本。
强制电流阴极保护原理的基本原理是利用电化学反应，使金属表面形成一层保护膜。
在金属表面施加一个外加电流，使金属表面的电位降低，从而使金属表面发生还原反应，生成一层保护膜。
这层保护膜可以防止金属表面进一步被氧化，从而防止金属腐蚀。
强制电流阴极保护原理的实现需要一个电源和一个阴极。
电源提供电流，阴极则是电流的接收端。
在实际应用中，通常使用一种特殊的阴极，称为惰性阳极。
惰性阳极是一种不会被腐蚀的金属，如铂、钽、铱等。
惰性阳极的作用是接收电流，从而防止金属结构被腐蚀。
强制电流阴极保护原理的实现需要考虑多种因素。
首先，需要确定金属结构的电位。
金属结构的电位是指金属表面的电位相对于一个参考电极的电位。
参考电极通常是一种标准电极，如银/银氯化物电极或铜/铜硫酸盐电极。
确定金属结构的电位是非常重要的，因为只有在金属结构的电位低于一定的阈值时，才能形成保护膜。
需要确定金属结构的电流密度。
电流密度是指单位面积上通过金属结构的电流量。
电流密度的大小决定了保护膜的厚度和质量。
如果
电流密度太小，保护膜的厚度不足，无法有效地防止金属腐蚀；如果电流密度太大，保护膜的质量会受到影响，从而导致金属腐蚀。
需要考虑金属结构的形状和大小。
金属结构的形状和大小会影响电流的分布和流动。
在实际应用中，通常需要设计合适的电极布置方案，以确保电流能够均匀地分布到金属结构的各个部位。
强制电流阴极保护原理的优点是可以有效地防止金属腐蚀，延长金属结构的使用寿命。
此外，它还可以降低维护成本，减少对环境的污染。
然而，强制电流阴极保护原理也存在一些缺点。
首先，它需要大量的电能，因此会增加能源消耗和成本。
其次，它需要专业的技术和设备，因此在实际应用中需要进行专业的设计和施工。
强制电流阴极保护原理是一种有效的防止金属腐蚀的方法。
它通过在金属表面施加电流，形成一层保护膜，从而防止金属腐蚀。
在实际应用中，需要考虑多种因素，如金属结构的电位、电流密度、形状和大小等。
虽然它存在一些缺点，但它仍然是一种非常重要的技术，可以为各种工程提供可靠的保护。