牺牲阳极与外加电流防腐技术
阴极保护有几种方式
邦信防腐阴极保护有几种方式？阴极保护分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
一、牺牲阳极法它是由一种比被保护金属电位更负的金属或合金与被保护的金属电连接所构成。
在电解液中，牺牲阳极因较活泼而优先溶解，释放出电流供被保护金属阴极极化，实现保护。
作为牺牲阳极材料，必须能满足以下要求：1、要有足够负的稳定电位；2、自腐蚀速率小且腐蚀均匀，要有高而稳定的电流效率；3、电化学当量高，即单位重量产生的电流量大；4、工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落；5、腐蚀产物不污染环境，无公害；6、材料来源广，加工容易，价格低廉。
常用的牺牲阳极品种有镁基、锌基和铝基合金3类。
二、强制电流法它是由外部的直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，达到阴极保护>阴极保护的目的。
它由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成。
辅助阳极的功能是把保护电流送入电解质流到保护体上，故阳极工作时处在电解状态下。
对辅助阳极的基本要求有：1、导电性好；2、排流量大；3、耐腐蚀，消耗量小，寿命长；4、具有一定的机械强度、耐磨、耐冲击震动；5、容易加工、便于安装；6、材料易得、价格便宜。
按阳极的溶解性能，辅助阳极可分为：可溶性阳极（如钢、铝）、微溶性阳极（如高硅铸铁、石墨）、不溶性阳极（如铂、镀铂、金属氧化物）3大类。
直流电源是强制电流的动力源，它的基本要求是稳定可靠，能长期连续运行，适应各种环境条件。
常见的直流电源有：整流器、恒电位仪、恒电流仪、热电发生器、密闭循环蒸汽发电机（CCVT）、太阳能电池、风力发电机、大容量蓄电池等。
阴极保护方法
阴极保护方法采用阴极保护技术延缓钢铁构筑物的腐蚀主要有两种方法：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。
阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。
外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。
该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
牺牲阳极与外加电流优缺点比较：一、强制电流优点:1.输出电流连续可调2.保护范围大3.不受环境电阻率4.影响工程越大越经济5.保护装置寿命长缺点：1.需要外部电源2.对邻近金属构筑物干扰大3.维护管理工作量大二、牺牲阳极优点:1.不需要外部电源2.对邻近构筑物无干扰或很小3.投产调试后可不需管理4.工程越小越经济5.保护电流分布均匀，利用率高缺点：1.高电阻率环境中不宜使用2.保护电流几乎不可调3.覆盖层质量必须好4.投产调试工作复杂5.消耗有色金属三、排流保护（一）极性排流：优点：1.利用杂散电流保护管道2.经济实用3.方法简单，只需简单管理4.有杂散电流时，可自动防止杂散电流腐蚀缺点：1.对其他构筑物有干扰影响2.干扰源停运时，保护体得不到保护3.易造成过负电位（二）强制排流优点：1.保护范围广2.电压、电流连续可调3.以干扰源的负馈线代替辅助阳极，结构简单4.干扰源停运时，保护体仍被保护5.不存在阳极干扰缺点：1.对其他构筑物有干扰影响2.需要外部电源3.排流点易过保护。
牺牲阳极保护设计与施工的经验建议
随着城市建设事业的飞速发展，埋地管道的数量剧增。
这些管道多采用碳钢材质，为了延长管道的使用寿命，采取相应的防护措施尤为重要，其中涂层防腐和牺牲阳极保护联合防护取得了良好的效果。
本文结合一些建设案例，针对牺牲阳极保护设计和施工中的问题提出一些建议。
管道防腐通常采用涂层加牺牲阳极保护，常规阴极保护有两种方法：外加电流法和牺牲阳极法。
土壤电阻率约20Ω·m，保护电流密度为0.2mA/m2，自然电位为-0.4～-0.6V，管道保护电位(参比电极Cu/Cu-SO4)低于-0.95V。
经过技术经济比较，牺牲阳极保护采用牺牲阳极法较适宜，该法施工简单，安全可靠，对邻近金属管道电干扰少，不用专人管理，可延长管道寿命1倍以上。
②带状镁阳极的使用带状镁阳极由纯镁或镁锰合金冷轧压制而成，开路电位(参比电极Cu/CuSO4)为-1.7V，单位长度质量为0.37kg/m，宜在电阻率≥100Ω·m的环境中使用。
镁带在电阻率为50Ω·m的土壤中输出电流为10mA/m，在电阻率为150Ω·m的淡水中输出电流为3mA/m。
同等质量带状镁阳极比锭状镁阳极表面积大很多，如11kg 镁锭表面积为0.27m2，而11 kg镁带长度为30m，表面积为1.9m2，是前者的7倍。
阳极输出电流与表面积成正比，与电阻率成反比。
阳极质量决定阳极寿命。
设计上应考虑当地土壤电阻率，在穿越段或套管内管道上缠绕镁带要考虑它的使用寿命应该与管道寿命相当。
如果设计寿命为20年，而当地土壤电阻率较低，就不宜采用镁带，而应采用锭状镁阳极。
常规设计穿越段或套管内管道通常采用镁带缠绕安装方法。
绍兴天然气利用工程中采用的带状镁阳极断面尺寸为(19±0.5)mm×(9.5±0.5)mm，每根钢管缠绕2条带状镁阳极，缠绕方式为对称分布于管道两侧，每隔1～2m设一处捆绑带，其材料为尼龙带。
电缆与镁阳极采用灌锡焊。
牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护原理
牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护原理牺牲阳极阴极保护（Sacrificial anode cathodic protection）是一种常用于金属结构防腐蚀的方法，也被称为阳极保护。
该原理是通过在被保护金属表面上安装一种具有更高的电位的金属（通常是锌、铝或镁）作为“牺牲阳极”，使其成为阴极而被腐蚀，从而保护被保护金属的阴极。
牺牲阳极保护的原理基于电池原理。
当两种不同电位的金属直接接触时，会形成一个局部电池。
在这个局部电池中，电流从更高电位的金属（阳极）流向更低电位的金属（阴极）。
通过将一种轻易腐蚀的金属作为牺牲阳极，我们可以使其作为一个阴极，吸引任何电流，从而将其腐蚀而保护被保护金属。
牺牲阳极的选择是基于金属间的电位差以及被保护金属的面积。
通常情况下，被保护金属的面积较大，因此可以选择电位差较大的牺牲阳极。
例如，在防腐蚀中使用锌作为牺牲阳极，它的电位较为负值，可以吸引大量的电流并保护被保护金属。
外加电流阴极保护（Impressed current cathodic protection）是另一种常用的防腐蚀方法，与牺牲阳极保护相比，它使用外部电源提供电流，而不是依赖于被保护金属表面的牺牲阳极。
外加电流阴极保护的原理是通过在被保护金属表面施加一定的电流，使其成为一个阴极，在电子层面上抵消金属的阳极解溶反应。
这种方法通常需要在被保护金属表面设置一个或多个附加的阴极（通常是一个带有导线的金属板或一组金属杆），并通过外部电源将电流传输到这些阴极上，然后通过电解作用来保护被保护金属的阴极。
外加电流阴极保护需要精确地控制电流的大小和分布，以确保被保护金属的各个部分都能得到充分的保护。
通过控制电流的大小和方向，可以有效地减少金属结构的腐蚀速率和损坏。
此外，外加电流阴极保护还可以通过适当地调整电流的大小来对不同的金属结构进行保护。
总结而言，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护都是常用的防腐蚀方法。
牺牲阳极保护通过使用具有更高电位的金属作为牺牲阳极来保护金属结构。
牺牲阳极的工作原理
牺牲阳极的工作原理牺牲阳极，也称为非铂类阳极（Non-platinum anode, NPA），是指在金属腐蚀保护领域中，一种通过牺牲自身来延缓金属腐蚀速度的电化学保护方法。
它是利用一种与被保护金属失效电位更负的金属制成的阳极，在外加电流的作用下牺牲自身来保护被保护金属。
牺牲阳极的工作原理是基于电化学原理，主要包括两个方面：电势差和阳极溶解。
首先，电势差是牺牲阳极的存在和有效工作的前提条件。
在自然环境中或工业过程中，当两种不同金属接触时，会因为两种金属的化学性质和晶体结构的不同而产生一定的电位差。
在这种接触状态下，一种金属的电位相对于另一种金属是失效电位。
牺牲阳极的作用就是使被保护金属的电位相对于牺牲阳极更正电位，从而使被保护金属从活动状态转为失效状态，从而达到减缓腐蚀的目的。
其次，阳极溶解是牺牲阳极工作的主要过程。
当牺牲阳极与被保护金属接触并受到外加电流的作用时，它会开始溶解，并释放金属离子（阳离子）到电解质中。
这些金属离子随着电解质的流动，经过一系列的电化学反应，重新组合成金属离子，并与电解质中的阴离子结合形成相应的金属化合物。
牺牲阳极溶解的速度与腐蚀速度成正比。
这是因为牺牲阳极所含金属与被保护金属的电位差决定了牺牲阳极牺牲的程度，即牺牲阳极的失效程度。
电位差越大，牺牲阳极的失效程度越高，溶解速度也越快。
因此，通过选择合适的牺牲阳极材料，可以控制腐蚀速度。
牺牲阳极的选择要根据被保护金属的腐蚀、电位差和环境条件来确定。
一般来说，牺牲阳极应具备以下特点：与被保护金属之间差异较大的电位差，较低的自蚀速率，足够的机械强度和可加工性，以及易获取和低成本等。
牺牲阳极的工作原理在许多领域得到了广泛应用。
其中最常见的就是钢铁结构的防腐蚀措施。
在海洋环境中，以铝或锌制成的牺牲阳极被广泛用于船舶、海洋平台等大型钢结构的防腐蚀。
在石油、化工、电力等行业，以铝或镁制成的牺牲阳极也被广泛应用于储罐、管道、锅炉等设备的防腐蚀。
管道防腐方法
管道防腐方法一、表面处理1.清洁：清除管道表面的污垢、油脂、氧化皮等杂质，提高涂层的附着力。
2.除锈：对管道表面进行除锈，使其表面光滑，无锈蚀和氧化皮等不良因素。
3.粗糙化：通过喷砂、打磨等方式增加管道表面的粗糙度，提高涂层的附着力。
二、涂层防腐1.涂料防腐：在管道表面涂覆一层防腐涂料，形成一层致密的保护膜，阻止腐蚀介质侵入。
2.衬里防腐：在管道内表面衬上一层耐腐蚀材料，如玻璃钢、塑料等，提高管道的耐腐蚀性能。
三、电化学保护1.外加电流法：通过外加电流的方式，使管道成为阴极，从而防止腐蚀。
2.牺牲阳极法：利用一种比管道金属更活泼的金属作为阳极，从而防止管道腐蚀。
四、防腐蚀覆盖层1.金属覆盖层：在管道表面覆盖一层耐腐蚀的金属材料，如镍、铬等，以提高管道的耐腐蚀性能。
2.非金属覆盖层：在管道表面覆盖一层非金属材料，如油漆、塑料等，防止腐蚀介质侵入。
五、阴极保护1.外加电流阴极保护：通过外加电流的方式，使管道成为阴极，从而防止腐蚀。
2.牺牲阳极阴极保护：利用一种比管道金属更活泼的金属作为阳极，从而防止管道腐蚀。
六、内部防腐1.涂料防腐：在管道内部涂覆一层防腐涂料，形成一层致密的保护膜，阻止腐蚀介质侵入。
2.衬里防腐：在管道内表面衬上一层耐腐蚀材料，如玻璃钢、塑料等，提高管道的耐腐蚀性能。
3.电化学保护：通过外加电流或牺牲阳极等方法，对管道内部进行电化学保护。
七、缓蚀剂防护1.使用缓蚀剂：在腐蚀介质中添加缓蚀剂，减缓腐蚀速率，提高管道的耐腐蚀性能。
2.定期添加缓蚀剂：根据需要定期添加缓蚀剂，以保持管道的耐腐蚀性能。
八、应力消除1.热处理：通过加热和冷却的方式消除管道中的应力，以减少应力对管道的影响。
2.振动消除：利用振动的方式消除管道中的应力，以减少应力对管道的影响。
3.其他方法：如超声波清洗、磁场处理等，也可以有效地消除管道中的应力。
九、管道保温1.保温材料：选择合适的保温材料，如聚氨酯、硅酸盐等，可以减少热损失和防止温度过低引起的冷凝现象。
电厂循环水泵阴极保护牺牲阳极
电厂循环水泵阴极保护牺牲阳极
河南汇龙合金材料有限公司
2020 年8 月
循环水泵为电厂循环水系统最重要的辅助设备之一。
电厂循环水为海水。
海水对金属结构物具有强烈的腐蚀性。
金属在海水中的腐蚀为电化学腐蚀，阴极保护是防止金属腐蚀的最有效途径，其分为牺牲阳极和外加电流法两种方式。
循环水泵内壁、轴及叶轮部分采用外加电流阴极保护方式，外加电
流阴极保护系统由直流电源、辅助阳极、参比电极、轴接地装置四
部分组成；水泵内接管等电流屏蔽区域采用牺牲阳极法阴极保护
遵循标准
GBT 16166-1996 滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极阴极保护
GBT 17005-1997 滨海设施外加电流阴极保护系统
技术要求
循环水泵内壁、轴及叶轮部分采用外加电流阴极保护。
循环水泵外壁接触海水部分采用铝合金牺牲阳极保护防腐。
-0.80v~-1.15v 在有效保护期内，被保护结构的保护电位始终保持在
（相对于银/ 氯化银参比电极）
电厂循环水泵阴极保护牺牲阳极。
牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护的基本概念及自身特点
牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护的基本概念及自身特点土壤中的杂散电流也能引起钢管的腐蚀，杂散电流从地下钢管的一端流入又从另一端流出，流入端成为阴极流出端变为阳极，导致钢管腐蚀杂散电流的强度与管道腐蚀量成正比，一般壁厚7~8 mm 钢管在杂散电流作用下4~5 个月即可能发生腐蚀穿孔，其速度大大超过自然腐蚀，是造成管道腐蚀穿孔的主要原因。
阴极保护是在金属表面通过足够的阴极，电流使金属表面阴极化，从而防止其表面腐蚀，它适用于土壤淡水等介质中，金属的腐蚀保护，同时它还可以应用于防止某些金属的局部腐蚀，如孔蚀、应力腐蚀、开裂腐蚀、疲劳等，阴极保护法又分强制电流法排流保护法牺牲阳极法。
强制电流是国内长输管道阴极保护保护的主要形式，通过向被保护管道输入直流电流使其阴极化从，而达到阴极保护工程目的这种保护方法输出的电流连续可调，保护范围大，工程越大相对投资比例越小，且不受土壤电阻率限制。
不足的是对邻近金属构筑物造成干扰，外部电源维护管理工作量大。
城市天然气管网及附属设备上多采用牺牲阳极保护法即用一块低电位金属与管道设备相，接使两者在电解质中构成原电池电位较低的金属作为阳极，会逐渐被腐蚀以实现对阴极金属管道的保护，通常牺牲阳极腐蚀到最后尺寸最快要10 ，年因此根据被保护物的长度土壤电阻率及保护年限确定牺牲阳极以降低或阻止金属的电化学腐蚀速度，保障管道的使用寿命。
牺牲阳极通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流，因此对牺牲阳极材料，要求有足够的负电位阳极极化小，使用过程中电位稳定，溶解均匀表面不产生高电阻的硬壳且无污染，同时材料的价格便宜来源广，常用的有镁与镁合金、锌铝合金三大类，镁阳极一般适用于各种土壤环境，锌阳极适用于土壤电阻率低的潮湿环境，铝阳极则用于低电阻潮湿和氯化物的环境而不能用于土壤中。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍。
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钛-铂合金氧化物阳极-----精品文档------
高硅铸铁阳极
牺牲阳极与外加电流阴极保护对比
保护 方式
牺牲阳极 阴极保护
外加电流 阴极保护
1、不需要外部电源。 1、输出电流连续可调，可
2、对临近金属构筑物 满足较大的保护电流密度要
优 干扰小。
求
3、管理维护工作量小 2、不受环境电阻率限制
4、工程费用与保护长 3、工程越大越经济
腐蚀性
自然电位
单位（-V）
极强
＞0.55
强
0.45--0.55
中等
0.30--0.45
弱
0.15--0.30
很弱
＜0.15
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（2）牺牲阳极与外加电流阴极保护的选择
a、工程规模大宜采用外加电流，规模小则宜采用牺牲 阳极
b、市区内考虑到对外界干扰电流的影响，一般应采用 牺牲阳极
第一部分：阴极保护技术介绍
1、阴极保护原理 2、阴极保护的分类 3、阴极保护方式的选择 4、施工中常用的技术规范 第二部分：牺牲阳极阴极保护工程 第三部分：外加电流阴极保护工程 附：阴极保护工程相关预算定额子目
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1、阴 极 保 护 原 理
金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学反应成
用 缺 3、保护电流不可调，
驱动电流小 4、对覆盖层质量要求 点高
3、需设阴极保护站，日常进 行维护管理
4、在需要较小电流时，无法 减少最低限度的装置费用
5、消耗有色金属，需 5、阳极地床不易维修，阳极
定期更换
产生气体不易排出，易产生气
6、杂散电流干扰大时 阻，增大地床电阻，影响地床
不能使用
寿命 -----精品文档------
验收 牺牲阳极填
包料包装 牺牲阳
极安装
测试桩制
安 保护参数测试
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2 牺牲阳极阴极保护工程所使用的有关预算定额
序 号
分项工程名称
工作内容
施工准备、材料运输、管道防 腐层破坏、电缆与阳极管线焊 1 组合式镁阳极安装 接、管道防腐表面的修复、挖 坑回填。
牺牲阳极安装 2 阳极连接测试桩
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第一部分：阴极保护技术介绍 第二部分：牺牲阳极阴极保护工程
1、主要施工程序 2、结算中使用的有关定额 3、结算中需要注意的问题 第三部分：外加电流阴极保护工程 附：阴极保-护----精工品文程档--相---- 关预算定额子目
1
牺牲阳极阴极保护工程主要施工程序
牺牲阳极检查与
个 每只阳极为1个
备注
2-1635～2-1639 10个 每只阳极为1个
按阳极净重分列
2-1640～2-1644 10个 每只阳极为1个
按阳极净重分列
2-1645
m 按均压线长度计算
5 阳极接地调试
接地电阻测定、记录等内容
2-1646
组 以组为单位计算
6 混凝土测试桩预制 7 混凝土测试预埋件 8 混凝土测试桩安装
c、当土壤电阻率大于100Ω.m时，或管道覆盖质量差， 一般宜采用外加电流
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4、 施工中常用的技术规范
（1）《钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准》（SY/T0088-2006） （2）《区域性阴极保护技术规范》（Q/SY29.1-29.3-2002） （3）《强制电流深井阳极地床技术规范》（SY/T0096-2000） （4）《埋地钢制管道阴极保护参数测试规范》（SY/T0023-97） （5）《钢制水罐内壁阴极保护技术规范》（SY/T6536-2002） （6）《埋地钢制管道牺牲阳极阴极设计规范》（SY/T0019-97） （7）《阴极保护管道电绝缘标准》（SY/T0086-2003） （8）《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》（SYJ4006-90） （9）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）
预制模板安拆、绑扎钢筋
2-1647
测量定位、挖土焊接、防腐、 回填
极强
＜5
＜9
＜5
强
＜20 5—10 9--23 ＜20 ＜20 5--15
中等
20--50 10--20 23--50 20--45 20-45 15-25
弱 很弱
＞50 20--100 50-100 45-60 45-60 ＞100 ＞100 ＞60 60--100
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表2 自然电位与土壤腐蚀性（相对Cu /CuSO4 ）
3、阴极保护方式的选择
（1）土壤腐蚀性评价
土壤腐蚀性是通过测量被保护体环境的土壤电 阻率（Ω.m)和自然电位（-V）来评价的。对于大 多数情况，土壤电阻率越小，自然电位越小，则 土壤的腐蚀性越强
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腐蚀性
表1 土壤电阻率与土壤腐蚀性
单位（Ω.m）
国家 中 国 前苏联 英 国 日 本 美 国 法 国
阳极表面处理、焊接、阳极连 接导线、配制填料、电缆及阳 极管线接头防腐、挖坑填等
牺牲阳极安装 3 阳极连接管线 4 均压线安装
阳极表面处理、焊接、阳极连 接导线、配制填料、电缆及阳 极管线接头防腐、挖坑填等
清除防腐层 、除锈、焊导线连 接点、导线安装防腐、挖土回 填
定额 编号
YB-284
定额 单位
工程量计算规则
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பைடு நூலகம்
牺牲阳极阴极保护
按牺牲金属种类的不同
镁合金牺牲阳极阴极保护 锌合金牺牲阳极阴极保护 铝合金牺牲阳极阴极保护
镁合金牺牲阳极 铝合金牺牲阳极 -----精品文档------
外加电流阴极保护
按辅助地床的方式不同
浅埋阳极地床阴极保护
深井阳极地床阴极保护（闭孔法 和开孔法深井地床阴极保护） 柔性阳极阴极保护 网状阳极阴极保护
为金属化合物而使金属受到破坏的一种现象
按腐蚀原理分为
化学腐蚀 电化学腐蚀
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阴极保护原理
根据电化学保护机理，使被保护金属表面得到足够的电子， 这样金属原子不容易失去电子而抑制了金属的腐蚀
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2、阴 极 保 护 分 类
——牺牲阳极阴极保护 ——外加电流阴极保护
度成正比
4、对管道防腐覆盖层质量
点 5、保护电流分布均匀， 要求相对较低
利用率高。
5、保护装置寿命长
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牺牲阳极与外加电流阴极保护对比
保护 方式
牺牲阳极 阴极保护
外加电流 阴极保护
1、牺牲阳极易丢失， 1、需要可靠外部电源
寿命短
2、对临近金属构筑物干扰大，
2、高电阻环境不宜使 特别是铺助阳极附近