天然气管道阴极保护
燃气管道牺牲阳极的阴极保护原理
燃气管道牺牲阳极的阴极保护原理1. 引言：我们身边的“隐形保护”嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个可能不太“引人注目”的话题——燃气管道的保护问题。
你知道吗，咱们每天都在享受天然气带来的便利，可是这些燃气管道可不是铁打的，时间一长，它们就容易生锈、腐蚀。
为了让这些管道在地下安安稳稳地呆着，不受腐蚀的困扰，科学家们想出了一个妙招，叫做“阴极保护”。
而其中，牺牲阳极可是个大英雄哦！是不是听着就觉得神秘又有趣？1.1 牺牲阳极的角色那么，牺牲阳极到底是什么鬼呢？想象一下，你的朋友被一群调皮捣蛋的小孩围住了，而你为了保护他，毅然决然地站出来，成为“替罪羊”。
牺牲阳极就是这么一个“牺牲”的角色。
它通常由一些像锌、镁这些金属制成，安静地“牺牲”自己，去吸引腐蚀，而不是让管道本身受损。
简而言之，牺牲阳极就像个勇敢的骑士，甘愿为保护公主（也就是我们的燃气管道）而献身，真是太感人了！1.2 腐蚀的“幕后黑手”在讲牺牲阳极之前，咱们得先了解腐蚀这位“幕后黑手”。
腐蚀就像个无形的敌人，趁着管道老迈之际，悄无声息地侵袭。
当水分、氧气和土壤中的离子聚集在一起时，哗啦啦，腐蚀就来了。
就像一场突如其来的暴风雨，把本来平静的生活搅得天翻地覆。
为了抵御这场“暴风雨”，我们需要一种有效的防护手段，而阴极保护就是应运而生的。
2. 阴极保护的工作原理2.1 阴极与阳极的较量阴极保护的原理其实很简单。
咱们的管道就像是一场“战争”，管道本身是阴极，而牺牲阳极则是阳极。
当两个金属放在电解液中时，阳极会失去电子，而阴极则会接受这些电子。
这样一来，牺牲阳极的金属就会“咔嚓咔嚓”地逐渐溶解，变得越来越小，而管道则安然无恙。
简而言之，阳极牺牲自己，让阴极获得“保护”，真是义无反顾，令人感动。
2.2 持续的“奉献精神”不过，朋友们，牺牲阳极的“奉献精神”可不是一劳永逸的。
随着时间的推移，牺牲阳极会逐渐被消耗掉。
就像人们常说的“好事多磨”，这种保护也需要定期检查和更换。
天然气长输管道阴极保护有效性影响因素分析
天然气作为一种重要的能源资源，对社会的发展具有十分重要的作用。
尤其是在社会不断发展的今天，人们对于天然气的需求量将会变得越来越大。
然而，由于天然气在生产和运输的过程中需要大量的运输管道，而且随着社会的发展，天然气的运输则需要更长的运输管道，因此对于管道来讲，维护就相对较为困难。
再加上天然气运输的管道常年埋于地下，容易受到各种因素的侵蚀，因此对于天然气长输管道的维护就成为了当今社会需要重点研究的课题。
阴极保护管道措施是当今社会保护天然气长输管道免受腐蚀的最有效的措施。
因此明确影响天然气长输管道阴极保护有效性的因素至关重要。
本文意在重点分析天然气长输管道阴极保护有效性的影响因素，希望能够据对于确保天然气长输管道的正常使用产生一定的积极作用。
一、天然气长输管道阴极保护站出现问题是影响其有效性的重要因素之一天然气长输管道阴极保护站是其进行正常工作的重要前提和保证，在某种程度上决定着阴极保护的有效性。
因此，保证天然气长输管道阴极保护站的正常工作至关重要。
然而，在现实生活中，由于受到各种因素的影响，长输管道阴极保护站经常会处于失效的状态。
同时，在阴极管道上出现的问题也会在一定程度上影响阴极保护。
比如在一些不稳定的电流源的波及影响下产生恒定电流，会在某种程度上使阴极保护的管道受损，进而能够影响天然气的正常输出，这也必然使长输管道失去必要的保护与防护。
第三，操作上的不当，或者是未按标准要求安装跨接电缆。
众所周知，为了更好的满足社会对于天然气的需要，天然气长输管道需要在各种各样的地形中进行铺设，因此再由高地向低处进行跨越时需要谨防电压的差异过大。
然而，未按照相关要求安装跨接电缆的现象极为常见，这也是导致阴极保护失效的一个重要因素。
最后，长效参比电极失效也会导致阴极保护的失效。
究其原因，主要就是在天然气的长输管道的某一定位置上，出站端长效参比电极和正常的参比电极相比，电位具有较大的差距，这会严重的影响天然气长输管道阴极保护的有效性，因此必须及时更换相应的设备，也即更换长效参比电极。
天然气管道阴极保护
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。
类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最
常见的一种。 在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如 果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学 腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶
解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称
为吸氧腐蚀。
山 西 燃 气 工 程 技 术 学 校 SHANXI GAS ENGINE ERING TECHNICAL SCHOOL
产生的电流来保护输气管道，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。
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牺牲阳极保护示意图
Zn—电子流出—被氧化—阳极 Fe—电子流入—被还原—阴极
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2H++2e—=H2↑
Fe—2e—=Fe2+ 正极 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓ pH值、阴极区面积等
O2+4e—+2H2O=4OH—
2Fe—4e—=2Fe2+ 正极 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3 溶解氧浓度、温度、盐浓度
天然气埋地管道临时阴极保护方案施工长输管道阴极保护原理及运行管理
天然气埋地管道临时阴极保护方案施工长输管道阴极保护原理及运行管理河南汇龙合金材料有限公司一、阴极保护原理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，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。
有两种办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、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。
该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆·米）的金属结构。
如，城市管网、小型储罐等。
根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。
牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。
本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。
因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。
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，如：长输埋地管道，大型罐群等。
二、阴极保护投入前的准备和验收(一) 阴极保护投入前对被保护管道的检查1、管道对地绝缘的检查从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。
为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。
应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常；管道沿线布置的设施如阀门、抽水缸、闸井均应与土壤有良好的绝缘；管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。
管道阴极保护管理规定
管道阴极保护管理规定
管道阴极保护管理规定一、目的与范围为了规范站内阴极保护站的管理，制定本规定。
本规定适用于某省天然气公司各阴极保护站。
二、保护要求与职责1、管道阴极保护电位达到-0.85V至-1.50V。
2、管道阴极保护率达到100%，全年送电率不低于98%。
停电一天以上报管道保护部备案。
3、管道防腐检测设备、检测仪表等由专人负责，并按操作维护保养规程进行维护保养。
4、每年春、秋两季各测量一次阳极地床接地电阻。
5、每月对运行设备和备用设备进行一次切换。
6、每天检查测量通电点电位、恒电位仪的输出电压、输出电流，并填写运行记录。
7、每年检测一次绝缘接头性能。
8、当发现仪器有故障或输出不正常时，及时查找原因并进行处理，并把处理结果汇报管道保护部。
9、阴极保护站投用后，不得任意停用设备或改变管道给定电位；如因管线保护情况发生变化，报管道保护部同意后，可适当提高或降低通电点的给定电位，以达到管线阴极保护电位标准。
10、与恒电位仪配套的（Cu/CuSO4）永久性参比电极根据当地实际情况应定期在其上方浇水，要求土壤充分润湿。
11、阴极保护站室内及仪器必须保持清洁、卫生，确保无锈蚀。
12、阴极保护站内应保持清洁，禁放其它物品。
长输天然气管道阴极保护外加电流保护技术研究
长输天然气管道阴极保护外加电流保护技术研究摘要：长输天然气管道的阴极保护和外加电流保护技术是保障管道安全运行的重要手段。
本文通过分析长输天然气管道的腐蚀机理和影响因素，介绍了阴极保护和外加电流保护的基本原理和应用技术，并结合实际工程应用，总结了常用的阴极保护和外加电流保护技术，分析了其优缺点及适用范围，为长输天然气管道的防腐保护提供了参考。
关键词：长输天然气管道，阴极保护，外加电流保护，腐蚀机理，应用技术一、引言：长输天然气管道是天然气输送的主要手段，其安全运行对保障国家能源安全和经济发展至关重要。
然而，长输天然气管道在运行中会受到多种因素的影响，其中腐蚀是其主要的安全隐患之一。
为了有效地保护管道免受腐蚀的侵害，阴极保护和外加电流保护技术被广泛应用于长输天然气管道的防腐保护中。
本文将介绍长输天然气管道的腐蚀机理和影响因素，阐述阴极保护和外加电流保护的基本原理和应用技术，并总结常用的阴极保护和外加电流保护技术，为长输天然气管道的防腐保护提供参考。
二、长输天然气管道腐蚀机理及影响因素分析2.1 腐蚀机理长输天然气管道腐蚀的主要机理是电化学腐蚀。
在地下环境中，管道表面的金属与土壤中的水分和氧气发生电化学反应，形成阳极和阴极。
阳极处的金属发生氧化反应，被氧化成离子形式，从而释放电子。
而阴极处的金属则接受电子，还原成金属，水分和氧气在此过程中被还原成氢气。
这个过程中，阳极和阴极之间形成了电流，称为腐蚀电流。
2.2 影响因素长输天然气管道的腐蚀受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：（1）土壤环境因素：土壤的湿度、酸碱度、盐度、微生物种类和数量等因素均会对管道腐蚀产生影响。
（2）管道材料因素：管道材料的种类、质量、表面处理和涂层等因素，直接影响管道的腐蚀程度和速度。
（3）管道设计因素：管道的直径、壁厚、弯头、接头等设计因素会影响管道的衬里质量、涂层的均匀度等，从而影响管道的腐蚀情况。
（4）操作和维护因素：管道的使用寿命和腐蚀程度与操作和维护的质量密切相关，操作和维护不当会使管道腐蚀加速。
天然气管道阴极保护技术及应用
２ 阴极保 护技 术 的 应用 现状
新 大胆 的设计 ， 其思 维模式 也要 更加 没有 束缚 。 国外在 阴极 保
还 不惜成本 地引进在 世界上 顶 我 国阴极 保 护技 术 的应 用 始于 １ ９ ５ ８ 年， 当时 这种 技 术 的 护 技术方面 不仅有先 进的理念 ， 级 的设备和 器材 ， 这就直 接体现 了国内外在 研究 阴极 保护技 术 应 用并 不广 泛 ， 只是 小规 模的试 点试 验 ， １ ９ ７ ０年的 长输 管道开 除此 之外 ， 国外的 管理体制和 国内的也 不尽相 同 ， 在 始建 设时 ， 阴极保 护 技术得 到 了普遍 的 认可 ， 并 在长 输管 道 的 上 的差距 。 管道防 腐工作并 不是 由管 道的业 主 建设 中应 用 了阴极 保护 技 术 ， 只是 受限 于科 技 ， 当时 的 阴极保 国外的天然 气管道 建设 中， 护技术 并不先 进 。 如今 阴极保护技 术 的应 用现状 主要表 现在 以 下两个方 面 。 （ １ ） 技 术现 状 阴极 保 护技 术 的 应用 应 当 严格 遵 守 阴极 保护准则， 阴极保 护 准 则是 阴 极保 护 核心 的技 术 指标 。 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ １ ４ ４ ８ － ２ ０ ０ ８ 埋地钢 质管道 阴极保护技 术规范 明确 了阴极保 护 准则 的评判 指标 。 虽然 已经 明确 了阴极 保护 准则以及 其评判 指标， 并且 阴极保护 准则 已经广泛 应用于 天然 气管道 阴极保护
的不足 ， 推 进天然气管道保护 工程的发展。
关键词 ： 天 然气管道 ； 阴极 保护 ； 应 用 阴极 保护技 术的应用 能够有效 防止天然 气管道 的腐蚀 ， 增 加 天然气 管道寿命 ， 大 大 降低 了天 然气管 道的维修 成本 ， 同时 ， 减 小 由于天 然 气管道 腐蚀 、 泄漏 问题 所带 来 的安全 隐患 ， 对 整 个城 市天然 气管道 网的建设 起到 了推 动作用 。
石油天然气长输管道阴极保护作用及管理要求
石油天然气长输管道阴极保护作用及管理要求摘要：阴极保护技术在长输管道中已获得广泛应用。
长输管道腐蚀防护采用防腐层加阴极保护系统的做法。
管道施工和运行中防腐层存在漏点损伤，阴极保护系统向管体施加保护电流，管-地电位产生负向极化，实现管体保护。
长输管道主要应用强制电流法，牺牲阳极法用于高寒特殊环境或提供辅助保护。
目前应用范围已从长输管道发展至油气站场、油库、燃气管网，形成区域性阴极保护技术。
随着计算机技术和数值模拟技术的发展，国内已开展阴极保护数值模拟技术在工程领域的实践研究。
未来几年我国油气管道、高压电网、铁路公路发展迅速，对管道设计和安全运行提出了更高要求。
关键词：油气长输管道；阴极保护技术；金属结构引言：油气长输管道保护措施有很多种，但阴极保护技术是最合适的。
该项技术在油气长输管道中的应用，利用的阴极电流将金属阴极进行极化，具体会采取牺牲阳极或者增加外部电流的方式来实现。
所以，本文对油气长输管道中阴极保护技术的具体应用进行了探析，对具体的保护措施进行了总结。
1阴极保护技术应用概况石油储运设施的腐蚀是一个很复杂的过程，并与多种因素有关。
为了减缓金属的腐蚀，在土壤腐蚀调查的基础上，在长输管道和站库上采用了外加电流阴极保护技术，辅助以牺牲阳极保护技术，全面遏制了金属腐蚀穿孔的发生，取得了明显的经济效果。
1.1长输管道阴极保护技术金属电化学腐蚀是指金属与电解质发生电化学反应所产生的腐蚀，阴极保护技术是利用保护电流使金属表面极化，从而抑制金属与电解质发生电化学反应，避免腐蚀发生。
阴极保护的方法有牺牲阳极法和强制电流法。
牺牲阳极法因金属和牺牲阳极之间的驱动电压有限，一般用于所需要保护电流较小的情况。
强制电流法主要由恒电位仪、辅助阳极、电绝缘装置、参比电极等装置组成，因其保护电流大且可根据极化电位变化自动调节保护电流大小而得到广泛应用。
1.2区域性阴极保护技术油田站库内部的埋地管道与储罐金属腐蚀给油品的储存和管理带来了严重的挑战，由于其管网复杂，搭接较多，绝缘情况差别较大，所以牺牲阳极的应用受到限制。
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（一）牺牲阳极保护 2、牺牲阳极组成
作用是为了使电流输出尽 量保持稳定和降低阳极接 地电阻。填包料主要由硫 酸钙、膨润土和硫酸钠混
合而成。
牺牲阳极保护系统的组成有：土壤中，牺牲阳极阴极保
护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中，
除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。
（一）牺牲阳极保护 3、牺牲阳极种类 阳极随着流出的电流而逐渐消耗，所以称为牺牲阳极，
管道阴极保护
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管道腐蚀
针对油气田环境，常用的金属防腐蚀技术： 合理选材与结构优化设计； 阴极保护技术； 缓蚀剂保护技术； 覆盖层保护技术；
阴极保护技术
一、金属腐蚀的定义及腐蚀影响 二、电化学腐蚀的分类 三、阴极保护的分类
四、长输天然气管道阴极保护系统 五、阴极保护参数
Zn及其合金。 镁合金牺牲阳极主要应用于高电阻率的土壤环境中。铝
合金和锌合金主要用于水环境介质中。
镁合金牺牲阳极
铝合金牺牲阳极
牺牲阳极阴极保护设计
所需保护电流 I 的计算
I = S ·ip
I — 实现完全保护所需的保护电流，mA S — 被保护构件的外表面面积，m2； ip — 最小保护电流密度，mA/m2；
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
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。
牺牲阳极法阴极保护
外加电流阴极保护
在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如 果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学 腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶 解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称 为吸氧腐蚀。
电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类 电化学腐蚀的分类
埋地钢制输气管道锈蚀
按腐蚀原理分为
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。
化学腐蚀 特点：腐电化学反 应而引起的破坏。
电化学腐蚀 特点：腐蚀过程中有电流的产生。
第二节 电化学腐蚀的分类
电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种 类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最 常见的一种。
辅助阳极（不溶性）
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。
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。
（一）牺牲阳极保护 1、牺牲阳极保护原理（原电池原理）
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，依靠电位比较负的金属不断腐蚀溶解所 产生的电流来保护输气管道，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。
第一节
金属腐蚀的定义及 腐蚀影响
1、金属腐蚀的定义及腐蚀影响
“物质（或材料）的腐蚀时物质（或材料）受环境介质 的化学或电化学作用而破坏的现象”，称为金属腐蚀。
金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，金 属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。
腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应， 使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、 塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零 件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用 寿命，甚至造成燃气泄漏导致火灾、爆炸等灾难性事故发生。
项目 发生条件 正极反应 负极反应 溶液pH升高的
极 其他反应
影响因素
析氢腐蚀 水膜呈酸性 2H++2e—=H2↑ Fe—2e—=Fe2+
正极 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓
pH值、阴极区面积等
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性 O2+4e—+2H2O=4OH—
2Fe—4e—=2Fe2+
正极 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3
这种阳极消耗快，安设位置及方法必须便于更换。 埋地管道牺牲阳极法牺牲阳极：由电位较负的金属材料
制成，当它与被保护的管道连接时，自身发生优先离解，从 而抑制了管道的腐蚀，故称为牺牲阳极。牺牲阳极应有足够 负的稳定电位，以保持足够大的驱动电压：同时有较大的理 论发生电量，还要有高而稳定的电流效率。
（一）牺牲阳极保护 3、牺牲阳极种类 在生产实际中，现在能作为牺牲阳极材料的只有Al、Mg、
溶解氧浓度、温度、盐浓度
第三节 阴极保护分类
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。
牺牲阳极保护示意图
Zn—电子流出—被氧化—阳极 Fe—电子流入—被还原—阴极
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之间的电路未接通）有足够负的开 路电位（即自然腐蚀电位），而且在闭路状态（电路接 通后）有足够的闭路电位（即工作电位）。这样，在工 作时可保持足够的驱动电压。驱动电压指牺牲阳极的闭 路电位与金属构筑物阴极极化后的电位两者之差，亦称 为有效电压。