论述阴极保护法在腐蚀与防护中的应用

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中国腐蚀与防护学会 金属防腐蚀手册

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我国腐蚀与防护学会金属防腐蚀手册第一章:金属腐蚀的基本概念1. 金属腐蚀的定义金属腐蚀是指在金属与其周围环境接触的情况下,金属表面受到化学或电化学的侵蚀,导致金属的质量和结构发生变化的过程。

金属腐蚀是一个不可逆转的过程,对金属的损坏是永久性的。

2. 金属腐蚀的分类根据腐蚀介质的不同,金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。

化学腐蚀是指金属直接受到化学物质的腐蚀,而电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时发生的一种电化学过程。

3. 金属腐蚀的危害金属腐蚀不仅会导致金属的质量和结构损坏,还会影响到金属制品的外观和使用寿命。

金属腐蚀也会对环境造成污染,对人体健康和安全构成威胁。

第二章:金属防腐蚀的原理和方法1. 金属防腐蚀的原理金属防腐蚀的原理是通过改变金属与其周围环境的接触状态,阻止金属腐蚀的发生。

常用的金属防腐蚀方法包括物理防腐蚀、化学防腐蚀和电化学防腐蚀等。

2. 金属防腐蚀的方法(1)涂层防腐蚀:将金属涂覆一层具有耐腐蚀性的涂层,以隔离金属与环境的接触,防止腐蚀的发生。

(2)阳极保护:在金属的表面放置一块较活泼的金属,使其成为阳极,从而保护被保护金属。

(3)合金化:将一种或多种金属或非金属添加到金属中,改变金属的组织结构和物理性能,提高金属的抗腐蚀能力。

(4)阴极保护:通过外加电流或外加电源,使金属表面成为阴极,从而抑制金属腐蚀的发生。

第三章:金属防腐蚀的应用实践1. 工业领域中的金属防腐蚀在石化、船舶、汽车、航空航天等工业领域中,金属制品往往需要具备较高的耐腐蚀性能,以确保设备和产品的安全、稳定和持久运行。

2. 城市基础设施中的金属防腐蚀城市基础设施中的钢结构、管道、桥梁、隧道等金属构件,常常需要经过防腐蚀处理,以保证其在潮湿、高盐度环境下的使用寿命和安全性。

3. 日常生活中的金属防腐蚀在日常生活中,我们经常接触到各种金属制品,如家具、电器、汽车等,这些金属制品也需要经过防腐蚀处理,以延长其使用寿命和美观度。

阴极保护_精品文档

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阴极保护引言:阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法,主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。

通过采取适当的措施,将金属材料的电位移到更负的方向,从而减少金属材料的腐蚀速度。

本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。

一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。

金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中,受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。

通过施加外加电源,将金属材料的电位移向更负的方向,实施阴极保护,可以有效地减缓金属的腐蚀过程。

具体而言,阴极保护主要包括两种方式:1) 通过阴极电流的施加,在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽,从而降低腐蚀的速率;2) 通过阳极材料的提供,以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。

二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域,并且有着重要的经济和社会效益。

以下是几个常见的应用领域:1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。

通过在管道表面施加电流,降低金属管道的腐蚀速率,延长其使用寿命。

这种方法具有效果明显、使用方便等优点,已被广泛采用。

2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中,容易受到海洋环境的腐蚀。

阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度,延长船舶的使用寿命。

通过在船体附近安装阴极保护系统,将船体电位负化,以减少腐蚀。

3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施,经常接触到腐蚀性介质。

阴极保护可以在油罐内外表面施加电流,降低其腐蚀速率,保护油罐的安全运营。

三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法,具体选择方法应根据不同情况和需求作出。

以下是几种常见的阴极保护方法:1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一,通过外接直流电源,在金属结构和电源之间建立电路,施加足够的电流来实现保护。

通过控制电流大小和施加时间,可以有效地减缓金属的腐蚀速度。

阴极保护防腐

阴极保护防腐

阴极保护防腐什么是阴极保护防腐?阴极保护防腐是一种常用的金属腐蚀防护方法,通过在金属结构表面引入一个电流,将金属结构作为阴极极化,使其成为电化学反应中的阴极,从而有效地减少或阻止金属腐蚀的发生。

阴极保护防腐的原理阴极保护防腐的原理基于电化学反应的基本规律,即金属在一定条件下的电极反应。

当金属结构暴露在外部环境中时,发生的腐蚀反应是金属离子释放到电解质溶液中,并与电解质中的阴离子结合形成盐类。

而阴极保护的目的就是通过施加一个外部电流,将金属结构极化为阴极,使其电位低于腐蚀电位,从而减缓或阻止腐蚀反应的发生。

阴极保护防腐的应用范围阴极保护防腐广泛应用于各种金属结构,包括钢铁、铜、铝和镍合金等。

其主要应用领域包括:1.石油和化工行业:阴极保护常用于石油储罐、石油管道、石油设备等的腐蚀保护。

2.水处理行业:阴极保护可应用于水质处理设备、给水管道等的腐蚀保护。

3.海洋工程:由于海洋环境的高盐度和潮湿程度,金属结构容易受到腐蚀,阴极保护可以有效延长金属结构的使用寿命。

4.铁路和桥梁工程:阴极保护广泛应用于铁路桥梁、隧道、障碍等的腐蚀保护,可以减少维修和更换的频率。

阴极保护防腐的实施方法阴极保护防腐的实施通常涉及以下几个关键步骤:1.设计阴极保护系统:在进行阴极保护防腐之前,需要进行相关的设计计算,包括金属结构的阳极和阴极位置的确定、电极材料的选择等。

2.安装阳极系统:阳极是阴极保护系统中负责释放电流的部分,常见的阳极材料包括铝、锌和镁等,通过将阳极安装在金属结构表面或周围的土壤中,以确保电流正常传输。

3.连接阳极与金属结构:阳极与金属结构之间需要建立电气连接,通常采用导线、连接件等进行连接,并确保连接牢固可靠。

4.监测阴极保护系统:为了确保阴极保护系统能够正常工作,需要进行定期的监测和测试,如测量金属结构的电位、电流和电阻等参数。

5.维护和维修:根据监测结果,及时对阴极保护系统进行维护和维修,包括更换阳极、修复连接等。

金属的电化学腐蚀与防护方法

金属的电化学腐蚀与防护方法

金属的电化学腐蚀与防护方法金属在我们的日常生活和工业生产中无处不在,从建筑结构到交通工具,从电子设备到医疗器械。

然而,金属面临着一个普遍而严重的问题——电化学腐蚀。

这一现象不仅会导致金属材料的性能下降,缩短其使用寿命,还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。

因此,了解金属的电化学腐蚀原理以及掌握有效的防护方法至关重要。

一、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀,首先需要了解一些基本的电化学概念。

电化学腐蚀本质上是一个氧化还原反应,涉及到电子的转移。

当金属暴露在电解质溶液(如潮湿的空气、海水等)中时,金属表面会形成无数微小的原电池。

以铁为例,在潮湿的空气中,铁表面吸附的水膜会溶解氧气和二氧化碳等气体,形成电解质溶液。

铁中的杂质(如碳)与铁本身形成了许多微小的电极。

铁原子失去电子变成亚铁离子进入溶液,发生氧化反应:Fe 2e⁻=Fe²⁺。

而在另一些区域,氧气得到电子发生还原反应:O₂+ 2H₂O + 4e⁻= 4OH⁻。

这样,电子从铁原子转移到氧气,形成了电流,导致铁不断被腐蚀。

不同的金属在电化学序列中的位置不同,其活泼性也不同。

位置越靠前的金属,越容易失去电子发生氧化反应,也就越容易被腐蚀。

例如,锌比铁活泼,在锌铁原电池中,锌会优先被腐蚀,从而保护了铁,这就是常见的牺牲阳极的阴极保护法的原理。

二、金属电化学腐蚀的类型1、析氢腐蚀在酸性较强的环境中,金属发生电化学腐蚀时,氢离子在阴极得到电子生成氢气,这种腐蚀称为析氢腐蚀。

例如,铁在酸性溶液中的腐蚀:阳极(Fe):Fe 2e⁻= Fe²⁺阴极(杂质):2H⁺+ 2e⁻= H₂↑2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性环境中,金属发生电化学腐蚀时,氧气在阴极得到电子,与水共同作用生成氢氧根离子,这种腐蚀称为吸氧腐蚀。

如铁在潮湿空气中的腐蚀:阳极(Fe):Fe 2e⁻= Fe²⁺阴极(杂质):O₂+ 2H₂O + 4e⁻= 4OH⁻三、金属电化学腐蚀的影响因素1、金属的本性不同的金属在相同的环境中,其腐蚀速率往往不同。

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护
金属腐蚀机制主要分为两个方面:化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀
在外界环境中的水蒸气、酸碱等物质影响下,金属表面发生氧化还原反应,形成氧化物或其他化合物。例如,当铁暴露于氧和水中时,会形成铁锈(Fe₂O₃·nH₂O),这是一种典型的化学腐蚀现象。
电化学腐蚀
在一定条件下,例如在电解质溶液中,不同电位造成的电流分布变化,会导致金属表面上出现阳极区和阴极区。在阳极区,金属发生氧化反应而溶解,释放出电子;在阴极区,则发生还原反应,这一过程是通过离子在溶液中传递形成闭合回路,从而加剧了金属的整体损失。
三、影响金属腐蚀因素
影响木材及其抗风雨能力的重要因素有很多,包括:
环境湿度
高湿度会加速空气中的氧气、水分与金属的接触,加快氧化反应。因此,在潮湿环境下,金属更易受到腐蚀。
温度
氧化反应通常随着温度升高而境下金属更容易发生严重腐蚀。
pH值
环境中的酸碱程度直接影响着局部区域的电极电位。不同pH值下的介质对不同类型的金属具有不同程度的侵害。例如,低pH值(酸性环境)往往对铁等铸铁材料具有较强的侵袭性。
电化学腐蚀
电化学腐蚀是由于电流在金属表面产生的不均匀分布而导致的。比如,当金属与不同电位的金属连接时,低电位部分会被加速腐蚀。
生物腐蚀
这种腐蚀是由微生物造成的,尤其是在水体中生活的微生物,会通过其代谢过程改变周围环境,从而促进了金属的腐蚀过程。生物膜或污垢层常常在这种情况下形成,进一步加速了腐蚀。
二、金属腐蚀机制
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀是指金属在环境的作用下,发生化学或电化学反应,导致其物理和化学性能劣化的过程。腐蚀不仅削弱了金属材料的强度、韧性,还可能引发结构失效,造成巨大的经济损失和安全隐患。因此,了解金属腐蚀的原理和机制,以及实施有效的防护措施,对于延长金属构件的使用寿命,提高工程安全性具有重要意义。

电化学金属腐蚀与防护原理及应用

电化学金属腐蚀与防护原理及应用

电化学金属腐蚀与防护原理及应用电化学金属腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的一种化学反应,会导致金属表面产生氧化、溶解或析出等不可逆过程。

金属腐蚀会导致金属失去原有的性能,降低材料的强度、硬度和可靠性,造成经济损失。

因此,为了保护金属材料免受腐蚀的损害,人们研究了多种防护技术。

电化学金属腐蚀的原理是基于金属表面的电化学反应。

金属在电解质溶液中处于一种平衡状态,既有金属的氧化(腐蚀)反应,也有金属的还原反应。

这个平衡状态被称为电池电位或者腐蚀电位。

当金属表面存在助腐蚀因素(如氧、酸、碱、盐)时,金属表面的氧化反应将被加速,导致金属腐蚀的加剧。

如果能够降低或改变金属表面的电位,就可以减缓金属腐蚀的发生。

为了实现金属腐蚀的防护,我们可以采用以下几种方法:1.阻止金属与电解质接触:通过物理屏障(如油漆、涂层、涂料等)将金属表面与电解质隔开,阻止金属被电解液侵蚀,起到保护金属的作用。

2.加强阳极的保护:在金属表面形成一层更活泼、更易氧化的金属层,作为阳极,吸引电流,减缓金属的腐蚀。

常见的做法是采用镀层、热浸镀、电镀等方法,在金属表面形成一层保护膜。

3.采用阻止电流流动的方法:通过在金属表面施加外加电流或者电磁场,阻止电流在金属间流动,减缓金属的腐蚀。

常见的做法是采用阴极保护或者磁场保护方法。

4.控制电解质环境:通过改变电解质的成分、浓度、温度等参数,使其不利于金属的氧化反应,减缓金属的腐蚀。

例如,对于钢铁材料,可以通过控制水中的溶解氧、酸碱度等因素,来减少金属腐蚀的发生。

电化学金属腐蚀防护的应用非常广泛。

在船舶、桥梁、海洋工程、化工设备等领域,金属材料容易受到海水、氧气、酸碱等环境的腐蚀,因此需要采取有效的防护措施。

例如,对于船舶,在船体表面施加阴极保护,将船体作为阴极,以减缓钢铁的腐蚀。

在化工设备中,常常采用高温涂层、耐酸碱材料等措施,延长设备的使用寿命。

总之,电化学金属腐蚀防护技术的目标是保护金属材料免受腐蚀的侵害,延长材料的使用寿命。

腐蚀科学中的防腐技术

腐蚀科学中的防腐技术

腐蚀科学中的防腐技术在腐蚀科学研究中,防腐技术一直是一个不可忽视的重要领域。

防腐技术是指采取各种办法,防止器件、设备、结构物等受到化学、电化学、微生物等多种腐蚀方式的侵蚀和破坏。

防腐技术的发展历程可以追溯到人们最原始的防腐方法——烧毁或加盐等简单方法,到现代化学防腐材料、电气防腐技术、生物防腐技术等多种方法,防腐技术已经成为了一个具有复杂、系统和全方位特征的综合领域。

一、化学防腐技术化学防腐技术是最为常见和主流的防腐方法之一,其主要原理是利用化学反应原理使金属在外界环境下不被腐蚀。

1、化学镀膜法化学镀膜法技术是利用化学反应来制造具有保护性能的陶瓷、硅酸盐、碳酸盐、氮化物、氧化物等类薄膜。

这些膜具有良好的化学稳定性、耐高温、耐磨损、抗腐蚀、绝缘性能,同时有很好的附着性能,可广泛应用于金属表面的防腐保护。

2、化学电镀法化学电镀法是将金属物质通过电化学反应在金属表面上镀上一层薄膜。

金属通过电解质液来制取保护膜,避免了机械涂层(漆、油等)厚而麻烦的防护的缺点,而且化学电镀能精确控制薄膜厚度,极度提高了防腐性能,是化学防腐技术中较为重要的一种方式。

二、电气防腐技术电气防腐技术是将电带到防腐渗透的工作面上,通过防腐电位的形成而达到防止腐蚀侵蚀的目的。

1、阳极保护法阳极保护法是一种电化学防腐蚀方法,利用外接电源使防护物做到阳极而形成抗腐蚀被保护物的方法。

通过向需要保护的金属材料表面供电,使金属表面上形成保护膜,从而达到防腐的目的。

2、阴极保护法阴极保护法是利用电极电位差,将面积较小的金属作为阳极,将面积较大的金属作为阴极,通过控制电流强度来使阴极电位保持在一定范围内,从而达到防腐目的的一种方法。

三、生物防腐技术生物防腐技术是指采用生物学原理来防止或减轻金属腐蚀的过程。

由于很多腐蚀过程都与微生物相关,因而大量研究表明了微生物会促进或抑制腐蚀的发生。

因此,通过控制微生物的生长,达到减轻或防腐的目的。

结论综上所述,防腐技术是一项充满挑战、不断开拓新前沿、寻求创新的综合性技术。

牺牲阳极法阴极保护方案的探讨

牺牲阳极法阴极保护方案的探讨

牺牲阳极法阴极保护方案的探讨清晨的阳光透过窗帘洒在案头,笔尖轻轻滑过纸面,我开始构思这个关于牺牲阳极法阴极保护的方案。

牺牲阳极法,这个名字本身就充满了神秘感,让人想起那些古老的仪式,为了保护某样东西,愿意牺牲另一部分。

现在,我将这种神秘的力量应用到金属防护上,下面是我的思考过程。

我们要明确牺牲阳极法的原理。

简单来说,就是利用电位更负的金属作为阳极,与被保护的金属(阴极)形成电化学反应,使阳极发生腐蚀,从而保护阴极不受腐蚀。

这种原理听起来就像是自然界的一种平衡,牺牲小的,保护大的。

一、方案目标我们的目标很明确,就是通过牺牲阳极法,有效减缓或阻止金属设施的腐蚀,延长其使用寿命。

这就像是一场没有硝烟的战争,我们要在金属的内部世界里,打造一座坚固的防线。

二、方案设计1.选择合适的牺牲阳极材料在这个方案中,选择合适的牺牲阳极材料是关键。

就像在战争中,我们要选择最合适的武器。

根据不同的环境和金属材质,我们可以选择锌、镁、铝等作为牺牲阳极材料。

这些材料在电位序列中电位较负,能够有效地与被保护的金属形成电化学反应。

2.确定牺牲阳极的布置方式我们要考虑牺牲阳极的布置方式。

这就像是在战场上部署兵力,要讲究策略。

牺牲阳极可以采用埋设、悬挂等方式布置在金属设施的周围。

布置时要考虑电流分布的均匀性,确保每个角落都能得到有效保护。

3.确定保护电流密度保护电流密度是衡量牺牲阳极法效果的重要指标。

这就像是在战争中,我们要确定攻击的力度。

根据金属材质和环境条件,计算出合适的保护电流密度,确保金属设施得到充分的保护。

4.监测与维护方案的实施并不是一劳永逸的,我们需要定期监测保护效果,及时调整牺牲阳极的布置和电流密度。

这就像是在战争中,我们要时刻关注战局的变化,调整战略。

三、方案实施1.准备阶段在实施阶段,要做好充分的准备。

这包括对金属设施的检查、清洁,以及对牺牲阳极材料的采购、加工。

就像在战争前,我们要做好充分的战前准备。

2.施工阶段施工阶段就像战争中的决战时刻,要确保每个环节都能顺利进行。

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论述阴极保护法在腐蚀与防护中的应用过控131 田聪摘要:工业材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视,金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。

阴极保护法可以有效地控制金属腐蚀的速度,这里简单的介绍阴极保护法的原理及阴极保护法在腐蚀与防护中的一些实际应用。

Abstract:Corrosion of industrial materials to the national economy and social life has caused serious harm to people's attention, metal in aqueous solution is an electrochemical reaction. Cathodic protection method can effectively control the speed of metal corrosion, and the principle of cathodic protection method and the practical application of cathodic protection method in corrosion and protection are briefly introduced.关键词:金属腐蚀;电化学反应;阴极保保法Keyword:smetal corrosion ; electrochemical reaction ; Cathodic protection method1阴极保护是一种用于防止金属在电介质(海水、淡水及土壤等介质)中腐蚀的电化学保护技术,该技术的基本原理是对被保护的金属表面施加一定的直流电流,使其产生阴极极化,当金属的电位负于某一电位值时,腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。

根据提供阴极电流的方式不同,阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种,前者是将一种电位更负的金属(如镁、铝、锌等)与被保护的金属结构物电性连接,通过电负性金属或合金的不断溶解消耗,向被保护物提供保护电流,使金属结构物获得保护。

后者是将外部交流电转变成低压直流电,通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物,从而使腐蚀得到抑制。

不论是牺牲阳极法还是外加电流法,其有效合理的设计应用都可以获得良好的保护效果。

阴极保护和涂覆层的联合应用,可以使地下或水下金属结构物获得最经济和有效的保护。

良好的涂覆层可以保护构筑物99%以上的外表面不受腐蚀,地下或水下的金属结构物通常在使用前涂覆防护涂层用以将金属与电介质环境电绝缘隔离。

如果金属构筑物能够做到完全电绝缘隔离,金属在电介质中的腐蚀电池的形成将受到抑制,腐蚀电流将无法产生,从而防止金属的腐蚀。

然而,完全理想的涂覆层是不存在的,由于施工过程中的运输、安装及补口,热应力及土壤应力、涂层的老化及涂层微小针孔的存在,金属结构物的外涂层总会存在一些缺陷,而这些缺陷最终将导致金属的局部腐蚀产生。

阴极保护技术和涂层联合应用则可以有效解决这一问题。

一方面阴极保护可有效地防止涂层破损处产生的腐蚀,延长涂层使用寿命,另一方面涂层又可大大减少保护电流的需要量,改善保护电流分布,增大保护半径,使阴极保护变得更为经济有效,对于裸露或防腐涂层很差的地下或水下金属构筑物,阴极保护甚至是腐蚀防护的唯一可选择的手段。

阴极保护的费用通常只占被保护金属结构物造价的1%~5%,而结构物的使用寿命则可因此而成倍甚至几十倍地延长,因此,这项技术得到人们的普遍认可,并已在船舶、港工设施、海洋工程、石化、电力、市政等领域得到越来越广泛的应用,前景十分广阔。

保护措施对于水面船舶,通常采取外加电流阴极保护与牺牲阳极(水线以下部位加装锌、镁、铝等金属块)相结合的阴极保护方法。

船底和水线以下船体部位及附体,采用外加电流阴极保护和长效配套涂料联合防腐保护。

压载水舱、污油水舱采用高效牺牲阳极和长效配套涂料联合防腐保护。

此外,接触海水部位的不同管材的接头、法兰之间,必须进行有效的电绝缘处理。

同时,由于外加电流阴极保护是一种成熟有效的船体防腐蚀保护方法,在国内外已经得到了广泛的应用。

尤其是对于大、中型舰船采用外加电流阴极保护方法,可以避免安装大量的牺牲阳极,减少航行阻力,并具有不受外界条件(如航速、温度、海区和油漆涂层状态等)和钨限制等优越性,从而有效地抑制船体腐蚀,延长舰船进坞周期。

这样不仅节省费用,而且保证了舰船处于良好的战备状态,具有明显的经济效益和显著的经济军事意义。

一、阴保护系统管理知识(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,通过炼制被赋予能量,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。

我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。

每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位, 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。

腐蚀电位愈负愈容易失去电子, 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、牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供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,由外部电源提供保护电流,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辅助阳极将保护电流引入地下,通过土壤提供给被保护金属,被保护金属在大地中仍为阴极,其表面只发生还原反应,不会再发生金属离子化的氧化反应,使腐蚀受到抑制。

而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应,因此,辅助阳极本身存在消耗。

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,提供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。

两种方法的差别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。

3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,维护管理经济,简单,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:珠三角管道采用的是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:由若干支辅助阳极(高硅铸铁)组成,通过辅助阳极把保护电流送入土壤,经土壤流入被保护的管道,使管道表面进行阴极极化(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还原环境中,防止腐蚀,而辅助阳极进行氧化反应遭受腐蚀,或是周围电解质被氧化。

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辅助阳极一般为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行比较,必须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,构造简单,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。

经过一定时间后将两组检查片的失重量进行比较,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。

城市埋地煤气管道的阴极保护方法:埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区,并在阳极区发生局部腐蚀。

阴极保护就是利用外加手段迫使电解质中被保护金属表面都成为阴极,以达到抑制腐蚀的目的。

使用阴极保护时,被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层,以降低阴极保护的费用。

阴极保护技术根据保护电流的供给方式,可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。

采用牺牲阳极法的主要优点有:无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物、保护电流利用率高等,因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。

而我公司输配管网绝大部分均埋设在市区范围,因此我公司予以推荐。

另方面,强制电流法则有:保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点,故适合用于长输管线或市郊管线的防腐。

如应用于市区范围内时,则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物,且还需要征地或占用建筑物,因此在实施时会带来较大的困难。

因此,城市埋地煤气管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。

当条件许可时,也可采用强制流保护法。

目前,在我公司城市燃气输配管网中,已全面采用牺牲阳极法来进行管道防腐。

3 广州埋地燃气管道阴极保护的设计与施工3.1 牺牲阳极选用及布点的技术要求(1)电防护法在选用时应符合以下要求a)锌阳极不得使用在土壤电阻率>20O·m的场合;b)镁阳极不宜使用在土壤电阻车>100Ω·m的场合;c)外加电流阴极保护法在选用时不受土壤电阻率的限制。

(2)采用牺牲阳极法时,选用阳极的保护效果应符合以下要求:a)对地电位应达到-0.85V或更负;b)通电时,阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300mV;c)当土壤或水中含有硫酸盐还原菌,且硫酸根含量大于0.5%时,通电后,对地电位应达到-0.95V或更负。

(3)在牺牲阳极法中的镁阳极选用时,必需按照表1来进行选取。

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