电厂阴极保护外加电流系统措施
埋地管道的阴极保护(外加电流法)
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埋地管道的阴极保护
主讲：外加电流法
阴极保护的原理
• 金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时,电 位负移,金属阳极氧化反应过电位ηa 减小,反应 速度减小,因而金属腐蚀速度减小,称为阴极保 护效应.
• 实质：由外电路向金属通入电子,以供去极化剂 还原反应所需,从而使金属氧化反应〔失电子反 应受到抑制.
施工中注意的问题：
保护材料及设备,这些是阴极保护成功的前提,但最终的 实现则通过施工来完成.外加电流阴极保护施工应注意以 下问题： 1施工前对所有电极进行检查,主要是外观检查,表面不得沾有 油污等其它杂物,电极体表面是否破损等；另外对连接及 绝缘电阻进行检查,以保证连接或绝缘良好.
2施工时严格按照设计图进行施工,辅助阳极及参比电极均要 求连接良好,且对相应的电缆均要做好标记,以备将来检修 使用.
• 如果是复杂的管路系统中,外加电流阴极保护建议 采用恒电流控制.
2.辅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阳极地床
• 辅助阳极地床分为深井阳极地床和浅埋阳极地床； • 深层土壤电阻率比地表低； • 基本要求： • 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.
护 • ④: 每个辅助阳极床的保护范围大,当管道防腐层质量良好
时, 一个阴极保护站的保护范围可达数十公里 • ⑤: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极
保护
缺点
外加电流的阴极保护法原理
外加电流的阴极保护法原理外加电流的阴极保护法的原理是利用外加电流控制金属结构表面电位，使其保持在一个稳定的负电位区域，从而防止金属结构腐蚀。
在这个过程中，外加电流通过阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场，防止了金属的电化学反应。
下面将对外加电流的阴极保护法的原理进行详细的解释。
阴极保护的基本原理是根据电位差。
金属在空气或水中容易发生电化学反应，从而导致腐蚀。
在自然环境中，金属电位受到多种大气因素、水质和离子等影响，难以控制。
而采用外加电流的阴极保护法，通过电化学反应调节阴极电位保护金属，达到有效地抵制腐蚀的作用。
在阴极保护系统中，金属结构是作为阴极，电源是以阳极连接。
通过控制外加电流，控制阳极与阴极之间的电位差，使金属结构的电位维持在一个稳定的阴极保护电位区间。
这个区间一般为-800 mV至-1050 mV，具体的阴极保护电位还要根据金属结构和使用环境的具体情况来确定。
该电位差表示金属较低电位的范围，防止了金属发生电化学反应。
阴极保护电位的调节是通过外加电流的控制来实现的。
外加电流可以根据金属结构的不同和使用环境的不同而调节，以维持金属的电位稳定在阴极保护区间。
在外加电流的过程中，阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场。
阴极保护电位场的形成需要满足一定的条件。
首先，金属表面必须充分暴露在电解液中，以便流动的离子与金属接触。
其次，电解液的电导率要足够高，以便电子和离子能够流动。
最后，通过控制电源的电流，使得阴极电位在一个稳定的负值区间内，从而防止了金属的电化学反应。
在阴极保护电位场中，金属表面经过保护，金属离子和电子的流动受到限制，从而减少了金属的腐蚀。
同时，电流对金属也具有一定的影响。
当外加电流过大时，电极周围的电解质会发生电化学反应，导致电极和电解质中的物质发生变化，从而导致电极腐蚀。
因此，外加电流的大小和金属结构的阴极保护电位需要严格控制。
阴极保护技术是船舶和海洋工程中常用的一种技术，该技术可以显著地减少金属结构的腐蚀，延长金属结构的使用寿命。
外加电流的阴极保护原理
外加电流的阴极保护原理外加电流的阴极保护原理是一种利用外加电流对金属结构进行防腐蚀保护的技术。
在金属结构中，阴极往往是容易被腐蚀的部分，因为它们是电化学反应中接受电子的部分。
外加电流的阴极保护原理就是通过将金属结构设为阴极，在金属表面形成一层阴极保护膜，从而减少阴极的电极反应速率，达到延迟或阻止金属结构的腐蚀过程。
外加电流的阴极保护原理基于两种电化学反应：阴极反应和阳极反应。
阴极反应是金属结构表面的电解反应，而阳极反应则发生在与阴极相对的阳极区域。
在阴极保护过程中，通过加入外部直流电源，将金属结构设为阴极，使得阳极反应从金属结构转移到其他区域。
这种外加电流通过减慢或抑制金属结构表面的腐蚀反应，来保护金属结构免受腐蚀。
在外加电流的阴极保护原理中，阴极保护的效果主要与电流密度、电解液的成分和浓度、金属结构的材料和表面处理以及金属结构的形状和尺寸等因素有关。
首先，电流密度是外加电流阴极保护的关键因素。
适当的电流密度有助于形成均匀且致密的保护膜。
如果电流密度过低，保护膜的形成速度会很慢，导致保护效果不佳；而电流密度过高，则会导致阴极反应速率过快，形成非致密保护膜，导致保护效果变差。
其次，电解液的成分和浓度也非常重要。
电解液一般由一种或多种阴离子和阳离子组成。
其中，阴离子起到腐蚀抑制和保护膜形成的作用，而阳离子则对电流的传输起到重要的作用。
适当选择电解液的成分和浓度可增加保护膜的致密性和稳定性，提高阴极保护效果。
再次，金属结构的材料和表面处理也影响着阴极保护的效果。
金属材料的选择应考虑其在电解液中的耐蚀性和导电性。
此外，金属结构的表面处理方法对保护膜的生成有重要影响。
常见的表面处理方法包括沉积涂层、镀锌、喷涂和阳极氧化等。
最后，金属结构的形状和尺寸也会对阴极保护的效果产生影响。
金属结构的形状和尺寸影响着电流的分布和传输。
通常情况下，金属结构的小曲率区域会形成高电流密度区域，导致保护膜生成较快，而大曲率区域则会形成低电流密度区域，保护效果相对较差。
外加电流阴极保护技术对管道有充分的保护作用,从而减少了管道腐蚀穿孔现象的发生
阴极保护是一种基于电化学腐蚀原理而发展的一种电化学保护技术。
任意两种金属/合金的组合，都可构成电化学电池;低电位者为电池的阳极，主要发生氧化反应; 高电位者为阴极，主要发生还原反应。
由于阳极和阴极之间存在着电位差，外部电连接的阳极和阴极之间将有电流流过电池，从而加速了阳极的腐蚀，同时抑制阴极的腐蚀，使阴极金属获得阴极保护。
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。
根据不同阴极保护方法的优缺点，阴极保护措施分为外加电流法和牺牲阳极法两种。
阴极保护系统是一种行之有效的管道防腐保护措施，因此我们要加强对于管道阴极保护系统的重视和日常维护，现提出以下几点建议：(1)强化新建强制电流阴极保护系统的施工管理，确保阴极保护施工质量达到标准要求，从源头上杜绝施工缺陷对后续运行管理的不良影响。
(2)完善已建强制电流阴极保护系统的运行管理体制，强化系统运行的考核，确保系统的运行效率。
(3)近年来浅表层套管的腐蚀也成为了影响油田生产的重要因素，它也是电化学腐蚀，并且是以外腐蚀为主。
可以通过延伸区域阴极保护，对集油环管线及油井浅表层套管实施长期的有效保护在强化强制电流阴
极保护系统的施工质量及验收管理、日常运行管理、维修维护管理等工作的基础上，完善已建系统维修维护管理机制，完成全厂已建强制电流阴极保护系统修复，使设备运行率达到100%，保护率达到85%以上，充分发挥阴极保护技术对管道的保护作用，从而减少管道腐蚀穿孔现象的发生。
海上风电 外加电流的阴极保护法
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外加电流的阴极保护原理
外加电流的阴极保护原理外加电流的阴极保护原理是一种利用外部电源向金属结构施加电流，以减缓或阻止金属结构的腐蚀过程的方法。
这种方法通常用于防止钢铁结构在潮湿、盐碱环境中的腐蚀，以及减少管道、船舶、海洋平台等金属结构的腐蚀速度。
在这种保护原理下，金属结构的腐蚀过程会被转移至外部电流的阳极区，从而保护了金属结构的阴极区。
外加电流的阴极保护原理的基本原理是通过向金属结构施加一个与其自然电位相反的电流，使金属结构的电位向负方向移动，从而使其成为一个电化学上的“阴极”。
这样一来，金属结构的腐蚀过程就会被减缓或阻止，从而达到了保护金属结构的目的。
在实际应用中，外加电流的阴极保护原理通常通过在金属结构表面安装阳极和外部电源来实现。
阳极通常由惰性金属或铁、铝合金制成，外部电源则通过控制器对阳极施加适当的电流。
当外部电流施加到金属结构上时，金属结构的电位会发生变化，从而形成一个保护性的电位。
外加电流的阴极保护原理具有许多优点。
首先，它能够提供持久的保护效果，有效延长金属结构的使用寿命。
其次，它能够在不影响金属结构外观和性能的情况下实现保护效果。
此外，它还能够适应不同环境条件下的保护需求，如海洋环境、土壤环境等。
然而，外加电流的阴极保护原理也存在一些局限性。
首先，它需要一定的设备和技术支持，成本较高。
其次，对于大型金属结构的保护效果可能受到影响，需要进行详细的设计和施工。
此外，外加电流的阴极保护原理在一些特殊环境条件下可能会出现效果不佳的情况，需要谨慎应用。
总的来说，外加电流的阴极保护原理是一种有效的金属结构腐蚀防护方法，通过施加外部电流改变金属结构的电位，实现了对金属结构的保护。
在实际应用中，需要根据具体情况进行详细的设计和施工，以确保保护效果的实现。
同时，也需要注意其局限性，合理选择保护方案，以达到最佳的保护效果。
浅析外加电流阴极保护系统的原理及操作须知
海洋工程装备种类繁多，主要有：船舶、海洋钻井平台、浮式生产系统等装备。
海洋工程装备体积庞大，且主体多是钢结构制成，他们服役期间长，多达20多年，而且海水腐蚀性很强，海洋工程设备腐蚀破坏，污染海洋环境，甚至出现安全事故，严重危害工作人员安全，海洋工程装备防腐工作越来越多的引起人们的重视。
目前，海洋工程装备防腐方式主要用防腐涂层、牺牲阳极和外加电流保护系统等方法。
防腐涂层可以有效隔绝海水与装备金属面的接触，进而实现防腐。
但在船舶航行、海洋工程设备安装施工过程中涂层会受到破坏，金属表面开始腐蚀。
牺牲阳极保护方法对于海洋工程装备来说，外部悬挂的牺牲阳极增加其航行的阻力，也增加了结构物的重量和额外费用。
在牺牲阳极消耗过程中，其释放的金属离子也会污染周围环境，最主要的是牺牲阳极设计寿命较短，难以满足长期服役装备的需要。
外加电流阴极保护系统具有使用寿命长、保护效果好、维护费用低，可以通过一个AC-DC电源转换产生电压电流，干扰船体金属与海水发生化学反应，从而保护船体不被腐蚀。
一、外加阴极保护原理阴极保护的定义：通过外加直流电源或者比船体表面金属更活跃的金属，将想要保护的金属电位降低至不受腐蚀的电位，使得发生氧化还原化学反应所需的电子通过外加电源的电流或活泼金属给出。
当船体表面金属处于比此电位更低的电位时，该金属就不会参加氧化还原反应了，也就不再受到海水腐蚀。
电化学腐蚀是由于活泼金属与电解质溶液在一起发生氧化还原反应所引起的，与原电池的原理相同。
因为船体是由活泼金属—铁构成的，而海水便是电解质溶液，他们之间发生了氧化还原反应。
由以上化学公式可得：铁失去电子后与氧、水发生反应形成铁锈而溶解在水中，这样周而复始船体就会腐蚀掉。
从正极公式可知得到电子形成氢氧根，那么通过外加电流提供给保护的船体电子，这样船体就不会因为失去电子而被腐蚀，这就是外加电流阴极保护的原理依据。
船体ICCP系统原理如下：二、W轮的外加电流阴极保护系统组成W轮外加电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极和阳极屏蔽层、参考电极组成。
外加电流阴极保护系统评估分析及改进
。
外加 电 流 阴 极 保 护系 统 （简 称 C PA） 是 向设 备施 加 电 流 使 其阴 极极化， 达 到 腐 蚀 控 制目的。 某 核电 厂 采用C PA保 护 循 环水 过 滤系 统 （简 称 CF I） 的 鼓 形 滤 网 设 备 和 重要厂用 水
1 阴极保护系统介 绍与评估
1.1 C FI鼓 形滤网阴极保 护 鼓 形 滤网阴极保护采用分区模 式 设 计， 共 分为3个区域， 滤网外 侧作为一 个区域 （一区） ， 滤网内侧 沿中线 分为两个区 域 （二 区、 三 区） ， 如图1所 示， 每 个 区域 用1台 恒电位 仪 独 立 控制， 1个 参比电 极参与 调 控。 为验 证CPA的有 效 性， 通 过 近 参比法在 鼓 型滤网大 轴 平 台上 进行电位 检 测， 主 要 包 括 两个方面： (1) 大 轴 平台以下 鼓 型滤网整 体电位 分布情况， 用于判 断 浸 水部 分整 体受 保护 状 态； (2)大 轴 平台某一点在 鼓 型滤网旋 转周期内的电位变化情
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
科技创新导报
2017 NO.09 Science and Technology Innovation H测 模式 自动 1 -988 2
SEC管道CPA分区方式[3] SEC管道CPA系统电位分布 参比电极电位(mV) 3 -1101 4 -1107 5 -814 6 -765
滨 海 核 电 厂 通 常 使 用 海 水 作 为 冷 却 水 源， 但 海 水中 盐 分、 氯离子及 溶解 氧含 量导 致 海 水 的腐 蚀 性 很 强， 给设备和 管 道带 来了极大的 安 全 隐患
[1,2 ]
系统 （简 称 S EC） 的 管 道， 该 文 对其进行 评 估分 析， 并对所存 在 的问题 进行分析讨 论。
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电厂阴极保护外加电流系统的
措
施
及
注
意
事
项
河南汇龙合金材料有限公司
技术部：刘珍
编制：2018年8月
内部资料请勿外传
一、电厂阴极保护系统措施的重要性
变电站接地装置是用于工作接地、防雷接地、保护接地的重要设施，是确保人身、设备、系统安全的重要环节。
接地装置的优劣，直接关系到变电站的安全运行。
各发电供电、用电企业，对接地装置的设计、安装十分重视。
接地装置属于隐蔽工程，在施工和运行过程中容易被忽视，当事故发生时，如接地装置有缺陷，短路电流无法在土壤中充分扩散，导致接地装置电位升高，使接地的设备金属外壳带高压而危及人身安全和击穿二次保护装置绝缘，甚至损坏设备，扩大事故，破坏电装置系统稳定。
铁质接地装置腐蚀严重，导致截面和表面积减小，热稳定性不够，接触电阻增大。
随着电装置技术的不断发展，电装置安全稳定的重要性不断提高，接地装置防腐已成为急需解决的重要问题。
对于独立(电气上不加专门的连接线)的钢管桩、地下管道、埋地钢结构等生般不需要采用防腐涂料、牺牲阳极或者外加电流等专门的防腐措施,只要采取适当增加钢管桩的壁厚来延长它的使用寿命即可。
电厂的主厂房、烟囱、灰库等大型建筑物的钢管桩、地下管道等埋地钢结构,组成一个"非独立"系统即它们在电气上与全厂的避雷及接地网相连接。
在
此,这部分钢结构受交流杂散电流的影响大,腐蚀速度就比独立的钢结构系统要严重。
二、电厂阴极保护外加电流保护系统参考标准
阴极保护将符合以下提及的标准要求：
NACE RP 0169 地下或水中金属管道系统的外部腐蚀 NACE RP 0285 阴极保护的地下储罐系统腐蚀控制
NACE RP 0193 金属储罐底的外部阴极保护
NACE RP 0286 阴极保护管线的电隔离
NACE RP 0572 外加电流深层地基的设计、安装、运行和维护
NACE RP 0177 交流电的缓解、金属结构上的照明效果和腐蚀控制系统
RP B401 DNV建议实例“阴极保护设计”
NEMA MR-20 半导电整流器阴极保护设备
GB/T 7387-1999 《船用参比电极技术条件》
GB/T 17005-1997 《滨海设施外加电流阴极保护系统》
GB153 《标准电压》
GB50054-95 《低压配电设计规范》
GB50217-94 《电力工程电缆设计规范》
SY/T36-2000 《埋地钢管强制电流阴极保护设计规范》
SYJ 4006-90 《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》
SY/T 23-97 《埋下钢质管道阴极保护参数测试方法》
SY/T 0087-95 《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》
三、电厂阴极保护外加电流系统的原理
外加电流阴极保护系统由如下几部分组成：
1）整流器，
2）辅助阳极，
3）参比电极。
4）检测装置
此外，为使阳极输出的保护电流更均匀，避免阳极附近结构物产生过保护，有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层。
外加电流阴极保护系统由控制电源、辅助阳极、参比电极、阳极屏及相应的电缆等组成。
辅助阳极是外加电流阴极保护的重要部件，目前在海水循环水系统中常用的有铂铌阳极和混合金属氧化物阳极参比电极是用于系统检测和控制的，它可以告诉我们系统保护的情况，并可以提供数据给恒电位仪，以实现系统的自动控制。
外加电流阴极保护系统有两种基本的控制方式，即恒电位控制和恒电流控制，对于结构简单的单纯管道，我们可以进行恒电位控制。
在复杂的管路系统中，外加电流阴极保护建议采用恒电流控制。
四：电厂哪些设备需要外加电流保护
1）循环水泵房的拦污栅、旋转滤网及循环水泵泵体阴极保护保护尽量采取外加电流保护措施
2）凝汽器、冷凝器等阴极保护保护尽量采取外加电流保护措施
3）海水循环水管道大口径阴极保护保护尽量采取外加电流保护措施
五、电厂阴极保护外加电流保护系统注意事项
对于海水循环水系统的外加电流阴极保护，由于系统中要布置的阳极数量一般较多，考虑到施工的方便，对于辅助阳极连线，有人设计采用一根或几根阳极主电缆将所有阳极连接起来，这种连接方式对于保护没太大影响，但对于检修，就带来很大的问题，因为无法在不停机状态确定阳极的工作情况。
较好的阳极连线建议采用每根阳极都为独立的电缆，在适当位置设置分线箱，分线箱内可以多个阳极再与主电缆连接，这样可以通过分线箱很方便地对每支阳极的工作情况进行检测。
在外加电流阴极保护设计时，对于管道与设备的连接部位应重点考虑，特别是管道与二次滤网、收球网、凝汽器相连的部位，从实际情况来看，这些部位也是腐蚀最严重的部位，应该重点保护。
在阴极保护设计时，对于该部分，建议采用独立的恒电位仪进行控制，使之成为一个
单独的系统，同时在特征的连接部位设置参比电极进行检测，以避免过保护可能引起的危害。
外加电流阴极保护一般与防腐涂层联合使用，对于较小的管道无法涂刷防腐涂层，设计时根据海水流速及裸钢，选取合适的保护电流密度；同时，由于在小管道中辅助阳极的电流传输距离较短，在小管道保护设计时，应根据管道大小并考虑到管道走向等，合理计算辅助阳极的数量，并在管道系统中合理布置。