阴极保护系统参考资料
阴极保护_精品文档
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。
阴极保护系统简介
阴极保护系统简介首先清楚几个概念：1、浸于电解质溶液中的金属导体称为电极。
2、电解质是指在液体状态（溶解或熔融状态）时分子分解为离子因而能导电的物质。
3、双电层在金属与溶液中的界面两侧形成电位差，这个电位差即是该金属在该溶液中的电极电位4、如果把两个不同电极组成一体，因它们的电极电位不同，电极间的电位差，形成电势，即为电池，用导线把它接进电路，就可以向电路供电。
把这样只有两个电极构成的电池称为“原电池”5、电解：腐蚀电池与环境和被腐蚀金属间构成电流的通路，腐蚀电池的两极同时也成为电解的两极，在电流的作用下，阳极的金属不断溶解进入电解质，按电流的通路向阴极沉积，由此阳极发生腐蚀，金属逐渐损失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。
一、外加电流阴极保护：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。
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。
用于阴极保护的恒电位仪整体说是一个负反馈放大——输出系统，与被保护物（如埋地管道）构成闭环调节，通过参比电极测量通电点电位，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。
阴极保护工程手册
阴极保护工程手册简介阴极保护是一种常用的金属防腐技术，通过施加电流，以实现对金属结构的保护。
本手册将介绍阴极保护工程的基本原理、常见的施工方法、设备选型以及运行与维护等方面的知识，旨在为工程师和技术人员提供参考。
目录1.原理介绍2.阴极保护工程的分类3.基本施工方法4.设备选型与配置5.阴极保护工程的验收标准6.运行与维护1. 原理介绍阴极保护是一种通过外部电流施加于金属表面，改变金属电化学反应而实现的防腐技术。
通过施加足够的负电位，使金属结构达到阴极极化状态，从而减少或消除金属表面的腐蚀过程。
阴极保护通常应用于长期暴露在海洋环境中的钢结构，如桥梁、码头、海上石油平台等。
2. 阴极保护工程的分类阴极保护工程按照施工方式可分为两类：外部阴极保护和内部阴极保护。
外部阴极保护主要通过在金属结构表面施加电流来达到保护效果，而内部阴极保护则是通过在金属结构内部注入抗腐蚀剂或添加活性物质来达到防腐目的。
3. 基本施工方法阴极保护工程的基本施工方法包括如下几个步骤：1.表面准备：对金属表面进行清洁、除锈、打磨等处理，使其达到适合施工的状态。
2.电流设计：根据金属结构的材料、尺寸和使用环境等因素，计算出所需的阴极保护电流。
3.设备安装：根据电流设计要求，选择合适的电源设备，并按照相关规范将其安装到金属结构上。
4.电极布置：根据金属结构的形状和尺寸，合理布置阴极和阳极电极，确保电流分布均匀。
5.电流接入：将电源与阴极和阳极电极连接起来，形成完整的电流回路。
6.监测系统：安装合适的监测设备，定期检查电流和结构的防腐效果，并进行必要的调整和维护。
4. 设备选型与配置在阴极保护工程中，电源设备的选型和配置很关键。
需要考虑金属结构的尺寸、含盐量、使用环境等因素。
一般情况下，阴极保护工程使用直流电源，电流大小根据实际情况确定。
除了电源设备，还需要选择合适的电极材料和阴极保护剂。
电极材料应具有良好的导电性能和抗腐蚀能力。
阴极保护剂的选择要考虑金属结构的材料和使用环境等因素，以提供有效的防腐蚀效果。
《阴极保护相关培训》课件
阴极保护系统的类型
牺牲阳极阴极保护
通过将一种更活泼的金属（如锌 、镁、铝等）作为阳极，与被保 护金属相连，从而向被保护金属 提供保护电流。
外加电流阴极保护
通过外部电源向被保护金属提供 保护电流。电源的正极与辅助阳 极相连，负极与被保护金属相连 。
阴极保护系统的安装与维护
安装
在安装阴极保护系统时，需要确保阳极、电解质溶液和参比电极的位置合理， 以便提供均匀的保护电流。同时，需要确保连接线路的阴极保护技术利用电化学原理，将被保护金属与电位更负的金属连接， 使被保护金属成为整个腐蚀电池的阴极，从而受到保护。常见的牺牲阳极材料包 括镁、锌、铝等。
外加电流阴极保护技术
总结词
通过外部电源提供电流，将被保护金属作为阴极，以防止其 腐蚀的技术。
详细描述
外加电流阴极保护技术通过外部电源提供电流，将被保护金 属强制作为整个腐蚀电池的阴极，从而防止其腐蚀。该技术 需要一个稳定的电源和适当的阳极材料（如石墨、铂等）来 提供电流。
阳极系统是阴极保护系统的核心部分 ，负责提供保护电流。阳极材料通常 选用高纯度、高导电性的金属或合金 ，如镀锌钢、铝合金等。
电解质溶液
参比电极
参比电极用于监测被保护金属的电位 ，以便调整保护电流的供给。常用的 参比电极有铜/硫酸铜电极、银/氯化 银电极等。
电解质溶液是连接阳极和被保护金属 的媒介，通常选用硫酸、氯化物等溶 液。
管道阴极保护案例
总结词
管道阴极保护案例主要涉及长距离输送管道的防腐保护，通过外加电流或牺牲阳极的方法，降低管道的腐蚀速率 。
详细描述
某石油公司采用外加电流阴极保护系统，对一条长距离输油管道进行保护。通过合理设计保护方案，有效降低了 管道的腐蚀速率，延长了管道使用寿命，保证了油品安全输送。
阴极保护系统的运行与维护范本
操作规程编号：LX-FS-A64990 阴极保护系统的运行与维护范本In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall BehaviorCan Reach The Specified Standards编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑阴极保护系统的运行与维护范本使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。
(一) 阴极保护投入前的准备与验收1. 阴极保护投入前对管道系统的检查(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等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。
管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。
管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。
(2) 管道导电性检查对被保护管道应具有连续的导电性能。
2. 对阴极保护施工质量的验收(1) 对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成并符合要求与图纸设计一致。
强制电流阴极保护系统设计
强制电流阴极保护系统设计1. 引言1.1 背景介绍强制电流阴极保护系统是一种常用的金属防腐蚀技术，通过施加外部电流控制金属结构表面的电位，将金属结构的阳极和阴极区域之间形成保护电位差，从而实现对金属结构的防腐蚀保护。
在海洋平台、油气管道、桥梁等工程中，金属结构长期暴露在恶劣的环境中容易受到腐蚀的侵害，因此需要采取阴极保护措施。
强制电流阴极保护系统具有防腐蚀效果好、操作简便、成本低廉等优点，因此受到广泛应用。
本文旨在研究强制电流阴极保护系统的设计原理、设计要素、系统组成部分、操作流程以及参数调整等关键内容，以探讨其在工程实践中的可行性和实际应用价值，同时分析存在的问题，并提出改进方向，展望未来强制电流阴极保护系统在防腐蚀领域的发展前景。
通过对该技术的深入研究和探讨，旨在为相关工程领域的技术人员提供参考和借鉴，推动该技术的进一步应用和发展。
1.2 研究目的本文旨在深入探讨强制电流阴极保护系统设计的相关原理、要素和操作流程，以及系统组成部分和参数调整等内容。
通过对这些内容的详细分析和讨论，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供参考和指导，帮助他们更好地理解和应用强制电流阴极保护技术，提高阴极保护系统的设计和运行效率。
具体来说，本文将通过对强制电流阴极保护系统设计原理的介绍，帮助读者了解阴极保护系统工作的基本原理，从而为系统设计提供理论支持。
接着，本文将详细解析设计阴极保护系统所需考虑的要素，包括材料选择、电流密度、涂层方式等因素，帮助读者制定合理的设计方案。
本文还将对系统的组成部分进行详细描述，包括阳极、电源、监测设备等组成部分，帮助读者了解系统的整体结构和功能。
通过对操作流程和参数调整的讨论，本文旨在帮助读者了解如何正确操作和调整阴极保护系统，确保系统运行稳定和有效。
本文的研究目的是为了促进强制电流阴极保护系统设计的进一步发展和应用，提高系统的设计水平和运行效率，从而更好地保护金属结构免受腐蚀的侵害。
阴极保护培训讲义图文
THANKS
感谢观看
参比电极
参比电极用于测量被保护结构的电 位，为调整保护电流提供参考依据。
阴极保护系统的设计
确定保护范围
确定电流密度和保护电位
根据被保护结构的材质、尺寸、使用 环境等因素，确定阴极保护系统的保 护范围。
根据被保护结构的材质和需求，确定 合适的电流密度和保护电位。
选择阳极和埋设方式
根据实际情况选择合适的阳极材料和 埋设方式，确保阳极能够有效地向被 保护结构提供电流。
模型预测法
利用数学模型预测管道的腐蚀速率，评估阴极保 护效果。
05
阴极保护的常见问题与解 决方案
阴极保护系统失效的原因分析
电源故障
电源设备出现故障，如电源线断裂、电源开 关损坏等。
杂散电流干扰
外界杂散电流干扰导致阴极保护电流流失或 干扰保护效果。
电流分布不均
由于管道防腐层质量差或破损，导致电流在 管道上分布不均。
03
阴极保护材料
常用的阴极保护材料
锌合金
锌合金作为阳极材料， 通过电化学反应保护金
属不受腐蚀。
镁合金
镁合金作为阳极材料， 适用于土壤和淡水环境
中的金属保护。
镀锌钢
镀锌钢作为阳极材料， 广泛用于钢铁结构的阴
极保护。
钛和锆合金
适用于高腐蚀环境的金 属保护，如海洋环境。
阴极保护材料的性能与选择
01
02
栏等金属结构的防腐。
在建筑行业中，阴极保护用于 地下室、水池、冷却塔等混凝
土结构中的钢筋防腐。
02
阴极保护系统
阴极保护系统的组成
阳极系统
阳极是阴极保护系统的关键组成 部分，通常采用石墨、硅钢等材 料制成，负责向被保护结构提供
阴极保护分类及特点范本（2篇）
阴极保护分类及特点范本阴极保护是一种常用的金属防腐技术，可以延长金属结构的使用寿命。
根据不同的分类标准，阴极保护可以被分为以下几类：外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层。
以下将对每一类进行详细介绍，并介绍它们的特点。
一、外电源阴极保护外电源阴极保护是指通过外部直流电源为金属提供电流，从而将金属的腐蚀电位推至更负的方向，实现对金属的保护。
这种阴极保护方法适用于埋地管道、水箱、储罐等设施的金属结构。
特点：1. 保护范围宽广：外电源阴极保护可以实现对大面积金属结构的保护，适用于各种规模的防腐工程。
2. 自动调整：外电源阴极保护系统能够根据金属结构的变化自动调整电流输出，确保金属始终处于被保护状态。
3. 维护简便：该方法只需定期检查外电源和金属结构之间的连接情况，确保电流正常供应即可，维护较为简便。
二、阳极阴极保护阳极阴极保护是指通过在金属结构附近放置阳极，形成阴极保护电位，从而保护金属免受腐蚀。
阳极可以是铝、锌或镁等活性金属。
特点：1. 精准控制：阳极阴极保护系统能够通过调整阳极材料和阳极数量，精确控制金属结构表面的保护电位。
2. 高效节能：与外电源阴极保护相比，阳极阴极保护不需要外部电源供应，减少能源消耗，更加节能环保。
3. 安全可靠：阳极阴极保护不会产生过高的电流密度，不仅能够对金属结构进行保护，还能保证使用的安全可靠性。
三、阴极保护涂层阴极保护涂层是将具有电化学活性的物质涂在金属表面，形成保护层，以减缓金属的腐蚀速度。
常用的阴极保护涂层有锌基、铝基和镀层等。
特点：1. 保护均匀：阴极保护涂层可以均匀分布在金属表面，形成连续的保护层，有效保护金属免受腐蚀。
2. 耐久性强：阴极保护涂层具有较好的耐候性和耐腐蚀性，能够长时间保持保护效果。
3. 应用广泛：阴极保护涂层适用于各种金属结构的保护，如船舶、桥梁、建筑物等。
总结：阴极保护是一种常用的金属防腐技术，通过外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层等方法，实现对金属结构的保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
▪ 特点：不需要直流电源，阳极材料必须采用电位更 负的有色金属。保护电流利用率高，不会产生过保 护，对邻近的地下金属设施干扰小。
▪ ⑶常用牺牲阳极材料 ▪ 铝合金阳极：有足够负的电位、高的理论电流输出，
但在中性、弱酸和碱性介质中，铝表面容易形成一 层高电阻AI2O2氧化膜，使铝的电位向较正值方向移 动。主要用于海洋内的金属保护。
8
▪ ⑷自然电位：管道在没有进行阴极保护送电时，所 测得的管道对地电位。
▪ ⑸管道沿线的土壤电阻率：土壤电阻率越低，管道 腐蚀就越高。
▪ ⑹覆盖层电阻：覆盖层电阻的好坏直接影响阴极保 护的输出功率和保护距离。
9
3.阴极保护基本形式
A. 牺牲阳极保护 ⑴牺牲阳极保护结构图
牺牲阳极
e
被保护体
10
▪ ⑵牺牲阳极基本原理 ▪ 采用比被保护金属电位更负的金属材料与被保护金
11
▪ 锌合金阳极：在现场突然介质中具有长期稳定的 开路电位，阳极输出电流能随被保护金属构筑物 状态、环境的变化调节，满足阴极保护要求，电 流效率高。可用于海水和土壤中的金属保护。
▪ 镁合金阳极：有高的开路电位、低的电化当量， 和好的极化特性。比较适用于高电阻率土壤中的 金属保护。是目前使用比较多的一种。
阴极保护系统维护
1
一、阴极保护的重要性和必要性
▪ 在2003年10月第四届全国腐蚀大会上，腐蚀学会理 事长柯伟院士介绍了《中国工业与自然环境腐蚀问题 调查与对策》课题进展的报告，指出我国的年腐蚀损 失约为5000亿元，如能应用近代腐蚀科学知识和防 腐蚀技术，腐蚀的经济损失可以降低25%~30%。对 于全国数万公里的埋地管道，阴极保护是行之有效的 防蚀技术。
▪ ⑷牺牲阳极的主要填包料： ▪ 铝合金阳极：彭闰土、食盐、熟石灰 ▪ 锌合金阳极：彭闰土、石膏粉、硫酸钠 ▪ 镁合金阳极：彭闰土、石膏粉、硫酸镁、硫酸钠
12
▪ ⑸牺牲阳极维护管理 ▪ a.每月检测一次阳极闭路电位值、管道保护电位。 ▪ b.每6个月检测一次阳极（单只和组合）开路电位、
输出电流、阳极接地电阻、管道开路电位、阳极闭 路电位、土壤电阻率。 ▪ ⑹牺牲阳极保护参数测定的主要内容： ▪ 管道对地电位(自然电位）、阳极对地电位（开路电 位）、阳极工作电位（阳极与管道连接时的电位）、 两组阳极之间的最小保护电位、阳极输出电流（单 支和阳极组）、阳极接地电阻（单支和阳极组）、 两组阳极之间的距离。
▪ ④在存在硫酸盐还原菌的土壤地段，相对饱和硫酸 铜参比电极的管/地电位为负950mV或更负。
7
⑵最大保护电位：金属在阴极保护条件下，允许的 绝对值最大的负电位值。 ▪ 主要是当负电位达到一定值后，就要产生吸氢反应， 产生大量的氢气，造成金属管道的氢脆腐蚀和绝缘 涂层的剥离。过去的沥青绝缘涂层最大保护电位是 负1250mV（短时间可以达到1500mV)。 ▪ ⑶保护电流密度：平均作用在管道表面，使管道腐 蚀停止时的电流。 ▪ 主要可根据保护电流密度的大小来判断绝缘涂层的 质量、老化程度。
▪ 埋地管道采用外防腐层与电法保护是延长管道运 行寿命、减少管道运行故障的有效手段。七十年代初， 自美国首次立法开始，一些国家相继立法，规定埋地 管道必须采用防腐涂层与阴极保护的双重保护措施。 防腐涂层是对埋地管道外壁的面保护，主要是针对均 匀腐蚀而言，阴极保护则主要以点保护为主，是针对 防腐涂层的漏损处。
13
牺牲阳极开路电位测量接线图
数字万用表
-1.100
DC
参比电极
牺牲阳极
பைடு நூலகம்
管道
14
牺牲阳极（组）输出电流测量接线图
数字万用表
牺牲阳极
15
▪ B.外加直流电流（强制电流）阴极保护
▪ 就是将外加直流电流的正极接在辅助阳极装置上， 负极接在被保护管道上通以阴极电流，在管道与大 地、辅助阳极、直流电源组成一个完整电路。使金 属管道表面处于阴极极化状态，这就可以抑制金属 表面阳极区电子的释放，从而防止了腐蚀过程所产 生的腐蚀现象。
▪ 本世纪五十年代以来，阴极保护技术日趋完善。实践 证明，绝缘防腐涂层与阴极保护联合应用，是当今防止输 气管道外壁腐蚀最合理的手段。
3
▪ 1936年美国成立了中部大陆阴极保护协会。 ▪ 1940年英国应用了牺牲阴极保护，德国和
日本分别是在1950和1946年开始研究电化学 保护理论的，并开始了煤气管道的阴极保护。 ▪ 阴极保护在我国石油管道上的应用研究始于 1958年。到了60年代初期，在新疆、大庆、 四川等油、气管道 上陆续推广了阴极保护技 术。70年代，我国的油、气管道已广泛采用 了阴极保护。
2
▪ 输气管道大多埋设于复杂的土壤环境，管道外壁主要遭受 土壤的电化学腐蚀。管道外壁虽有防腐涂层保护，然而在 实际施工中，由于各种因素的影响，不可能作到完整无损， 常常在涂层漏敷处发生腐蚀。所以，单纯的采用防腐涂层 不可能完全防止管道的腐蚀，巴渝线即是一个典型的例子： 巴渝输气干线于1961年建成，该管道投产五年后，管道外 壁即出现严重的穿孔泄露，1967年大修涂层，仍未能阻止 管道的严重腐蚀而被迫停输报废。巴渝线的外壁腐蚀使我 局科技工作者对土壤腐蚀的危害、防护层的正确选型和施 工监督、阴极保护的必要性等有了充分的认识。在1966年 威成线的建设中，针对土壤腐蚀制定了良好的防腐措施， 即石油沥青玻璃布+外加电流阴极保护，并严格控制施工 质量，从而较好地解决了长输管道的外壁腐蚀问题。
4
1.阴极保护基本原理
5
▪ 根据电化学腐蚀原电池的原理，不断失去电子的过 程称为氧化过程又称腐蚀过程。对使被保护管道通 以阴极电流，使管道表面不断的得到电子而被阴极 极化，从而阻止了腐蚀过程的产生。
▪ 美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义 是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向 氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。
6
2.影响阴极保护的主要参数
▪ ⑴最小保护电位：金属达到完全保护所需的、绝对 值最小的负电位值。
▪ ①在施加阴极电流的情况下，测得管/地电位为负 850mV（相对饱和硫酸铜参比电极）或更负。
▪ ②相对饱和硫酸铜参比电极的管/地电位为负850mV 或更负。
▪ ③管道表面与同土壤接触的稳定的参比电极之间阴 极极化电位值为100mV。（这一准则可以用于极化 的建立过程或衰减过程中）