阴极保护材料行业规范
国家标准阴极保护技术条件

国家标准《阴极保护技术条件》编制说明中国工业防腐蚀技术协会厦门易亮科技有限公司1.工作简况1.1阴极保护技术的发展和编制标准的意义我国每年因腐蚀问题直接损失已超过1.5万亿元,造成的间接损失就更高,其中1/4的腐蚀问题可通过改善防腐措施避免,使损失下降20%~30%。
腐蚀与防护是跨行业、跨部门带有共性科学技术,因它不直接创造经济效益,不太引人注意。
在大规模经济建设高潮时期,应特别关注基础设施的腐蚀与防护,投入少量的腐蚀防护系统的建设成本,可换取维修成本和间接损失的大幅度下降。
腐蚀要从源头抓起,形成腐蚀与防护法规,把腐蚀控制工程和管理纳入法制轨道,以预防为主。
决不能靠放松腐蚀控制的方法降低成本,因为这样一来,腐蚀损失至少增加20%~50%。
美国早在1971年规定,该年8月1日前己运行的地下管道要补加阴极保护,后续建设的要配套涂层与阴极保护;又规定,1998年以前对己建300万座地下储罐也要追加阴极保护。
美、日、前苏工业法规:禁止未加阴极保护而只有防护涂层的管道使用。
目前发达国家正以能源效率、资源效率和环境效率的大幅度提高作为他们的战略目标。
1995年,美国每年腐蚀损失3000亿美元,相当于4%~5%GNP;2002年,腐蚀损失5520亿美元,由于从设计到维修普及了合适的耐蚀材料和合宜的防腐措施,使腐蚀损失对GNP的占比由4.9%下降为4.2%。
我国在十一五规划中特别强调以科学发展观带动各项事业的发展,节约能源、资源、改善环境作为今后工作的出发点,搞好防腐工作是我们今后刻不容缓的重大任务。
目前我国有部分行业制订了相应的阴极保护设计规范,但还没有对阴极保护系统进行全面规定的国家标准,存在规范多、执行困难等问题。
本标准不违背安全法规,并且不宜用来违反保护人员、环境和设备的基本要求。
在任何情况下,构筑物的阴极保护设计应综合满足由国家及地方权威机构发布的所有相关法规、标准的要求。
本标准的编制旨在为阴极保护设计施工及材料生产提供宽泛的指导。
承揽阴极保护施工工程需要什么资质

承揽阴极保护工程需要什么资质?承揽管道交流干扰防雷接地施工需要什么资质?承接管道电磁防护排流施工需要什么资质?施工编制依据1) 《油气输送管道穿越工程施工规范》GB/T 50424-20152) 《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》SY/T0414-20073) 《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T 0019-19974) 《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-20075) 《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》GB/T 50698-20116) 《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》SY/T0017-20067) 《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-20088) 《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-20089) 《阴极保护管道电绝缘标准》SY/T0086-2012河南邦信防腐材料有限公司根据多年的施工经验,总结出来阴极保护行业的施工资质汇总和注释,欢迎各同行探讨学习,欢迎工程商探讨。
报名供应商资格条件:应具备《政府采购法》第二十二条规定的条件:⑴具有独立承担民事责任的能力;⑵具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度;⑶具有履行合同所必需的设备和专业技术能力;⑷有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录;⑸参加政府采购活动前三年内,在经营活动中没有重大违法记录;⑹法律、行政法规规定的其他条件。
资质要求:1、具有国家相关部门颁发的营业执照、法定代表人证明文件或法定代表委托代理授权委托书、一般纳税人资格证明;2、具有阴极保护行业安全生产许可证;具有防水防腐保温工程专业承包二级资质;具有特种工程专业承包资质(特种防雷工程)资质;具有ISO9001认证、ISO14001认证、OHSAS18001认证。
3、在项目所在地区已设立有设立办事机构,具有满足工程项目要求的专业技术人员和管理人员。
4、投标人必须是中华人民共和国境内注册的企业法人;法定代表人为同一个人的两个及两个以上法人,母公司、全资子公司及其控股公司只能有一家参与投标。
城市地下燃气钢质管道腐蚀与防护工作面临的问题及对策

城市地下燃气钢质管道腐蚀与防护工作面临的问题及对策摘要:本文介绍了城市地下燃气钢质管道腐蚀的特点、危害及防护(防腐)方法,简述了目前城市地下燃气钢质管道防腐工作存在的主要问题及制约当前防护工作的环境条件,对加强城市地下燃气钢质管道的防护主要措施进行了探讨。
关键词:城市地下燃气钢质管道腐蚀防护问题对策1 引言随着城市现代化建设的发展,城市内地铁、轻轨、高压输电线路,工厂等电气设备、高层建筑防雷接地装置迅速增多,地中杂散电流来源广、干扰强,工业、生活污水排放,地表水污染严重,土壤腐蚀性普遍较重,使得地下燃气钢质管道腐蚀日趋加重。
而且城市各种地下金属管道及设施密集、纵横交错,管道距行道树较近,特别是2000年以前敷设的管道外防腐层主要是石油沥青玻璃布、煤焦油沥青玻璃布,其吸水率高、老化快,容易被树根穿透等造成外防腐层破坏,引起管道腐蚀穿孔,施工质量参差不一等加剧管道腐蚀。
燃气既是一种高效、清洁的生活燃料,也是一种易燃、易爆的危险介质,城市地下燃气管道作为向千家万户输送燃气的通道,它的安全运行事关城市人民生命财产安全和生活秩序的正常进行。
由于上述自然环境土壤腐蚀性、输送燃气的腐蚀性及某种程度上的人为因素(第三方破坏)及城市地铁、轻轨的快速发展,引起地下杂散电流腐蚀,使城市地下燃气钢质管道经常发生腐蚀穿孔(或断裂)泄漏,甚者引发燃烧、爆炸和中毒等恶性事故。
据中国《腐蚀防护报》报道。
我国近10×104km的城市地下管道寿命有的只有2年~3年,多则20多年,比发达国家平均使用寿命差几倍,在近4×104km的油气管道中平均每年约有1000km报废更新,数万处的腐蚀穿孔事故发生[4]。
据90年代京津地区燃气公司统计,70%以上的燃气管道泄漏都是由于防腐层破损致使腐蚀穿孔所造成[2]。
昆明城市煤气管网长度2300km,从1984年至今全部采用阴极保护措施,经过对埋设试片腐蚀凋查分析对比,结果显示:采用阴极保护防腐技术可有效缓解地下煤气管道的腐蚀速度,延长管道寿命1.49倍~1.76倍。
埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范

中华人民共和国石油天然气行业标准埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范Design specification of impressed current Cathodic protection for buried steel pipelineSY/T 0036-2000主编单位:中国石油天然气管道勘察设计院参编单位:江汉石油管理局勘察设计研究院批准部门:国家石油和化学工业局石油工业出版社2000北京前言根据原中国石油天然气总公司[98]中油技监字第33号文《关于下达一九九八年石油天然气工业国家标准行业标准制修订项目计划的通知》,《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SYJ 36-89的修订工作由中国石油天然气管道勘察设计院负责主编,由江汉石油管理局勘察设计研究院参加编写。
本次修订按照原标准编制的分工,"辅助阳极"一章仍由江汉石油管理局勘察设计研究院负责,其余各章由中国石油天然气管道勘察设计院负责。
本次修订是在广泛征求设计单位及相关单位的意见,并在总结了近十年来的实践经验和技术发展基础上进行的,本修订版本除保留了原规范行之有效的内容外,还参照国外技术标准补充了新的内容。
本次修订增加了"术语"、"系统调试",对"保护准则"、"最大保护电位"和"保护电流密度"作了较大修改。
本规范由中国石油天然气集团公司提出,由中国石油天然气集团公司规划设计总院归口。
本规范由中国石油天然气管道勘察设计院负责解释。
本规范从生效之日起,同时代替SYJ 36-89。
本规范于1990年6月首次发布,本次为第1次修订。
主编单位:中国石油天然气管道勘察设计院。
参编单位:江汉石油管理局勘察设计研究院。
主要起草人胡士信徐快贾恒耀1 总则1.0.1 为了统一埋地钢质管道(以下简称管道)强制电流阴极保护系统的设计,制订本规范。
化工工程规范与标准汇编

化工工程规范与标准汇编引言化工工程涉及到制造、处理、转化和利用化工产品的过程。
在化工工程中,规范与标准起到至关重要的作用,它们确保了化工工程的安全性、效率性和可持续性。
本文将介绍一些常见的化工工程规范与标准,并对其内容进行简要说明。
化工工程设计规范化工工程设计规范是指在进行化工工程设计时需要遵循的相关规范。
下面列举了一些常见的化工工程设计规范:1. GB 50235-2017 化工工程设计规范该规范是中国化工工程设计的基本规范,适用于各类化工工程的设计。
该规范包括化工过程、设备、管道、电气、自动化以及安全等方面的设计要求。
2. API 610 泵站设计规范该规范是由美国石油学会(API)制定的,适用于石油、石化、天然气等工业领域的泵站设计。
该规范详细规定了泵站的设计、选型、安装等要求,旨在提高泵站的安全性和可靠性。
3. ASME BPVC 锅炉和压力容器规范ASME BPVC 是由美国机械工程师协会(ASME)制定的全球通用的锅炉和压力容器设计和制造规范。
该规范详细规定了锅炉和压力容器的设计、制造、检验和运行要求,以确保其在高温、高压等条件下的安全运行。
化工工程施工规范化工工程施工规范是指在进行化工工程施工时需要遵循的相关规范。
下面列举了一些常见的化工工程施工规范:1. GB 50060 化工企业设计规范该规范是中国化工工程施工的基本规范,适用于各类化工企业的施工。
该规范包括土建、设备安装、电气、自动化以及安全等方面的施工要求。
2. API 651 阴极保护系统施工规范该规范是由美国石油学会(API)制定的,适用于石油、石化等工业领域的阴极保护系统施工。
该规范详细规定了阴极保护系统的设计、施工和检验要求,旨在防止金属设备和结构的腐蚀。
3. ASME B31.3 管道施工规范ASME B31.3 是由美国机械工程师协会(ASME)制定的全球通用的管道施工规范。
该规范详细规定了管道的设计、施工、检验和操作要求,以确保管道系统的安全和可靠运行。
球墨铸铁管规范

球墨铸铁管规范球墨铸铁管规范球墨铸铁管是一种常用的管道材料,具有耐腐蚀、高强度、耐压、耐磨损等优点。
为了保证球墨铸铁管的质量,需要采用一定的规范和标准进行生产和安装。
下面是球墨铸铁管的规范。
1. 材料要求球墨铸铁管的材料应符合相关的国家标准和行业标准,必须是球墨铸铁(即含有球墨状石墨的铸铁)。
球墨铸铁的化学成分应符合规定的范围,同时应进行质量控制,确保球墨铸铁的强度和耐腐蚀性能。
2. 外观要求球墨铸铁管的外观应平整光滑,没有裂缝、气孔等缺陷。
管道的表面应清洁,无明显的铁锈和尘土。
如果有表面涂层的管道,涂层应均匀、完整,无脱落和分层。
3. 尺寸和公差球墨铸铁管的尺寸和公差应符合相关的国家标准和规范。
外径、内径、壁厚和长度等尺寸应符合规定的要求。
公差应在允许范围内,不得超过规定的偏差。
4. 焊接和连接球墨铸铁管的焊接应符合相关的国家标准和规范。
焊缝应达到一定的强度和密封性能,不得出现裂纹和气孔等缺陷。
管道的连接方式应选择合适的方法,如螺纹连接、法兰连接、插接连接等,连接处应密封可靠,无渗漏。
5. 防腐蚀处理球墨铸铁管在使用前应进行防腐蚀处理,以提高其耐腐蚀性能。
通常采用涂层、镀锌、阴极保护等方法进行防腐蚀处理。
涂层应均匀、完整,无脱落和剥落。
镀锌层应均匀、致密,无明显的缺陷。
阴极保护应符合相关的国家标准和规范。
6. 安装和使用球墨铸铁管的安装应符合规定的要求,包括管道的支撑、固定、保护和调整等。
管道应保持水平和垂直,不允许有明显的弯曲和变形。
在使用过程中,应注意管道的检查和维护,及时清理管道内的杂质,防止堵塞和腐蚀。
总结:球墨铸铁管作为一种常用的管道材料,应符合相关的国家标准和规范。
在材料、外观、尺寸、焊接、连接、防腐蚀处理、安装和使用等方面都有具体的要求,以确保球墨铸铁管的质量和性能。
工业管道安全管理规程

工业管道安全管理规程第一章工业管道安全管理总则 (2)1.1 管理目的与原则 (2)1.1.1 管理目的 (2)1.1.2 管理原则 (2)1.1.3 管理机构 (3)1.1.4 职责划分 (3)第二章工业管道设计安全要求 (3)1.1.5 设计依据 (3)1.1.6 设计标准 (4)1.1.7 设计规范 (4)1.1.8 设计审查 (4)1.1.9 设计验收 (5)第三章工业管道施工安全要求 (5)1.1.10 施工准备工作 (5)1.1.11 现场管理 (6)1.1.12 施工过程控制 (6)1.1.13 施工验收 (6)第四章工业管道运行安全管理 (6)1.1.14 运行监控 (6)1.1.15 运行维护 (7)1.1.16 应急预案 (7)1.1.17 应急响应 (7)1.1.18 应急记录 (8)第五章工业管道检测与检验 (8)1.1.19 检测方法 (8)1.1.20 检测设备 (8)1.1.21 检验周期 (9)1.1.22 检验标准 (9)第六章工业管道防腐与保温 (9)1.1.23 工业管道防腐概述 (9)1.1.24 防腐措施 (9)1.1.25 防腐材料 (10)1.1.26 工业管道保温概述 (10)1.1.27 保温技术 (10)1.1.28 保温管理 (10)第七章工业管道安全培训与教育 (11)1.1.29 培训内容 (11)1.1.30 培训方法 (11)1.1.31 考核内容 (12)1.1.32 考核方式 (12)1.1.33 评估与反馈 (12)第八章工业管道案例分析 (13)1.1.34 类型 (13)1.1.35 原因 (13)1.1.36 预防措施 (14)1.1.37 改进措施 (14)第九章工业管道安全管理制度 (14)1.1.38 目的与原则 (14)1.1.39 管理制度制定 (14)1.1.40 管理制度执行 (15)1.1.41 修订依据 (15)1.1.42 修订程序 (15)1.1.43 修订内容 (16)1.1.44 修订效果评估 (16)第十章工业管道安全监管与考核 (16)1.1.45 监管机构 (16)1.1.46 监管职责 (16)1.1.47 安全考核 (17)1.1.48 奖惩措施 (17)第一章工业管道安全管理总则1.1 管理目的与原则1.1.1 管理目的本规程旨在加强工业管道的安全管理,预防和控制工业管道,保障人民生命财产安全,维护社会稳定,促进企业健康发展。
油气管道阴极保护技术现状与展望

油气管道阴极保护技术现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长,油气管道作为主要的能源运输方式之一,其安全、高效、可靠的运行显得尤为重要。
阴极保护技术作为确保油气管道安全运行的重要手段,其技术现状与展望的研究具有深远的现实意义。
本文旨在全面梳理油气管道阴极保护技术的历史发展、现状以及存在的问题,并在此基础上展望未来的发展趋势。
文章首先回顾了阴极保护技术的发展历程,从最初的原理探索到现如今在油气管道中的广泛应用,分析了其发展过程中的重要节点和关键突破。
接着,文章重点介绍了当前油气管道阴极保护技术的实施现状,包括主要的技术方法、应用效果以及存在的问题。
在此基础上,文章对阴极保护技术在油气管道中的发展前景进行了展望,包括新材料的研发、智能化技术的应用以及环保要求的提升等方面的趋势。
本文旨在为油气管道阴极保护技术的研究与应用提供参考,为相关领域的技术人员和管理人员提供决策支持,同时也为未来的研究提供方向和思路。
二、阴极保护技术的基本原理阴极保护技术是一种广泛应用于油气管道的防腐蚀技术,其基本原理是通过向被保护的金属(如油气管道)施加一个外加电流,使其成为阴极,从而防止或减缓金属的腐蚀过程。
阴极保护技术主要分为两种:牺牲阳极法和外加电流法。
牺牲阳极法是一种较为简单和经济的阴极保护方法。
在这种方法中,将一种比被保护金属电位更负的金属或合金(牺牲阳极)与被保护的金属相连接,并一同浸入电解质溶液中,形成原电池。
由于牺牲阳极的电位比被保护金属更负,因此它将成为原电池的阳极,被保护金属则成为阴极。
在腐蚀电池工作时,牺牲阳极不断溶解消耗,并释放电流保护被连接的金属。
这种方法适用于小型或中等规模的油气管道,且土壤电阻率较低的情况。
外加电流法则是一种更为强大和灵活的阴极保护方法。
在这种方法中,通过外部电源向被保护的金属施加电流,使其成为阴极。
外部电源可以是直流电源或交流电源,通过调整电流的大小和方向,可以实现对被保护金属的精确控制。
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一、阴极保护概述:金属的腐蚀是一种电化学反应的结果,在这里金属或合金与氧气或其他含氧介质相结合发生电化学反应,最终形成一种稳定状态的化合物。
所有的金属都具有回复到最稳定状态的一种趋势。
这种趋势体现在贱金属方面尤为明显,这些贱金属被称为活泼金属,具有更低或更负的电位。
海水中金属的电位序列: 镁-148V 锌 -103V 铝 35-H-079V 高精度钢、碳钢 -061V 铸铁 -061V 不锈钢 430 AISI (17% 铬) -057V 不锈钢 304 AISI (18% 铬18% 镍)-053V 铜棒-040V 铜-036V 铝铜合金-032V 镍 -02OV 钛-015V 硅-013V 钼-008V阴极保护的原理:当两种金属在海水的电解质中发生电连接时,由于电位差,电子从活泼金属向不活泼金属移动。
不活泼的金属称为阴极,活泼金属称为阳极。
当阳极发生电流时,它在电解质中溶解成离子,同时产生电子。
阴极通过与阳极电连接而获得电子。
结果就是阴极负极化,起到防腐保护的作用。
被保护金属获得了超量的电子而起到防止腐蚀被保护的作用,这样它的表面不会发生任何氧化的化学反应。
阴极保护的方法: 牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金(如镁合金、锌合金、铝合金等)作为阳极,通过介质(如:海水等)与被保护金属相连接形成一个电池效应。
在阴极(被保护结构)得到保护的同时,阳极不断地被消耗,故称为牺牲阳极。
那么牺牲阳极,保护阴极法究竟是什么?将你要保护的材料(贵重金属)放在阴极位置,牺牲的材料(还原性金属)放在阳极,反应时,阳极氧化溶解牺牲(金属变为金属离子),而在阴极这里金属离子得到电子变为金属单质,从而包覆在阴极材料的表面,因而起到保护的作用,所以叫做牺牲阳极保护阴极。
将你要保护的材料(贵重金属)放在正极(阴极)位置,然后将牺牲的材料(还原性金属)放在负极(阳极)位置,反应时,负极(阳极)失电子氧化溶解牺牲(金属变为金属离子),而在正极(阴极)这里金属离子得到电子变为金属单质,从而包覆在正极(阴极)材料的表面,因而起到保护的作用,所以叫做牺牲负极保护正极,也可以叫做牺牲阳极保护阴极。
二、不锈钢在海水中阴极保护研究现状1不锈钢及其腐蚀特点1.1概述不锈钢按在正火状态下的组织形态进行分类,可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢等。
不锈钢优秀的耐蚀性归因于表面形成了钝化膜,钝化膜主要是铁、铬、镍的混合氧化物,具有很强的自修复能力。
稳定的钝化膜具有大的电阻,能大大降低不锈钢基体在腐蚀介质中的腐蚀速率。
加入的合金元素种类和比例不同,得到的钝化膜也有不同的特点,人们据此不断开发出不同性能的不锈钢。
1.2在海水介质中的腐蚀特点在特殊环境中,不锈钢的钝化膜会被打破,导致的的腐蚀后果会更严重。
在含有Cl-等侵蚀性离子、微生物、溶解氧或氧化剂的海洋环境中,Cl-优先吸附于钝化膜上,并与其中的阳离子结合生成可溶性氯化物,钝化膜的修复平衡被打破,使得局部钝化膜被破坏,裸露的微小金属成为阳极,周围钝化膜成为阴极,大阴极小阳极的结构使得阳极电流高度集中,腐蚀迅速向内发展,形成蚀孔(孔径多在20~30?m)。
蚀孔的发展过程遵循闭塞腐蚀电池理论。
当蚀孔形成后,孔外被腐蚀产物阻塞,内外的电流和扩散受到阻滞,孔内成为闭塞区,主要发生阳极反应,不锈钢基体被腐蚀。
而阴极反应转移到孔外进行,蚀孔迅速发展,孔内逐渐累积的金属离子发生水解,pH降低。
Cl-由孔外迁入孔内,孔内Cl-浓度增高,H+和Cl-形成强腐蚀性的盐酸,小孔腐蚀开始自催化加速。
孔蚀迅速发展,成为不锈钢构筑物的巨大隐患。
缝隙腐蚀是局部腐蚀的一种。
应用在海洋工程中的不锈钢构筑物普遍存在异物或结构上的缝隙,缝内溶液中物质交流被阻滞,缺氧、闭塞的缝隙区具有和孔蚀闭塞区相同的特点。
缝隙腐蚀发展过程与孔蚀类似,一旦发生,缝隙内溶液pH下降,Cl-浓度逐渐增大,也产生自催化性加速腐蚀。
奥氏体不锈钢在海水环境中除了容易受到Cl-的侵蚀,还容易当外部存在应力时发生应力腐蚀开裂。
胡建朋、刘志勇等利用动电位扫描、交流阻抗谱、慢应变速率拉伸(SSRT)及SEM表面分析方法,探索了304不锈钢在模拟海水环境中发生SCC的敏感性及断裂特征和机理,结果发现,304不锈钢在模拟海水溶液中呈钝化状态,出现应力腐蚀敏感性,且裂纹扩张为穿晶开裂,在深海中的SCC机制为氢致开裂。
应力促进不锈钢材料的钝化膜破裂和自催化效应。
在临界pH以下时,应力、H+、Cl-协同作用还可以加速不锈钢的应力腐蚀,应力部位成为腐蚀电池阳极,钝化膜完整部位成为腐蚀电池阴极,大阴极小阳极的自催化加速效应使得蚀孔和缝隙腐蚀向纵深发展。
2不锈钢阴极保护阴极保护是通过给要保护的金属材料施加阴极电流,使阴极上只发生还原反应,氧化反应则发生在辅助电极上,从而金属受到保护,不会被夺去电子而发生腐蚀。
这种方法被广泛应用于海水环境中,可以保护金属构筑物。
依据提供电流的方法不同,阴极保护可分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
50多年前就有人发现,阴极保护可以对包括点蚀、缝隙腐蚀在内的局部腐蚀形成有效保护。
小伦诺克斯等人研究了24Ni-20Cr-6.5Mo、26Cr-1Mo、22Cr-13Ni-5Mn、216四种不同型号的不锈钢在海水中的耐蚀性能,同时还研究了外加电流法和牺牲阳极法对这几种不锈钢的阴极保护效果。
结果发现,两种保护下的试样经过长期海港与室内暴露实验后,腐蚀痕迹非常微小,大多数情况下,各类局部腐蚀倾向都能被有效抑制。
2.1不锈钢阴极保护对闭塞区的影响闭塞区溶液具有强烈的腐蚀性,缺氧、低pH值、较高的氯离子浓度、闭塞等是它的主要特性。
Fontana等认为,局部腐蚀发生时,闭塞区pH开始下降,至临界值以下后,闭塞区发生钝化-活化转变,电位突降,放氢开始,腐蚀加速,此时闭塞区的pH值、溶液成分、电极电位与外部明显不同,蚀孔、缝隙腐蚀过程都存在自催化加速腐蚀效应。
Peterson等研究表明,在施加阴极保护时,缝隙内的pH值不但不会下降,反而升高。
刘幼平等采用恒电位模拟闭塞电池的方法,研究极化电位对局部腐蚀闭塞区化学、电化学状态的影响。
在施加阴极保护时,随外部电位变负,闭塞区的电位下降,pH值增大,电位-pH条件由原来的“腐蚀区”可下降到“免蚀区”。
当闭塞区溶液的pH值上升到临界值以上并取消阴极极化时,闭塞区的电位从“免蚀区”上升到“钝化区”,腐蚀速度也比阴极极化前明显减小,但存在加速腐蚀的危险。
许淳淳等采用恒电流模拟闭塞电池装置研究阴极保护对局部腐蚀和扩展阶段化学、电化学状态的影响。
将1Cr13和0Cr18Ni9不锈钢在0.5mol/L的NaCl 溶液体系中施加阴极极化,发现闭塞区的溶液pH值增大,Cl-向外迁移,电极电位负移。
他们利用模拟闭塞电池法得到0Cr18Ni9钢在闭塞区溶液中的ET值范围为-228~-338mV(vs.SCE,下同),利用模拟闭塞区溶液法得到的ET值范围为-221~-428mV,二者基本一致。
最终,他们选定ET值的下限-440mV作为孔蚀的阴极保护电位。
其中:ET=EOCD-Ed(EOCD为闭塞区内试件的开路电位,Ed为不通电时内、外参比电极的电位差)。
综上所述,目前对于闭塞区形成发展过程和机理已经研究得很多,闭塞区发展遵循自腐蚀加速的原则。
而对于阴极保护过程,阴极电位的选择范围研究较少,没有统一的理论依据。
2.2阴极保护对钝化膜的影响适度的阴极保护可以对钝化膜形成保护,减轻试样表面的均匀腐蚀。
金属表面被阴极极化时,Cl-在金属表面的吸附被阻止,避免了钝化膜的破坏,降低了发生局部腐蚀的风险。
对于已有的缝隙和点蚀缺陷,阴极保护可使金属/溶液界面附近的pH升高,有效抑制了自催化过程。
然而,当阴极保护电流过大时,不锈钢表面的钝化膜存在活化溶解的风险。
北京大学的程学群提出,对316L不锈钢进行阴极极化时,在电场作用下,基体的铁原子容易向表面迁移,这些原子尚有一部分能被临近的氧化铬氧化成膜,因此氧化膜存在一个氧化铁的溶解过程和一个铁的成膜过程。
如果阴极极化电流过大,那么迁移到表面的Fe原子来不及被氧化,打破了溶解-成膜平衡,其结果就是氧化铁完全被溶解,甚至使另外两层钝化膜被溶解而露出不锈钢基体。
他还提出过,如果在醋酸中使用10mV的阴极电流对316L不锈钢进行阴极极化,那么在极短时间内,钝化膜就会被完全溶解。
王志刚等在3.5%NaCl溶液中、不同的阴极保护电位下,利用自制的微动腐蚀测试系统,研究了1Cr13的微动腐蚀行为。
结果发现:在外加保护电位-670mV 时,不锈钢失重达到最小值,此后失重随保护电位的负移而逐渐增加。
他们认为,采用合适的阴极极化电位才能保持不锈钢钝化膜的完整性。
如果极化电位偏负,会引起氧化膜的还原,钝化膜被破坏;如果极化电位更负,就有可能发生析氢,直接导致钝化膜的机械破坏。
中国海洋大学邱璟等研究了316L不锈钢在模拟油田采出水中的阴极保护,结果表明,-300mV极化条件下的316L不锈钢在60℃含饱和CO2模拟油田采出水中,钝化膜破坏严重。
在-400~-700mV保护电位范围内,随着电位负移,钝化膜的还原速率增大,极化7天后,容抗弧半径减小,钝化膜阻值减小。
在-600~-700mV极化电位下,由于钝化膜还原速率较大,7天后,电极表面的化学组成与其他电位下的差异较大,Cr和Mo向电极表面负移。
刘幼平等人提出了孔蚀保护电位Ep是孔内外间的换向电位ET,当不锈钢基体外表面电位正于ET时,流向闭塞区的电流为阳极电流,局部腐蚀发生自催化加速腐蚀效应,闭塞区内溶液pH下降,Cl-浓度增大;当外表面电位负于换向电位ET时,流向闭塞区的阴极电流抑制局部腐蚀,闭塞区内的pH增大,Cl-向外迁移。
综上可以发现,在阴极保护过程中,随着电极电位的变负,钝化膜的还原程度增大,对不锈钢的负面影响就会增大;但是电位负到临界电位时,会出现钝化性阴极保护。
阴极保护对钝化膜影响复杂,目前还没有明确的定论。
2.3阴极保护过负导致析氢阴极保护电位过负带来的另一个影响就是引起阴极析氢,即被保护体表面不再以吸氧的阴极反应为主,而以氢的还原反应为主,使得材料性能下降或丧失。
反应如下:H++e→H2H→H2钱海军、张树霞等研究了3.5%NaCl中316L不锈钢在不同保护电位下的阴极极化行为,电化学分析结果表明,在该条件下的阴极保护电位为-200~-800mV,保护电位在-900mV左右时不锈钢出现活化。
杜敏等采用动电位极化曲线法并结合恒电位极化曲线法研究了天然海水中410不锈钢的阴极极化行为,发现施加电位负于-900mV时,就会有氢脆的危险。
美国海军实验室为了研究静海水中不锈钢的阴极保护效果,用铁和铝作为外加牺牲阳极,对浸在静海水中的17-4PH不锈钢施加阴极保护。