管道防腐阴极保护
管道阴极保护原理
管道阴极保护原理
管道阴极保护原理是基于电化学原理的一种方法，主要通过在受保护的金属管道表面提供一个外部电流，以便减少或防止金属腐蚀。
其原理主要包括两个方面：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是指在管道周围埋设一个阳极，并将阳极与金属管道连接起来。
阳极通常由具有较高腐蚀性的金属制成，如锌或铝。
当外部电流通过阳极流入金属管道时，阳极材料会发生电化学反应，释放出电子，并在阳极处形成一个阴极保护电流。
这个保护电流会抵消管道表面的阳极腐蚀电流，从而减少或消除金属腐蚀的发生。
阴极保护是指在管道表面施加一个外部电流源，以使管道表面成为一个阴极。
通过与阳极连接，使阳极保护电流源将电子输送到管道表面，从而在管道上形成一个保护性的电化学反应。
这个电化学反应会导致阴极处的氧还原反应，将金属的阳极腐蚀电流转化为阴极保护电流，减少了金属的腐蚀。
综上所述，管道阴极保护的原理是通过在金属管道上提供一个外部电流，使金属表面形成一个保护性的电化学反应，来减少或防止管道的腐蚀。
阳极保护和阴极保护是实现管道阴极保护的两种不同方式。
管道阴极保护施工方案
管道阴极保护施工方案一、背景介绍：管道在运营过程中容易受到外部环境的侵蚀和腐蚀，为了延长管道的使用寿命，并确保运行安全可靠，需要进行阴极保护施工。
二、施工原则：1. 选择适当的施工方法与设备，确保施工效果；2. 保证施工安全，确保施工人员的人身安全；3. 施工过程中保证现场环境的卫生和整洁；4. 严格按照相关标准和规范进行施工。
三、施工步骤：1. 施工前准备：(1) 根据管道的材质和使用环境选择合适的阴极保护方式；(2) 计算管道的保护电流和保护电位，确定阴极保护工艺；(3) 购买和检查阴极保护设备和材料，确保其符合相关标准。
2. 清洁处理：(1) 清除管道表面的杂质、锈蚀和油脂等，使管道表面光洁；(2) 若有严重的腐蚀，需进行修复和喷涂防腐保护。
3. 阳极安装：(1) 根据管道的尺寸和材质选择合适的阳极，如铝阳极、铜阳极等；(2) 安装阳极，并连接阳极与管道的导线。
4. 监测设备安装：(1) 安装管道保护电位、保护电流、管道腐蚀速率等监测设备；(2) 将监测设备与阴极保护设备进行连接。
5. 铺设电缆：(1) 根据实际情况选择合适的电缆类型和规格；(2) 将电缆从阴极保护设备引入，与阳极和管道连接。
6. 连接阴极保护设备：(1) 根据阴极保护设备的要求，确保其正常工作；(2) 连接控制终端和电源。
7. 调试和监测：(1) 启动阴极保护设备，调试相关参数；(2) 进行系统漏电检查，确保设备安全可靠；(3) 监测保护电位和保护电流，判断阴极保护效果。
8. 施工记录和报告：(1) 记录每一步施工过程的相关数据和情况；(2) 编写施工报告，包括施工过程、施工情况和施工结果分析等。
四、安全注意事项：1. 施工现场要保持通风良好；2. 确保施工人员穿戴好个人防护装备；3. 防止施工现场发生火灾和爆炸事故；4. 在高温和高压环境下进行施工时，需采取相应的安全措施。
以上是管道阴极保护施工方案的一般步骤和注意事项，具体施工方案需要根据实际情况进行调整和优化。
管道阴极保护中的屏蔽问题
管道阴极保护中的屏蔽问题管道阴极保护是一种常见的防腐方式，可以有效地保护钢质管道不受腐蚀破损。
在阴极保护的过程中，屏蔽问题是一个需要注意的问题。
本文将介绍管道阴极保护中的屏蔽问题及其防治方法。
什么是屏蔽问题？在管道阴极保护的过程中，如果管道周围存在其他金属物质，如地下金属构件、接地设施等，这些金属物质就会对管道的阴极保护电流形成屏蔽效应，使得管道的阴极保护电流无法通过这些金属物质到达管道表面，从而导致管道腐蚀。
这就是所谓的屏蔽问题。
屏蔽问题的存在会影响管道的阴极保护效果，甚至会加速管道的腐蚀破坏，给管道安全稳定带来潜在隐患。
因此，必须认真对待管道阴极保护中的屏蔽问题。
屏蔽问题的原因屏蔽问题的原因有以下几点：1.金属物质存在于管道周围。
在管道敷设的过程中，可能会出现地下金属构件和接地设施与管道相邻紧靠的情况，这些金属物质会对管道的阴极保护电流形成屏蔽，从而导致阴极保护效果下降。
2.管道绝缘不良。
管道绝缘不良会导致管道表面与其他金属物质形成电耦合，形成电流的短路，使得管道的阴极保护电流无法到达需要保护的管道表面。
3.钢管内部异物导致的屏蔽。
如果管道内部存在杂物、水垢等异物，会导致内部的电阻不均匀，从而导致阴极保护电流无法均匀地分布到钢管表面，形成屏蔽效应。
屏蔽问题的防治措施为了避免管道阴极保护中的屏蔽问题，需要采取措施来预防和解决这个问题。
1. 优先选择地点在设计管道敷设方案时，应优先选择没有金属构件、接地设施等的地点，避免金属物质与管道相邻密集排列。
2. 防腐涂层材料的选择选择带耐电耦合性的防腐涂层材料，或选用不易引起阴极极化的无机材料。
这样可以降低管道绝缘不良的风险，避免管道与其他金属形成电低阻通路。
3. 维护管道内部的清洁及时清洗和维护管道内部的清洁，避免杂物、水垢等异物聚集在管道内部，影响管道阴极保护效果。
4. 采用多电极阴极保护采用多电极阴极保护可以有效地避免管道内部异物对阴极保护电流的屏蔽效应。
管道防腐阴极保护
同理将边界条件代人d式，可得到电压分布规律：
E E0eax
由此可做出管路沿线外加电位和电流分布曲线
证明 电流I0的大小主要也决定于过渡电阻RT。
E E0eax 代入
dE dx
IrT
IrT
dE dx
d (E0eax ) dx
E0eax (a)
I aE0 eax rT
在通电点处， x 0, I I 0
代入上式得：
I0
aE0 rT
1 rT
rT RTE0源自E0 E0 RT rT Rp
Rp RT rT
从上式可I以0 看a出rET 0，如r1T果RrRTT越T E小0 ， 则REI0T0越rT 大。RE这0p 说明如果
绝缘层质量不好，则所需保护电流越大，从而增加电能消耗。
在通电点 x 0
E0 Emax;
图9－7 外加电流阴极保护原理示意图
(b) an underground tank using an impressed current.
阴极保护需要考虑的主要因素：
① 保护范围的大小，大者强制电流优越，小者牺牲阳极经 济；
② 土壤电阻率的限制，电阻率高不宜选用牺牲阳极； ③ 周围邻近的金属构筑物，有时因干扰而限制了强制电流
的应用； ④ 覆盖层质量，对覆盖层太差或裸露的金属表面，因其所
需保护电流太大而使得牺牲阳极不适用； ⑤ 可利用的电源因素 ⑥ 经济性
四、阴极保护基本参数
• （一）自然电位Ee
• 定义：未加阴极保护时，钢管对地电位（管地电位）称自 然电位，又称腐蚀电位。即阴极极化前的管地电位称自然 电位。
• 总电位Eo 定义：加阴极保护后测出的管地电位称总电位，即阴极极 化后的电位。
管道阴极保护防腐隐蔽工程施工程序
管道阴极保护防腐隐蔽工程施工程序1. 前言本文档旨在描述管道阴极保护防腐隐蔽工程的施工程序。
管道阴极保护是一种常用的防腐措施，旨在延长管道的使用寿命，减少腐蚀对管道的损害。
本程序将详细介绍施工前、施工中和施工后的注意事项和步骤。
2. 施工前准备- 确定阴极保护防腐隐蔽工程的施工范围和管道材质。
- 确认所需材料和设备的准备情况，包括阴极保护装置、阴极材料、焊接设备等。
- 进行现场勘察，评估施工难度和可能遇到的问题。
- 制定详细的施工计划和时间安排。
3. 施工过程3.1 清洁处理- 在施工前，对管道进行彻底的清洁处理，去除灰尘、油脂和其他杂质。
- 确保管道表面干燥清洁，以保证防腐层的附着力。
3.2 阴极保护装置安装- 根据设计要求，安装阴极保护装置。
- 确保阴极保护装置的安装位置准确，并按照相关标准和规范进行连接和安装。
3.3 阴极材料施工- 阴极材料可以是铝、镁等。
根据设计要求和相关规范，将阴极材料固定在管道的适当位置。
- 确保阴极材料与管道有良好的接触，以实现阴极保护效果。
3.4 管道焊接- 如有需要，进行管道的焊接工作。
- 确保管道焊接质量满足相关标准和规范的要求。
3.5 阴极保护电流接通- 按照设计要求，将阴极保护装置的电流接通。
- 监测阴极保护电流和电位，确保其处于正常范围内。
4. 施工后处理- 完成施工后，对施工区域进行清理，确保没有杂物和危险物。
- 对施工过程中的记录进行整理和归档，包括施工日志、检测报告等。
- 进行必要的验收工作，确保施工质量达到要求。
- 如有需要，向相关部门提交相关文件和报告。
5. 安全注意事项- 在施工过程中，严格遵守相关安全规范和操作规程。
- 工作人员应戴好个人防护装备，保证施工安全。
- 对使用的设备和材料进行检查，确保其符合安全要求。
本文档简要介绍了管道阴极保护防腐隐蔽工程的施工程序。
在实际施工中，应详细参考相关设计和规范文件，并结合具体情况进行操作。
施工过程中，积极采取措施确保施工质量和安全。
燃气管道的防腐阴极保护法介绍及工艺要求
燃气管道的防腐阴极保护法介绍及工艺要求一、牺牲阳极保护牺牲阳极系统适用于敷设在电阻率较低的土壤里、水中、沼泽或湿地环境中的小口径管道或距离较短并带有优质防腐层的大口径管道。
选用牺牲阳极时，应考虑的使用因素包括无可利用电源的地方；电气设备不便实施维护保养的地方；临时性保护；强制电流系统保护的补充；永久冻土层内管道周围土壤融化带；保温管道的保温层下方等。
（一）牺牲阳极的应用条件牺牲阳极的应用条件包括土壤电阻率或阳极填包料电阻率足够低,所选阳极类型和规格应能连续提供最大电流需要量，阳极材料的总质量能够满足阳极提供所需电流的设计寿命。
牺牲阳极上应标记材料类型（如商标）、阳极质量（不包括阳极填料）、炉号等。
（二）牺牲阳极施工基本要求根据现场施工条件，牺牲阳极施工应选择经济合理的施工方式。
立式阳极宜采用钻孔法施工；卧式宜采用开挖沟槽施工。
按设计要求在埋设点挖好阳极坑和电缆沟，检查袋装阳极电缆接头的导电性能，合格后袋装阳极就位，放入阳极坑内。
阳极连接电缆，埋设深度不应小于O.7m,四周垫有5〜IOCrn 的细砂，砂的上部应覆盖水泥护板或红砖。
确认各焊点、连接点绝缘防腐合格后，回填土壤。
在回填土将阳极布袋埋住后，向阳极坑内灌水，使阳极填料饱和吸满水后，将回填土夯实，恢复地貌。
牺牲阳极保护参数投产测试必须是在阳极埋入地下、填包料浇水IOd后进行。
为便于测量，在相邻两组阳极的管段中间，根据需要适当设置电位测试桩。
电位测试桩桩间距以不大于500m为宜。
牺牲阳极投入运行后，应定期进行监测，至少每个月测试一次保护参数，牺牲阳极阴极保护系统检测每年不少于两次。
至少每半年测量一次管道保护电位和阳极输出电流，并根据测量结果进行保护电流的调节（一般以每年调节一次为宜）。
对镁阳极保护系统，每年至少应维护一次。
（三）牺牲阳极布置牺牲阳极常见的有棒状阳极和带状阳极，具体布置如下。
1.棒状阳极棒状牺牲阳极可采取单支或多支成组两种方式，同组阳极宜选用同一炉号或开路电位相近的阳极。
管线阴极保护运行管理规定
管线阴极保护运行管理规定管线阴极保护是一种防腐技术，其作用是通过电化学反应阻拦金属管道腐蚀。
阴极保护技术已经在工业领域被广泛应用，具有较高的成本效益和防腐效果。
为了保证管道的长期牢靠性和安全性，我们需要建立一套管线阴极保护运行管理规定。
一、管线阴极保护的目的1.防止金属管道腐蚀，延长其使用寿命。
2.保证管道安全运行，削减管道泄漏事故发生的可能性。
3.提高管道的防护水平，降低维护成本，节省资源。
二、管线阴极保护运行管理规定1.管道阴极保护系统建设阴极保护系统应依据管道设计、管道用途、介质特性和地质环境等因素而定。
在建立阴极保护系统时，应依照国家规定和标准进行设计和施工，并建立完整的防腐档案，确保施工符合要求。
2.管道阴极保护运行参数防腐工程施工完成后，应依据管道材质、管道防护面积、介质电化学特性、环境条件以及可能存在的干扰因素，确定适当的运行参数。
管道阴极保护的运行参数重要包括外部电位、离子浓度、电流密度等。
3.阴极保护电流源及掌控器的选择为保证管道阴极保护系统的稳定运行，应选用高质量的阴极保护电流源和掌控器。
在选择电流源和掌控器时，应考虑到管道长度、电极数量和电极间距等因素，确保设备能够供给充足的电流和稳定的掌控方式。
4.防腐设备的定期检修与维护管道阴极保护设备应定期进行检修与维护，保证设备运行稳定。
检修的标准应是国家相关的技术规范和标准。
在检修过程中应严格依照防护操作规程执行，保证管道长期稳定运行。
5.防腐记录的管理管道阴极保护工程建成后，建立防腐记录，记录管道的运行情况和管道表面的防护效果。
记录应包括管道的开挖记录、放置阴极保护电极的位置和数量、电极与电源连接的方法以及系统的监控情况等数据。
记录完整，数据精准，以便于随时了解阴极保护工程的实在情况。
6.管道阴极保护周期检测管道阴极保护的周期检测应当定期执行，检测内容应当包括管道的腐蚀情况、阴极保护电极的状态、电流源和掌控器的运行情况。
对于检测结果异常的管道应适时进行修复和处理，保证管道的长期稳定运行。
埋地管道外防腐与阴极保护的探讨
埋地管道外防腐与阴极保护的探讨埋地长输管道由于年代长久管道老化而遭受到腐蚀是一种正常现象。
为了有效控制长输管道的腐蚀，本文将具体分析埋地长输管道的防腐方法和长输管道阴极保护方法，并详细分析了阴极保护中容易出现的故障，对故障产生的原因及如何查找故障位置进行分析，希望能为从事管道阴极保护工作提供一定的指导。
标签：埋地管道；防腐；阴极保护一、前言钢质埋地管道因发生电化学腐蚀往往对社会造成严重危害，实践证明控制管道腐蚀的主要方法是防腐层和阴极保护。
相关规定对于管道阴极保护有详实的规定，尤其是在城镇天然气管道的铺设、施工管理中，更高要求在整个技术过程中的高压、次高压等管理，形成管道腐蚀管理与阴极保护的整体功能，将能收到更大的保护效果。
二、埋地长输管道腐蚀的原因和危害埋地长输管道腐蚀的原因主要是来自大自然的外力破坏，如土壤酸碱度偏高、白蚁或老鼠啃食、泥石流山体滑坡、电化学腐蚀等方面，这些现象都会对管道外表原有的防护层造成破坏和老化。
由于管道外层的剥落覆盖层长期处于腐蚀当中，常会出现技术人员所兼顾不到的腐蚀死角，死角的产生原因有以下几个方面：1、为了保证伊通联合站油气长输管道的安全运行，在设计过程中，设计工程师们会在管道的转角、弯头和跨越部位采取一些保护措施，例如设置固定墩、套管保护等，一旦工程师们忽视这些地方的防腐措施，就会出现保护不到的死角。
2、由于伊通联合站油气长输管道的施工漫长而复杂，在不少恶劣的施工环境下造成的施工技术有限，从而直接导致了防腐质量的下降，防腐保护层没有起到对管道本体保护的作用，当腐蚀介质侵入时就会产生保护不到的死角。
例如，受到施工环境的制约，在伊通联合站油气长输管道中的一段管道没能按照石油沥青的最低等级要求进行施工，这对日后管道的修养维护会造成难以补救的问题。
3、在长输管道的运行过程中，土壤的物理和化学性质、电流干扰、周边温度等方面都有可能对管道的防腐层表面产生影响，直接导致防腐层和管道表皮发生剥落现象。
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3、最大保护电位：将电位控制在比析氢电位稍高的电位 值，此电位称为最大保护电位(相对于CSE为－1.25V)。（在 阴极保护条件下，允许绝对值最大的负电位值）
超过最大保护电位时称为"过保护"。
过保护对管道的影响：保护电位不是愈低愈好，是有限 度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出 氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐 层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆 进而发生氢脆断裂。
(草案)》，将我国石油天然气管道保护从部门条例上升为 国家法律。
阴极保护技术国内现状
（1）管道 20000km长输管道全施加保护
油田集输管道基本施加了保护 市政供气、水管道有上保护和无保护的
（2）储罐 国内大型储罐基本都施加了保护
城市加油站的小型储罐有的上了保护
（3）标准与法律
中国石油天然气管道保护条例 国内有一套阴极保护的待业标准
• 1928年，柯恩在长输管线上安装第一台阴极保护整流器。 • 1936年，美国成立了中部大陆的阴极保护协会。 • 1940年,英国应用了牺牲阳极保护, 德国和日本分别在1950
和1964年开始研究电化学理论，并开始了煤气管道的阴极 保护。
• 1985年，我国开始在石油管道上应用阴极保护技术。
• 2009 年11 月，经第十一届全国人大常委会第十一次会议 审议，通过了《中华人民共和国石油天然气管道保护法
阴极保护极化图
三、阴极保护方法
（一）牺牲阳极法 利用比被保护部件的电位更负的金属或合金制成牺牲的阳极，从
而使被保护的部件发生阴极极化，达到减缓腐蚀的目的，这种方法称 为牺牲阳极的阴极保护或简称牺牲阳极保护。 开路电位（自然腐蚀电位） 闭路电位（工作电位） 驱动电压（有效电压）
图9－6 牺牲阳极保护原理示意图
图9－7 外加电流阴nd tank using an impressed current.
阴极保护需要考虑的主要因素：
① 保护范围的大小，大者强制电流优越，小者牺牲阳极经 济；
② 土壤电阻率的限制，电阻率高不宜选用牺牲阳极； ③ 周围邻近的金属构筑物，有时因干扰而限制了强制电流
• 外加电位E 定义：又称偏移电位、极化电位。总电位与自然电位之差 称外加电位。
影响自然电位因素：
金属结构的材质、表面状况和土质状况，含 水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自 然电位在－0.4～－0.7VCSE（硫酸铜参比电极） 之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一 般新管道设计阴极保护时取平均值－0.55V。
的应用； ④ 覆盖层质量，对覆盖层太差或裸露的金属表面，因其所
需保护电流太大而使得牺牲阳极不适用； ⑤ 可利用的电源因素 ⑥ 经济性
四、阴极保护基本参数
• （一）自然电位Ee
• 定义：未加阴极保护时，钢管对地电位（管地电位）称自 然电位，又称腐蚀电位。即阴极极化前的管地电位称自然 电位。
• 总电位Eo 定义：加阴极保护后测出的管地电位称总电位，即阴极极 化后的电位。
CATHODIC CORROSION PROTECTION
二、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。
有两种办法可以实现这一目的： 1、牺牲阳极阴极保护 2、外加电流阴极保护
• 以外加电流阴极保护为例说明阴极保护工作原理
特点：该方式简便易行，不需要外加电源，很少产 生腐蚀干扰。
应用：保护小型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。
（二）强制电流法
• 利用外部直流电源取得阴极极化电流来防止金属遭受腐蚀 的方法，称为外加电流阴极保护。此时，被保护的金属接 在直流电源的负极上，而辅助阳极接在正极上（如图9－7 所示）。
（三）保护电流密度
• 最小保护电流密度
定义：对管路外加某一数量的电流密度，使管路沿线 任一点都没有腐蚀电流流入土壤，此时的电流密度称为最 小电流密度。或者说，使保护管路发生阴极极化，其极化 电位达到 Ea 0时，对应的电流密度为最小保护电流密度。
最小保护电流密度随外界条件不同会有很大变化，如绝缘层质量、 土壤含水量、土壤温度、土壤电阻率等。因而最小保护电流密度有可 能差几倍。因此对不同的管路，甚至同一管路的不同段落所需的最小 保护电流密度的数值也都是不同的，故最小保护电流密度参数对长距 离管路不太实用，但较适用于作为油罐、油轮等金属构筑物的阴极保 护标准。基于以上原因，对于长输管路，采用的标准为最小保护电位。
• 1823年——英国学者汉.戴维研究对木质舰船的铜护套进行保护 • 1834年—— 法拉第→奠定了阴极保护原理基础 （i&CR → 电
化学理论） • 1890年—— 爱迪生→提出强制电流保护船舶 • 1902年—— 柯恩→ 实现了爱迪生的设想 • 1905年 ——美国用于锅炉保护 • 1906年 ——德国建立第一个阴极保护厂 • 1913年 ——命名为电化学保护 • 1924年 ——地下管网阴极保护
（二）保护电位
• 最小保护电位
定义：对管路进行阴极保护时，加到管路上的、 使管路腐蚀过程完全停止时的电位值。或者说， 阴极极化电位达到Ea0时的电位。
地下管路很长，电流流经管路时，要产生电压降，为 保证管路沿线各点电位都高于最小保护电为（按绝对值） 必须提高通电点的电位，通电点的电位越高，保护距离越 长。
第一节概述
一、阴极保护发展简史
• 阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表 面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的 电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。 目前阴极保护技术已经发展 成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、码 头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。
The electromotive force (emf) series
电动势序，电化学序
Sacrificial anode
(a) an underground pipeline using a magnesium sacrificial anode
对牺牲阳极材料的要求
• 要有足够的负电位，且很稳定 • 工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落 • 阳极必须具有高的电流效率 • 电化当量高，单位重量的电容量大 • 腐蚀产物无毒，不污染环境 • 材料来源广，易加工，价格便宜