阴极保护工程技术手册-基础知识.doc

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1、阴极保护工程技术手册---基础知识篇一、阴极保护简介：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。实现这一目的的方法有两种：一种是牺牲阳极阴极保护，一种是外加电流阴极保护。牺牲阳极阴极保护是

2、将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同电位下。此方法广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）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。外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从阳极体经过土壤流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。二、阴极保护相关定义：1、自然电位：自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位。自然电

3、位随着金属结构的材质、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-0.4V～0.7V(CSE)之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V。2、保护电位：保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止时所需要的电位值。3、保护电流密度：保护电流密度系指被保护构筑物单位面积上所需的保护电流。4、最小保护电流密度：使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/m2表示。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA/m2。5、最大保护电位如前所述，保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的

4、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，所以必须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，超过最大保护电位时称为“过保护”。6、瞬时断电电位：在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.2—0.5秒中之内读取得结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降（介质中的电压降）。由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.2—0.5秒之内的电位读数

5、。三、阴极保护材料-《牺牲阳极》 1、镁阳极：镁的密度为１.74ｇ/cm3，开路电位：-1.56V，但土壤中电流效率低，只有50％左右。标准电极电位：－2.37V，　海水中的稳定电位为：-1.45Ｖ △E=0.7V在土壤电阻率小于１００Ω.m的地方可选用镁阳极。高纯镁如果加工成带状阳极，可把应用范围扩大到1170Ω.m的环境中。11/11裸阳极               带填包料阳极              带状镁阳极Ｄ型镁阳极:主要应用在土壤环境中。镁阳极形状、尺寸详细数据见《阴极保护工程手册》第72页带状镁阳极形状及性能截面（A×B）9.5×19mm钢芯直径单重，kg

6、/m3.2mm0.37电流输出海水土壤（5000Ω.cm）淡水(15000Ω.cm)2.4A/m10ｍＡ／ｍ３ｍＡ／ｍ2、锌阳极：锌的密度为7.14ｇ/cm3，开路电位：－1.03V，土壤中电流效率大于６５％ △E=0.2V通常应用在小于500Ω.cm电阻率的水中。在小于15Ω.m土壤电阻率的土壤中也可用锌阳极。高纯锌通常用来制造挤压的带状阳极或作为固定参比电极、接地电池用。锌也可做成镯式阳极，主要应用在水下和海底管道上，一种是作成块状然后焊接在钢支架上形成一个圆形，还有直接做成半环状，直接扣在管道上。＞尺寸：25.4×28.5mm   15.8×22.2mm  12.7×1

7、4.2mm  8.7×11.9mm  ф3.9mm　　　　　　　　　　　　　锌带                   不加填包料的锌接地电池特殊用途：锌接地极，参比电极，接地电池，防交流干扰(《阴极保护工程手册》78页)3、铝阳极：铝的密度为2.7ｇ/cm3，开路电位：－１.05V左右，电流效率大于70%，△E=0.25V通常应用在小于150Ω.cm电阻率的水中，铝阳极通常不在土壤中使用。各种牺牲阳极的规格可以参照《阴极保护工程手册》第71页〉       储罐用铝阳极