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阴极保护技术的不断发展推动牺牲阳极材料的多样性和完善性

  阴极保护技术的发展主要表现在:外加电流保护下的变压器—整流器等电源运转类型、模式;阴极保护数据的采集、储存和分析。牺牲阳极和强制电流法是阴极保护两种重要方法,以强制电流法为主、牺牲阳极为辅的阴极保护法适用于直径较大的长输油管道:当在一个回路中串接直流电源,再借助辅助阳极,将直流电通向被保护管道,这样强制电流阴极保护技术就能够使得保护金属变成阴极。对输油管道阴极保护防腐时,其必须具备一定条件:腐蚀介质必须是能导电的,在其导电环境下才会形成电化学原理;管道所在环境必须适合阴极极化的进行,只有这样才能使极化曲线变化分析腐蚀速率的变化;要考虑管道几何上的“屏蔽作用”,尽量防止不均匀性保护电流的存在,不均匀时会造成局部腐蚀较为严重;只有管道上的电流均匀性良好,才能更好的测试防腐过程中参数的变化情况,进行更好的定性、定量防腐。

  牺牲阳极材料保护是用阳极材料的腐蚀来替换管道、设备金属的腐蚀,将还原性较强的金属作为阳极,与管道相连构成原电池,阳极材料发生氧化反应而被消耗减少,从而达到延长管道、设备的使用寿命,提高安全性和经济性。阳极材料包括阳极和辅助阳极材料,最新的阳极材料有:Mg-Mn、Mg-Al、Zn-Sn、Zn-Hg 和AI-Zn-In 合金等等;常用的新型辅助阳极材料有氧化铁材料、铝银合金材料、镀铂钛材料、混合金属氧化物材料。合金中镁密度小、电位低、极化效率低、适合在土壤电阻率高的土壤工作;锌合金阳极自腐蚀程度低、极化效率高、寿命长,常在酸性和碱性土壤使用;铝电位介于镁和锌之间,表面极易钝化,常Zn-AlAl-Hg 合金方式使用。目前,应用的阳极材料在不断改进、更新,但是整体阳极材料存在这几个问题:阳极材料的自身调节能力差;在特殊环境下,可能出现极性逆转;辅助阳极的气阻值较高;发生屏蔽,影响阴极保护。阴极保护技术的不断发展,推动牺牲阳极材料的多样性和完善性。

  强制电流法可提供较大的保护电流,具有保护距离长、方便调节电流和电压、使用范围广,主要适用于长输油管道以及当杂散电流引起的管地电位变化超越牺牲阳极的保护能力的情况。该方法是利用恒电位仪,将电流通过阳极输人到管道速出土壤中,流动到金属管道,从管道上连接的阴极电路汇流到恒电位仪,相应地变化电流输出值,把变化的电位稳定在控制电位范围,使通电点位置电位保持稳定,起到改变阴极电位实现阴极保护。强制电流法主要设施有:直流电源、辅助阳极、输油管道和一些附属设施等。强制电流法通过外加电流来改变金属的极化曲线,分析极化曲线变化,改变电位达到降低电化学腐蚀的效果,与阳极材料法相比系统较为复杂。在管道阴极保护中,应考虑以下几个因素:确定合理的输入电压、电流,防腐效果达到最佳;确定整个回路的电阻,有利于定量分析;确定辅助阳极的各个参数,如材料、距离、数量以及合理安装;选定参比电极。强制电流法的优点在于保护电压变化可调,可适应一些特殊情况;不受土壤电阻率限制;测试位置设置较少且测试仪安装方便。不足之处是必须有外部电源;任何情况必须与整流器正极相连,与土壤接触的连接件必须采用电绝缘;对附近的金属设备工作干扰较大;安装过程、调试比较复杂等。

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