阴极保护

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阴极保护原理

阴极保护方式的选择及临时阴极保护的原理

阴极保护是一种能防止金属管道在电介质中不被腐蚀的保护技术。该原理是使用某种金属构件作为阴极对其施加电流,使其变得阴极化,抑制阴极的腐蚀,从而达到保护的目的。就目前而言,大部分的输送管道被埋于地下,由于这些埋在地下的管道所传输的物质大多是具有腐蚀性的介质,不仅会对管道的内壁产生腐蚀,还有可能会腐蚀管道的外壁,一旦埋在地下的管道被严重地腐蚀,就会引发不可预见的事故,增加产生危害的几率。阴极保护作为保护埋地管道的一种保护方式,在埋地管道施工过程中具有很高的研究价值。

  一、方式的选择

  对埋地钢管而言,土壤本身所含水分及水中所含各种离子将对金属产生腐蚀,单纯采用普通外防腐措施并不能彻底解决钢管的腐蚀问题。除受普通外防腐材料本身耐水性及微生物性等因素的限制外,防腐施工中不规范操作是影响防腐层寿命的主要原因。从理论讲,采用普通防腐材料做成完整无缺、绝缘性能很高、防腐性能很强的防腐绝缘层是可以做到的,但造价很昂贵且对施工要求非常严格,在实际工程中难以实现。对地下长距离输水管采用阴极保护与防腐绝缘层联合保护的方法是目前最经济最有效果的防护措施。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护埋地金属管道连接,在低土壤电阻率环境下该阳极金属上的电子转移到被保护金属管道上去,使整个被保护道管处于一个较负的相同的电位下。该方式应用较为广泛,安全可靠,所以本工程对输水钢管采用阴极保护与防腐绝缘层联合保护的方法。阴极保护有两种方法,即外加电流阴极保护和。考虑到虽然具有保护范围大、适应性强、使用寿命长等优点,但初次建造费用较高,运行中需外部电源,需设专门的阴极保护站,维护管理费用较高。而不需要外部电源,施工及维护管理简单、安全、可靠,保护电流利用率高,建造费用较低,所以推荐采用牺牲阳极法。

  二、临时阴极保护的原理

  国际上对于临时阴极保护所采取的主要方法是沿着管道安装一定数量的牺牲阳极。通常采用镁阳极作为牺牲阳极,降低埋地钢质管道的电位,保护所敷设的埋地钢质管道。牺牲阳极的安装一般不高于埋地钢质管道,这样,在埋地钢质管道附近电场的作用下,电流从牺牲阳极流入大地,避免管道的腐蚀。(这通常被称为一个“封闭分布式阳极系统”)阳极的数量取决于埋地钢质管道的材质、尺寸、敷设方法和沿途的地质条件(主要是土壤电阻率)等因素。其中,土壤电阻率决定着牺牲阳极的安装位置,包括水平位置和垂直位置。SAES-X-400 标准要求,临时阴极保护系统确保在使用便携式铜 7 硫酸铜(Cu/CuSO4)参比电极的情况下,管道对地电位在 -3.0-1.0V 之间。临时阴极保护经常采用牺牲阳极保护法,这是一种防止金属腐蚀的方法。牺牲阳极法具体方法为:将氧化性较强的金属作为保护极,与被保护金属相连构成原电池;当保护极与被保护的管道连接时,自身产生优先离解,从而抑制了管道的腐蚀。牺牲阳极法阴极保护是应用最早的一种电化学保护技术。

 

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