犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上陰極保護(hù)科技名詞定義中文名稱：陰極保護(hù) 英文名稱：cathodic protection 定義1：通過降低腐蝕電位獲得防蝕效果的電化學(xué)保護(hù)方法。 應(yīng)用學(xué)科：（一級學(xué)科）；船舶腐蝕與防護(hù)（二級學(xué)科） 定義2：將被保護(hù)金屬作為陰極，施加外部電流進(jìn)行陰極極化，或用電化序低的易蝕金屬做犧牲陽極，以減少或防止金屬腐蝕的方法。 應(yīng)用學(xué)科：海洋科技（一級學(xué)科）；（二級學(xué)科）；海水資源開發(fā)技術(shù)（三級學(xué)科） 定義3：通過降低腐蝕電位而實(shí)現(xiàn)的電化學(xué)保護(hù)。 應(yīng)用學(xué)科：（一級學(xué)科）；腐蝕與保護(hù)（二級學(xué)科）；（三級學(xué)科） 以上內(nèi)容由審定公布 百科名片是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬

2、結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。目錄 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 展開1腐蝕簡介1）防腐蝕的重要性1972年，NACE協(xié)會(huì)估計(jì)每年損失是100億美元，1976年BMR研究所調(diào)查每年損失接 陰極保護(hù)材料近700億美元。非常震驚，對此要求貿(mào)易部進(jìn)行證實(shí)，1982年

3、發(fā)表的數(shù)據(jù)是每年損失126億美元。考慮到、水、廢水、廢氣、地下儲(chǔ)罐、因腐蝕造成的污染，每年的損失是3000億美元，占GDP的5%。1998年，我國工程院歷時(shí)3年對全國的腐蝕進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明我國腐蝕造成的損失達(dá)5000多億元。 2）金屬為什么腐蝕？金屬是從礦石中提取出來的，在提煉過程種必須要給它一定的能量，使其處于高的能量狀態(tài) 。材料基本規(guī)律總是趨向于最低的能量狀態(tài) ，因此金屬都是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，具有和周圍環(huán)境（如氧和水）發(fā)生反應(yīng)的趨勢，以達(dá)到較低的、更穩(wěn)定的能量狀態(tài)，如生成氧化物。 以鐵為例： 陽極：Fe-2eFe2+ 陰極：O2+4e+2H2O4OH- Fe2+2OH- Fe(OH)2

4、+1/2O2+HO2Fe(OH)3 3）如何評價(jià)金屬的腐蝕傾向？對于所有的金屬的腐蝕傾向理論上采用電位的概念進(jìn)行比較。電位負(fù)的金屬，活性較強(qiáng)，容易發(fā)生腐蝕。電位正的金屬活性相對較弱，腐蝕傾向性小。 4）腐蝕控制措施?多年的實(shí)踐證明，最為經(jīng)濟(jì)有效的腐蝕控制措施主要是覆蓋層(涂層)加陰極保護(hù)。與國外相比，我國75%的防蝕費(fèi)用用在涂裝上，而使用的相對較低。 5）施加涂層后，為什么還會(huì)腐蝕？涂層的作用主要是物理阻隔作用，將金屬基體與外界環(huán)境分離，從而避免金屬與周圍環(huán)境的作用。但是有兩種原因會(huì)導(dǎo)致金屬腐蝕。一是涂層本身存在缺陷，有針孔的存在；二是在施工和運(yùn)行過程中不可避免涂層會(huì)破壞，使金屬暴露于腐蝕環(huán)境

5、。這些缺陷的存在導(dǎo)致大陰極小陽極的現(xiàn)象，使得涂層破損處腐蝕加速。 2陰極保護(hù)發(fā)展簡史目前已經(jīng)發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用到土壤、海水、淡水、化工介質(zhì)中的鋼質(zhì)管道、電纜、鋼碼頭、艦船、儲(chǔ)罐罐底、冷卻器等金屬構(gòu)筑物等的腐蝕控制。 1834年 陰極保護(hù)原理奠定基礎(chǔ) 1890年 提出強(qiáng)制電流保護(hù)船舶 1902年 實(shí)現(xiàn)了愛迪生的設(shè)想 1905年 美國用于鍋爐保護(hù) 1906年 建立第一個(gè)陰極保護(hù)廠 1913年 命名為電化學(xué)保護(hù) 1924年 地下管網(wǎng)陰極保護(hù) 3陰極保護(hù)技術(shù)簡介陰極保護(hù)技術(shù)有兩種：陰極保護(hù)和強(qiáng)制電流（外加電流）陰極保護(hù)。 1）犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)是用一種電位比所要保護(hù)的金屬還要負(fù)的

6、金屬或合金與被保護(hù)的 陰極保護(hù)材料金屬電性連接在一起，依靠電位比較負(fù)的金屬不斷地腐蝕溶解所產(chǎn)生的電流來保護(hù)其它金屬。 優(yōu)點(diǎn)： A: 一次投資費(fèi)用偏低，且在運(yùn)行過程中基本上不需要支付維護(hù)費(fèi)用 B: 保護(hù)電流的利用率較高，不會(huì)產(chǎn)生 C: 對鄰近的地下金屬設(shè)施無干擾影響，適用于廠區(qū)和無電源的長輸管道，以及小 規(guī)模的分散管道保護(hù) D: 具有接地和保護(hù)兼顧的作用 E: 施工技術(shù)簡單，平時(shí)不需要特殊專業(yè)維護(hù)管理。缺點(diǎn)： A: 驅(qū)動(dòng)電位低，保護(hù)電流調(diào)節(jié)范圍窄，保護(hù)范圍小 B: 使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50?m時(shí)，一般不宜選 用犧牲法 C: 在存在強(qiáng)烈雜散電流干擾區(qū)，尤其受交流干擾時(shí)，陽極

7、性能有可能發(fā)生逆轉(zhuǎn) D: 有效陰極保護(hù)年限受犧牲陽極壽命的限制，需要定期更換 2）強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)是在回路中串入一個(gè)直流電源，借助，將直流電通向被保護(hù)的金屬，進(jìn)而使被保護(hù)金屬變成陰極，實(shí)施保護(hù)。 優(yōu)點(diǎn)： A: 驅(qū)動(dòng)電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護(hù)電流 輸出量，適用于保護(hù)范圍較大的場合 B: 在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用 C: 選用不溶性或微溶性輔助陽極時(shí)，可進(jìn)行長期的陰極保護(hù) D: 每個(gè)輔助陽極床的保護(hù)范圍大，當(dāng)層質(zhì)量良好時(shí)， 一個(gè)陰極保護(hù)站的保護(hù)范圍可達(dá)數(shù)十公里 E: 對裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達(dá)到完全的陰極保護(hù) 缺點(diǎn)： A: 一次性投

8、資費(fèi)用偏高，而且運(yùn)行過程中需要支付電費(fèi) B: 運(yùn)行過程中，需要嚴(yán)格的專業(yè)維護(hù)管理 C: 離不開外部電源，需常年外供電 D：對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會(huì)產(chǎn)生干擾作用 4陰極保護(hù)效果的判據(jù)1）普通鋼陰極保護(hù)準(zhǔn)則施加陰極保護(hù)時(shí)被保護(hù)結(jié)構(gòu)物的電位負(fù)移至少達(dá)到-850mV或更負(fù)(相對飽和硫酸銅參比 電極CSE)。 相對于飽和硫酸銅參比電極的負(fù)極化電位至少為850mV。 在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的穩(wěn)定參比電極之間的陰極極化值最小為100mV。 存在的環(huán)境，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物的電位負(fù)移至950mV(CSE)或更負(fù)。 2）鋁合金陰極保護(hù)準(zhǔn)則：構(gòu)筑物與電解質(zhì)中穩(wěn)定參比電極之間的陰極極化值最小為100mV，準(zhǔn)則適用于極

9、化建立或衰減過程。 極化電位不應(yīng)負(fù)于-1200mV（CSE）。 3）銅合金陰極保護(hù)準(zhǔn)則：構(gòu)筑物與電解質(zhì)中穩(wěn)定參比電極的陰極極化值最小為100mV。極化建立或衰減過程均可以被應(yīng)用。 4）異種金屬陰極保護(hù)準(zhǔn)則：所有金屬表面與電解質(zhì)中穩(wěn)定參比電極之間的負(fù)電壓等于活性最強(qiáng)的陽極區(qū)金屬的保護(hù)電位。 5）高強(qiáng)鋼陰極保護(hù)準(zhǔn)則： 700MPa以上的鋼腐蝕速率降低至0.0001mm/a的保護(hù)電位為-760-790mV(Ag/AgCl)。 在存在硫酸鹽還原菌的環(huán)境下，鋼屈服強(qiáng)度大于700MPa，保護(hù)電位應(yīng)在800-950mV(Ag/AgCl)的范圍內(nèi)。 屈服強(qiáng)度大于800MPa的鋼，其保護(hù)電位應(yīng)不低于-800mV

10、(Ag/AgCl)。 5陰極保護(hù)技術(shù)問答1）什么是強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)？強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)又稱為外加電流系統(tǒng)，是在被保護(hù)結(jié)構(gòu)周圍同一電解質(zhì)環(huán)境中埋設(shè)輔助陽極，通過一直流電源以輔助陽極為陽極，以被保護(hù)結(jié)構(gòu)為陰極，構(gòu)成供電回路，將直流電通向被保護(hù)的金屬，使被保護(hù)金屬強(qiáng)制變成陰極以實(shí)施陰極保護(hù)。 2）什么是犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)？犧牲陽極法是用一種電位比所要保護(hù)的金屬還要負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)的金屬電性連接在一起，依靠電位比較負(fù)的金屬不斷地腐蝕溶解所產(chǎn)生的電流來保護(hù)其它金屬的方法。 3）強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成有什么？強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)主要由電源、控制柜、輔助陽極、焦炭（碳素）填料、電纜、控制參

11、比電極、電位、電流測試樁、保護(hù)效果測試片、電絕緣裝置、電絕緣保護(hù)裝置。 4）電源的作用是什么？電源的作用是向陰極保護(hù)系統(tǒng)不間斷提供電流。電源主要有恒流、恒壓整流器、。 5）電源的類型主要有哪幾種？從整流形式上主要有可控硅、磁飽和、數(shù)控高頻開關(guān)?？煽毓韬痛棚柡秃汶娢粌x體積較大、紋波系數(shù)較大、控制精度較差，效率較低(低于70%)不易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。磁飽和恒電位儀除了上述不足外，額定功率20%以下的輸出無法控制。數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀體積較小、紋波系數(shù)小、控制精度高、效率較高（90%以上）。 6）輔助陽極的作用是什么？輔助陽極的作用是通過其本身的溶解，與介質(zhì)(如土壤、水)、電源、管道形成電回路。 7）輔助

12、陽極的種類有多少?輔助陽極根據(jù)介質(zhì)來分，土壤中有廢鋼、硅鐵、石墨、混合氧化物陽極、柔性陽極。水介質(zhì)中有混合氧化物陽極、硅鐵陽極、鉛陽極等。 8）控制參比電極的有那些？控制參比電極主要有長壽命飽和硫酸銅參比電極、高純鋅參比電極、銀/、二氧化鉬參比電極。土壤中可使用飽和硫酸銅參比電極和高純鋅參比電極，水介質(zhì)中使用高純鋅參比電極和銀/氯化銀參比電極。二氧化鉬參比電極主要用于混凝土中。飽和硫酸參比電極的壽命一般小于10年。其它的參比電極可以根據(jù)壽命來設(shè)計(jì)。 9）為什么需要采用電絕緣？在陰極保護(hù)技術(shù)中，要求被保護(hù)結(jié)構(gòu)需要電絕緣，主要是由于如果不絕緣，保護(hù)電流會(huì)流失到未被保護(hù)的金屬構(gòu)筑物上，設(shè)計(jì)的電流需求

13、量可能不足，保護(hù)效果不理想，另外，可能會(huì)產(chǎn)生雜散電流的干擾。 10）測試樁的作用是什么？測試樁的作用主要是用于檢測陰極保護(hù)效果和運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)作用不同有電位測試樁、電流測試樁、保護(hù)效果測試片測試樁樁。 11）犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成有什么？土壤中，犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)主要有犧牲陽極、填報(bào)料、布袋、貼片、電纜、測試樁組成。水環(huán)境中犧牲陽極直接焊接到被保護(hù)結(jié)構(gòu)上。 12）犧牲陽極主要有那些？犧牲陽極主要有、鋁合金犧牲陽極、鋅合金犧牲陽極。鎂合金犧牲陽極主要應(yīng)用于高電阻率的土壤環(huán)境中。鋁合金和鋅合金主要用于水環(huán)境介質(zhì)中。鋅合金也可用于土壤電阻率小于5?m的環(huán)境中。 6.陰極保護(hù)原理金屬電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時(shí)，電位負(fù)移，金屬陽極氧化反應(yīng)過電位a 減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護(hù)效應(yīng)。利用陰極保護(hù)效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護(hù)方法叫做陰極保護(hù) 。 由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時(shí)，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。 兩種陰極保護(hù)法 ：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極保護(hù)。 7.陰極保護(hù)市場現(xiàn)狀陰極保護(hù)行業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展已日趨成熟，隨著行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善，陰極保護(hù)專業(yè)技術(shù)與實(shí)際性能也越來越