陰極保護(hù)原理培訓(xùn)

陰極保護(hù)原理與工程?hào)|營奧科防腐薛萌2013年1月陰極保護(hù)的原理第一章腐蝕原理1.1腐蝕是什么？

腐蝕的定義：腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致金屬破壞的過程。 按照腐蝕原理可分為：化學(xué)腐蝕定義：指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。特點(diǎn)：腐蝕過程中無電流的產(chǎn)生。根據(jù)介質(zhì)的不同它又可分為：（1）.氣體腐蝕（2）.在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕電化學(xué)腐蝕：定義：指金屬表面與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。特點(diǎn)：腐蝕過程中有電流的產(chǎn)生。

腐蝕原理腐蝕發(fā)生的示意圖腐蝕原理Fe→Fe+++2e-O2+H2O+4e-→4OH--離子＋離子電解質(zhì)電流陽極陰極金屬e-電流圖1微分腐蝕電池的結(jié)構(gòu)示意圖Fe→Fe+++2eO2+2H2O+4e-→4OH-2H2O+2e-→H2+2OH-※通常工程材料自在常溫條件下含水環(huán)境中的腐蝕是一種自然的電化學(xué)腐蝕★

含水的環(huán)境通常成為電解質(zhì)腐蝕原理⊙腐蝕發(fā)生的四個(gè)必要條件：

1)必須有陽極或陽極區(qū)；

2)必須有陰極或陰極區(qū)；

3)陽極和陰極之間應(yīng)電性連接

4)陽極和陰極必須置于導(dǎo)電性介質(zhì)中 （通常是水或土壤)。腐蝕原理第二章陰極保護(hù)的原理陰極保護(hù)原理2.1陰極保護(hù)的歷史1936年在伊拉克首都發(fā)現(xiàn)一個(gè)受陰極保護(hù)的壺銅保層的保護(hù)(1824年)

㊣鋅、鐵可以對(duì)銅進(jìn)行陰極保護(hù)3.鐵的早期保護(hù)。

1834年－－－法拉第→陰極保護(hù)原理奠定基礎(chǔ)

1890年－－－愛迪生→提出強(qiáng)制電流保護(hù)船舶

1902年－－－柯恩→實(shí)現(xiàn)了愛迪生的設(shè)想

1906年－－－德國建立第一個(gè)陰極保護(hù)廠

1913年－－－命名為電化學(xué)保護(hù)

1905年－－－美國－－－用于鍋爐保護(hù)

1924年－－－鐵路上的蒸汽鍋爐2.3陰極保護(hù)的分類和特點(diǎn)2.3.1分類陰極保護(hù)分為：外加電流和犧牲陽極陰極保護(hù)外加電流是在回路中串入一個(gè)直流電源，借助輔助陽極，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)，如圖所示。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。2.2陰極保護(hù)的原理犧牲陽極保護(hù)的原理強(qiáng)制電流保護(hù)示意圖2.3.2特點(diǎn)一、強(qiáng)制電流1、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；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:每支輔助陽極床的保護(hù)范圍大，當(dāng)管道防腐層質(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(duì)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)特點(diǎn)：必須有常年供電的直流電源和長壽命輔助陽極地床2、缺點(diǎn)A:一次性投資費(fèi)用偏高，而且運(yùn)行過程中需要支付電費(fèi)；B:陰極保護(hù)系統(tǒng)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(duì)鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會(huì)產(chǎn)生干擾作用。二、犧牲陽極陰極保護(hù)特點(diǎn)： 不需要外加直流電源，但犧牲陽極材料具備電位足夠負(fù)且長期保持該負(fù)電位的電化學(xué)性能。優(yōu)點(diǎn)：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；保護(hù)電流的利用率較高，不會(huì)產(chǎn)生過保護(hù)；對(duì)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)；具有接地和保護(hù)兼顧的作用；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)：驅(qū)動(dòng)電位低，保護(hù)電流調(diào)節(jié)范圍窄；使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50歐.米時(shí)，一般不宜選用犧牲陽極保護(hù)法；在存在強(qiáng)烈雜散電流干擾區(qū)，尤其受交流干擾時(shí)，陽極性能有可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)；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。

陰極保護(hù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)強(qiáng)制電流保護(hù)和犧牲陽極保護(hù)各自的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)際需要、外界條件和經(jīng)費(fèi)指標(biāo)等因素進(jìn)行選擇使用。2.4評(píng)定陰極保護(hù)效果的方法最小保護(hù)電位為使金屬腐蝕停止進(jìn)行，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達(dá)到的絕對(duì)值最小的負(fù)電位值，稱之為最小保護(hù)電位。－－－－－－－監(jiān)控陰極保護(hù)效果的重要參數(shù)美國NACE標(biāo)準(zhǔn)：

1)施加陰極保護(hù)時(shí)被保護(hù)結(jié)構(gòu)物的負(fù)電位至少達(dá)到－ 0.85V或更負(fù)(相對(duì)飽和硫酸銅參比電極) 2)相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極的負(fù)極化電位至少為 850mV. 3)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。2最大保護(hù)電位

陰極保護(hù)電位越負(fù)，保護(hù)效果就越好，單點(diǎn)保護(hù)范圍也就越廣。但是過負(fù)的電位將使被保護(hù)金屬構(gòu)件防腐層與管道金屬間的結(jié)合力遭到破壞，產(chǎn)生陰極剝離，甚至氫脆。

在陰極保護(hù)中，提出陰極保護(hù)電位值并不是越負(fù)越有利于金屬的防護(hù)，而應(yīng)有一個(gè)絕對(duì)值最大的負(fù)電位值，稱之為最大保護(hù)電位。涂料種類油性涂料瀝青系涂料環(huán)氧瀝青涂料環(huán)氧系涂料（3層pe）耐陰極保護(hù)電壓(V)-0.88-1.20-1.50-1.30—-1.5一些涂料耐負(fù)電壓的性能2.5應(yīng)用范圍船舶船殼、推進(jìn)器、海水壓載艙、船用冷凝器、舵板、海底門、聲納、機(jī)艙積水等2)港工設(shè)施和海洋設(shè)施護(hù)岸、棧橋、鋼板樁碼頭、海上石油鉆井平臺(tái)、導(dǎo)管架、海底管線、水鼓、浮標(biāo)、閘門、滑道、過海隧道等。3)陸上金屬設(shè)施化工、發(fā)電、煉油、石化、制堿等工業(yè)系統(tǒng)中的海水冷卻器、冷凝器、熱交換器、海水泵、貯水罐、循環(huán)管路★土壤電解質(zhì)中的金屬設(shè)施煤氣管線、天然氣管線、液化氣管線、上下水管線、輸油管線、通訊管線、儲(chǔ)罐的內(nèi)外罐底?！鴱S區(qū)地下管網(wǎng)市區(qū)、廠區(qū)和生活區(qū)地下各類金屬管網(wǎng)、接地網(wǎng)、電訊網(wǎng)等復(fù)雜的地下金屬構(gòu)件■建筑樁基：陸地上建筑物的鋼質(zhì)樁基、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等金屬構(gòu)件的防腐蝕第三章腐蝕發(fā)生的不同類型

第四章陰保系統(tǒng)構(gòu)成2、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)示意圖第五章犧牲陽極及外加電流陰極保護(hù)比較

犧牲陽極外加電流不需要電源需要電源僅用于防腐層好、需要電流小的埋地結(jié)構(gòu)或熱點(diǎn)保護(hù)。僅用于土壤電阻率低的環(huán)境可以用來保護(hù)大型甚至沒有防腐層的結(jié)構(gòu),其應(yīng)用受土壤電阻率影響不大.安裝簡單，施工方便,可以和管道同溝埋設(shè)距離管道至少100米測(cè)量電位時(shí)，需要測(cè)量陽極安裝處及兩組陽極之間的電位需要測(cè)量的點(diǎn)可以很少,可以在匯流點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)多，使用壽命隨環(huán)境而變化，可能需要更換陽極用量較小。開挖工作量少由于在每個(gè)點(diǎn)的輸出都較小,一般不會(huì)產(chǎn)生腐蝕干擾需要檢測(cè)臨近結(jié)構(gòu)是否受到腐蝕干擾其輸出可以自身調(diào)節(jié)，但不能人為控制可以自動(dòng)控制管道電位,自動(dòng)控制輸出電流,達(dá)到理想保護(hù)狀態(tài).電纜接頭受到陰極保護(hù)，不會(huì)腐蝕陽極電纜連接接頭要嚴(yán)格密封,一旦與土壤接觸，將很快腐蝕斷極性不會(huì)接反需要謹(jǐn)慎連接電纜，極性接錯(cuò)將加速腐蝕

數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀可控硅、磁飽和恒電位儀控制方式數(shù)字控制模擬控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自動(dòng)記錄本機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)無無線數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊有無多機(jī)聯(lián)網(wǎng)支持幾乎無限多臺(tái)恒電位儀聯(lián)網(wǎng)使用少量/無可維護(hù)性模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)簡便必須現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)特征器件DSP、CPLD、AVR、FLASH、IGBT、MOSFET，快恢復(fù)二極管，高頻磁性材料普通二極管，可控硅，工頻變壓器效率>90%<70%體積\重量小約為相控恒電位儀的1/5，可單人搬運(yùn)大需起重機(jī)械搬運(yùn)結(jié)構(gòu)形式臺(tái)式、臥式、壁掛式柜式控制精度誤差≤1%誤差1%～3%紋波系數(shù)1%以內(nèi)（全范圍）10%（50%額定輸出）功率因數(shù)>0.9<0.7電網(wǎng)適應(yīng)能力輸出性能受電網(wǎng)波動(dòng)影響小電網(wǎng)變化超出10%，輸出穩(wěn)定度降低，紋波增大奧科

--IHF數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀與可控硅、磁飽和恒