阴极保护方法介绍

阴极保护系统介绍

　　1.简介

　　阴极保护的原理是基于腐蚀电化学的理论基础，是腐蚀电池的反其道而行的一种使被保护体（通常是水中或埋地的金属构筑物）通过阴极保护提供保护电流而得到阴极极化，从而免除腐蚀的机理。实质是消除电势差，即消除了管道腐蚀电流在阴阳极之间的流动，从而消除了腐蚀行为。将需要保护的金属变成阴极从而使金属得到保护，就叫阴极保护。

　　从工程角度，阴极保护作为与涂层技术相配套，是一种行之有效的电化学保护手段，是目前埋地管道最为有效和经济的腐蚀控制方式。

　　2.阴极保护系统设计目的及考虑要求

　　(1)对保护的构筑物提供足够的保护电流，并使保护电流的分布达到选择的阴极保护标准，从而有效抑制腐蚀。

　　(2)做出与被保护构筑物需要的寿命相一致的阳极系统设计。

　　(3)提供充分的裕量，以满足系统随时间发生的电流变化。

　　3.阴极保护技术条件

　　(1)腐蚀介质（土壤、海水等）必须能导电，便于建立起连续电路。

　　(2)被保护的金属材料在所处的介质中要容易进行阴极极化，否则不宜阴极保护。

　　(3)对复杂金属设备或构筑物，应考虑“屏蔽作用”，防止保护电流的不均匀性。

　　(4)没有电绝缘，就没有阴极保护。

　　(5)一些不安全因素会限制阴极保护在特定领域中的应用。

　　4.阴极保护系统分类及选择原则

　　（1）分类

　　根据系统特性分为外加电(或称强制电流)流阴极保护和牺牲阳极阴极保护系统。

　　（2）选择原则

　　1)有无经济方便的电源，有时可采用外加电流系统。

　　2)所需保护电流密度大小。需要的保护电流密度大时应采用外加电流系统；所需保护电流密度小时可考虑采用牺牲阳极系统。

　　3)土壤电阻率高时牺牲阳极应用受到限制，应采用外加电流系统。

　　4)管道周围金属构筑物较多且复杂，容易产生互相干扰时应采用牺牲阳极系统。

　　5)在杂散电流地区，对管地电位有显著波动影响时，不宜采用牺牲阳极系统。

　　6)应考虑可利用的自然范围与外部构筑物的间距、地表面状态、街道、河流等情况来确定选择何种系统。

　　7)应考虑线路通过地带未来的发展，以及管道系统未来的扩建。

　　8)施工费用、操作费用和维护费用。

　　5.阴极保护准则

　　应用阴极保护的目的是控制与电解质接触的金属表面的腐蚀，阴极保护标准是通过实验室试验得出，并经阴极保护系统成功运行反复证实的总结。实践说明没有一项阴极保护评价标准能适用于所有条件，常需下列的其中一项或几项标准来评定。在管道寿命期内，应考虑管道周围介质电阻率变化对阴极保护电位的影响。

　　金属材料在土壤、水中的自然电位、最小保护电位和限制临界电位

　　金属或者合金环境条件自然电位ECOR

　　（参考值）V最小保护电位Ep

　　（无IR降）V限制临界电位

　　（无IR降）V

　　碳钢、低合金钢或铸铁一般土壤和水环境-0.65~-0.40-0.85

　　40℃<T<60℃的土壤和水环境-

　　T>60℃的土壤和水环境-0.80~-0.50-0.95

　　T<40℃,100Ω·m<ρ<1000Ω·m

　　含氧的土壤和水环境-0.50~-0.30-0.75

　　T<40℃,ρ>1000Ω·m

　　含氧的土壤和水环境-0.40~-0.20-0.65

　　存在硫酸盐还原菌（SRB）腐蚀风险的缺氧土壤和水环境-0.80~-0.65-0.95

　　PREN<40的奥氏不锈钢环境温度下，中性和碱性的土壤与水环境-0.10~+0.20-0.50

　　PREN>40的奥氏不锈钢-0.10~+0.20-0.30-

　　马氏体或奥氏-铁素体（双相）不锈钢-0.10~+0.20-0.50

　　不锈钢环境温度下，酸性土壤和水环境-0.10~+0.20

　　铜环境温度下，土壤和水环境-0.20~0.00-0.20-

　　镀锌钢-1.10~0.00-1.20-

　　注：所有电位相对于铜/饱和硫酸铜参比电极（CSE,下同）

　　a对于高强度非合金钢和屈服强度超过550N/mm2的低合金钢，临界限制电位值应有文件证明或通过要根据实验确定。

　　b温度为40℃~60℃时，最小保护电位值可在40℃时的电位值（-0.65V,-0.75V,-0.85V或,-0.95V）与60℃的电位值（-0.95V）之间通过线性插值法确定。

　　c高PH应力腐蚀开裂（SCC）风险随温度升高而增加。

　　d若曾在马氏体和铁素体相，应有文件证明或通过实验确定氢脆危害风险。

　　e应通过文献或实验确定

　　6.阴极保护系统维护

　　（1）阴极保护站的日常维护管理

　　1.电气设备定期技术检查。电气设备的检查有下列内容:

　　1)检查各电气设备电路接触的牢固性,安装的正确性,个别元件是否有机械障碍。检查接头是否牢固。

　　2)观察电气仪表,在专用的表格上记录输出电压、电流、通电点电位数值,与前次记录(或值班记录)对照是否有变化。

　　3)定期检查工作接地和避雷器接地,

　　4)搞好站内设备的清洁卫生,注意保持室内干燥。

　　2.恒电位仪的维护。

　　1)阴极保护恒电位仪一般配置两台,互为备用,因此应按管理要求定时切换使用。

　　2)观察全部零件是否正常,元件有无腐蚀,脱焊、虚焊、损坏、各连接点是否可靠,

　　电路有无故障,各紧固件是否松动,熔断器是否完好。

　　3)清洁内部,除去外来物。

　　4)发现仪器故障应及时检修,并投入备用仪器,保证供电。每年要计算开机率。

　　四.牺牲阳极的维护

　　管道牺牲阳极保护日常维护工作量不多,除按外加电流阴极保护的要求进行保护电位测量,测试桩维护保养,绝缘法兰检测,接地故障排除等工作外,建议每月测定各参数。据此分析管道保护状况。若阳极性能变坏,则需采取相应措施。