陰極保護工程技術手冊-基礎知識(已修改)
2025-07-10 06:31 本頁面
【正文】 陰極保護工程技術手冊基礎知識篇一、陰極保護簡介： 每種金屬浸在一定的介質中都有一定的電位，稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子，我們稱失去電子的部位為陽極區(qū)，得到電子的部位為陰極區(qū)。陽極區(qū)由于失去電子（如，鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕而陰極區(qū)得到電子受到保護。陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。實現這一目的的方法有兩種：一種是犧牲陽極陰極保護，一種是外加電流陰極保護。犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的相同電位下。此方法廣泛應用于保護小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（）的金屬結構。如，城市管網、小型儲罐等。外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從陽極體經過土壤流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構，如：長輸埋地管道，大型罐群等。二、陰極保護相關定義：自然電位：自然電位是金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的對地電位。自然電位隨著金屬結構的材質、表面狀況和土質狀況，含水量等因素不同而異，～(CSE)之間，在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負。保護電位： 保護電位是指陰極保護時使金屬腐蝕停止時所需要的電位值。保護電流密度： 保護電流密度系指被保護構筑物單位面積上所需的保護電流。最小保護電流密度：使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度，稱作最小保護電流密度，其常用單位為mA/m2表示。處于土壤中的裸露金屬，最小保護電流密度一般取10mA/m2。最大保護電位如前所述，保護電位不是愈低愈好，是有限度的，過低的保護電位會造成管道防腐層漏點處大量析出氫氣，造成涂層與管道脫離，即陰極剝離，不僅使防腐層失效，而且電能大量消耗，還可導致金屬材料產生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂，所以必須將電位控制在比析氫電位稍高的電位值，此電位稱為最大保護電位，超過最大保護電位時稱為“過保護”。瞬時斷電電位：—。由于此時沒有外加電流從介質中流向被保護結構，所以，所測電位為結構的實際極化電位，不含IR降（介質中的電壓降）。由于在斷開被保護結構陰極保護系統時，結構對地電位受電感影響，會有一個正向脈沖，所以，—。三、陰極保護材料《犧牲陽極》鎂陽極：，開路電位：，但土壤中電流效率低，只有50％左右。標準電極電位：－， 海水中的穩(wěn)定電位為： △E= 的地方可選用鎂陽極。高純鎂如果加工成帶狀陽極。裸陽極 帶填包料陽極 帶狀鎂陽極Ｄ型鎂陽極:主要應用在土壤環(huán)境中。鎂陽極形狀、尺寸詳細數據見《陰極保護工程手冊》第72頁帶狀鎂陽極形狀及性能截面（AB） 19mm鋼芯直徑單重，kg/m電流輸出海水土壤（）淡水()10ｍＡ／ｍ３ｍＡ／ｍ鋅陽極：，開路電位：－，土壤中電流效率大于６５％ △E=。高純鋅通常用來制造擠壓的帶狀陽極或作為固定參比電極、接地電池用。鋅也可做成鐲式陽極，主要應用在水下和海底管道上，一種是作成塊狀然后焊接在鋼支架上形成一個圓形，還有直接做成半環(huán)狀，直接扣在管道上。＞尺寸： 鋅帶 不加填包料的鋅接地電池特殊用途：鋅接地極，參比電極，接地電池，防交流干擾(《陰極保護工程手冊》78頁)鋁陽極： ，開路電位：－，電流效率大于70% ，△E=，鋁陽極通常不在土壤中使用。各種犧牲陽極的規(guī)格可以參照《陰極保護工程手冊》第71頁〉 儲罐用鋁陽極 鋁合金陽極犧牲陽極種類的應用選擇： 水中土壤中可選陽極種類 電阻率，可選陽極種類電阻率，鋁鋅鎂＜150＜500＞500帶狀鎂陽極鎂（ ）鎂鎂（）鎂（），鋅鋅或ALZNINSI＞100601004060＜40＜15＜5（含CL—）陰極保護材料——《外加電流》可溶性金屬和合金：鋼鐵：優(yōu)點是運行時電極上析出氣體很少，因而不存在“氣阻”問題，因無氯氣析出，所有在封閉的容器中可應用鋼陽極。埋設方式：一、豎向立式埋設，橫向電纜連接。二、豎向立式埋設，橫向仍用鋼鐵（扁鋼、圓鋼或鋼管）連接。三、深井式地床，為了起到深井陽極地床的作用，在整體形鋼管陽極的上部，如15m以內，要進行防腐絕緣。鋼鐵陽極已很少應用，不過在高電阻率環(huán)境中，仍是首選材料。 有色金屬：鋁的腐蝕產物無毒，無色，工作時不析出氯氣，所以可以用于封閉的容器和淡水儲罐中的保護。而用鋁作輔助陽極，其產物還可起到一定的降垢和緩蝕作用。通常使用20mm直徑的長條型擠壓陽極，海水中最好用純鋁。整體非金屬導體磁性氧化鐵，本身受制造工藝的限制，現在還不能制造大型的電極，僅制作熱水器等水中
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