管道陰極保護(hù)基本知識(shí)

1、內(nèi)容提要：◆陰極保護(hù)系統(tǒng)管理知識(shí)一、陰極保護(hù)系統(tǒng)管理知識(shí)（一）陰極保護(hù)的原理自然界中，大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的，通過煉制被賦予能量，才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài)，為此，回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。我們把金屬與周圍的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。每種金屬浸在一定的介質(zhì)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(duì)難易。腐蝕電位愈負(fù)愈容易失去電子我們稱失去電子的部位為陽(yáng)極區(qū)，得到電子的

2、部位為陰極區(qū)。陽(yáng)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(hù)。陰極保護(hù)的原理是給金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，即犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。1、犧牲陽(yáng)極法將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金（即犧牲陽(yáng)極）相連，使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率的方法。

3、在被保護(hù)金屬與犧牲陽(yáng)極所形成的大地電池中，被保護(hù)金屬體為陰極，犧牲陽(yáng)極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位值，在保護(hù)電池中是陽(yáng)極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽(yáng)極，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)陰極的被保護(hù)金屬體的防護(hù)，如圖1—3。犧牲陽(yáng)極示意圖管道陰極保護(hù)基本知識(shí)犧牲陽(yáng)極材料有高鈍鎂，其電位為1.75V；高鈍鋅，其電位為1.1V；工業(yè)純鋁，其電位為0.8V（相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極）。犧牲陽(yáng)極材料有高鈍鎂，其電位為1.75V；高鈍鋅，其電位為1.1V；工

4、業(yè)純鋁，其電位為0.8V（相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極）。2、強(qiáng)制電流法（外加電流法）將被保護(hù)金屬與外加電源負(fù)極相連，由外部電源提供保護(hù)電流，以降低腐蝕速率的方法。其方式有：恒電位、恒電流、恒電壓、整流器等。如圖14示。恒電位方式示意圖外部電源通過埋地的輔助陽(yáng)極將保護(hù)電流引入地下，通過土壤提供給被保護(hù)金屬，被保護(hù)金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會(huì)再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，使腐蝕受到抑制。而輔助陽(yáng)極表面則發(fā)生丟電子氧化反應(yīng)，因

5、此，輔助陽(yáng)極本身存在消耗。陰極保護(hù)的上述兩種方法，都是通過一個(gè)陰極保護(hù)電流源向受到腐蝕或存在腐蝕，需要保護(hù)的金屬體，提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護(hù)電流，使之恰好抵消金屬內(nèi)原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護(hù)電流的方式和“源”不同。一種是利用電位更負(fù)的金屬或合金，另一種則利用直流電源。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)驅(qū)動(dòng)電壓高，輸出電流大，有效保護(hù)范圍廣，適用于在陰極保護(hù)中，所允許施加的陰極極化的絕對(duì)值最大的負(fù)電位值，在此電位下管道的防

6、腐層不受到破壞。此電位值就是最大保護(hù)電位。最大保護(hù)電位值的大小通過試驗(yàn)確定。一般?。?.5V（CSE）。陰極保護(hù)電位越大，防腐程度越高，單站保護(hù)距離也越長(zhǎng)，但是過大的電位將使被保護(hù)管道的防腐絕緣層與管道金屬表面的粘接力受到破壞，產(chǎn)生陰極剝離，嚴(yán)重時(shí)可以出現(xiàn)金屬“氫破裂”。同時(shí)太大的電位將消耗過多的保護(hù)電流，形成能量浪費(fèi)。（四）陰極保護(hù)投入前的準(zhǔn)備和驗(yàn)收1、陰極保護(hù)投入前對(duì)被保護(hù)管道的檢查管道對(duì)地絕緣的檢查：從陰極保護(hù)的原理介紹已得知沒有

7、絕緣就沒有保護(hù)。為了確保陰極保護(hù)的正常運(yùn)行，在施加陰極保護(hù)電流前，必須確保管道的各項(xiàng)絕緣措施正確無誤。應(yīng)檢查管道的絕緣接頭的絕緣性能是否正常；管道沿線的閥門應(yīng)與土壤有良好的絕緣；管道與固定墩、跨越塔架、穿越套管處也應(yīng)有正確有效的絕緣處理措施，管道在地下不應(yīng)與其它金屬構(gòu)筑物有“短接“等故障；管道表面防腐層應(yīng)無漏敷點(diǎn)，所有施工時(shí)期引起的缺陷與損傷均應(yīng)在施工驗(yàn)收時(shí)使用埋地檢漏儀檢測(cè)，修補(bǔ)后回填。2、對(duì)陰極保護(hù)施工質(zhì)量的驗(yàn)收（1）對(duì)陰極保護(hù)間內(nèi)

8、所有電氣設(shè)備的安裝是否符合《電氣設(shè)備安裝規(guī)程》的要求，各種接地設(shè)施是否完成，并符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。（2）對(duì)陰極保護(hù)的站外設(shè)施的選材、施工是否與設(shè)計(jì)一致。對(duì)通電點(diǎn)、測(cè)試樁、陽(yáng)極地床、陽(yáng)極引線的施工與連接應(yīng)嚴(yán)格符合規(guī)范要求，尤其是陽(yáng)極引線接正極，管道匯流點(diǎn)接負(fù)極，嚴(yán)禁電極接反。（3）圖紙、設(shè)計(jì)資料齊全完備。（五）陰極保護(hù)投入運(yùn)行的調(diào)試1、組織人員測(cè)定全線管道自然電位、土壤電阻率、陽(yáng)極地床接地電阻，同時(shí)對(duì)管道環(huán)境有一個(gè)比較詳盡的了解，這些資料均

9、需分別記錄整理，存檔備用。2、陰極保護(hù)站投入運(yùn)行按照恒電位儀的操作程序給管道送電，使電位保持在1.20伏左右，待管道陰極極化一段時(shí)間(四小時(shí)以上)開始測(cè)試直流電源輸出電流、電壓、通電點(diǎn)電位、管道沿線保護(hù)電位、保護(hù)距離等。然后根據(jù)所測(cè)保護(hù)電位，調(diào)整通電點(diǎn)電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化(通常在24小時(shí)以上)。再重復(fù)第一次測(cè)試工作，并做好記錄。若個(gè)別管段保護(hù)電位過低，則需再適當(dāng)調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位至滿足全線陰極保護(hù)電位指標(biāo)為止。3、保護(hù)電

10、位的控制各站通電點(diǎn)電位的控制數(shù)值應(yīng)能保證相鄰兩站間的管段保護(hù)電位達(dá)到0.85伏，同時(shí)各站通電點(diǎn)最負(fù)電位不允許超過規(guī)定數(shù)值。調(diào)節(jié)通電點(diǎn)電位時(shí)，管道上相鄰陰極保護(hù)站間加強(qiáng)聯(lián)系，保證各站通電點(diǎn)電位均衡。4、當(dāng)管道全線達(dá)到最小陰極保護(hù)電位指標(biāo)后，投運(yùn)操作完畢，各陰極保護(hù)站進(jìn)入正常連續(xù)工作階段。（六）陰極保護(hù)站的日常維護(hù)管理1、恒電位儀的巡檢和維護(hù)。1)日常巡檢：每天9：00和21：00對(duì)恒電位儀巡檢一次，并記錄輸出電壓、電流、保護(hù)電位數(shù)值與前次