管道陰極保護基本知識

1、內容提要：◆陰極保護系統(tǒng)管理知識一、陰極保護系統(tǒng)管理知識（一）陰極保護的原理自然界中，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發(fā)生反應、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

2、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。有兩種辦法可以實現(xiàn)這一目的，即犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。1、犧牲陽極法將被保護金屬和一種可以提供陰極保護電流的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，使被保護體極化以降低腐蝕速率的方法。

3、在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位值，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽極，從而實現(xiàn)了對陰極的被保護金屬體的防護，如圖1—3。犧牲陽極示意圖管道陰極保護基本知識犧牲陽極材料有高鈍鎂，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（相對于飽和硫酸銅參比電極）。犧牲陽極材料有高鈍鎂，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（相對于飽和硫酸銅參比電極）。2、強制電流法（外加電流法）將被保護金屬與外加電源負極相連，由外部電源提供保護電流，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極將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應，不會再發(fā)生金屬離子化的氧化反應，使腐蝕受到抑制。而輔助陽極表面則發(fā)生丟電子氧化反應，因

5、此，輔助陽極本身存在消耗。陰極保護的上述兩種方法，都是通過一個陰極保護電流源向受到腐蝕或存在腐蝕，需要保護的金屬體，提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護電流，使之恰好抵消金屬內原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護電流的方式和“源”不同。一種是利用電位更負的金屬或合金，另一種則利用直流電源。強制電流陰極保護驅動電壓高，輸出電流大，有效保護范圍廣，適用于在陰極保護中，所允許施加的陰極極化的絕對值最大的負電位值，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電位。最大保護電位值的大小通過試驗確定。一般?。?.5V（CSE）。陰極保護電位越大，防腐程度越高，單站保護距離也越長，但是過大的電位將使被保護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，嚴重時可以出現(xiàn)金屬“氫破裂”。同時太大的電位將消耗過多的保護電流，形成能量浪費。（四）陰極保護投入前的準備和驗收1、陰極保護投入前對被保護管道的檢查管道對地絕緣的檢查：從陰極保護的原理介紹已得知沒有

7、絕緣就沒有保護。為了確保陰極保護的正常運行，在施加陰極保護電流前，必須確保管道的各項絕緣措施正確無誤。應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、穿越套管處也應有正確有效的絕緣處理措施，管道在地下不應與其它金屬構筑物有“短接“等故障；管道表面防腐層應無漏敷點，所有施工時期引起的缺陷與損傷均應在施工驗收時使用埋地檢漏儀檢測，修補后回填。2、對陰極保護施工質量的驗收（1）對陰極保護間內

8、所有電氣設備的安裝是否符合《電氣設備安裝規(guī)程》的要求，各種接地設施是否完成，并符合圖紙設計要求。（2）對陰極保護的站外設施的選材、施工是否與設計一致。對通電點、測試樁、陽極地床、陽極引線的施工與連接應嚴格符合規(guī)范要求，尤其是陽極引線接正極，管道匯流點接負極，嚴禁電極接反。（3）圖紙、設計資料齊全完備。（五）陰極保護投入運行的調試1、組織人員測定全線管道自然電位、土壤電阻率、陽極地床接地電阻，同時對管道環(huán)境有一個比較詳盡的了解，這些資料均

9、需分別記錄整理，存檔備用。2、陰極保護站投入運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間(四小時以上)開始測試直流電源輸出電流、電壓、通電點電位、管道沿線保護電位、保護距離等。然后根據(jù)所測保護電位，調整通電點電位至規(guī)定值，繼續(xù)給管道送電使其完全極化(通常在24小時以上)。再重復第一次測試工作，并做好記錄。若個別管段保護電位過低，則需再適當調節(jié)通電點電位至滿足全線陰極保護電位指標為止。3、保護電

10、位的控制各站通電點電位的控制數(shù)值應能保證相鄰兩站間的管段保護電位達到0.85伏，同時各站通電點最負電位不允許超過規(guī)定數(shù)值。調節(jié)通電點電位時，管道上相鄰陰極保護站間加強聯(lián)系，保證各站通電點電位均衡。4、當管道全線達到最小陰極保護電位指標后，投運操作完畢，各陰極保護站進入正常連續(xù)工作階段。（六）陰極保護站的日常維護管理1、恒電位儀的巡檢和維護。1)日常巡檢：每天9：00和21：00對恒電位儀巡檢一次，并記錄輸出電壓、電流、保護電位數(shù)值與前次