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1、阴极保护的原理,第一章 腐蚀原理,1.1 腐蚀是什么？ 腐蚀的定义：腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应导致金属破坏的过程。 按照腐蚀原理可分为： 化学腐蚀 定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 根据介质的不同它又可分为： （1）.气体腐蚀 （2）.在非电解质溶液中的腐蚀 电化学腐蚀： 定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。,腐蚀原理,FeFe2+2e- O2+2H2O+4e-4OH- 2H2O+2e-H2+2OH- 通常工程材料在常温条件下含水环境中的腐蚀是一种自然的电化学腐蚀 含水的环境通常成为电解质,腐蚀原理,腐蚀发生的四个必要条件：,1) 必须
2、有阳极或阳极区； 2) 必须有阴极或阴极区； 3) 阳极和阴极之间应电性连接 4) 阳极和阴极必须置于导电性介质中（通常是水或土壤)。,腐蚀原理,第二章 阴极保护的定义,阴极保护原理,2.1 阴极保护的分类和特点,2.1.1 分类 阴极保护分为：外加电流和牺牲阳极阴极保护,外加电流是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。,牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属的方法。,2.3.2 特点,一、强制电流,1、优点 A: 驱动电压
3、高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流输出量； B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用； C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护； D: 每支辅助阳极床的保护范围大，当管道防腐层质量良好时，一个阴极保护站的保护范围可达数十公里； E: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护,特点：必须有常年供电的直流电源和长寿命辅助阳极地床,2、缺点 A:一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费； B:阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理； C:离不开外部电源，需常年外供电； D:对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用。,二、牺牲阳极阴极保护,特
4、点： 不需要外加直流电源，但牺牲阳极材料具备电位足够负且长期保持该负电位的电化学性能。,优点： 一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要支付维护费用； 保护电流的利用率较高，不会产生过保护； 对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源的长输管道，以及小规模的分散管道保护； 具有接地和保护兼顾的作用； 施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。,缺点： 驱动电位低，保护电流调节范围窄； 使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50欧.米时，一般不宜选用牺牲阳极保护法； 在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极性能有可能发生逆转； 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要
5、定期更换。,阴极保护方案设计时，应根据强制电流保护和牺牲阳极保护各自的特点与优缺点、实际需要、外界条件和经费指标等因素进行选择使用。,2.4 评定阴极保护效果的方法,最小保护电位 为使金属腐蚀停止进行，金属经阴极极化后所必须达到的绝对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。,美国NACE标准： （1） 施加阴极保护时被保护结构物的负电位至少达到 0.85V或更负(相对饱和硫酸铜参比电极),2 最大保护电位,阴极保护电位越负，保护效果就越好，单点保护范围也就越广。但是过负的电位将使被保护金属构件防腐层与管道金属间的结合力遭到破坏，产生阴极剥离，甚至氢脆。 在阴极保护中，提出阴极保护电位值并不是越负
6、越有利于金属的防护，而应有一个绝对值最大的负电位值，称之为最大保护电位。,一些涂料耐负电压的性能,三层PE防腐层,采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步推广开来的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层的主要特点是： 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的各种腐蚀； 具有较高的质价比； 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸水条件下电性能基本不变，可有效的防止杂散电流引起的电化学腐蚀；,三层PE防腐层, 耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生植物根穿透现象； 强度高，可以直接用含有直径 25mm 的非人工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤； 抗阴极剥离能力强； 产品质量稳定，有利于全面质量控制； 使用寿
7、命长，在 60 的条件下可以使用 50 年以上。,三层PE防腐层,-埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层(3-layer PE)，其结构为： 底层：熔结环氧底层（primer）,厚度100m； 中间层：共聚物热熔胶(adhesive),厚度170250m； 外层（背层）：聚乙烯防腐层（polyethylene）,厚度3.0或3.7mm. -涂敷工艺：环氧底漆采用静电喷涂工艺涂敷，热熔胶和外层PE采用挤塑工艺涂敷，该工艺的技术关键点是在熔结环氧固化前涂敷热熔胶，实现两种材料界面上的交联（化学键作用力而不是分子间作用力）。 -三层PE涂层的涂敷工艺步骤主要包括：表面处理（燃烧除油、抛丸除锈）静电喷涂法涂敷环氧侧向挤出涂敷胶粘剂侧向挤出缠绕聚乙烯冷却电火花检漏（25kv）管端处理。,三层PE结构示意图,第三章 腐蚀发生的不同类型,第四章 阴保系统构成,2、强制电流阴极保护系统示意图,本规程主要面向日常操作、管理和维护，简要说明了IHF数控高频开关恒电位仪及YHS-1控制柜常用操作方法和注意事项，可以作为日常使用及管理维护的依据，详细的使用方法请参阅恒电位仪及控制柜的使用说明书。,