阴极保护防腐（阴极保护防腐工程）

今天给大家介绍阴极保护与防腐，以及阴极保护与防腐工程的相应知识点。希望对你有帮助，也别忘了收藏这个站点。

管道外面有阴极保护，为什么要防腐？

因为阴极保护是保护管道不发生点蚀，而不是保护整个裸露的管道不被腐蚀。如果管道没有防腐层，做阴极保护是没有意义的。

城市燃气钢管的防腐与阴极保护

1.1电化学腐蚀模式

城市燃气钢管多埋于地下，其腐蚀往往伴随着与土壤的接触。因此，有必要掌握土壤腐蚀环境。作为混合物，土壤由固体、液体和气体组成。土壤中胶体周围有一些阴离子电荷。如果水渗透到土壤中，土壤就相当于一些多相电解质，有一定的腐蚀性。当它与金属钢管接触时，会发生电化学反应，腐蚀钢管。

土壤中电化学反应引起的城市燃气钢管腐蚀可分为宏观电池腐蚀和微观电池腐蚀。宏电池腐蚀主要发生在两种土壤的交界处。当金属钢管同时分布在两种土壤中时，容易在土壤边界产生较大程度的腐蚀，这种电池的正负极区域明显，如氧浓度和盐浓度的差异。微电池腐蚀主要发生在金属表面，其原因主要分为两种，一种是土壤中物质结构的巨大差异造成的，另一种是钢管结构本身的巨大差异造成的。

1.2电化学腐蚀的机理

当金属钢管接触到两种不同类型的土壤时，两个界面处会出现不一致的电位，在金属上产生两个电位差，而土壤是导电物质，非常容易为宏电池的腐蚀提供电路。因此，金属的宏电池腐蚀是由金属上的电位差引起的。由于土壤结构的差异以及与之接触的不同物质的特定结构和形状，宏电池的腐蚀是普遍而复杂的。根据中国社科院的实验，宏电池对金属物体的腐蚀性很强，一般是微电池的10倍。而且宏电池的腐蚀多发生在不同的土壤结构中，多发生在局部地区，容易产生燃气钢管穿孔。与宏观电池腐蚀相比，微观电池腐蚀强度更小，且分布更均匀，阴阳极区域不明显，对城市燃气钢管无腐蚀性。

1.3氧浓差电池

城市燃气钢管埋设在不同的土壤结构中，由于土壤密度不同，通风条件会不一致。与这部分透气性好的土壤接触的钢管电位相对较高，在形成的氧浓差电池中充当阴极区，所以腐蚀较慢，而与透气性差的土壤接触的钢管电位相对较低，在形成的氧浓差电池中充当阳极区，所以腐蚀速度较慢。

更快。因此，氧浓差电池是城市燃气钢管腐蚀的重要因素。

比如埋在土壤密度低的绿化带下的钢管，由于周围水体和溶解氧较大，相当于埋在富氧物质环境下的钢管。埋在土壤密度高的水泥路下面的钢管，由于周围环境干燥潮湿，相当于埋在缺氧的物质环境中。在这两种土壤交界处的钢管周围形成氧浓差电池，缺氧的表面会被腐蚀成所谓的阳极区。形成的氧浓差电池在自催化过程中通过引起钢管表面阴阳极之间不同的电流密度，使缺氧阳极附近土壤的PH值降低，即氯离子浓度升高，从而破坏了这部分钢管的氧化膜。根据以上分析，可以看出氧浓差电池的形成对管道的安全造成了严重的隐患和威胁。

2.1绝缘防腐方法

这种方法的目的是抑制腐蚀电流，因此需要增加气体钢管与土壤之间的等效电阻。目前最有效、最主流的方法是采用沥青材料作为钢管的保温层，防腐效果好。实施绝缘层防腐法，需要确定钢管的防腐绝缘等级，绝缘等级受土壤电阻率影响。因此，防腐施工的关键是能否准确测量土壤的电阻率。

2.2外部电源的阴极保护

城市燃气钢管的腐蚀大多是由于外壁的防腐保温层损坏造成的，保温层的保护并不能从根本上防止物理损坏。因此，目前广泛采用电气保护和绝缘保护相结合的方法。

所谓电保护法，其原理是使金属钢管相当于阴极面积来抑制腐蚀，也叫阴极保护法，通常分为两种，即外加电源的阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法。在外接电源的阴极保护方法中，需要将电源负极用钢管连接，正极用接地阳极连接。保护电流从电源正极流到辅助阳极，再从土壤流到钢管，最后回到电源负极。被保护的金属在地球电池中仍然是阴极，在其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，从而抑制腐蚀。

值得注意的是，在外接电源的保护模式中，有最小保护电位和最大保护电位两个概念。最小保护电位是由于土壤腐蚀性的影响，钢管能被阴极保护的最低电位。城市燃气钢管对地最低电位为-0.85 V，最高保护电位通常为-1.30 V左右。..

2.3牺牲阳极的阴极保护

虽然外接电源对钢管有很强的保护作用，但由于没有保护电流输入，钢管附近的金属和设备会相当于阳极而被破坏。因此，在城市燃气钢管的保护中，往往采用牺牲阳极的阴极保护方法来保护钢管周围的其他金属管道。通常，负电位大于气体钢管电极的金属与气体钢管连接形成一次电池。此时阳极相当于一种比燃气钢管负电位更大的金属，腐蚀会转移负担，阴极得到有效保护。用作牺牲阳极的材料通常由镁、铝、锌和其他合金组成。这种组合模式，它的电流输出，对燃气钢管的保护效果更好。

3.1城镇燃气阴极保护的相关规范

《城镇燃气埋地钢质管道防腐技术规范》规定:

(1)城镇燃气埋地钢质管道必须采用防腐层保护。

(2)新建公称直径≥100mm的高压、次高压、中压管道和公称直径≥200mm的低压管道必须采用以防腐涂层为主、阴极保护为辅的腐蚀控制系统。管道运行期间不应中断阴极保护。

(3)防腐管回填后，必须检查防腐层的完整性。

(4)新建管道的阴极保护设计和施工应与管道的设计和施工同时进行，同时投入使用。

3.2确定阴极保护方案的原则

实施阴极保护时，应遵循以下原则:

(1)牺牲阳极用于局部管网和短距离管道。

(2)长距离输送管道采用外部电流。

(3)城市燃气管道的外加电流应尽可能采用深井阳极系统，最好采用恒流控制。

(4)避免与其他管线的干扰，同时考虑新管线和旧管线。

3.3阴极保护合格标准

阴极保护的合格标准是:

(1)保护电位为-850mV(相对于饱和参比电极Cu/CuSO4)甚至为负。

(2)阴极极化电位不应低于100mV。

(3)当土壤中含有硫酸盐还原菌，硫酸盐含量大于0.5%时，保护电位应达到-950mV(相对于Cu/饱和CuSO4)甚至更负。

(4)最大保护电位的限值应根据涂层环境确定，以不损害涂层附着力为原则，一般以-1.5V(相对于Cu/饱和CuSO4)为宜。

目前，大多数城市燃气管道仍采用传统的保温层防腐方法来抑制钢管的腐蚀，不仅不可靠，而且一旦发生物理损伤，还容易发生穿孔腐蚀。相比之下，阴极保护和绝缘保护相结合，可以最大限度地降低管道的维护成本，提高防腐效果，从而改善供气环境，延长管道的使用寿命，使输气管道经济可靠地运行。

防腐阴极保护的原理是什么？

其原理是在被腐蚀的金属结构表面施加外部电流，被保护的结构成为阴极，从而抑制金属腐蚀引起的电子迁移，避免或减弱腐蚀。

当金属-电解质溶液的腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应的过电位ηa降低，反应速度降低，因此金属腐蚀速度降低，称为阴极保护效应。

利用阴极保护效应来减少金属设备腐蚀的保护方法称为阴极保护。电子从外电路引入金属，用于去极化剂的还原反应。

从而抑制金属氧化反应(失去电子的反应)。当金属的氧化反应速率降至零时，金属表面只发生去极化阴极反应。

扩展数据:

阴极保护用于许多场合。它通常由一个电力变压器和一个桥式整流器组成。阴极保护电压可调，用电负荷大。它通过变压器和整流电路将交流220 V电源转换成DC。

将负极接到金属护套上，正极接到地面上，保证电缆护套对地保持合适的负电位，电缆的金属护套不易被腐蚀。如果不使用交流电，阴极保护装置也可以由DC电池供电。

阴极保护标准:

为了便于实际应用，通过多年的实践和研究，得出以下判断结构是否得到充分保护的标准。NACE RP 0169建议“通电时，埋地钢结构的最小保护电位应为-0.85V CSE或更低。

硫酸盐还原菌存在时，最低保护电位为-0.95V CSE，土壤中无电压降(IR降)。实际测量时，要根据瞬间断电电位来判断。

目前流行的测量带电电位的方法简单易行，但IR降的含量在测量中没有得到足够的重视。因此，许多具有良好阴极保护的管道被腐蚀和穿孔。

这方面的教训很多。比如某气田南干线，阴极保护被认为是好的，但在实际检测中发现，多达410个点的腐蚀深度为壁厚的10-19%；个别位置的点蚀深度达到50%。

断电电位测量显示，很多点的保护电位(断电电位)没有达到-0.85V CSE。有效的方法是实际测量几个点的IR降，用0.85+IR降确定保护电位。

IR压降可以通过从通电电位中减去瞬时断电电位，或者从瞬时通电电位中减去结构自然电位来获得。瞬时断电电位与自然电位之差不应小于100mV。

在某些情况下，停电电位是在停电后0.2-0.5秒内测量的，结构电位(自然电位)是在结构去极化后(24或48小时后)测量的，两者之差应不小于100毫伏。

极化电位也可以通过从起电电位(极化后)中减去瞬时起电电位来计算。最大保护电位的极限应根据涂层和环境来确定，以免破坏涂层的附着力。一般情况下，瞬时断电电位不应低于-1.10伏CSE。

由于旧规范的影响，很多人仍然认为阴极保护的最大电位不能低于-1.5V CSE。其实这种观念是错误的，造成的危害也是很大的。

判断阴极保护电位是否过大，应以断电电位为依据。只要断电电位不低于-1.1V CSE(西欧为-1.15V CSE)，上电电位是否过高并不重要。

百度百科-阴极保护

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