《陰極保護原理》ppt課件

1、陰極保護的原理,第一章 腐蝕原理,1.1 腐蝕是什么？腐蝕的定義：腐蝕是金屬與周圍介質發(fā)生化學、電化學反應導致金屬破壞的過程。按照腐蝕原理可分為：化學腐蝕定義：指金屬表面與非電解質直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。根據介質的不同它又可分為：（1）.氣體腐蝕（2）.在非電解質溶液中的腐蝕電化學腐蝕：定義：指金屬表面與電解質因發(fā)生電化學反應而引起的破壞。,腐蝕原理,Fe→Fe2++2e-O2+2H2O+4e-→

2、4OH-2H2O+2e-→H2+2OH-通常工程材料在常溫條件下含水環(huán)境中的腐蝕是一種自然的電化學腐蝕含水的環(huán)境通常成為電解質,腐蝕原理,⊙腐蝕發(fā)生的四個必要條件：,1) 必須有陽極或陽極區(qū)；2) 必須有陰極或陰極區(qū)；3) 陽極和陰極之間應電性連接4) 陽極和陰極必須置于導電性介質中（通常是水或土壤)。,,腐蝕原理,第二章 陰極保護的定義,陰極保護原理,,2.1 陰極保護的分類和特點,2.1.1 分類陰極保護分為

3、：外加電流和犧牲陽極陰極保護,外加電流是在回路中串入一個直流電源，借助輔助陽極，將直流電通向被保護的金屬，進而使被保護金屬變成陰極，實施保護。,犧牲陽極法是用一種電位比所要保護的金屬還要負的金屬或合金與被保護的金屬電性連接在一起，依靠電位比較負的金屬不斷地腐蝕溶解所產生的電流來保護其它金屬的方法。,,2.3.2 特點,一、強制電流,1、優(yōu)點A: 驅動電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內控制陰極保護電流輸出量；B: 在惡劣的腐蝕條件下或高

4、電阻率的環(huán)境中也適用；C: 選用不溶性或微溶性輔助陽極時，可進行長期的陰極保護；D: 每支輔助陽極床的保護范圍大，當管道防腐層質量良好時，一個陰極保護站的保護范圍可達數十公里；E: 對裸露或防腐層質量較差的管道也能達到完全的陰極保護,特點：必須有常年供電的直流電源和長壽命輔助陽極地床,2、缺點A:一次性投資費用偏高，而且運行過程中需要支付電費；B:陰極保護系統(tǒng)運行過程中，需要嚴格的專業(yè)維護管理；C:離不開外部電源，需常年外供

5、電；D:對鄰近的地下金屬構筑物可能會產生干擾作用。,二、犧牲陽極陰極保護,特點： 不需要外加直流電源，但犧牲陽極材料具備電位足夠負且長期保持該負電位的電化學性能。,優(yōu)點：一次投資費用偏低，且在運行過程中基本上不需要支付維護費用；保護電流的利用率較高，不會產生過保護；對鄰近的地下金屬設施無干擾影響，適用于廠區(qū)和無電源的長輸管道，以及小規(guī)模的分散管道保護；具有接地和保護兼顧的作用；施工技術簡單，平時不需要特殊專業(yè)

6、維護管理。,缺點：驅動電位低，保護電流調節(jié)范圍窄；使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50歐.米時，一般不宜選用犧牲陽極保護法；在存在強烈雜散電流干擾區(qū)，尤其受交流干擾時，陽極性能有可能發(fā)生逆轉；有效陰極保護年限受犧牲陽極壽命的限制，需要定期更換。,陰極保護方案設計時，應根據強制電流保護和犧牲陽極保護各自的特點與優(yōu)缺點、實際需要、外界條件和經費指標等因素進行選擇使用。,,,2.4 評定陰極保護效果的方法,最小保護電位

7、 為使金屬腐蝕停止進行，金屬經陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負電位值，稱之為最小保護電位。,美國NACE標準：（1） 施加陰極保護時被保護結構物的負電位至少達到 －0.85V或更負(相對飽和硫酸銅參比電極),2 最大保護電位,陰極保護電位越負，保護效果就越好，單點保護范圍也就越廣。但是過負的電位將使被保護金屬構件防腐層與管道金屬間的結合力遭

8、到破壞，產生陰極剝離，甚至氫脆。在陰極保護中，提出陰極保護電位值并不是越負越有利于金屬的防護，而應有一個絕對值最大的負電位值，稱之為最大保護電位。,一些涂料耐負電壓的性能,三層PE防腐層,采用聚乙烯對鋼管進行防腐，是近年來逐步推廣開來的一種鋼管防腐技術。聚乙烯涂層的主要特點是： ?  防腐性能極佳，可耐受在自然環(huán)境下存在的各種腐蝕；?  具有較高的質價比；?  絕緣性能極好，而且在干燥條件下與長期

9、浸水條件下電性能基本不變，可有效的防止雜散電流引起的電化學腐蝕；,三層PE防腐層,?  耐微生物腐蝕及深根植物根刺能力強，不發(fā)生植物根穿透現象；?  強度高，可以直接用含有直徑≤Φ 25mm 的非人工粉碎礫石的土回填而不會造成任何損傷；?  抗陰極剝離能力強；?  產品質量穩(wěn)定，有利于全面質量控制； ?  使用壽命長，在≤ 60 ℃的條件下可以使用 50 年以上。,三層PE防腐層

10、,-埋地干線防腐采用三層PE防腐涂層(3-layer PE)，其結構為： 底層：熔結環(huán)氧底層（primer）,厚度≥100μm； 中間層：共聚物熱熔膠(adhesive),厚度170～250μm； 外層（背層）：聚乙烯防腐層（polyethylene）,厚度≥3.0或≥3.7mm.-涂敷工藝：環(huán)氧底漆采用靜電噴涂工藝涂敷，熱熔膠和外層PE采用擠塑工藝涂敷，該工藝的技術關鍵點是在熔結環(huán)氧固化前涂敷熱熔膠，實現兩種材

11、料界面上的交聯（化學鍵作用力而不是分子間作用力）。-三層PE涂層的涂敷工藝步驟主要包括：表面處理（燃燒除油、拋丸除銹）→靜電噴涂法涂敷環(huán)氧→側向擠出涂敷膠粘劑→側向擠出纏繞聚乙烯→冷卻→電火花檢漏（25kv）→管端處理。,三層PE結構示意圖,第三章 腐蝕發(fā)生的不同類型,第四章 陰保系統(tǒng)構成,2、強制電流陰極保護系統(tǒng)示意圖,本規(guī)程主要面向日常操作、管理和維護，簡要說明了IHF數控高頻開關恒電位儀及YHS-1控制柜常用操作方法和注意事項