第三章 陰極保護(hù)2011

1、第三章 埋地管道的陰極保護(hù),一、陰極保護(hù)發(fā)展簡(jiǎn)史,陰極保護(hù)技術(shù)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。 目前陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用到土壤、海水、淡水、化工介質(zhì)中的鋼質(zhì)管道、電纜、碼頭、艦船、儲(chǔ)罐罐底、冷卻器等金屬構(gòu)筑物等的腐蝕控制。1823年——英國學(xué)者漢.戴維研究對(duì)木質(zhì)艦船的銅護(hù)套進(jìn)行保護(hù) 1834年

2、—— 法拉第→奠定了陰極保護(hù)原理基礎(chǔ) （i&CR → 電化學(xué)理論） 1890年—— 愛迪生→提出強(qiáng)制電流保護(hù)船舶 1902年—— 柯恩→ 實(shí)現(xiàn)了愛迪生的設(shè)想 1905年 ——美國用于鍋爐保護(hù) 1906年 ——德國建立第一個(gè)陰極保護(hù)廠 1913年 ——命名為電化學(xué)保護(hù) 1924年 ——地下管網(wǎng)陰極保護(hù),第一節(jié)概述,1928年，柯恩在長(zhǎng)輸管線上安裝第一臺(tái)陰極保護(hù)整流器。1936年，美國成立了中部大陸的陰極保護(hù)協(xié)會(huì)。

3、1940年,英國應(yīng)用了犧牲陽極保護(hù), 德國和日本分別在1950和1964年開始研究電化學(xué)理論，并開始了煤氣管道的陰極保護(hù)。1985年，我國開始在石油管道上應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)。2009 年11 月，經(jīng)第十一屆全國人大常委會(huì)第十一次會(huì)議審議，通過了《中華人民共和國石油天然氣管道保護(hù)法(草案)》，將我國石油天然氣管道保護(hù)從部門條例上升為國家法律。,,,,,二、陰極保護(hù)原理,以外加電流陰極保護(hù)為例說明陰極保護(hù)工作原理,陰極保護(hù)極化圖,三、陰

4、極保護(hù)方法,實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方法有兩種：犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法,（一）犧牲陽極法 利用比被保護(hù)部件的電位更負(fù)的金屬或合金制成犧牲的陽極，從而使被保護(hù)的部件發(fā)生陰極極化，達(dá)到減緩腐蝕的目的，這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)或簡(jiǎn)稱犧牲陽極保護(hù)。 開路電位（自然腐蝕電位） 閉路電位（工作電位） 驅(qū)動(dòng)電壓（有效電壓）,圖9－6 犧牲陽極保護(hù)原理示意圖,,The electromotive force(emf) series,

5、電動(dòng)勢(shì)序，電化學(xué)序,Sacrificial anode,(a) an underground pipeline using a magnesium sacrificial anode,,,Figure2 Galvanic protection of steel as provided by a coating of zinc,對(duì)犧牲陽極材料的要求,要有足夠的負(fù)電位，且很穩(wěn)定工作中陽極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落陽極必須具有高的電流

6、效率電化當(dāng)量高，單位重量的電容量大腐蝕產(chǎn)物無毒，不污染環(huán)境材料來源廣，易加工，價(jià)格便宜,（二）強(qiáng)制電流法,利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬遭受腐蝕的方法，稱為外加電流陰極保護(hù)。此時(shí)，被保護(hù)的金屬接在直流電源的負(fù)極上，而輔助陽極接在正極上（如圖9－7所示）。,圖9－7 外加電流陰極保護(hù)原理示意圖,(b) an underground tank using an impressed current.,,,對(duì)被保護(hù)構(gòu)筑物選用陰

7、極保護(hù)方式時(shí)要考慮的主要因素,保護(hù)范圍的大小，大者強(qiáng)制電流優(yōu)越，小者犧牲陽極經(jīng)濟(jì)；土壤電阻率的限制，電阻率高不宜選用犧牲陽極；周圍鄰近的金屬構(gòu)筑物，有時(shí)因干擾而限制了強(qiáng)制電流的應(yīng)用；覆蓋層質(zhì)量，對(duì)覆蓋層太差或裸露的金屬表面，因其所需保護(hù)電流太大而使得犧牲陽極不適用；可利用的電源因素經(jīng)濟(jì)性,四、陰極保護(hù)基本參數(shù),（一）自然電位Ee定義：未加陰極保護(hù)時(shí)，鋼管對(duì)地電位（管地電位）稱自然電位，又稱腐蝕電位。也即陰極極化前的管地電位稱

8、自然電位?？傠娢籈o定義：加陰極保護(hù)后測(cè)出的管地電位稱總電位，即陰極極化后的電位。外加電位E定義：又稱偏移電位、極化電位?？傠娢慌c自然電位之差稱外加電位。,,最小保護(hù)電位 定義：對(duì)管路進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，加到管路上的、使管路腐蝕過程完全停止時(shí)的電位值。或者說，陰極極化電位達(dá)到Ea0時(shí)的電位。 地下管路很長(zhǎng)，電流流經(jīng)管路時(shí)，要產(chǎn)生電壓降，為保證管路沿線各點(diǎn)電位都高于最小保護(hù)電為（按絕對(duì)值

9、）必須提高通電點(diǎn)的電位，通電點(diǎn)的電位越高，保護(hù)距離越長(zhǎng)。 為防止極化過分，絕緣層剝離、氫脆或氫鼓泡的現(xiàn)象，通電點(diǎn)的電位不能加得太高，最高不得超過最大保護(hù)電位，即通電點(diǎn)的電位受最大保護(hù)電位的限制。,（二）保護(hù)電位,,最大保護(hù)電位 定義：加到管路通電點(diǎn)的電位極限值。在此極限電位下，管路上的防腐絕緣層仍不致遭到破壞，此極限電位稱為地下管路的最大保護(hù)電位。 如果通電電位大

10、于最大保護(hù)電位（絕對(duì)值），由于氫去極化作用及電滲現(xiàn)象，會(huì)使絕緣層發(fā)生分層而遭到破壞。并且氫原子有可能滲入鋼管體內(nèi)，導(dǎo)致鋼管發(fā)生氫脆。,（三）保護(hù)電流密度,最小保護(hù)電流密度 定義：對(duì)管路外加某一數(shù)量的電流密度，使管路沿線任一點(diǎn)都沒有腐蝕電流流入土壤，此時(shí)的電流密度稱為最小電流密度?；蛘哒f，使保護(hù)管路發(fā)生陰極極化，其極化電位達(dá)到 Ea 0時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流密度為最小保護(hù)電流密度。 最小保護(hù)

11、電流密度隨外界條件不同會(huì)有很大變化，如絕緣層質(zhì)量、土壤含水量、土壤溫度、土壤電阻率等。因而最小保護(hù)電流密度有可能差幾倍。因此對(duì)不同的管路，甚至同一管路的不同段落所需的最小保護(hù)電流密度的數(shù)值也都是不同的，故最小保護(hù)電流密度參數(shù)對(duì)長(zhǎng)距離管路不太實(shí)用，但較適用于作為油罐、油輪等金屬構(gòu)筑物的陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)?；谝陨显?，對(duì)于長(zhǎng)輸管路，采用的標(biāo)準(zhǔn)為最小保護(hù)電位。,（四）陰極保護(hù)度,保護(hù)度是“通過防蝕措施使特定類型的腐蝕速率減小的百分?jǐn)?shù)”。（自學(xué)）

12、,五、陰極保護(hù)準(zhǔn)則,1．埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)準(zhǔn)則可采用下列任一項(xiàng)或幾項(xiàng)為判據(jù)：(1) 在施加陰極電流的情況下，測(cè)的管/地電位為－850mV（相對(duì)飽和硫酸銅參比電極CSE，下同）或更負(fù)。 (2)管道表面與同土壤接觸的穩(wěn)定的參比電極之間陰極極化電位值最小為100mV。這一準(zhǔn)則可以用于極化的建立過程和衰減過程中。,（3）存在細(xì)菌腐蝕時(shí)，管道陰極保護(hù)電位應(yīng)為－950 mV（CSE）或更負(fù) （4）在土壤電阻率 100Ω·

13、m 至 1000Ω·m 環(huán)境中的管道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于－750 mV（CSE）；在土壤電阻率 ρ 大于 1000Ω·m 的環(huán)境中的管道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于－650 mV（CSE）。,,,2．特殊條件的考慮 對(duì)于裸鋼表面或涂敷不良的管道，在預(yù)先的電流排放點(diǎn)（陽極區(qū)），確定凈電流是從電解質(zhì)流向管道表面。,3．最大保護(hù)電流的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層的種類及環(huán)境來確定，以不損壞覆蓋層的沾結(jié)力為準(zhǔn)。推薦的最大保護(hù)電

14、位為：石油瀝青                －1.20V 聚乙烯 －1.5V煤焦油瓷漆            

15、;  －3.0V環(huán)氧粉末                －2.0V,,,六、 管道實(shí)施陰極保護(hù)的基本條件,管道實(shí)施陰極保護(hù)的基本條件為 ：有可靠的直流電源，以保證提供充足的保護(hù)電流；管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中（如土壤、河流、海水等）；保持管道縱向電連續(xù)性；必須做好

16、管道的電絕緣。,（一）管道的電絕緣,1．絕緣接頭 管道的絕緣接頭形式：有法蘭型、整體型（埋地）、活接頭等各種。 管道的絕緣接頭作用：絕緣接頭是埋地管線上重要的防腐部件， 恰當(dāng)應(yīng)用可以避免陰極保護(hù)電流的漏失，保證達(dá)到規(guī)定的保護(hù)電位范圍；同時(shí)也是抗雜散電流干擾的重要措施之一，并減少雜散電流的干擾區(qū)域。 2.絕緣支墩當(dāng)管道采用套管形式穿墻或穿公路、鐵路時(shí)，管道與套管必須電絕緣。通常采用絕緣支墩或絕緣墊。3.其他絕

17、緣,（二）管道縱向電的連續(xù)性,對(duì)于非焊接的管道連接頭，應(yīng)焊接跨接導(dǎo)線來保證管道縱向電的連續(xù)性，確保電流的流動(dòng)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土的管道，施加陰極保護(hù)時(shí)，每節(jié)管道的縱向鋼筋必須首尾跨接，以保證陰極保護(hù)電流的縱向?qū)?。有時(shí)還可平行敷設(shè)一條電纜，每節(jié)預(yù)應(yīng)力管道與之相連來實(shí)現(xiàn)電的連續(xù)性。,（三）陰極保護(hù)管道的附件,1.檢查片2.測(cè)試樁,,第二節(jié) 外加電流陰極保護(hù)計(jì)算,計(jì)算保護(hù)長(zhǎng)度以確定陰極保護(hù)站數(shù)求陰極保護(hù)站電源功率無限長(zhǎng)管路的計(jì)算有限

18、長(zhǎng)管路的計(jì)算有限長(zhǎng)管路與無限長(zhǎng)管路的對(duì)比管路保護(hù)長(zhǎng)度,一.計(jì)算保護(hù)長(zhǎng)度以確定陰極保護(hù)站數(shù)定義：根據(jù)最大、最小保護(hù)電位，求出一個(gè)陰極保護(hù)站所能保護(hù)的管路長(zhǎng)度，即保護(hù)長(zhǎng)度，由保護(hù)長(zhǎng)度可確定管路沿線需要設(shè)多少個(gè)陰極保護(hù)站。,,二、求陰極保護(hù)站電源功率根據(jù)陰極保護(hù)站的總電壓和總電流計(jì)算所需電源功率，由此選擇陰極保護(hù)站的電器設(shè)備。,三、外加電位和電流的分布規(guī)律,假設(shè)條件1、管路上的絕緣層均勻一致，并且有良好的介電性，因此可以認(rèn)為管路沿線

19、各點(diǎn)單位面積上的過渡電阻相等； 2、電流經(jīng)過土壤，由于土壤截面積大，故土壤電阻忽略不計(jì)； 3、設(shè)土壤電位為零。,絕緣層過渡電阻：?jiǎn)挝幻娣e上的防腐層過渡電阻RP；過渡電阻：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上電流從土壤徑向流入管路時(shí)的絕緣層過渡電阻， RT，其數(shù)值主要取決于絕緣層電阻。管道電阻：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上金屬管道的電阻，rT。,在離匯流點(diǎn)x處的地方取一小段dx，設(shè)dx小段的管道電位為E（管對(duì)地電位），土壤電位為零，并設(shè)過渡電阻為Rt，則由土壤流入dx小段管

20、路的電流為：,,,另一方面，電流流過該小段管路時(shí)，由于管路本身的電阻，將產(chǎn)生一個(gè)壓降。設(shè)流過dx小段管路的平均電流為I，單位長(zhǎng)鋼管的電阻為rT，由電流流過dx的壓降為：,,,對(duì)上述式子求導(dǎo)數(shù)， 設(shè),a為衰減系數(shù),,,,,,,對(duì)兩式二階常系數(shù)齊次線性微分方程求其通解：,,C、d兩式中系數(shù)可根據(jù)邊界條件求得。,無限長(zhǎng)管路計(jì)算,定義在管路全線只有一個(gè)陰極保護(hù)站，線路上沒有絕緣法蘭，這種管路稱為無限長(zhǎng)管路。,邊界條件,（匯流點(diǎn)處）,（一側(cè)管路

21、）,,,,,,,,——電流分布規(guī)律,同理將邊界條件代人d式，可得到電壓分布規(guī)律：,由此可做出管路沿線外加電位和電流分布曲線,,無限長(zhǎng)管路計(jì)算 結(jié)論,1.管路上外加電位和電流按指數(shù)函數(shù)的形式變化，其特點(diǎn)是：匯流點(diǎn)附近的電位和電流下降較快，離匯流點(diǎn)越遠(yuǎn)，下降越慢。2曲線下降的快慢（電位、電流的變化梯度）決定于衰減系數(shù)，由于rT變化不大，因此主要決定于RT（管路過渡電阻），而在過渡電阻中起決定作用的是絕緣層電阻，所以絕緣層的電阻越大，即R

22、T越大，曲線越平坦，RT越小，曲線越陡。3.電流I0的大小主要也決定于過渡電阻RT。,證明電流I0的大小主要也決定于過渡電阻RT。,,,代入,,,,在通電點(diǎn)處，,代入上式得：,,,,,,,,從上式可以看出，如果RT越小，則I0越大。這說明如果絕緣層質(zhì)量不好，則所需保護(hù)電流越大，從而增加電能消耗。在通電點(diǎn),,,將上述邊界條件帶入,,,從上式可以看出，保護(hù)長(zhǎng)度也決定于絕緣層的質(zhì)量，RT越大，a值就越小，,就越大，如果無絕緣層，則,

23、將很短。,有限長(zhǎng)管路的計(jì)算,定義：當(dāng)管路沿線有多個(gè)陰極保護(hù)站時(shí)，這種管路稱為有限長(zhǎng)管路特點(diǎn)：在有限長(zhǎng)管路上，兩個(gè)相鄰陰極保護(hù)站之間的管段，其外加電位和電流的變化受兩個(gè)站的共同作用，由于兩個(gè)站的相互影響將使外加電位的變化曲線抬高。,在兩個(gè)匯流點(diǎn)中間，可認(rèn)為是兩保護(hù)站的分界點(diǎn)（電位變化曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)），在此點(diǎn)近似地認(rèn)為電流等于零。邊界條件為：,,,,,,（由,導(dǎo)出）,帶入電位和電流分布的通式得：,,,對(duì)比1.與無限長(zhǎng)管路的計(jì)算公式進(jìn)行對(duì)比

24、可知，有限長(zhǎng)管路的電位和電流變化比較緩慢（因前者變量x在指數(shù)上，后者在分子上），其保護(hù)距離比無限長(zhǎng)管道長(zhǎng)。2.在相同條件下，有限長(zhǎng)管路所需電流比無限長(zhǎng)管路小。,證明,,,,在匯流點(diǎn)，,代入上式得：,,,,,由于,,,,,,（保護(hù)長(zhǎng)度的實(shí)際公式）,在有絕緣法蘭的情況下，可近似按有限長(zhǎng)管路計(jì)算；在無絕緣法蘭情況下，可近似按無限長(zhǎng)管路計(jì)算。,（四）陽極接地裝置的計(jì)算,陽極地床材料的要求陽極地床材料的性能陽極地床結(jié)構(gòu),二．強(qiáng)制電流法陰極保

25、護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1．設(shè)計(jì)程序 必須收集和勘測(cè)設(shè)計(jì)資料和參數(shù)，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選定陰極保護(hù)站，繪制必要的圖紙?zhí)岢鏊x設(shè)備、材料的技術(shù)說明。,2.電源設(shè)備 對(duì)電源的基本要求：可靠性高；維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便；壽命長(zhǎng)；對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；輸出電流、電壓可調(diào)；應(yīng)具有過載、防雷、故障保護(hù)。,（1）整流器（2）恒電位儀（3）太陽能陰極保護(hù)裝置（4）CCTV電源系統(tǒng)（5）熱電發(fā)生器（6）風(fēng)力發(fā)電機(jī)（7）蓄電

26、池（8）第二電源的綜合選擇,3.輔助陽極 （1）陽極地床的結(jié)構(gòu) 需要關(guān)注兩個(gè)問題：陽極材料的消耗和陽極氣體產(chǎn)物的逸放。 一般陽極放在焦炭回填料地床中工作。為了有利于氣體的逸出，在焦炭地床上部還要填放上一些粗砂或礫石，有些地方還要用多種塑料管插至陽極地床中心，一是用于排氣，二是必要的時(shí)候可以往里注水。,抗腐蝕性強(qiáng)，這樣可減少陽極材料的消耗，從而減少更換的麻煩陽極地床的

27、電阻盡可能小，因?yàn)殛帢O保護(hù)站的功率主要消耗在陽極地床上（60—70%），因此一般不宜超過1Ω，在設(shè)計(jì)時(shí)一般取0.5Ω左右； 取材方便，容易加工，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)成本小。,（2）陽極材料,①高硅鑄鐵②石磨陽極③磁性氧化鐵陽極④鋼鐵陽極⑤柔性陽極⑥碳類回填料⑦其他,在理論上任何導(dǎo)電材料都可以作為陽極地床的材料，但從經(jīng)濟(jì)上考慮，所選的材料最好同時(shí)具有較低消耗率和較低價(jià)格的特點(diǎn)。目前常用的陽極材料有：碳素鋼、鑄鐵、高硅鑄鐵和石墨等。

28、,常用陽極地床材料和性能,（3）陽極地床位置的選擇陽極區(qū)距管道的垂直距離土壤電阻率土壤濕度土地的利用干擾影響地域規(guī)劃安裝的難度生態(tài)環(huán)境,陽極地床形式,陽極地床通常有兩種形式，即淺埋地床和深埋地床。淺埋地床中又可分為立式和水平式兩種，其中以立式最為普遍。當(dāng)周圍設(shè)施太多或地表層土壤電阻率太高，不易埋設(shè)地床時(shí)，應(yīng)考慮深井地床。,陽極地床結(jié)構(gòu)總重量,根據(jù)所選陽極材料，可知道陽極的消耗率，按規(guī)定的使用年限，就可計(jì)算出所需的陽極總

29、重量,G=gTIK,式中： G——所需的陽極總重量，Kg g——陽極消耗率，Kg/Ay I——從陽極流出的電流，A，I=2I0 K——儲(chǔ)備系數(shù)，K=1.1—1.3 T——使用年限，y,根據(jù)所選的陽極規(guī)格（長(zhǎng)、直徑或單重）就可知道所需陽極的根數(shù)。,立式陽極地床電阻,單根陽極無填料時(shí)：,,單根陽極有填料時(shí)：,,多根并聯(lián)時(shí)：,,水平陽極地床電阻,單根陽極無填料時(shí)：?jiǎn)胃枠O有填料時(shí)：多根并聯(lián)

30、時(shí)：,,,,混合陽極地床電阻,單根陽極無填料時(shí),,式中： n——立式陽極的根數(shù),——立式陽極的屏蔽系數(shù)；,——立式陽極被水平陽極的屏蔽系數(shù)，可取0.95,——水平陽極被立式陽極的屏蔽系數(shù)，可取0.95,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),犧牲陽極材料的選擇主要看合金的性能及其化學(xué)成分，特別是合金的含量和雜質(zhì)的含量。,一、犧牲陽極的材料,1.鎂及鎂合金 有三大系列：高純Mg,Mg-Mn合金,M

31、g-Al-Zn-Mn合金.,2.鋅及鋅合金 有三大系列：高純鋅,Zn-Al-Cd三元合金,Zn-Al二元合金.,3.鋁合金 鋁陽極材料來源豐富，且在海水中有良好的電化學(xué)性能，所以在船舶、港口碼頭、鉆井平臺(tái)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),1.陽極種類的選擇 犧牲陽極種類的選擇主要根據(jù)土壤電阻率、土壤含鹽類型及被保護(hù)管道覆蓋層狀態(tài)來進(jìn)行。 一般來說，鎂陽極

32、適用于各種土壤環(huán)境中；鋅陽極適用于電阻率低的潮濕環(huán)境中；而鋁陽極還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，國內(nèi)已有不少實(shí)踐推薦用于低電阻率、潮濕和氯化物的環(huán)境中。,二、犧牲陽極的設(shè)計(jì),,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),衡量犧牲陽極質(zhì)量的三個(gè)方面：電極電位單位重量陽極材料產(chǎn)生的電量電流效率（有效電量/理論電量）,犧牲陽極性能比較,（1）犧牲陽極接地電阻的計(jì)算,2. 犧牲陽極保護(hù)計(jì)算,①根據(jù)所選定的陽極類型、尺寸、計(jì)算陽極的輸出

33、電流：,,陽極表面的電流密度隨陽極材料及介質(zhì)而定，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)來確定。初步估算過程中，當(dāng)在海水中時(shí)，,,在土壤中時(shí)，取,,（2）陽極輸出電流的計(jì)算,②陽極輸出電流還可以根據(jù)有效電位差計(jì)算,,管路絕緣層電阻與最小保護(hù)電流密度,管路表面狀況與最小保護(hù)電流密度,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),（3）陽極支數(shù)的計(jì)算,N——所需陽極支數(shù)；IA——所需保護(hù)總電流，A;Ia——單支陽極輸出電流， —犧牲陽極屏蔽系數(shù)，取

34、0.3～0.7,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),根據(jù)法拉第電解原理，利用下式進(jìn)行計(jì)算，陽極利用率取0.85,（4）陽極壽命的計(jì)算,T——陽極工作壽命，a;W——陽極質(zhì)量，kg;I——陽極輸出電流，A;ω—陽極實(shí)際消耗率，kg/(Aa),式中：T—陽極壽命，年G—犧牲陽極總重量（Kg）A—理論電化當(dāng)量（A*h/Kg）I—犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)回路中的電流（A）η—陽極電流效率，55—75%,,,,

35、第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),（1）地床的構(gòu)造 為保證犧牲陽極在土壤中性能穩(wěn)定，陽極四周要填充適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)填包料。,3.犧牲陽極地床,填料包裝起來，主要目的是：改良陽極周圍環(huán)境，確保穩(wěn)定良好的電流效率；降低陽極接地電阻，增加陽極輸出電流；溶解陽極腐蝕產(chǎn)物，防止陽極極化；吸收周圍土壤水分，維持陽極四周長(zhǎng)久潤(rùn)濕。,對(duì)化學(xué)填包料的要求是： 電阻率低；滲透性好；不易流失；保濕性好。 犧

36、牲陽極填包料用袋裝和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔中填裝兩種方法。,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),土壤環(huán)境中多用棒形犧牲陽極，陽極多做成梯形截面或U形截面。 帶狀只用于高電阻率的土壤環(huán)境中。 塊狀陽極多用于船殼、水下構(gòu)筑物和容器內(nèi)保護(hù)等。 鐲形只適用于水下或海底管道。,（2）陽極形狀 主要形狀有棒形、塊形、帶狀、鐲式等幾種。,,,第三節(jié) 犧牲陽極法陰極保護(hù),第三章 埋地管道的陰極保護(hù),（3

37、）陽極地床的布置 犧牲陽極的分布可采用單支或集中成組兩種方式；陽極埋設(shè)分為立式、水平兩種；埋設(shè)方向有軸向和徑向。 陽極埋設(shè)位置一般距離管道外壁3～5m，最小不宜小于0.3m。 埋設(shè)深度以陽極頂部距離地面不小于1m為宜。對(duì)于北方地區(qū)，要埋在凍土層以下。成組埋設(shè)時(shí)，陽極間距以2～3m為宜。,,每個(gè)陽極的保護(hù)長(zhǎng)度范圍，一般為200—1000米 陽極距離管道的垂直距離為3—5米,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)的測(cè)量,

38、第三章 埋地管道的陰極保護(hù),1.管/地電位 （1）地表參比法 （2）近參比法 （3）閉路參比法,一、強(qiáng)制電流參數(shù),In coated pipelines systems, there is also current flow across the pipe coating,which can produce a larger voltage gradient than in the ground. There

39、fore, in cases where direct current is flowing, the pipe to soil potential thatis measured, will include the actual pipe to soil potential, the voltage gradient inthe ground, the voltage drop across the coating and the v

40、oltage drop (called IRDrop) in the pipeline.,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)的測(cè)量,第三章 埋地管道的陰極保護(hù),一、強(qiáng)制電流參數(shù),2.管內(nèi)電流法 （1）管段電壓降法,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)的測(cè)量,第三章 埋地管道的陰極保護(hù),R—L長(zhǎng)管段的電阻，Ω ρ——管材電阻率， Ωmm2/m L——a, b 兩點(diǎn)間的距離，m t——管道壁厚，mm

41、D——管道外徑，mm。,（2）補(bǔ)償法 也稱零電阻法。,（3）四極法,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)的測(cè)量,第三章 埋地管道的陰極保護(hù),1.接地電阻 犧牲陽極接地電阻關(guān)系到陽極輸出電流的一項(xiàng)主要參數(shù)，也是檢驗(yàn)陽極項(xiàng)目的必測(cè)參數(shù)。常用Zc-8型接地電阻測(cè)試儀。,二、犧牲陽極參數(shù)的測(cè)量,2.閉路電位 它是犧牲陽極的專用參數(shù)，陽極開路電位和極化電位之差。采用近參比電極法測(cè)試。 陽極閉路電位和管道閉路電位之差稱為驅(qū)動(dòng)

42、電位，是判斷陽極性能的一項(xiàng)重要參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電位越大，陽極輸出也越大。,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)的測(cè)量,第三章 埋地管道的陰極保護(hù),3.陽極輸出電流 （1）標(biāo)準(zhǔn)電阻法。 （2）雙電流表法,犧牲陽極,標(biāo)準(zhǔn)電阻法,雙電流表法,,,第四節(jié) 陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量,第三章 埋地管道的陰極保護(hù),例題：如下圖所示，一條5km長(zhǎng)的涂敷管道，管徑長(zhǎng)610mm，經(jīng)測(cè)量通電電流為0.086A；用蓄電池供電，三支參比電極和三塊電壓表同步測(cè)量A、