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陰極保護的類型

[ 時間:2019-11-11 點擊:97 ]

陰極保護主要包含兩種類型

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  犧牲陽極保護陰極

  這種類型的陰極保護,主要原理是通過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,進而使得被保護體極化以降低腐蝕速率。在被保護金屬與犧牲陽極所形成的電池中,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,從而實現了對陰極的被保護金屬體的防護。

  犧牲陽極一般為一些活性金屬,例如鋅、鋁和鎂等,根據電位序列,這些都是比較活躍的金屬材料。

  陰極保護電流主要是由犧牲陽極和受保護結構之間的電位差引起的。

  使用的陽極類型通常取決于電解質的電阻率和化學組成等因素。

  該類型的陰極保護優點主要有:單次投資費用低,運行過程中基本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;適用于廠區和無電源的長輸管道以及小規模的分散管道保護;施工技術簡單,平時不需要特殊、專業的維護管理等。

典型的犧牲陽極保護陰極裝置

  2

  強制電流陰極保護(外加電流法)

  強制電流陰極保護法是指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。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,其表面只發生還原反應,不會再發生金屬離子化的氧化反應,使腐蝕受到抑制。

  三種常用的陽極類型:可溶性陽極(鋁和鋼),半可溶性陽極(石墨和高硅鑄鐵(HSCI))和不溶性陽極(鉑,混合金屬氧化物和聚合物等)。

  這種類型的陰極保護技術的主要部件是一個變壓整流器,這迫使電流從陽極流到受保護的結構(陰極)。

  具體使用的陽極類型,可溶性,半可溶性或者不溶性,通常取決于電解質的化學組成和待保護的區域等因素。

  該類型的陰極保護技術優點主要包括: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,適用于保護范圍較大的場合;在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環境中也適用;選用不溶性或微溶性輔助陽極時,可進行長期的陰極保護;每個輔助陽極床的保護范圍較大,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等。

典型的強制電流陰極保護體系

  陰極保護體系在埋地管道中的應用

  工業管道主要用于運輸水,石油產品,天然氣和一些公用事業等。世界各國都有一個巨大的管道系統網絡,這些管道可能在陸地上,也可能在海上,但是在這兩種情況下都會受到腐蝕。如果腐蝕沒有得到及時的緩解,很可能會帶來極大的損失,甚至導致危險事故的發生。

  對于管道防腐,現在人們已經掌握了幾種不同的腐蝕控制技術,陰極保護就是其中之一。該技術可以應用于涂層管道上,以減輕涂層質量較差的區域的腐蝕速率,也可用于裸露管道上。上面提及的兩種不同類型的陰極保護技術都可以用于埋地管道的腐蝕預防方面。至于兩種類型技術的具體選取一般取決于多個因素,例如所需的電流大小,土壤電阻率和待保護結構的面積等。

  以碳鋼材料為例,陰極保護技術旨在極化管道使其電位值降低到-850毫伏。一般可以通過測試站測量極化電位,測試站將沿管道路線安裝在以下位置:

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  頻繁間隔(例如<2km / 1.24英里)

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  與外界結構交叉處

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  電絕緣點

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  在某些犧牲陽極位置

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  近電源干擾

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  雜散電流放電到土壤的位置

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  陰極保護引起的問題

  在許多大型管道網絡中,有很多交叉,并行以及分支的結構,其中管道如果應用了陰極保護技術,管道之間可能會發生直流干擾現象,進而加速腐蝕。為了克服這個問題,管線可以直接地或通過電阻間接的進行耦合。

  對于涂覆質量較差的涂層管道,陽極保護水平高的地方可能會出現陰極剝離現象,較高的溫度也可能促進陰極剝離,高PH環境在應力腐蝕開裂方面也是一個值得注意的問題。在這些情況下,管道的極化電位必須保持在-850 mV的最小值。

  記住,陰極保護雖然只是一種用于防止腐蝕的方法,但不僅僅只是應用在管道中,在船舶,海上石油平臺和其他鋼結構中同樣可以得到應用。

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