阴极保护技术介绍2020

阴极保护技术介绍汇报人：冯电稳主要内容2.阴极保护技术介绍4.工程服务范围及产品展示1.材料腐蚀简介3.阴极保护设计

1.1腐蚀定义1、腐蚀定义可从以下三个方面下定义⑴由于材料与环境作用而引起的破坏和变质；⑵除了单纯机械破坏以外的一切材料破坏；⑶冶金的逆过程。ISO定义：金属与环境间的物理-化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境和它们组成部分的技术体系的功能受到损伤。注：该相互作用通常为电化学性质。（见GB/T10123-2001)材料循环过程铁矿石炼铁高炉转炉炼钢钢管轧制钢管钢管腐蚀铁锈（铁的氧化物）冶炼过程腐蚀过程1.2腐蚀的分类2、腐蚀分类

就腐蚀破坏的形态分类，可分为局部腐蚀和全面腐蚀。局部腐蚀又分为应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀；全面腐蚀是一种常见的腐蚀形态，包括均匀的全面和不均匀全面腐蚀。按腐蚀的机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀:(高温腐蚀）

Fe+O2

FeO,Fe2O3,Fe3O4电化学腐蚀：(最常见腐蚀形式）阳极反应：FeFe2++2e(Oxidation)阴极反应：O2+H2O+2e2OH-(Reduction)

(Fe+O2+H2OFe(OH)2

)1.3材料防腐蚀措施3、腐蚀防护措施主要内容2.阴极保护技术介绍4.工程服务范围及产品展示1.材料腐蚀简介3.阴极保护设计2.1阴极保护技术及分类

阴极保护在金属防腐工艺中，是电化学保护方法的一种。同其它防腐工艺不同的是，它通过给被保护金属体施加电流，从而使被保护金属体的电极电位负移，使金属失去了由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。按照对被保护体提供电流的方式不同作如下分类：被保护体电流来源1.牺牲阳极法2.强制电流法3.排流保护法极性排流2.2牺牲阳极法及其特点选择一种电极电位比被保护金属更负的活泼金属（合金），把它与共同置于电解质环境中的被保护金属从外部实现电连接，活泼金属在所构成的电化学电池中为阳极优先溶解，释放出的电子（负电流）使被保护金属阴极极化到所需的电位，从而使被保护金属得到保护。牺牲阳极原理图方案设计时，若现场（a）无可利用电源（b)电器设备维护保养不便(c)临时性保护（d)土壤电阻率不大于150Ω*m（e）综合评定性价比高于强制电流法，此时可考虑应用牺牲阳极法：2.3

强制电流法及其特点利用外部电源对被保护金属（结构物）施加一定的负电流，使被保护金属的电极电位通过阴极极化达到规定的保护电位范围，从而得到保护。设计原则（a）保护范围根据工艺计算宜留10%余量（b)辅助阳极寿年至少20年以上(c)注意对外界构筑物干扰影响，要采取相应防护措施（d)直流电源额定功率留有50%余量强制电流原理图2.4排流保护法在阴极保护中，有一种特殊的情况，就是在构筑物处于杂散电流干扰的环境中，可通过一定的排流手段，利用杂散电流对构筑物进行保护。通过排流装置来实现的，电缆的所经地是有杂散电流的存在的，排除杂散电流之后就能够在电缆护套上存在一些负电位，这样就能实现阴极保护的目的。这种方法所需要的排流装置包括极性排流器、强制排流器，主要原理是将杂散电流变害为利，从而实现阴极保护的目的。在进行排流保护的时候也会出现下面的一些问题：如果是杂散电流不存在，这时候电缆就不会得到保护；另一种是在进行排流保护的时候也会对周围的金属构筑物造成一定的影响；如果实在干扰源电性很强的时候容易造成阴极腐蚀，也就是所说的过保护。这种特殊的情况，这里简单介绍后，接下来就不作特殊详解了。主要内容2.阴极保护技术介绍4.工程服务范围及产品展示1.材料腐蚀简介3.阴极保护设计133.1阴极保护国际标准

阴极保护电位准则-0.85VNACESP0169，TM-0497ISO15589–1ISO15589–2ENBSIDNVNorsok3.2阴极保护国内标准GB/T21448-2017埋地钢制管道阴极保护技术规范GB/T21246-2007埋地钢质管道阴极保护参数测试方法GB/T21447-2018《钢制管道外腐蚀控制规程》GB/T17626.5-2008《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》GB/T50698-2011埋地钢制管道交流干扰防护技术标准GB/T50991-2014埋地钢制管道直流干扰防护技术标准GB/T17731-2015镁合金牺牲阳极SY/T0086-2012阴极保护管道的电绝缘标准SY/T0029-2012埋地钢质检查片应用技术规范3.3阴极保护方法的选用设计依据阴极保护的方式牺牲阳极强制电流?1、管道参数2、输送介质3、阴保设计的寿命4、管道的敷设环境5、阴保设备的环境6、套管的结构位置7、绝缘接头的类型和位置8、有没有可利用的电源现场勘查设计资料阴极保护应于被保护构筑物主体工程同时勘查、设计，处于强腐蚀性环境中，在正式阴极保护没有运行前，还应考虑设计临时性阴极保护。3.4防腐层与阴极保护⑴防腐层的作用：

隔绝电解质⑵防腐层的种类：石油沥青：早期用、面积电阻低、有污染、应淘汰环氧煤沥青：早期用于补口、面积电阻很低、质量不易控制、应禁用环氧粉末（FBE）：性能优、寿命长、面积电阻高、应大力推广应用聚乙烯（PE）：性能优、寿命长、面积电阻高很、但有阴极保护屏蔽作用三层PE（FBE-胶粘剂-PE）：性能优、寿命长、面积电阻很高、防腐性能强、但有阴极保护屏蔽作用。⑶防腐层类型与阴极保护电位：推荐的最大保护电位为：石油沥青-1.5V；煤焦油瓷漆-3.0V；环氧粉末-2.0⑷防腐层与保护电流密度：覆盖层电阻

①石油沥青、煤焦油瓷漆：10000Ω.m2

②环氧粉末：50000Ω.m2

③三层复合结构：100000Ω.m2

④环氧煤沥青：5000Ω.m2防腐层绝缘电阻和阴极保护电流密度在5000~10000Ω.m2时，取100~50μA/m2

在10000~50000Ω.m2时，取50~10μA/m2

在＞50000Ω.m2时，取＜10μA/m2

亦可采用馈电试验确定保护电流密度3.5牺牲阳极法（阳极材料）牺牲阳极镁阳极相当负的电极电位，Mg-Fe之间驱动电压0.7V；很高的电流容量，理论电量2200Ah/Kg；不易钝化，适用于土壤、海水、海泥、淡水，热水装置和冷却水装置。缺点：效率低（仅50%），碰撞或摩擦，可能产生火花，因此不能用在油仓中。锌阳极须使用高纯锌；Zn-Fe之间驱动电压0.2V(含锌99.995%，铁小于0.0014%)或制成锌合金阳极才具有优良的电性能；锌阳极主要应用在海水设施或土壤电阻率小的土壤环境中。缺点：高于60℃的环境下，会产生晶间腐蚀，温度再高有可能发生极性逆转。在自来水中应用，主要问题是钝化。铝阳极电流容量高(理论电量2980Ah/Kg)寿命长适于海水，不适于土壤中，因为铝阳极腐蚀后生成Al(OH)3，形成坚硬的外壳，影响发出电流。设计原则：材料要有足够的负且稳定的电位；牺牲阳极工作过程中时极化率要小；牺牲阳极材料的理论电容量要大；工作时呈均匀的活化溶解，表面不沉积难溶的腐蚀产物；注意材料的局限应用3.6牺牲阳极材料适用环境比较镁阳极锌阳极铝阳极应用环境广泛用于土壤及淡水中的金属设施的保护，常用于淡水压载舱、钢结构水工建筑物、热水器、饮用水储存装置、冷却水装置和热水槽内壁保护等。镁合金阳极主要应用在土壤电阻率≤100Ω˙m的地下设施，带状镁阳极可用在≤150Ω˙m的范围内。不适用于油轮、敏感的易燃易爆区等特定场合。不宜用在小于10Ω˙m的介质中。多用于海水、某些化学介质和低电阻率的土壤或滩涂地。不适用于高电阻率的土壤或淡水中。可用于近海平台等海洋钢结构物。由于钝化，不能用于淡水中。3.7强制电流法利用外部电源对被保护金属（结构物）施加一定的负电流，使被保护金属的电极电位通过阴极极化达到规定的保护电位范围，从而得到保护。强制电流阴极保护法在设计的时候需要考虑电源和辅助阳极的选择：强制电流法辅助阳极电源能长期连续供电，可靠性高输出电压、电流可调输出阻抗应与阴极保护系统回路电阻相匹配具有过载、防雷、故障保护装置对工作环境适应性强，操作维护简便投资成本合理具有良好的导电性能，阳极在电解质环境中的接界电阻低阳极极化率小，能通过较大的电流量化学稳定性好，耐腐蚀，消耗率低，自溶解量少，寿命长具有一定的机械强度，耐磨损，耐冲击和震动，可靠性高加工性能好，易于制成各种形状材料来源广泛易得，价格低廉3.8强制电流法—电源设备的选择电源设备有整流器和恒电位仪。在国外，恒电位仪主要用于排流、船舶、码头等所需保护电流变化幅度大，较频繁的地方。埋地管道的保护电流虽然随季节有所变化，但变化很小，且很慢(以月为周期)，故多用整流器。在国内，采用恒电位仪。而且发展到目前，恒电位仪特点发生了很大的变化：数字显示输出电压、输出电流、控制电位和保护电位值。机上装有假负载，便于仪器自检和维修。仪器具有软起动、防雷击余波、抗50Hz工频干扰，以及限流、误差报警等功能。仪器具有运行状态自动切换功能，当无法进行恒电位控制时（如参比电极回路开路），恒电位仪会自动从恒电位工作状态切换到恒电流工作状态，并恒定在预先设定的电流值上。设计注意：当管地电位或回路电阻有经常性较大变化时，宜采用恒电位仪。在防爆区域使用的电源设备应符合GB50058的要求。3.9强制电流法—型号参数确定不同的构筑物，有不同的标准参考。拿埋地管道来说，参照GB/T21448-2017埋地钢质管道阴极保护技术规范。3.10强制电流法—阳极地床阳极地床是焦炭填料和辅助阳极构成的一种“形式阳极”，它延长了阳极的有效长度和增大了有效直径，显著降低了阳极接地电阻。阳极地床设在土壤电阻率低的地方，设计阳极地床应考虑两个问题，一是阳极材料的消耗，二是阳极气体的逸放。为防止“气阻”有利于气体的逸出，在焦炭地床的上部还要填放一些粗砂或砾石，有些地方还要用多孔塑料管插至阳极地床中心，一是用于排气，二是必要时可往里注水。阳极地床分浅埋地床和深埋地床。在浅埋地床中又分为立式和水平式两种，当周围设施多且地表层土壤电阻率太高，不宜埋设地床时，就应考虑深井地床。深井地床一般埋深在地下20∽300m，具体深度值以保证辅助阳极的接地电阻符合规范要求为好。主要内容2.阴极保护技术介绍4.工程服务范围及产品展示1.材料腐蚀简介3.阴极保护设计244.1工程服务范围埋地钢质管道阴极保护工程设计、施工、保护效果智能监检测评价及故障诊断管道定位与管道防腐层破损点的查找、防腐层性能评估土壤、水等环境介质腐蚀性测量评定杂散电流腐蚀成因分析、交直流干扰检测和治理、效果评定联合站地下管网阴极保护大型储罐底板、外壁阴极保护凝汽器内壁阴极保护电厂海水循环水系统及取水设备阴极保护海港工程钢管桩结构、桥梁码头、水面舰艇船体阴极保护海底管道、海洋钻井平台管线的腐蚀检测与阴极保护油井套管阴极保护GIS、GPS、RS，3S测绘，全面腐蚀管理体系开发管道保护的先决条件：（1）管道绝不可以有额外的增加纵向电阻的管件（如联管节、膨胀节、带法兰的阀门等）或者它们必须用金属导线跨接（2）管道必须有良好的绝缘防腐层，或尽可能少的防腐层缺陷（3）在较短的管道接地端点以及较长管道受保护范围的端点应加绝缘接头，或用额外并联的阴极保护站限制电保护范围4.2埋地钢质管道阴极保护4.3储罐底板外壁阴极保护

储罐是管道运输不可缺少的设施，随着人们对投资回报、环境保护的重视，对储罐的阴极保护也得到广泛重视。储罐底板外壁可采用外加电流和牺牲阳极阴极保护。对于大型储罐，尤其视电阻率比较高时，宜选用外加电流的阴极保护方式，而对于土壤电阻率较低的环境中的小型储罐，宜选用牺牲阳极的保护方式储罐内壁的防腐设计方法，合理的情况应将其分开做。如在灌顶和罐壁可采用导静电涂料防腐，但对于罐底采用涂层与阴极保护联合保护。这样既可大大降低阴极保护的费用，又可通过阴极保护弥补由于覆盖层受损或老化所形成的腐蚀缺陷，大大延长油罐的安全使用寿命。考虑到安全及管理等诸多因素，原油储罐罐底内壁应设计牺牲阳极阴极保护，材料主要由3大类，锌合金、铝合金和镁合金，但由于镁合金阳极存在产生电火花的可能，不建议使用；另外对于工艺温度很高的储罐，锌合金牺牲阳极有发生极性逆转成为阴极的可能，所以也不建议使用。4.4原油储罐内壁的腐蚀与防护