金属腐蚀与防护-05-第四章(腐蚀控制方法)2)

1、4 腐蚀控腐蚀控制方法制方法扈俊颖扈俊颖缓蚀剂的分类缓蚀剂的分类 按化学组成，可分为无机缓蚀剂，有机缓蚀剂。按化学组成，可分为无机缓蚀剂，有机缓蚀剂。 按溶解性能，可分为油溶性缓蚀剂，水溶性缓蚀剂等。按溶解性能，可分为油溶性缓蚀剂，水溶性缓蚀剂等。 按溶液按溶液pHpH值，可分为中性介质缓蚀剂，酸性介质缓蚀剂等。值，可分为中性介质缓蚀剂，酸性介质缓蚀剂等。按保护金属种类，可分为钢铁缓蚀剂，铝及铝合金缓蚀剂等。按保护金属种类，可分为钢铁缓蚀剂，铝及铝合金缓蚀剂等。按膜层性质分类，氧化型，沉淀性和吸附型缓蚀剂等。按膜层性质分类，氧化型，沉淀性和吸附型缓蚀剂等。 EE不同类型缓蚀剂对实验极化曲线的影

2、响lgi阴极型阴极型lgi阳极型阳极型Elgi混合型混合型lgi钝化型钝化型E缓蚀剂 Icor Icor I阴极型缓蚀剂 土壤EcorEcor 缓蚀剂对电极反应的作用阴极极率Pc增大 Icor Icor I混合极型缓蚀剂 阴极极化率 Pc阳极极化率Pa都增大 Icor Icor I阳极型缓蚀剂 阳极极化率 Pa增大EcorEcorEcorEcorEEE 三种缓蚀剂保护膜缓蚀剂类型保护膜示意图膜的保护性能氧化膜型薄而至密，与金属结合牢固，保护效果好沉淀膜型厚而多钆，与金属结合较差，保护效果不好，可能造成结据问题吸附膜型在酸性介质中保护效果好，要求金属表面洁净 循环流动高压釜循环流动高压釜高温高压

3、循环流动腐蚀评价主要用于模拟工况下电化学失重高温高压循环流动腐蚀评价主要用于模拟工况下电化学失重腐蚀评价腐蚀评价p 多相流腐蚀评价多相流腐蚀评价p 模拟气相腐蚀评价模拟气相腐蚀评价p 模拟液相腐蚀评价模拟液相腐蚀评价p 模拟硫沉积的腐蚀评价模拟硫沉积的腐蚀评价 电化学工作站电化学工作站p 电化学腐蚀行为测试电化学腐蚀行为测试p 点蚀电位及点蚀动力学特征测试点蚀电位及点蚀动力学特征测试p 腐蚀钝化膜电化学特性腐蚀钝化膜电化学特性p 材料渗氢行为测试材料渗氢行为测试p 缓蚀效果快速评价缓蚀效果快速评价甘汞电极工作电极鲁金毛细管饱和KCl溶液Pt电极NaHSO4溶液阻隔作用阻隔作用 覆盖层的基本功能

4、（阻隔腐蚀介质）覆盖层的基本功能（阻隔腐蚀介质）阴极保护作用阴极保护作用 覆盖层中有活性金属组分（牺牲阳极）覆盖层中有活性金属组分（牺牲阳极）钝化、缓蚀作用钝化、缓蚀作用 覆盖层中掺杂其它组分（缓蚀剂、钝化剂等）覆盖层中掺杂其它组分（缓蚀剂、钝化剂等）等等 级级普通普通加强加强特强特强基本要求基本要求良好的良好的粘接粘接性性良好的电绝缘性良好的电绝缘性良好的良好的防水防水性性良好的良好的化学稳定化学稳定性性足够的机械性能和韧性足够的机械性能和韧性耐热和抗低温脆性耐热和抗低温脆性耐阴极剥离性能好耐阴极剥离性能好抗微生物腐蚀抗微生物腐蚀破损后破损后易修复易修复廉价且便于施工廉价且便于施工覆盖层覆盖

5、层转化膜转化膜铬铬酸酸盐盐处处理理磷磷化化氧氧化化无机涂层无机涂层搪搪瓷瓷玻玻璃璃陶陶瓷瓷混混凝凝土土有机涂层有机涂层塑塑胶胶橡橡胶胶涂涂料料防防锈锈油油非金属覆盖层非金属覆盖层金属覆盖层金属覆盖层离离子子注注入入化化学学镀镀热热浸浸镀镀扩扩散散镀镀压压制制成成复复合合材材料料金金属属衬衬里里喷喷镀镀电电镀镀 装饰装饰 耐磨损耐磨损 耐腐蚀耐腐蚀 管道常用外涂层种类管道常用外涂层种类涂层优点不足煤焦油瓷漆80年+的使用寿命 ，针孔少与钢材黏结力高，抗阴极剥离对健康和空气质量的影响 工厂预制缠带系统30年+的使用寿命，针孔少，与钢材黏结力高屏蔽土壤中的阴保电流 熔结环氧双层熔结环氧 35+年的使

6、用寿命，针孔少，与钢材黏结力高，抗阴极剥离抗冲击磨损能力较低吸湿率高 多层环氧/挤出聚烯烃系统 低的保护电流需要量，高的抗阴极剥离能力，与钢材优异的黏结性，高抗冲击和磨损性能 原始投入高，可能对阴保电流造成屏蔽 三层三层PEPE防腐层防腐层 管道埋地干线防腐采用三层管道埋地干线防腐采用三层PEPE防腐涂层，其结构为：防腐涂层，其结构为： 底层：底层：熔结环氧底层熔结环氧底层, ,厚度厚度100m100m； 中间层：中间层：共聚物热熔胶厚度共聚物热熔胶厚度170170250m250m； 外层（背层）：外层（背层）：聚乙烯防腐层聚乙烯防腐层, ,厚度厚度3.03.0或或3.7mm3.7mm。 根据

7、德国调研数据根据德国调研数据, ,三层三层PEPE涂层的使用寿命在涂层的使用寿命在3030年以上，是一种性能优异的年以上，是一种性能优异的外防腐涂层。从强度方面考虑，三层外防腐涂层。从强度方面考虑，三层PEPE分为普通型和加强型（穿跨越段），分为普通型和加强型（穿跨越段），普通型涂层总厚度为普通型涂层总厚度为3.0mm3.0mm左右，加强型涂层总厚度超过左右，加强型涂层总厚度超过3.7mm3.7mm。 确保管道防腐绝缘性能，在此基础上考虑施工方便、经济合理等因确保管道防腐绝缘性能，在此基础上考虑施工方便、经济合理等因素，通过经济技术综合分析与评价确定最佳方案。素，通过经济技术综合分析与评价确定

8、最佳方案。技术可行：技术可行：环境腐蚀，安全运行、施工环境、施工工艺环境腐蚀，安全运行、施工环境、施工工艺经济合理：经济合理：经济分析、结合国情、市场价格变动经济分析、结合国情、市场价格变动因地制宜：因地制宜：穿过环境差异很大的地域时，可根据需要选用不同穿过环境差异很大的地域时，可根据需要选用不同 的防腐层的防腐层外防腐涂层外防腐涂层环境环境多石段或河流穿越段多石段或河流穿越段 熔结环氧；挤出聚乙烯；双层熔结环氧；挤出聚乙烯；双层oror三层聚乙烯等三层聚乙烯等ClCl化物盐渍土壤化物盐渍土壤沼泽地带沼泽地带碳酸盐型土壤碳酸盐型土壤熔结环氧、挤出聚乙烯；煤焦油瓷漆等熔结环氧、挤出聚乙烯；煤焦油

9、瓷漆等挤出聚乙烯；煤焦油瓷漆等挤出聚乙烯；煤焦油瓷漆等石油沥青；聚乙烯粘胶带等石油沥青；聚乙烯粘胶带等介质高温介质高温熔结环氧；熔结环氧；改性聚丙烯等改性聚丙烯等沙漠、极地沙漠、极地熔结环氧；熔结环氧；聚乙烯冷缠胶带；聚乙烯冷缠胶带；三层聚乙烯；三层聚乙烯；oror煤焦油玻璃布；焦油毡煤焦油玻璃布；焦油毡手段一：埋地手段一：埋地管道防腐层缺管道防腐层缺陷检漏陷检漏目的：目的： 在不开挖管道的情况下，通过地面检测找出防腐在不开挖管道的情况下，通过地面检测找出防腐层破损和缺陷，进而有针对性地开挖修补层破损和缺陷，进而有针对性地开挖修补维护手段维护手段方法：方法： 连续测定距离两点间的电位差，找到电

10、位差最大连续测定距离两点间的电位差，找到电位差最大的一点。的一点。检漏仪：检漏仪： 发射机；接收机；导向仪；电火花检漏仪发射机；接收机；导向仪；电火花检漏仪检漏作业要求：检漏作业要求： 修补作业每年全线进行一次；修补后修补作业每年全线进行一次；修补后3-5a可适当可适当缩减仪检漏修补作业缩减仪检漏修补作业 方法原理方法原理外防腐涂层外防腐涂层防腐层检漏原理图防腐层检漏原理图 防腐层良好防腐层良好，信号衰减如，信号衰减如1 1，电位差小，电位差小 A A点破损，信点破损，信号衰减如号衰减如2 2，电，电位差小位差小手段二：防腐手段二：防腐层绝缘电阻的层绝缘电阻的测定及管理测定及管理目的：目的：

11、从防腐层的防腐机理出发，测定其对地绝缘电阻从防腐层的防腐机理出发，测定其对地绝缘电阻，对比该测量参数的变化，从而了解其综合状态，对比该测量参数的变化，从而了解其综合状态防腐层绝缘电阻测量方法：防腐层绝缘电阻测量方法： 抹布法；直流法；变频抹布法；直流法；变频选频法测量防腐层绝选频法测量防腐层绝缘电阻技术缘电阻技术防腐层分级管理及其对策防腐层分级管理及其对策 将一条管线的按单元管段实施检测，分级，按将一条管线的按单元管段实施检测，分级，按不同的技术状态登记采取措施不同的技术状态登记采取措施防腐层技术等级划分和分级管理基本原则防腐层技术等级划分和分级管理基本原则 维护手段维护手段方法原理方法原理

12、方法烦方法烦琐，测试段琐，测试段小，只能提小，只能提供某点的数供某点的数据，应用价据，应用价值不大值不大抹布法测量防腐层绝缘电阻抹布法测量防腐层绝缘电阻变频变频选频法示意图选频法示意图 在上述方法优缺点基础上，由我国工程技术人员开发在上述方法优缺点基础上，由我国工程技术人员开发利用交频信号传输的经典理论，将埋地管道视为单线利用交频信号传输的经典理论，将埋地管道视为单线-大地大地信号通道，根据数学推倒，计算电阻。信号通道，根据数学推倒，计算电阻。直流法测量防腐层绝缘电阻直流法测量防腐层绝缘电阻 向被测管道施加电压，测取施加电压前后被测向被测管道施加电压，测取施加电压前后被测段两端管地电位的变化，

13、和被测段内获得的电流，段两端管地电位的变化，和被测段内获得的电流，求得被测防腐层的绝缘电阻求得被测防腐层的绝缘电阻外管（基管）外管（基管）内管（覆层）内管（覆层）电镀金属涂层电镀金属涂层1. 1. 抗硫碳钢抗硫碳钢 耐腐蚀性差耐腐蚀性差2. 2. 超级超级13Cr13Cr 价格较贵价格较贵 抗抗SSC、HIC性能差性能差钨合金镀层技术优势钨合金镀层技术优势含硫油气井油管管材技术方案含硫油气井油管管材技术方案现有技术存在问题现有技术存在问题1. 1. 耐蚀性好耐蚀性好 高高H2S-CO2条件条件2. 2. 价格较耐蚀合金便宜价格较耐蚀合金便宜 3.3. 油田成功应用油田成功应用 抽油杆和注水井油

14、管抽油杆和注水井油管19u衬管材质：衬管材质：4c类镍基合金。类镍基合金。价格昂贵，成本高。价格昂贵，成本高。材质材质类型类型平均腐蚀速率平均腐蚀速率mm/a140140160160静态静态动态动态静态静态动态动态BG2830BG28300.01120.01120.03390.0339- -0.002230.00223BG2532BG25320.02830.02830.03050.03050.005060.005060.003040.00304SM2535SM25350.03780.03780.03500.03500.003800.003800.005400.00540BG2242BG2242

15、0.03600.03600.02970.02970.004550.004550.003210.00321SM2242SM22420.03900.03900.02890.02890.003290.003290.0003370.000337实验条件：实验条件：H2S分压分压5MPa、CO2分压分压11MPa、 NaCl：6%、pH=4，元素硫，元素硫3g/Lu替代方案：钨合金镀层衬管替代方案：钨合金镀层衬管井型井型定向井定向井水平井水平井衬管规格衬管规格114.3114.3* *8.568.56127127* *9.199.19使用长度使用长度500m500m1000m1000m重量重量11.64

16、5T11.645T26.79T26.79T费用费用315315万元万元724724万元万元备注备注按按4c类镍基合金类镍基合金27万元万元/吨计吨计算算衬管费用预算20u镀层耐蚀性能实验镀层耐蚀性能实验环境环境H2SCO2单质硫单质硫pH温度温度Cl-浓度浓度参数参数5MPa11MPa10g/l4.516080000ppm试样试样腐蚀速率腐蚀速率(mm/a)(mm/a)平均腐蚀速率平均腐蚀速率(mm/a)(mm/a)1#1#0.0113 0.0113 0.01190.01190.0124 0.0124 2#2#0.00830.00830.00760.00760.0069 0.0069 钨镍合金

17、微观腐蚀形貌（15）试样表面宏观腐蚀形貌（去除表面腐蚀产物膜后）21u镀层耐磨性能实验镀层耐磨性能实验试样状态试样状态CrCrFeNiWFeNiWNiPWNiPWNiPNiPNiWPNiWP平均摩擦系数平均摩擦系数0.0973 0.0973 0.0861 0.0861 0.1032 0.1032 0.1119 0.1119 0.09440.0944试样平均磨损深度试样平均磨损深度3.53.5m m1.51.5m m4.54.5m m1515m m2.82.8m m武汉材料保护研究所检测报告 对具有对具有活态活态钝态钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过阳极极化阳极

18、极化电电流，使金属的电位正移到流，使金属的电位正移到稳定钝化区稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大大降内，金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为阳极保护低，这种防护方法称为阳极保护。 EEtpEpp i维 i致 i能够进行阳极保护的腐蚀体系的阳极能够进行阳极保护的腐蚀体系的阳极极化曲线及保护参数极化曲线及保护参数（1 1）阳极保护的实现必须具备两个条件：阳极保护的实现必须具备两个条件： 第一第一 腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳极极化时金属能够钝化。极极化时金属能够钝化。第二第二 阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则阳极极化时金属的

19、电位要正移到钝化区内，否则金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大（称为电解金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大（称为电解腐蚀）。腐蚀）。 （2 2） 保护参数保护参数 致钝电流密度致钝电流密度i致致：为使金属钝化所需的外加阳极极化电流度：为使金属钝化所需的外加阳极极化电流度 。维钝电流密度维钝电流密度i维维：钝化区所对应的阳极极化电流密度。：钝化区所对应的阳极极化电流密度。i维维 用于用于维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金属的腐蚀速度。属的腐蚀速度。i维维 越小，阳极保护的效果越好。越小，阳极保护的效果越好。维钝区电位范围维钝

20、区电位范围EppEtp： 反映金属钝态的稳定程度，钝化区反映金属钝态的稳定程度，钝化区电位范围越宽，说明金属钝化后不容易活化或过钝化。电位范围越宽，说明金属钝化后不容易活化或过钝化。 钢铁的（阴极保护）保护电流密度环境条件Ipr(mA/m)环境条件Ipr(mA/m)稀硫酸海水淡水高温淡水高温淡水室温流动流动氧饱和脱气1201506018040中性土壤中性土壤中性土壤混凝土混凝土细菌繁殖通气不通气含氯化物无氯化物40040451金属防蚀技术便览几个腐蚀体系的阳极保护参数金属溶液温度C致(A/m)维(A/m)EppEtp(V, SCE)碳钢碳钢碳钢不锈钢50%H2SO4碳铵生产碳化液25%NH4O

21、H67%H2SO42740室温242325300左右2.656310.510.30.001+0.61.4-0.3+0.9-0.8+0.4+0.03+0.8碳铵生产装置中碳化塔阳极保护1000800600400200 0-200-400-600-800-10001.NH OH溶液2.NH HCO 溶液3.碳化工作液40电位1 0 1 2阴极框架支撑接电源正极 1 2 3阴极框架阴极棒冷却水箱塔体塔底阴极筐阴极引出棒接电源负极阴极母排Lgi(A/M)SO 发生器阳极保护电位E(V硫酸亚汞电极)3.83.43.02.62.2.1.81.41.00.60.2-0.2-0.6-1.0-2 -1 0 1

22、2 31.室温2.100c3.200c4.250c5.300c1455423Lgi(A/m)氨水罐群循环极化法阳极保护示意 引自化工机械1983 No.P54周期转换可控硅恒电位仪（循环周期8分：极化2分，断电6分）氨水成分：NH 18-20%Co 微量-2%尿素 0-1.5%参参参参1 2 3 4辅助参比工作12 3 44#1#2#3#-阴极1Cr1321m参比电极:Pb+辅助阳极和参比电极分布平面图辅助阳极：合金阳极，左右对秒，基本均匀分布，阳极间距2528M，安装在重戴水线到船底基线展开面的13处。参比电极：Ag/Agce 电极，共6支，左右舷各3支，分布在两个阳极之间，阳极屏蔽层边缘。

23、长征舱外加电流阴极保护 腐蚀与防护1980,No3船尾A1 R1 A3 R3 As A7 R5 A9A2 R2 A4 A6 R4 As A10 R6三货舱尾轴弄控制室主机舱副机舱行李舱二货舱一货舱船首 金属金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时， 分为分为外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法和和牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护法。法。O通外电后通外电后E1ECICIPI电位电位E0电流电流I未通电流前未通电流前EA0阳极平衡电位；阳极平衡电位；EC0阴极平衡电位阴极平衡电位EC自然腐蚀电位；自然腐蚀电位；IC自然腐蚀电流自然腐蚀电流I对应电位的腐蚀电流；对应电位

24、的腐蚀电流；IP最小保护电流最小保护电流EA0A阳极化阳极化EC0C阴极化阴极化CI1外加电流段外加电流段金属微电池的阳极电流DP结论：要使金属得到结论：要使金属得到保护，必须把保护，必须把阴极极化到其阴极极化到其腐蚀电池阳极腐蚀电池阳极的平衡电位的平衡电位阳阳极极阴阴极极牺牺牲牲阳阳极极阴阴极极阳阳极极牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极种类及应用范围：（）带状（）带状牺牲阳极：牺牲阳极：主要应用于主要应用于高电阻率土壤高电阻率土壤、淡水及空间狭窄局部场合，如套管内、淡水及空间狭窄局部场合，如套管内 （）（）镁合金镁合金牺牲阳极：牺牲阳极：镁合金牺牲阳极相对密度小，电极电位很负，极化率低，镁合金

25、牺牲阳极相对密度小，电极电位很负，极化率低，对铁的驱动电压大。因其具有很负的开路电位等性能，广泛对铁的驱动电压大。因其具有很负的开路电位等性能，广泛地应用于土壤、海水、海泥及工业水环境中。地应用于土壤、海水、海泥及工业水环境中。 牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极种类及应用范围：（）锌（）锌- -铝铝- -镉合金牺牲阳极：镉合金牺牲阳极：锌锌- -铝铝- -镉合金牺牲阳极适用于海水、淡海水介质中的船舶、机镉合金牺牲阳极适用于海水、淡海水介质中的船舶、机械设备、海洋工程和海港设施以及低电阻率土壤中的管道、电缆等械设备、海洋工程和海港设施以及低电阻率土壤中的管道、电缆等设施金属防腐蚀的阴极保护。设施

26、金属防腐蚀的阴极保护。 牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极种类及应用范围：（）铝（）铝- -锌锌- -铟系牺牲阳极：铟系牺牲阳极：铝铝- -锌锌- -铟系合金牺牲阳极适于海水介质中船舶、机械设备、海洋工铟系合金牺牲阳极适于海水介质中船舶、机械设备、海洋工程和海港设施以及海泥中管道、电缆等设施金属防腐蚀的阴极保护。程和海港设施以及海泥中管道、电缆等设施金属防腐蚀的阴极保护。 牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极种类及应用范围：（）（）镯式镯式牺牲阳极：牺牲阳极：主要应用于水下和海底管道上，多以锌合金为材料，兼顾防腐蚀、主要应用于水下和海底管道上，多以锌合金为材料，兼顾防腐蚀、配重和长寿命。配重和长寿命

27、。 牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极种类及应用范围：牺牲阳极的埋设方式牺牲阳极的埋设方式1、牺牲阳极埋设有牺牲阳极埋设有立式和卧式立式和卧式两种，埋设位置分轴向和径两种，埋设位置分轴向和径向。向。2 2、牺牲阳极在管道的分布宜采用、牺牲阳极在管道的分布宜采用单支或集中成组单支或集中成组两种方式。两种方式。3 3、阳极与管道的距离，一般情况下阳极埋设位置应距管道、阳极与管道的距离，一般情况下阳极埋设位置应距管道3 35 5，最小不宜小于，最小不宜小于0.30.3，成组埋设时，阳极间距以，成组埋设时，阳极间距以2 23 3为宜。为宜。 在管道一侧在管道一侧 在管道两侧在管道两侧 O通外电后通外电后

28、E1ECICIPI电位电位E0电流电流I未通电流前未通电流前EA0阳极平衡电位；阳极平衡电位；EC0阴极平衡电位阴极平衡电位EC自然腐蚀电位；自然腐蚀电位；IC自然腐蚀电流自然腐蚀电流I对应电位的腐蚀电流；对应电位的腐蚀电流；IP最小保护电流最小保护电流EA0A阳极化阳极化EC0C阴极化阴极化CI1外加电流段外加电流段金属微电池的阳极电流DP结论：要使金属得到保护，必结论：要使金属得到保护，必须把阴极极化到其须把阴极极化到其腐蚀电池阳极的平腐蚀电池阳极的平衡电位衡电位外加电流阴极保护系统示意图外加电流阴极保护系统示意图 直流电源的正极连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）。直流电源的正极

29、连接辅助阳极，负极连接需要保护的构件（管道）。 电流从辅助阳极流出，经电解质到达管道表面（破损处），再流回电源的电流从辅助阳极流出，经电解质到达管道表面（破损处），再流回电源的负极。负极。%100corracorriiiP%100%100/applacorrcorrappliiiiiPZ未保护时的金属腐蚀电流密度保护时的金属腐蚀电流密度外加电流密度外加电流阴极保护系统的主要设施外加电流阴极保护系统主要由四部分组成：外加电流阴极保护系统主要由四部分组成： 直流电源直流电源 辅助阳极辅助阳极 被保护管道被保护管道 附属设施附属设施外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成(1)(1)电源

30、：电源：外加电流阴极保护电源分为：外加电流阴极保护电源分为：整流整流器和恒电位仪器和恒电位仪两种。两种。整流器整流器：是一种将交流电转变为直流电的装置。：是一种将交流电转变为直流电的装置。由变压器、整流元件、滤波器、控制单元等组由变压器、整流元件、滤波器、控制单元等组成，它机构简单、易于安装、操作维护简便，成，它机构简单、易于安装、操作维护简便，工作稳定、适应性强。工作稳定、适应性强。恒电位仪恒电位仪：广义地说，恒电位仪也是一种整流：广义地说，恒电位仪也是一种整流器。它是一种能自动地控制管道电位恒定的电器。它是一种能自动地控制管道电位恒定的电子仪器。它有一个控制电位和一个保护电位，子仪器。它有

31、一个控制电位和一个保护电位，恒电位仪的作用就是控制输出使保护电位和控恒电位仪的作用就是控制输出使保护电位和控制电位达到一致。若保护电位偏正则增加输出，制电位达到一致。若保护电位偏正则增加输出，若保护电位偏负则减小输出。若保护电位偏负则减小输出。PC-1APC-1A型恒电位仪型恒电位仪阴极保护整流器阴极保护整流器外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成(2)(2)辅助阳极辅助阳极（也称惰性阳极）一般由高硅（也称惰性阳极）一般由高硅铸铁、铂钛或贵金属氧化物和填埋料（通常为铸铁、铂钛或贵金属氧化物和填埋料（通常为焦碳）组成；阳极寿命应尽可能长，选择合适焦碳）组成；阳极寿命应尽可能长，选择

32、合适的数量并埋在土壤电阻率低的位置以降低阳极的数量并埋在土壤电阻率低的位置以降低阳极接地电阻。接地电阻。 辅助阳极地床是阴极保护站重要的辅助设施，辅助阳极地床是阴极保护站重要的辅助设施，通常阳极地床型式可分为深井和水平连续浅埋通常阳极地床型式可分为深井和水平连续浅埋两种形式，阳极材料采用贵金属氧化物或加铬两种形式，阳极材料采用贵金属氧化物或加铬高硅铸铁等。高硅铸铁等。阴极（即管道）阴极（即管道）外加电流阴极保护系统的构成外加电流阴极保护系统的构成(3)(3)连接电缆：连接电缆：功能是将上述各部分组件，按照技术要求连功能是将上述各部分组件，按照技术要求连接成完整的保护系统。接成完整的保护系统。

33、电缆类型：电缆类型： 阳极电缆阳极电缆 阴极电缆阴极电缆 零位接阴电缆零位接阴电缆 参比电缆参比电缆 接地电缆接地电缆 （1）阳极种类的选择 在一般土壤中可采用高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极； 在盐渍土、海滨土或酸性和含硫酸根离子较高的环境中，宜采用含铬高硅铸铁阳极。 高电阻率的地方宜使用钢铁阳极。 覆盖层质量较差的管道及位于复杂管网或多地下金属构筑物区域内的管道可采用柔性阳极，但不宜在含油污水和盐水中使用。阳极地床的设计遵循以下几方面要求：阳极地床的设计遵循以下几方面要求：辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资，因此辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况选定

34、。选择阳极安装位置的原则是: 地下水位较高或潮湿低洼处； 土层厚,无块石,便于施工； 土壤电阻率一般应小于50欧姆米，特殊地区也应小于100.m； 对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其它金属管道； 考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避免建后可能出现的搬迁； 阳极位置与管道的垂直距离不宜小于50m。 地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。辅助阳极埋设位置的选择辅助阳极埋设位置的选择浅埋式地床结构浅埋式地床结构 将电极埋入距地表将电极埋入距地表15米的土层中米的土层中, 这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设这是管道阴

35、极保护一般选用的阳极埋设形式。浅埋式阳极又可分为形式。浅埋式阳极又可分为立式立式,水平水平式两种式两种,对于钢铁阳极可能两种联合称对于钢铁阳极可能两种联合称为联合式阳极。为联合式阳极。 立式阳极：由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成。电极间用电缆联接。立式阳极：由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成。电极间用电缆联接。其优点有其优点有:全年接地电阻变化不大全年接地电阻变化不大;当阳极尺寸相同时当阳极尺寸相同时,立式地床的接地电阻较立式地床的接地电阻较水平式小。水平式小。 水平式阳极：将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中水平式阳极：将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中,其优点有其优点有:安装土

36、石安装土石方量较小方量较小,易于施工；容易检查地床各部分的工作情况。易于施工；容易检查地床各部分的工作情况。 联合式阳极：指采用钢铁材料制成地床联合式阳极：指采用钢铁材料制成地床,它由上端联接着水平干线的一排立式它由上端联接着水平干线的一排立式阳极所组成阳极所组成.辅助阳极的结构辅助阳极的结构深埋式阳极深埋式阳极(深井式深井式) 当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制当阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制,或者在地下管或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时网密集区进行区域性阴极保护时,使用深埋式阳极使用深埋式阳极,可获得浅埋式阳极可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。深埋式地

37、床根据埋设深度不同可分为浅深井所不能得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井(2040米米)、中深井、中深井(50100米米)和深井和深井(100米米)三种。三种。 深埋式阳极地床的特点是接地电阻小深埋式阳极地床的特点是接地电阻小,对周围干扰小对周围干扰小,消耗功率低消耗功率低,电流电流分布比较理想。它的缺点是施工复杂技术要求高分布比较理想。它的缺点是施工复杂技术要求高,单井造价贵。尤其单井造价贵。尤其是深度超过是深度超过100米的深阳极米的深阳极,施工需要大钻机，这就限制了它的应用。施工需要大钻机，这就限制了它的应用。 浅埋阳极示意图 外加电流阴极保护系统的辅助设施 埋地型参比

38、电极埋地型参比电极 测试桩测试桩 电绝缘装置电绝缘装置 检查片检查片 均压线均压线 导线导线阴极保护正常运行的其它必要设施阴极保护正常运行的其它必要设施参比电极参比电极 ：是测量被保护结构物电位的半电池。管道上最常是测量被保护结构物电位的半电池。管道上最常用的参比电极是用的参比电极是铜铜/ /硫酸铜参比电极硫酸铜参比电极(CSE)(CSE)。结构为一根较粗的铜。结构为一根较粗的铜棒用做电极体，浸入饱和硫酸铜溶液。它分为便携和长效两种。棒用做电极体，浸入饱和硫酸铜溶液。它分为便携和长效两种。长效参比一般埋设在通电点和测试桩附近用于测量管道电位。长效参比一般埋设在通电点和测试桩附近用于测量管道电位

39、。、液体硫酸铜参比电极 主要用于测量管地电位，用于埋地使用时，由于密封处理不好，经常会造成渗漏过度，经常添加硫酸铜溶液，且一到冬季又容易冻结，影响恒电位仪的正常工作，目前已很少埋地使用。、长效埋地型硫酸铜参比电极 电极结构：电极由素烧陶瓷罐、管状或弹簧状铜电极和硫酸铜晶体所构成。使用前应在水中浸泡24小时，形成饱和硫酸铜溶液。 电极地床结构：在参比电极周围填充510厚的填包料。填包料的主要成分为石膏粉、硫酸钠、膨润土，其体积比为75：5：20埋地型参比电极的类型埋地型参比电极的类型阴极保护正常运行的其它必要设施阴极保护正常运行的其它必要设施测试桩：测试桩： 为了确认已经按照适用准则建立起符合要

40、求的阴极保护，以为了确认已经按照适用准则建立起符合要求的阴极保护，以及阴极保护系统的所有部分都正常运行，进行电性能测量和及阴极保护系统的所有部分都正常运行，进行电性能测量和检测是十分必要的。检测是十分必要的。测试桩是用来测定埋地管线的阴极保护测试桩是用来测定埋地管线的阴极保护状况以及进行腐蚀控制相关的其他测试工作的最好途径状况以及进行腐蚀控制相关的其他测试工作的最好途径。 测试桩根据其功能，其类型为电位测试桩、电流测试桩、绝测试桩根据其功能，其类型为电位测试桩、电流测试桩、绝缘接头测试桩、牺牲阳极测试桩和穿路套管测试桩等。缘接头测试桩、牺牲阳极测试桩和穿路套管测试桩等。阴极保护正常运行的其它必

41、要设施阴极保护正常运行的其它必要设施绝缘件绝缘件：在长输管线中，绝缘接头用来断开被在长输管线中，绝缘接头用来断开被保护管道和与之相连的某些装置、设备、支路的电保护管道和与之相连的某些装置、设备、支路的电连接，避免阴级保护电流散失到不需要保护的相连连接，避免阴级保护电流散失到不需要保护的相连部件上，以保证阴极保护技术的成功。是管道阴极部件上，以保证阴极保护技术的成功。是管道阴极保护系统中不可缺少的重要管件。在分输站的进出保护系统中不可缺少的重要管件。在分输站的进出站、阀室放空管、阀室内接地处均设有绝缘接头。站、阀室放空管、阀室内接地处均设有绝缘接头。电位变送器电位变送器：电位传送器可将埋地金属电

42、位传送器可将埋地金属管道的管地电位信号管道的管地电位信号(-3(-30V)0V)隔离变换成标准工隔离变换成标准工业信号（业信号（4 420mA20mA）输出，便于站控系统进行数）输出，便于站控系统进行数据采集和处理。在大部分的阀室内均有电位传送据采集和处理。在大部分的阀室内均有电位传送器，用于传送管道电位。器，用于传送管道电位。阴极保护准则阴极保护准则我们如何知道埋地结构获得了充分保护？我们如何知道埋地结构获得了充分保护？最常用的准则是电位准则，也就是测量管道与地之间的电位。最常用的准则是电位准则，也就是测量管道与地之间的电位。1 1、在施加阴极保护时，测得的管道相对饱和硫酸铜参比电极（简称、

43、在施加阴极保护时，测得的管道相对饱和硫酸铜参比电极（简称CSECSE）电位）电位达到达到-850mV-850mV或更负，或更负，2 2、阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比、阴极保护状态下管道的极限保护电位不能比-1200mV-1200mV（CSECSE）更负。）更负。3 3、以上测量电位时应消除以上测量电位时应消除IRIR降的影响。降的影响。IRIR降：根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间的电解质降：根据欧姆定律，由于电流的流动在参比电极与金属管道之间的电解质（土壤）内产生的电压降。（土壤）内产生的电压降。 防腐工程师需要定期进行测量和检测，以便及时发现管道阴极保护状况的变

44、化。防腐工程师需要定期进行测量和检测，以便及时发现管道阴极保护状况的变化。管道实施阴极保护的基本条件管道实施阴极保护的基本条件管道必须处于有电解质的环境中，以便能建立起连续的电路。如土壤、管道必须处于有电解质的环境中，以便能建立起连续的电路。如土壤、海水、河流等介质中都可以进行阴极保护。海水、河流等介质中都可以进行阴极保护。管道必须电绝缘。首先，管道必须要采用良好的防腐层尽可能将管道管道必须电绝缘。首先，管道必须要采用良好的防腐层尽可能将管道与电解质绝缘，否则会需要较大的保护电流密度。其次，要将管道与与电解质绝缘，否则会需要较大的保护电流密度。其次，要将管道与非保护金属构筑物电绝缘，否则电流将流失到其他金属构筑物上，造非保护金属构筑物电绝缘，否则电流将流失到其他金属构筑物上，造成其他金属构筑物的腐蚀以及管道阴极保护效果的降低。成其他金属构筑物的腐蚀以及管道阴极保护效果的降低。管道必须保持纵向电连续性。管道必须保持纵向电连续性。1、阴极保护投入前对被保护管道的检查、阴极保护投入前对被保护管道的检查管道对地绝缘的检查：从阴极保护的原理介绍, 已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。 应检查管