阴极保护方案的合理选择

1、阴极保护方案的合理选择河南汇龙合金材料有限公司2019年正版阴极保护方案的合理选择利用先进的防腐蚀技术，降低腐蚀造成的损失是工程设计 中应该重点考虑的问题。电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象， 而阴极保护则是基于电化学反应机理而采取的保护技术之 一。下文结合工程应用就合理选择阴极保护方案问题进行探 讨。1阴极保护基本原理及保护方式阴极保护是给被保护物体通以阴极电流，使之阴极极化 而防止腐蚀，主要保护方式分为牺牲阳极法和外加电流法 (也称强制电流法)两种。1.1牺牲阳极法牺牲阳极的阴极保护是利用腐蚀电池的原理，在原来的 腐蚀电池体系中接人一个更加活泼的金属，组成新的宏观腐 蚀电池。接入的活泼金属电极电

2、位更负，在新的宏观电池中 处于阳极状态。由于该金属的腐蚀对原有腐蚀电池提供保 护，加快了自身的腐蚀，因此称为牺牲阳极。牺牲阳极材料应能满足下列要求：要有足够的负电位，而且很稳定；在保护过程中，阳极极化较小，溶解均匀而且极化 产物容易脱落;自腐蚀速率小、腐蚀均匀而且要有高而稳定的电流 效率；腐蚀产物不污染环境.无公害；阳极材料来源广泛，加工容易，价格便宜。根据上述原则，设计中必须考虑被保护金属的活性，确 定介质的(土壤、水或化工介质)的电阻率，根据介质的腐蚀 性、防护层种类、被保护设备的表面积，计算所需保护的电 流量，确立被保护设备的电连续性，以及电绝缘结构与位置。 选择合理的阳极安装方式，便于

3、以后的识别与更换。对于被 保护金属是铝或铅时，其保护电位一定要加以限制，否则会 产生负效应，形成阴极腐蚀。牺牲阳极的阴极保护的优点在于选材容易，安装方便， 可随时补充阳极材料。同时，投入运行后，不需要专门管理。 另外，不存在极性接反问题，对临近的构筑物的干扰影响极 小或基本无干扰。对于小规模的工程项目以及边远地区的工 程项目。均可采用这类保护方式。牺牲阳极保护方法的不足是对高电阻率的土壤保护效 果不佳。另外，由于阳极数量较多，不同安装地点的阳极使 用寿命有很大差距，造成阳极腐蚀的不均匀，对于设计寿命 较长的设备，需要不定期地补充阳极，而且保护电流几乎不 可凋。1.2外加电流法外加电流法(也称强

4、制电流法)顾名思义就是由外部的 直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化， 达到阴极保护的目的。外加电流法阴极保护方案由辅助阳 极、参比电极、直流电源以及相关的连接电缆所组成。辅助 阳极的功能是将保护电流经电解质输送到保护体上，是保护 系统的重要组成部分。阳极性能的优劣以及其设计寿命的长 短都直接影响阴极保护的效果，但作为辅助阳极应该具有下 列基本性能：具有良好的导电性及较低的电阻；耐腐蚀，消耗量小，寿命长；具有一定的机械强度和稳定性，能承受施工及维修 时可能遭到的外力冲击；材料选择容易，价格便宜；容易加工成各种形状，便于安装。外加电流保护中 的直流电源要求能长期连续运行，另外必须适

5、应所在地的环 境条件。对于石化企业的储罐区，还应满足爆炸危险区域的 要求。一般情况下，直流电源应尽量安装在爆炸危险区域以 外，当安装在爆炸危险区域内时，要采用防爆产品。国内的 电源一般采用恒电位仪，而国外普遍采用整流器。整流器结 构简单，性能可靠，能长期稳定运行，而且维修方便，价格便宜。恒电位仪能控制参比电极附近的电位在规定数值，但 不能恒定整个系统的电位，采用自动控制的恒电位仪结构复 杂.故障率高，而且维修复杂，电源效率较低。因此，笔者 认为在设计中电源系统应优先考虑选择整流器供电。与牺牲阳极法相比，外加电流法系统较复杂，因此在设 计中还应考虑下列因素：确定外加的保护电压，一般情况下其保护电

6、压不宜 超过100v;确定整个回路的电阻，包括辅助阳极的接地电阻， 连接导线的电阻等；辅助阳极的确定：包括材料的选择，数量和尺寸， 最佳安装位置以及最佳安装方式，阳极的安装距离等；选取参比电极的种类及数量；确定连接电缆的经济截面积。外加电流法的优点在于保护电压输出可调，可适应意料 之外的一些变化;不受土壤或水的电阻率限制；2影响阴极保护费用的因素阴极保护是一项综合工程，在考虑保护方式优劣的同 时，必须考虑阴极保护的费用，以发挥阴极保护的最佳经济 效益。影响阴极保护费用的因素主要有：保护电流的大小：保护电流的大小取决于被保护设 备的保护面积，而相同保护设备其所需的保护电流大小取决 于覆盖层的质量

7、，同时与被保护设备有电连接的其它金属设 备，必须实行电绝缘，否则会增加保护电流。如地下金属管 线与地上的连接，石油储罐与进出管线之间，储罐的接地与 系统地网之间等部位，必须考虑电绝缘问题。环境的电阻率：环境的电阻率决定了阳极接地电阻 的大小，而阳极接地电阻的大小影响了阳极的数量，同时影 响设备的耗电多少。因此，对石化企业的罐区进行阴极保护 设计时，尽量利用实际测量数据而不能选用地区平均值，有 时地区的土壤电阻率与罐区的实际情况会相差数倍甚至数 十倍。工程规模的大小：因为工程规模的大小是决定选择 保护方式的重要因素，而保护方式的不同造成投资的不同。 如果不考虑工程规模的大小，而任意选择阴极保护方式.可 能会造成资金的浪费或保护失败。除上述因素外，还应考虑采用阴极保护前后的运营费 用、被保护设备的折旧费用、使用寿命和采用阴极保护前后 的设备维修费用等。综合考虑所有因素，才能够合理分析阴 极保护的合理性和经济性。3小结综上所述，影响阴极保护的因素很多，在选择阴极保护 方式时，应综合考虑各种因素。对于工程规模较大、土壤电 阻率高、而且