陰極保護(hù)

   

簡(jiǎn)述

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。

定義

陰極保護(hù)：為了防止通信線(xiàn)路或設(shè)備被腐蝕，而使被保護(hù)的設(shè)備對(duì)地保持負(fù)電位的一種防腐蝕措施。

原理

陰極保護(hù)的原理是在線(xiàn)纜的金屬外皮上人為接入負(fù)電位，在一定距離之外的電極上接正電極，確保線(xiàn)纜的金屬外皮對(duì)地具有負(fù)電位。這樣就不會(huì)出現(xiàn)電流通過(guò)線(xiàn)纜的外皮向外流出的現(xiàn)象，這樣會(huì)起到保護(hù)線(xiàn)纜外皮的作用。

設(shè)備

陰極保護(hù)使用的場(chǎng)合較多，它通常由一個(gè)電源變壓器和一個(gè)橋型整流器組成。陰極保護(hù)的電壓是可以調(diào)節(jié)的，使用的電源負(fù)荷較大。它把交流220 V電源通過(guò)變壓器和整流電路變成直流，將負(fù)電極接至金屬外皮，正電極接地，確保線(xiàn)纜外皮對(duì)地保持適當(dāng)?shù)呢?fù)電位，這樣線(xiàn)纜的金屬外皮就不容易受到腐蝕了。

陰極保護(hù)設(shè)備如果不用交流電，也可以用直流電池供電。但注意陰極設(shè)備應(yīng)安裝在線(xiàn)纜外皮平均正電位最高的地點(diǎn)。

陰極保護(hù)設(shè)備接地的正電極有大量的電流流出，如果采用金屬接地體，這會(huì)消耗很大；通常采用石墨電極作為接地體。

將陽(yáng)電極與線(xiàn)纜金屬外皮相連并埋在地下，陽(yáng)電極的電位高于線(xiàn)纜外皮電極的電位，它與電纜外皮構(gòu)成原電池，由陽(yáng)電極流向電纜外皮的電流，可以抵消電纜外皮流出的電流，這樣陽(yáng)電極就代替線(xiàn)纜的金屬外皮受到腐蝕，“李代桃僵”通過(guò)犧牲陽(yáng)電極的方式保護(hù)了電纜，大家應(yīng)該知道，陽(yáng)電極為何也稱(chēng)為“犧牲電極”了吧。

工作原理

金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時(shí)，電位負(fù)移，金屬陽(yáng)極氧化反應(yīng)過(guò)電位ηa減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱(chēng)為陰極保護(hù)效應(yīng)。利用陰極保護(hù)效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護(hù)方法叫做陰極保護(hù) 。

由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時(shí)，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。

兩種陰極保護(hù)法：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極保護(hù)。

1、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的相同的電位下。該方式簡(jiǎn)便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結(jié)構(gòu)。如，城市管網(wǎng)、小型儲(chǔ)罐等。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料的報(bào)道，對(duì)于犧牲陽(yáng)極的使用有很多失敗的教訓(xùn)，認(rèn)為犧牲陽(yáng)極的使用壽命一般不會(huì)超過(guò)3年，最多5年。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)失敗的主要原因是陽(yáng)極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽(yáng)極的電流輸出。產(chǎn)生該問(wèn)題的主要原因是陽(yáng)極成份達(dá)不到規(guī)范要求，其次是陽(yáng)極所處位置土壤電阻率太高。因此，設(shè)計(jì)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，除了嚴(yán)格控制陽(yáng)極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽(yáng)極床位置。

2、外加電流陰極保護(hù)是通過(guò)外加直流電源以及輔助陽(yáng)極，是給金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過(guò)剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周?chē)h(huán)境。該方式主要用于保護(hù)大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)，如：長(zhǎng)輸埋地管道，大型罐群等。

陰保方式

 

檢查測(cè)試

1.所有強(qiáng)制電流電源每?jī)稍聶z查一次，間隔長(zhǎng)一些或短一些也可能是合適的。運(yùn)行正常的判據(jù)是：電流輸出、正常的功耗、表示正常運(yùn)行的信號(hào)或官道上令人滿(mǎn)意的陰極保護(hù)水平。

2.作為預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的一部分，為最大限度地減少使用中的損壞，所有強(qiáng)制電流保護(hù)設(shè)施應(yīng)每年檢查一次。檢查內(nèi)容包括電氣故障、安全接地的連接點(diǎn)、儀表的精度、效率及回路電阻。

3.反向電流開(kāi)關(guān)、二極管、干擾跨接和其他保護(hù)裝置等，如果失效可能危及構(gòu)筑物的保護(hù)，其正常的功能檢查應(yīng)每?jī)蓚€(gè)月一次。

4.應(yīng)定期檢查并評(píng)價(jià)絕緣接頭、電連續(xù)性跨接及套管絕緣的有效性，可通過(guò)電測(cè)量完成。

具備條件

在采用陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)具備以下條件：

1.被保護(hù)構(gòu)筑物必須是可導(dǎo)電的金屬件，且具有足夠低的縱向?qū)щ娐剩?

2.與低歐姆的接地裝置不得有金屬導(dǎo)電性連接；

3.容器和管道均應(yīng)具有足夠電阻率的防腐層。

注：隨著防腐層電阻的增大，保護(hù)電流密度相應(yīng)地降低，越加有利于電流均勻分布，擴(kuò)大保護(hù)范圍。當(dāng)保護(hù)電流密度增大時(shí)對(duì)外部裝置的干擾影響也增加。

若管道建在或運(yùn)行在高壓電裝置附近，就必須遵循Akf第三號(hào)推薦標(biāo)準(zhǔn)。若考慮到防爆和放接觸電壓，需要與接地的外部設(shè)備進(jìn)行電連接或者這類(lèi)連接決不可被取消，這是應(yīng)按照Afk第九號(hào)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用局部陰極保護(hù)技術(shù)。

技術(shù)簡(jiǎn)介

陰極保護(hù)技術(shù)有兩種：犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和強(qiáng)制電流（外加電流）陰極保護(hù)。

1）犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)是用一種電位比所要保護(hù)的金屬還要負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)的陰極保護(hù)材料金屬電性連接在一起，依靠電位比較負(fù)的金屬不斷地腐蝕溶解所產(chǎn)生的電流來(lái)保護(hù)其它金屬。優(yōu)點(diǎn)：A:一次投資費(fèi)用偏低，且在運(yùn)行過(guò)程中基本上不需要支付維護(hù)費(fèi)用B:保護(hù)電流的利用率較高，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)保護(hù)C:對(duì)鄰近的地下金屬設(shè)施無(wú)干擾影響，適用于廠(chǎng)區(qū)和無(wú)電源的長(zhǎng)輸管道，以及小 規(guī)模的分散管道保護(hù)D:具有接地和保護(hù)兼顧的作用E:施工技術(shù)簡(jiǎn)單，平時(shí)不需要特殊專(zhuān)業(yè)維護(hù)管理。缺點(diǎn)：A:驅(qū)動(dòng)電位低，保護(hù)電流調(diào)節(jié)范圍窄，保護(hù)范圍小B:使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50Ω.m時(shí)，一般不宜選 用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法C:在存在強(qiáng)烈雜散電流干擾區(qū)，尤其受交流干擾時(shí)，陽(yáng)極性能有可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)D:有效陰極保護(hù)年限受犧牲陽(yáng)極壽命的限制，需要定期更換

2）強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)是在回路中串入一個(gè)直流電源，借助輔助陽(yáng)極，將直流電通向被保護(hù)的金屬，進(jìn)而使被保護(hù)金屬變成陰極，實(shí)施保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：A:驅(qū)動(dòng)電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護(hù)電流 輸出量，適用于保護(hù)范圍較大的場(chǎng)合B:在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用C:選用不溶性或微溶性輔助陽(yáng)極時(shí)，可進(jìn)行長(zhǎng)期的陰極保護(hù)D:每個(gè)輔助陽(yáng)極床的保護(hù)范圍大，當(dāng)管道防腐層質(zhì)量良好時(shí)， 一個(gè)陰極保護(hù)站的保護(hù)范圍可達(dá)數(shù)十公里E:對(duì)裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達(dá)到完全的陰極保護(hù) 缺點(diǎn)：A:一次性投資費(fèi)用偏高，而且運(yùn)行過(guò)程中需要支付電費(fèi)B:陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要嚴(yán)格的專(zhuān)業(yè)維護(hù)管理C:離不開(kāi)外部電源，需常年外供電D：對(duì)鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會(huì)產(chǎn)生干擾作用