阴极保护原理讲义.ppt

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1、第一章第一章第一章第一章 绪绪绪绪 论论论论第二章第二章第二章第二章 阴极保护基本原理阴极保护基本原理阴极保护基本原理阴极保护基本原理第三章第三章第三章第三章 阴极保护主要参数阴极保护主要参数阴极保护主要参数阴极保护主要参数第四章第四章第四章第四章 阴极保护准则阴极保护准则阴极保护准则阴极保护准则第五章第五章第五章第五章 牺牲阳极保护阳极材料牺牲阳极保护阳极材料牺牲阳极保护阳极材料牺牲阳极保护阳极材料第六章第六章第六章第六章 外加电流阴极保护阳极材料外加电流阴极保护阳极材料外加电流阴极保护阳极材料外加电流阴极保护阳极材料第七章第七章第七章第七章 辅助阳极的选择辅助阳极的选择辅助阳极的选择辅助阳

2、极的选择第八章第八章第八章第八章 恒电位仪操作规定恒电位仪操作规定恒电位仪操作规定恒电位仪操作规定 第九章第九章第九章第九章 阴极保护参数的测量阴极保护参数的测量阴极保护参数的测量阴极保护参数的测量第十章第十章第十章第十章 阴极保护的运行管理阴极保护的运行管理阴极保护的运行管理阴极保护的运行管理第十一章第十一章第十一章第十一章 阴极保护中的几个屏蔽问题阴极保护中的几个屏蔽问题阴极保护中的几个屏蔽问题阴极保护中的几个屏蔽问题第十二章第十二章第十二章第十二章 阴极保护站常见故障处理阴极保护站常见故障处理阴极保护站常见故障处理阴极保护站常见故障处理第一章第一章 绪绪 论论一、腐蚀的危害一、腐蚀的危害

3、1、阻碍新技术的发展2、造成巨大的经济损失3、造成设备的破坏事故4、金属资源和能源的浪费腐蚀的定义腐蚀的定义腐蚀的定义腐蚀的定义1 1：我们把金属与周围的电解质发生我们把金属与周围的电解质发生我们把金属与周围的电解质发生我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。二、腐蚀的定义二、腐蚀的定义 六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用。用。三、防

4、腐蚀工程发展概况三、防腐蚀工程发展概况 我国埋地油气管道的阴极保护始于我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六年，六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果。统，收到明显的效果。第二章第二章 阴极保护基本原理阴极保护基本原理一、腐蚀电位或自然电位一、腐蚀电位或自然电位腐蚀电位（自然电位）：腐蚀电位（自然电位）：每种金属浸在一定的介质中都有一每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。定的电位，称之为该金

5、属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子。容易失去电子。我们称：失去电子的部位为我们称：失去电子的部位为阳极区阳极区。得到电子的部位为得到电子的部位为阴极区阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。子溶入土壤）受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。二、参比电极二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的为了对各种金属的电极

6、电位进行比较，必须有一个公共的为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。参比电极。参比电极。参比电极。饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性饱和硫酸铜参比电极电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V）

7、被保被保护结护结构构相相对对于不同参比于不同参比电电极的极的电电位位饱饱和硫酸和硫酸铜铜参比参比电电极极氯氯化化银银参比参比电电极极锌锌参比参比电电极极饱饱和甘汞和甘汞参比参比电电极极钢铁钢铁（土壤或水中）（土壤或水中）-0.85-0.85-0.75-0.750.250.25-0.778-0.778钢铁钢铁（硫酸（硫酸盐还盐还原菌）原菌）-0.95-0.95-0.85-0.850.150.15-0.878-0.878 阴极保护的原理：阴极保护的原理：是给金属补充大量的电子，使被保护是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一金属整体处于电子过剩的状态，使金

8、属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。三、阴极保护三、阴极保护 有两种办法可以实现这一目的：有两种办法可以实现这一目的：1、牺牲阳极阴极保护、牺牲阳极阴极保护 2、外加电流阴极保护、外加电流阴极保护 1 1、牺牲阳极阴极保护：、牺牲阳极阴极保护：、牺牲阳极阴极保护：、牺牲阳极阴极保护：是将电位更负的金属与被保护金是将电位更负的金属与被保护金是将电位更负的金属与被保护金是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被属连接，并处于同一

9、电解质中，使该金属上的电子转移到被属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。位下。位下。位下。特点：特点：该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰。干扰。应用：应用：应用：应用：保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率保护小型或处于

10、低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于小于小于小于100100欧姆欧姆欧姆欧姆.米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。牺牲阳极保护原理图牺牲阳极保护原理图牺牲阳极保护原理图牺牲阳极保护原理图 2 2、外加电流阴极保护：、外加电流阴极保护：、外加电流阴极保护：、外加电流阴极保护：通过外加直流电源以及辅助阳极，通过外加直流电源以及辅助阳极，通过外加直流电源以及辅助阳极，通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位迫使电流从土壤中流向被保

11、护金属，使被保护金属结构电位迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。低于周围环境。低于周围环境。低于周围环境。应用：应用：应用：应用：保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。长输埋地管道，大型罐群等。长输埋地管道，大型罐群等。长输埋地管道，大型罐群等。外加电流阴极保护原理外加电流阴极保护原理外加电流阴极保护原理外加电流阴极保护原理外加电流阴极

12、保护示意图电流关系:IcIc-Ia外加电流阴极保护阳极区阴极区腐蚀金属阴极阳极IcorIaIc腐蚀电池I直流电源辅助阳极阴极阳极辅助阳极IIcIaIaI-第三章第三章 阴极保护主要参数阴极保护主要参数 1 1、自然电位、自然电位、自然电位、自然电位 金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的腐蚀电位。腐蚀电位。腐蚀电位。腐蚀电位。影响自然电位因素：影响自然电位因素：影响自然电位因素：影响自然电位因素：金属结构的材质、表面状况和土质状金属结构的材质、表面状况和土质状金属结构的材质、表面状况和土质

13、状金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在位在位在位在0.40.40.7VCSE0.7VCSE（硫酸铜参比电极）之间，在雨季（硫酸铜参比电极）之间，在雨季（硫酸铜参比电极）之间，在雨季（硫酸铜参比电极）之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护时土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护时土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护时土壤湿润时，自然电位会偏负

14、，一般新管道设计阴极保护时取平均值取平均值取平均值取平均值0.55V0.55V。2 2、最小保护电位：、最小保护电位：、最小保护电位：、最小保护电位：金属达到完全保护所需要的、绝对金属达到完全保护所需要的、绝对金属达到完全保护所需要的、绝对金属达到完全保护所需要的、绝对值最小的负电位值（相对于值最小的负电位值（相对于值最小的负电位值（相对于值最小的负电位值（相对于CSECSE为为为为0.85V)0.85V)。3、最大保护电位：、最大保护电位：将电位控制在比析氢电位稍高的电位将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位值，此电位称为最大保护电位(相对于相对于CSE为为1.25V)。

15、（在。（在阴极保护条件下，允许绝对值最大的负电位值）阴极保护条件下，允许绝对值最大的负电位值）超过最大保护电位时称为超过最大保护电位时称为过保护过保护。过保护对管道的影响：过保护对管道的影响：过保护对管道的影响：过保护对管道的影响：保护电位不是愈低愈好，是有限保护电位不是愈低愈好，是有限保护电位不是愈低愈好，是有限保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐氢气，

16、造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂。进而发生氢脆断裂。进而发生氢脆断裂。进而发生氢脆断裂。4 4、最小保护电流密度：、最小保护电流密度：、最小保护电流密度：、最小保护电流密度：使金属腐蚀下降到最低程度或使金属腐蚀下降到最低程度或使金属腐蚀下降到最低程度或使金属腐蚀下降到最低

17、程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为其常用单位为其常用单位为其常用单位为mA/mmA/m2 2表示。表示。表示。表示。5 5、瞬时断电电位：、瞬时断电电位：、瞬时断电电位：、瞬时断电电位：在断掉被保护结构的外加电源或牺牲在断掉被保护结构的外加电源或牺牲在断掉被保护结构的外加电源或牺牲在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极阳极阳极阳极0.20.50.20.5秒中之内读取的结构对地电位。秒中之内读取的结构对地电位。秒中之

18、内读取的结构对地电位。秒中之内读取的结构对地电位。由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所测电位为结构的实际极化电位，不含位为结构的实际极化电位，不含位为结构的实际极化电位，不含位为结构的实际极化电位，不含IRIR降（介质中的电压降）。降（介质中的电压降）。降（介质中的电压降）。降（介质中的电压降）。第四章第四章 阴极保护准则阴极保护准则 1 1、“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为在通电的

19、情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85VCSE0.85VCSE或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为小保护电位为小保护电位为小保护电位为-0.95VCSE-0.95VCSE，该电位不含土壤中电压降，该电位不含土壤中电压降，该电位不含土壤中电压降，该电位不含土壤中电压降（IRIR降：电流在介质中流动所造成的电阻压降）降：电流在介质中流动所造成的电阻压降）降：电流在介质中流动所造成的电阻压降）降：电流在介质中流动所造成

20、的电阻压降）”。2 2、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于、瞬时断电电位与自然电位之差不得小于100mV100mV。在有些情况下，在断开电源秒内测量断电电位，待结构在有些情况下，在断开电源秒内测量断电电位，待结构在有些情况下，在断开电源秒内测量断电电位，待结构在有些情况下，在断开电源秒内测量断电电位，待结构去极化后（去极化后（去极化后（去极化后（2424或或或或4848小时后）再测量结构电位（自然电位），小时后）再测量结构电位（自然电位），小时后）再测量结构电位（自然电位），小时后）再测量结构电位（自然电位），其差值应不小

21、于其差值应不小于其差值应不小于其差值应不小于100mV100mV。也可以用通电电位（极化后）减。也可以用通电电位（极化后）减。也可以用通电电位（极化后）减。也可以用通电电位（极化后）减去瞬时通电电位来计算极化电位。去瞬时通电电位来计算极化电位。去瞬时通电电位来计算极化电位。去瞬时通电电位来计算极化电位。3 3、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，、最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得以不损坏覆盖层的粘

22、结力为准，一般瞬时断电电位不得以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低于低于低于低于1.10VCSE1.10VCSE。判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基判断阴极保护电位是否过大应以断电电位为判断基础，只要断电电位不低于础，只要断电电位不低于础，只要断电电位不低于础，只要断电电位不低于1.1VCSE1.1VCSE，通电电位再大，通电电位再大，通电电位再大，通电电位再大也没有关系。也没有关系。也没有关系。也没有关系。第五章第五章 牺牲阳极保护阳极材料牺牲阳极保护阳极材料 1 1 1 1、镁镁

23、镁镁牺牺牺牺牲牲牲牲阳阳阳阳极极极极：镁镁镁镁阳阳阳阳极极极极可可可可用用用用于于于于电电电电阻阻阻阻率率率率在在在在20202020欧欧欧欧姆姆姆姆.米米米米到到到到100100100100欧欧欧欧姆姆姆姆.米米米米的的的的土土土土壤壤壤壤或或或或淡淡淡淡水水水水环环环环境境境境。高高高高电电电电位位位位镁镁镁镁阳阳阳阳极极极极的的的的电电电电位位位位为为为为-1.75VCSE-1.75VCSE-1.75VCSE-1.75VCSE，低电位镁阳极的电位为，低电位镁阳极的电位为，低电位镁阳极的电位为，低电位镁阳极的电位为-1.55VCSE-1.55VCSE-1.55VCSE-1.55VCSE。2

24、 2、锌牺牲阳极、锌牺牲阳极、锌牺牲阳极、锌牺牲阳极：锌阳极多用于土壤电阻率小于锌阳极多用于土壤电阻率小于锌阳极多用于土壤电阻率小于锌阳极多用于土壤电阻率小于1515欧欧欧欧姆姆姆姆.米的土壤环境或海水环境。电极电位米的土壤环境或海水环境。电极电位米的土壤环境或海水环境。电极电位米的土壤环境或海水环境。电极电位1.1VCSE1.1VCSE。3 3 3 3、铝牺牲阳极、铝牺牲阳极、铝牺牲阳极、铝牺牲阳极：大多用于海水环境金属结构或原大多用于海水环境金属结构或原大多用于海水环境金属结构或原大多用于海水环境金属结构或原油储罐内底板的阴极保护。其电极电位为油储罐内底板的阴极保护。其电极电位为油储罐内底

25、板的阴极保护。其电极电位为油储罐内底板的阴极保护。其电极电位为-1.05VCSE-1.05VCSE-1.05VCSE-1.05VCSE。4 4、带状阳极：、带状阳极：、带状阳极：、带状阳极：为了减小阳极接地电阻，有时会采用带为了减小阳极接地电阻，有时会采用带为了减小阳极接地电阻，有时会采用带为了减小阳极接地电阻，有时会采用带状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分状镁阳极或锌阳极。阳极带沿被保护结构铺设，使电流分布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每隔一段距离就应布更加均匀。当阳极带沿管

26、道铺设时，每隔一段距离就应布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每隔一段距离就应布更加均匀。当阳极带沿管道铺设时，每隔一段距离就应该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，该与管道连接一次。间距不应太大，因为随着阳极的消耗，截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳截面积不断减小，阳极带电阻会逐步增大。为了减少沿阳极带的电压降，连接间隔一般不大于极带的电压降，连接间隔一般不大于极

27、带的电压降，连接间隔一般不大于极带的电压降，连接间隔一般不大于305305米。带状阳极的米。带状阳极的米。带状阳极的米。带状阳极的一般规格为一般规格为一般规格为一般规格为19x9.5mmx305m19x9.5mmx305m每卷。每卷。每卷。每卷。5 5、回填料：、回填料：、回填料：、回填料：当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。当使用填料时，阳极的电流输出效率提高。如果将阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造如果将阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造如果将阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造如果将

28、阳极直接埋入土壤，由于土壤的成分不均匀，会造成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。成阳极自身腐蚀，从而降低阳极效率。填料作用：填料作用：填料作用：填料作用：一是保一是保一是保一是保持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，持水分，降低阳极的接地电阻，二是使阳极表面均匀腐蚀，提高阳极利用效率。提高阳极利用效率。提高阳极利用效率。提高阳极利用效率。第六章第六章 外加电流阴极保护阳极材料外加电流阴极保护阳极材料 辅助阳极：辅

29、助阳极：辅助阳极：辅助阳极：与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的与强制电流电源的正极相连，仅限于导电为目的的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。的电极，是外加电流系统中的重要组成部分。作用：作用：作用：作用：将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。将保护电流经过介质传递到被保护结构物表面上。阳极地床：阳极地床：阳极地床：阳极地床：是是

30、是是由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成由辅助阳极和其周围的填充碳质回填料而构成。1 1、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：、理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能：(1)(1)良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；(2)(2)在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学

31、稳定性，消耗在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗率低，寿命长；率低，寿命长；率低，寿命长；率低，寿命长；(3)(3)机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；(4)(4)综合保护费用低。综合保护费用低。综合保护费用低。综合保护费用低。2 2、目前主要使用的几种阳极材料及性能、目前主要使用的几种阳极材料及性能、目前主要使用的几种阳极材料及性能、目前主要使用的几种阳极材料及性能 废钢铁阳极：

32、废钢铁阳极：废钢铁阳极：废钢铁阳极：是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其是早期外加电流阴极保护常用阳极材料，其来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出来源广泛，价格低廉。由于是溶解性阳极，表面很少析出气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，气体，因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大，在土

33、壤中为在土壤中为在土壤中为在土壤中为8.4kg/A.a8.4kg/A.a，使用寿命较短，多用于临时性保护，使用寿命较短，多用于临时性保护，使用寿命较短，多用于临时性保护，使用寿命较短，多用于临时性保护或高电阻率土壤中。或高电阻率土壤中。或高电阻率土壤中。或高电阻率土壤中。石墨阳极：石墨阳极：石墨阳极：石墨阳极：是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，通常用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍

34、处理，以减少电解质的渗用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将入，增加机械强度。经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将明显减小。明显减小。明显减小。明显减小。石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地在运输和安装时易损坏，随着新

35、的阳极材料出现，其在地在运输和安装时易损坏，随着新的阳极材料出现，其在地床中的应用逐渐减少。床中的应用逐渐减少。床中的应用逐渐减少。床中的应用逐渐减少。高硅铸铁阳极：高硅铸铁阳极：高硅铸铁阳极：高硅铸铁阳极：适用于各种环境介质如海水、淡水、咸适用于各种环境介质如海水、淡水、咸适用于各种环境介质如海水、淡水、咸适用于各种环境介质如海水、淡水、咸水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，水、土壤中。当阳极电流通过时，在其表面会发生氧化，形成一层薄的形成一层薄的形成一层薄的形成一层薄的SiO2

36、SiO2SiO2SiO2多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材多孔保护膜，极耐酸，可阻止基体材料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。料的腐蚀，降低阳极的溶解速率，具有良好的导电性能。除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋除用于焦碳地床中以外，高硅铸铁阳极有时也可直接埋在低电阻率土壤中。在低电阻率土壤中。在低电阻率土壤中。在

37、低电阻率土壤中。高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷高硅铸铁硬度很高，耐磨蚀和冲刷作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，作用，但不易机械加工，只能铸造成型，另外脆性大，搬运和安装时易损坏。搬运和安装时易损坏。搬运和安装时易损坏。搬运和安装时易损坏。第七章辅助阳极的选择第七章辅助阳极的选择 辅助阳极是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组辅助阳极是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组辅助阳极是强制电流阴极保护中不可缺少的重要组辅助阳极是强制电流

38、阴极保护中不可缺少的重要组成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流成部分，通过辅助阳极把保护电流送入土壤，经土壤流入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化入被保护的管道，使管道表面进行阴极极化(防止电化防止电化防止电化防止电化学腐蚀学腐蚀学腐蚀学腐蚀)电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这电流再由管道流入电源负极形成一个回路，这一回路形成

39、了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，一回路形成了一个电解池，管道为负极处于还原环境中，防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可防止腐蚀；而辅助阳极进行氧化反应，遭受腐蚀，也可能是周围电解质被氧化。能是周围电解质被氧化。能是周围电解质被氧化。能是周围电解质被氧化。阴保站的电能阴保站的电能阴保站的电能阴保站的电能6060消耗在阳极接地电阻上，故阳极材消耗在阳极接地电阻上，故阳极材消耗在阳极接地

40、电阻上，故阳极材消耗在阳极接地电阻上，故阳极材料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电料的选择和埋设方式、场所的选择，对减小电阻节约电能是至关重要的。能是至关重要的。能是至关重要的。能是至关重要的。1 1、辅助阳极埋设位置的选择、辅助阳极埋设位置的选择、辅助阳极埋设位置的选择、辅助阳极埋设位置的选择 输管道的干线上：一般设在距管道输管道的干线上：一般设在距管道输管道的干线上：一般设在距管道输管道的干线上：一般设在距管道300300300300500500500500米之间为宜。米之间为宜。米

41、之间为宜。米之间为宜。管道较短或油气管道较密集的地区，采用管道较短或油气管道较密集的地区，采用管道较短或油气管道较密集的地区，采用管道较短或油气管道较密集的地区，采用50505050300300300300米之间米之间米之间米之间是合适的。是合适的。是合适的。是合适的。选择阳极安装的位置的原则：选择阳极安装的位置的原则：选择阳极安装的位置的原则：选择阳极安装的位置的原则：(1)(1)地下水位较高或潮湿低洼处；地下水位较高或潮湿低洼处；地下水位较高或潮湿低洼处；地下水位较高或潮湿低洼处；(2)(2)土层厚，无块石，便于施工；土层厚，无块石，便于施工；土层厚，无块石，便于施工；土层厚，无块石，便于

42、施工；(3)(3)土壤电阻率一般应小于土壤电阻率一般应小于土壤电阻率一般应小于土壤电阻率一般应小于5050欧姆米，特殊地区也应小欧姆米，特殊地区也应小欧姆米，特殊地区也应小欧姆米，特殊地区也应小于于于于100100欧姆米；欧姆米；欧姆米；欧姆米；(4)(4)对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护对邻近的地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护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；管道之间不得有其它金属管道；管道之间不得有其它金属管道；管道之间不得有其它金属管道；(5)(5)考虑阳极附近地域近期发展规划及管道

43、发展规划以避考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避考虑阳极附近地域近期发展规划及管道发展规划以避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；免建后可能出现的搬迁；免建后可能出现的搬迁；免建后可能出现的搬迁；(6)(6)阳极地床位置与管道汇流点距离适当；阳极地床位置与管道汇流点距离适当；阳极地床位置与管道汇流点距离适当；阳极地床位置与管道汇流点距离适当；(7)(7)地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，地面金属构筑物较多，用地狭窄时，可采用深井阳极，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

44、它金属构物的干扰又节约用地。以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。以减小对其它金属构物的干扰又节约用地。2、辅助阳极的结构、辅助阳极的结构 1.1 1.1浅埋式地床结构：浅埋式地床结构：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将电极埋入距地表将电极埋入距地表1 15 5米的土层中，米的土层中，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形式。这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。这是管道阴极保护一般选用的阳极埋设形式。(1)(1)(1)(1)立式阳极立式阳极立式阳极立式阳极:由

45、一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，由一根或多根垂直埋入地中的阳极排列构成，电极电极电极电极 间用电缆联接。间用电缆联接。间用电缆联接。间用电缆联接。(3)(3)联合式阳极联合式阳极联合式阳极联合式阳极:指采用钢铁材料制成地床，它由上端联指采用钢铁材料制成地床，它由上端联指采用钢铁材料制成地床，它由上端联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阳极所组成。接着水平干线的一排立式阳极所组成。接着水平干线的一排立式阳极所组成。接着水平干线的一排立式阳极所组成。(2)(2)(2)(2)水平式阳极水平式阳

46、极水平式阳极水平式阳极:将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。将阳极以水平方向埋入一定深度的地层中。2.22.2 深埋式阳极深埋式阳极深埋式阳极深埋式阳极(深井式深井式深井式深井式)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，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，或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深或者在地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深或者在

47、地下管网密集区进行区域性阴极保护时，使用深埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。埋式阳极，可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井深埋式地床根据埋设深度不同可分为浅深井(20(204040米米米米)、中深井中深井中深井中深井(50(50100100米米米米)和深井和深井和深井和深井(100(100米米米米)三种。三种。三种。三种。优点优点优点优点:接地电阻小，对周围干扰小，消耗功

48、率低，电接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低，电流分布比较理想。流分布比较理想。流分布比较理想。流分布比较理想。缺点缺点缺点缺点:施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深度超过度超过度超过度超过100100米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它米的深阳极，施工需要大钻机，这就限制了它的应用。的应用。的应用。的应用。3

49、 3、阳极地床填料、阳极地床填料、阳极地床填料、阳极地床填料 (1)(1)(1)(1)阳极地床填料的功能阳极地床填料的功能阳极地床填料的功能阳极地床填料的功能 1)1)1)1)增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；增大阳极与土壤的接触，从而降低地床接地电阻；2)2)2)2)将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长将阳极电极反应转移到填料与土壤之间进行，延长阳极的使用寿命；阳极的使用寿命；阳极的使用寿命；阳极的使

50、用寿命；3)3)3)3)填料可以消除气体堵塞。填料可以消除气体堵塞。填料可以消除气体堵塞。填料可以消除气体堵塞。(2)(2)(2)(2)对填料的要求对填料的要求对填料的要求对填料的要求 1)1)1)1)填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良填料颗粒必须是导电体，以保证阳极与土壤之间良好的导电性。好的导电性。好的导电性。好的导电性。2)2)2)2)填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。填料应成本低，来源广，具有较连续的接触表面。填料应成本低，来源广，具有