在線客服
點(diǎn)擊咨詢
陰極保護(hù)是埋地鋼管的一種防腐蝕手段。
陰極保護(hù)的基本原理
陰極保護(hù)是根據(jù)金屬復(fù)試的電化學(xué)原理，依靠從外部流入陰極極化電流是金屬的電位負(fù)移，從而降低其腐蝕速度的防腐蝕方法。
陰極保護(hù)的效果常按照保護(hù)對象達(dá)到的電位來判定，地下管道通電時(shí)的電位應(yīng)達(dá)到-0.85V或更低。這是指相對于統(tǒng)-飽和硫酸銅參比電極而言，或者通電時(shí)的電位較自然腐蝕電位負(fù)移大于300mV，不過，保護(hù)電位也不能過負(fù)，否則金屬上會(huì)發(fā)生顯著的析氫反應(yīng)。這有可能導(dǎo)致涂層剝離和材料氫脆，是應(yīng)該避免的。對于有涂層的地下管道，規(guī)定保護(hù)電位 負(fù)取-1.5V。
為了使地下管道達(dá)到規(guī)定的保護(hù)電位，管道表面上應(yīng)有足夠大的保護(hù)電流密度通過，其數(shù)值大小主要取決于秒面涂層的情況。裸露鋼管需5~50mA/㎡，如果有良好的涂層，則只要有0.05~0.2mA/㎡就可以了。因此，在世紀(jì)工程中陰極保護(hù)差不多是與表面涂層相結(jié)合使用的。實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)需要設(shè)置輔助陽極，與作為陰極的保護(hù)對象構(gòu)成電氣回路，才能提供所需的保護(hù)電流。
根據(jù)提供保護(hù)電流的外加電動(dòng)勢的來源，陰極保護(hù)有犧牲陽極法和外加電流兩種方式。
犧牲陽極法
犧牲陽極由電位較負(fù)的金屬材料制成，當(dāng)它與被保護(hù)的管道連接時(shí)，自身發(fā)生優(yōu)先離解，從而抑制了管道的腐蝕，故成為犧牲陽極。犧牲陽極應(yīng)有足夠負(fù)的未定電位，以保持足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)有較大的理論發(fā)生電量，還要有高而穩(wěn)定的電流效率。實(shí)用的犧牲陽極材料有鎂基、鋅基、鋁基合金三大類。
鎂陽極的特點(diǎn)是比重小、電位負(fù)，但電流效率低。作為商品的有純鎂、Mg-Mn合金和MG-Al-Zn-Mn合金。鎂合金適合于土壤電阻率較高的場合。
鋅陽極的特點(diǎn)是比重大，單位重量的點(diǎn)亮小，但它的電流效率較高。目前應(yīng)用的有純鋅和Zn-Al-Cd合金(ZAC三元鋅)。
純鋁不用作犧牲陽極，因鋁容易鈍化。鋁合金陽極的理論發(fā)生電量大，在含氯離子的環(huán)境中，陽極性能好，單位發(fā)生電量價(jià)格便宜。鋁合金適用于海泥中，受此啟發(fā)，人們正在研究用適合的填包料，使鋁合金可用于一般土壤中。
各種犧牲陽極均可按照需要選擇使用。他們制成各種形狀和大小。大部分犧牲陽極為鑄造狀態(tài)，截面有梯形、圓形、矩形等。新近已有擠壓成型的帶狀鎂陽極。鑄造鎂合金極常用的規(guī)格有8Kg、11Kg和14Kg。犧牲陽極中部埋置有鋼芯，它是在澆鑄陽極時(shí)埋入的，有一端或兩端露出。其目的是引導(dǎo)陽極電流，同時(shí)便于固定陽極，并起到增大陽極機(jī)械強(qiáng)度的作用。往往在犧牲陽極周圍填充電阻率比土壤低的物質(zhì)，成為填充料，其中石膏，使陽極腐蝕均勻，膨潤土機(jī)及硅藻土，保持土壤水分，添加硫酸鈉是為了降低土壤的電阻率。
外加電流法
依靠外部電源提供白虎電流的陽極保護(hù)技術(shù)稱為外加電流法。整個(gè)系統(tǒng)除了被保護(hù)管道之外，主要包括輔助陽極、直流電源以及參比電極。
輔助陽極的作用是引入保護(hù)電流經(jīng)過土壤達(dá)到被保護(hù)結(jié)構(gòu)，對它的要求是：到點(diǎn)性能良好，排流量大，消耗量小，使用壽命長。實(shí)用的輔助陽極很多，實(shí)際工程中用的 為普遍的是石墨和高硅鑄鐵。
外加電流陰極保護(hù)用的電源有整流器、恒電位儀等。它們在本質(zhì)上是一個(gè)直流電源，負(fù)極連接需要保護(hù)的管道，正極連接輔助陽極。整流器結(jié)構(gòu)簡單，長期工作穩(wěn)定可靠，地下管道。
工況變化不大，是比較實(shí)用的保護(hù)電源。恒電位儀是一種能夠被保護(hù)對象的電位控制在指定數(shù)值的電子儀器。它根據(jù)由參比電極測得的電位與給定值相比較而得的差值信號(hào)，隨時(shí)調(diào)整輸出的保護(hù)電流，從而保持電位恒定。配備有微機(jī)的恒電位儀可在系統(tǒng)運(yùn)行過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，按要求打印結(jié)果。
犧牲陽極與外加電流法的比較
這兩種保護(hù)方式的選擇，主要決定于一下幾方面因素：工程規(guī)模大小;有無經(jīng)濟(jì)方便的電源;所需保護(hù)電流密度大小;與周圍金屬結(jié)構(gòu)建筑的相互影響;土壤電阻率的高低等。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮上述因素，全面分析比較，則有選用。例如，當(dāng)被保護(hù)管道的防護(hù)涂層良好、土壤電阻率較低、周圍底下金屬構(gòu)筑物較多時(shí)，宜采用犧牲陽極保護(hù)法。
地下管道陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)型
根據(jù)國內(nèi)外資料介紹，管道陰極保護(hù)的費(fèi)用，對于長輸管道一般只占工程投資總額的1%，城市管道則為工程投資總額的2~4%。陰極保護(hù)能延長設(shè)備的使用壽命。在設(shè)計(jì)中，安裝和管理都正常的情況下，不難達(dá)到80%的保護(hù)效率，相當(dāng)于延長了使用壽命的四五倍。投入與節(jié)約相比較，經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。
就兩種陰極保護(hù)方式而言，對于管徑小、距離短，具有良好涂層的管道，應(yīng)用犧牲陽極即可達(dá)到足夠用的保護(hù)，大口徑長輸管道由于保護(hù)面積大，需要的保護(hù)電流多，因此采用外加電流法較為經(jīng)濟(jì)。
微信公眾號(hào) 