油氣儲運網(wǎng)

標(biāo)題: 陰極保護基礎(chǔ)知識手冊 17頁.pdf [打印本頁]

作者: helloshigy 時間: 2014-3-19 23:36
標(biāo)題: 陰極保護基礎(chǔ)知識手冊 17頁.pdf
目錄：
第一章緒論 *
第二章陰極保護基本原理 *
第三章陰極保護主要參數(shù) *
第四章陰極保護準(zhǔn)則 *
第五章犧牲陽極陰極保護陽極材料 *
第六章犧牲陽極接地電阻以及發(fā)電量計算 *
第七章犧牲陽極的安裝與維護 *
第八章網(wǎng)狀陽極 *
第九章外加電流陰極保護用陽極材料 *
第十章輔助陽極的選擇及計算 *
第十一章陰極保護參數(shù)的測量 *
第十二章陰極保護的運行管理 *
第十三章陰極保護中的幾個屏蔽問題 *

第一章緒論
一.防腐蝕的重要意義
自然界中，大多數(shù)金屬是以化合狀態(tài)存在的。通過煉制，被賦予能量，才從離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成原子狀態(tài)。然而，回歸自然狀態(tài)是金屬固有本性。我們把金屬與周圍的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、從原子變成離子的過程稱為腐蝕。
金屬腐蝕廣泛的存在于我們的生活中, 國外統(tǒng)計表明，每年由于腐蝕而報廢的金屬材料, 約相當(dāng)于金屬產(chǎn)量的20～40％,全世界每年因腐蝕而損耗的金屬達1億噸以上,金屬腐蝕直接和間接地造成巨大的經(jīng)濟損失, 據(jù)有關(guān)國家統(tǒng)計每年由于腐蝕而造成的經(jīng)濟損失,美國為國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4.2％; 英國為國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的3.5％;日本為國民經(jīng)濟總值1.8％。
二.防腐蝕工程發(fā)展概況　
六十年代初,我國開始研究陰極保護方法,六十年代末期在船舶,閘門等鋼鐵構(gòu)筑物上得到應(yīng)用。
我國埋地油氣管道的陰極保護始于1958年,六十年代在新疆、大慶、四川等油氣管道上推廣應(yīng)用,目前,全國主要油氣管道已全部安裝了陰極保護系統(tǒng)，收到明顯的效果。
第二章陰極保護基本原理
一、腐蝕電位或自然電位
每種金屬浸在一定的介質(zhì)中都有一定的電位, 稱之為該金屬的腐蝕電位（自然電位）。腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子, 我們稱失去電子的部位為陽極區(qū)，得到電子的部位為陰極區(qū)。陽極區(qū)由于失去電子（如，鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤）受到腐蝕而陰極區(qū)得到電子受到保護�！�
相對于飽和硫酸銅參比電極(CSE), 不同金屬的在土壤中的腐蝕電位（V）　

金屬

電位（CSE）

高純鎂

-1.75

鎂合金 (6% Al, 3% Zn, 0.15% Mn)

-1.60

鋅

-1.10

鋁合金 (5% Zn)

-1.05

純鋁

-0.80

低碳鋼 (表面光亮)

-0.50 to -0. 80

低碳鋼 (表面銹蝕)

-0.20 to -0.50

鑄鐵

-0.50

混凝土中的低碳鋼

-0.20

銅

-0.20

在同一電解質(zhì)中，不同的金屬具有不同的腐蝕電位，如輪船船體是鋼,推進器是青銅制成的,銅的電位比鋼高,所以電子從船體流向青銅推進器，船體受到腐蝕，青銅器得到保護。鋼管的本體金屬和焊縫金屬由于成分不一樣, 兩者的腐蝕電位差有時可達0.275V,埋入地下后，電位低的部位遭受腐蝕。新舊管道連接后，由于新管道腐蝕電位低，舊管道電位高，電子從新管道流向舊管道，新管道首先腐蝕。同一種金屬接觸不同的電解質(zhì)溶液（如土壤）,或電解質(zhì)的濃度、溫度、氣體壓力、流速等條件不同，也會造成金屬表面各點電位的不同。　
二、參比電極
為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有一個公共的參比電極。飽和硫酸銅參比電極電極，其電極電位具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性,構(gòu)造簡單,在陰極保護領(lǐng)域中得到廣泛采用。不同參比電極之間的電位比較：　
土壤中或浸水鋼鐵結(jié)構(gòu)最小陰極保護電位（V）

被保護結(jié)構(gòu)

相對于不同參比電極的電位

飽和硫酸銅參比電極

氯化銀
參比電極

鋅
參比電極

飽和甘汞
參比電極

鋼鐵（土壤或水中）

-0.85

-0.75

0.25

-0.778

鋼鐵（硫酸鹽還原菌）

-0.95

-0.85

0.15

-0.878

三、陰極保護　
陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子,使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài),使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。有兩種辦法可以實現(xiàn)這一目的，即,犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。
1.          犧牲陽極陰極保護是將電位更負的金屬與被保護金屬連接,并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的，相同的電位下。該方式簡便易行，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)、小型儲罐等。根據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料的報道，對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓(xùn)，認為犧牲陽極的使用壽命一般不會超過3年，最多5 年。犧牲陽極陰極保護失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。本人認為，產(chǎn)生該問題的主要原因是陽極成份達不到規(guī)范要求，其次是陽極所處位置土壤電阻率太高。因此，設(shè)計犧牲陽極陰極保護系統(tǒng)時，除了嚴(yán)格控制陽極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置。　
2.    外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護金屬,使被保護金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境,。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)，如：長輸埋地管道，大型罐群等。
第三章陰極保護主要參數(shù)
1.自然電位
自然電位是金屬埋入土壤后，在無外部電流影響時的對地電位。自然電位隨著金屬結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、表面狀況和土質(zhì)狀況,含水量等因素不同而異, 一般有涂層埋地管道的自然電位在-0.4～0.7 V CSE 之間,在雨季土壤濕潤時，自然電位會偏負，一般取平均值 -0.55V。
2.最小保護電位
金屬達到完全保護所需要的最低電位值。一般認為，金屬在電解質(zhì)溶液中，極化電位達到陽極區(qū)的開路電位時，就達到了完全保護。
3.最大保護電位
如前所述，保護電位不是愈低愈好,是有限度的,過低的保護電位會造成管道防腐層漏點處大量析出氫氣, 造成涂層與管道脫離，即，陰極剝離,不僅使防腐層失效,而且電能大量消耗,還可導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生氫脆進而發(fā)生氫脆斷裂,所以必須將電位控制在比析氫電位稍高的電位值, 此電位稱為最大保護電位,超過最大保護電位時稱為"過保護"。　
4.最小保護電流密度
使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時所需要的保護電流密度,稱作最小保護電流密度,其常用單位為mA/m 2表示。處于土壤中的裸露金屬，最小保護電流密度一般取10mA/m2。
5.瞬時斷電電位
在斷掉被保護結(jié)構(gòu)的外加電源或犧牲陽極0.2 ~ 0.5秒中之內(nèi)讀取得結(jié)構(gòu)對地電位。由于此時沒有外加電流從介質(zhì)中流向被保護結(jié)構(gòu)，所以，所測電位為結(jié)構(gòu)的實際極化電位，不含IR降（介質(zhì)中的電壓降）。由于在斷開被保護結(jié)構(gòu)陰極保護系統(tǒng)時，結(jié)構(gòu)對地電位受電感影響，會有一個正向脈沖，所以，應(yīng)選取0.2 ~ 0.5 秒之內(nèi)的電位讀數(shù)�！�
第四章陰極保護準(zhǔn)則
為了便于實際應(yīng)用，通過多年的實踐與研究，得出了以下幾個判斷結(jié)構(gòu)是否得到充分保護得判斷準(zhǔn)則�！�
1.             NACE RP 0169 建議“在通電的情況下,埋地鋼鐵結(jié)構(gòu)最小保護電位為-0.85V CSE或更負, 在有硫酸鹽還原菌存在的情況下，最小保護電位為-0.95V CSE，該電位不含土壤中電壓降（IR降）”。實際測量時，應(yīng)根據(jù)瞬時斷電電位進行判斷。目前流行的通電電位測量方法簡便易行，但對測量中IR降的含量沒有給予足夠重視。其后果是很多認為陰極保護良好的管道發(fā)生腐蝕穿孔。這方面的教訓(xùn)是很多的。如：四川氣田南干線，認為陰極保護良好，但實際內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)腐蝕深度在壁厚的10-19% 的點多達410處；個別位置的點蝕深度達到50%。進行斷電電位測量發(fā)現(xiàn)，很多點保護電位（斷電電位）沒有達到-0.85V CSE。有效的方法是實際測量幾點的IR降，保護電位按0.85 + IR 降來確定。IR 降可以通過通電電位減去瞬時斷電電位來獲得，也可以用瞬時通電電位減去結(jié)構(gòu)自然電位來獲得。　
2.             瞬時斷電電位與自然電位之差不得小于100mV。在有些情況下，在斷開電源0.2-0.5秒內(nèi)測量斷電電位，待結(jié)構(gòu)去極化后（24 或48 小時后）再測量結(jié)構(gòu)電位（自然電位），其差值應(yīng)不小于 100mV。也可以用通電電位（極化后）減去瞬時通電電位來計算極化電位。　
3.             最大保護電位的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結(jié)力為準(zhǔn),一般瞬時斷電電位不得低于-1.10V CSE。由于受舊規(guī)范的影響，很多人還認為陰極保護最大電位不能低于-1.5V CSE。事實上這種觀念使錯誤的，造成的危害也是巨大的。判斷陰極保護電位是否過大應(yīng)以斷電電位為判斷基礎(chǔ)，只要斷電電位不低于-1.1V CSE（西歐為-1.15V CSE），通電電位再大也沒有關(guān)系。
第五章犧牲陽極陰極保護陽極材料　
鎂犧牲陽極，根據(jù)形狀以及電極電位的不同，鎂陽極可用于電阻率在 20歐姆.米到 100歐姆.米的土壤或淡水環(huán)境。高電位鎂陽極的電位為 1.75V CSE; 低電位鎂陽極的電位為

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作者: chuyun205 時間: 2014-3-20 07:47
不錯，下來學(xué)習(xí)

作者: yb12345622 時間: 2014-9-29 19:14
下來學(xué)習(xí)學(xué)習(xí):o

作者: cm07131042 時間: 2017-11-3 20:00
謝謝分享，下下來學(xué)習(xí)一下！

作者: chuyun205 時間: 2017-11-4 09:49
不錯，下來學(xué)習(xí)

作者: 3088 時間: 2017-11-4 11:56
埋地管道是必須做陰極保護或犧牲陽極保護的。

作者: 油氣儲運666 時間: 2018-4-27 00:08
有點貴啊，我的

作者: 油氣儲運666 時間: 2018-4-27 00:09
內(nèi)部錯誤的決定。重慶大學(xué)出版社出版的圖書

作者: 油氣儲運666 時間: 2018-4-27 00:09
感謝樓主分享圖片

作者: zccrg001 時間: 2018-5-3 17:46
資料不錯，謝謝分享

作者: 陳陳陳 時間: 2023-9-12 14:17
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

作者: dashing 時間: 2023-10-1 15:05
陰極保護基礎(chǔ)知識手冊

作者: 青木老賊 時間: 2023-10-6 14:57
學(xué)習(xí)用到啦

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