石油天然气管道管路的阴极保护.pdf

!%)( 石油天然气管道安装设计维修管理与施工标准实务全书 第二章 管路的阴极保护 第一节 管路的阴极保护 一、阴极保护的原理 使被保护的金属阴极极化，以减少和防止金属腐蚀的方法，叫作阴极保护。 阴极保护有两种方法，一种叫牺牲阳极保护，另一种叫强制阴极保护。 ! 牺牲阳极保护 在要保护的金属管路上，连接一种电位更负的金属或合金 （如铝合金、镁合金），如图 （）所示。称为牺牲阳极。原来在金属管路的两部分之间存在的电位差，在土壤中 # $ % $ ! 形成腐蚀电池 （为了简化，可以把它看成是一对原电池），电流的方向如图。管路连接牺牲 阳极后，构成了一个新的腐蚀电池。由于管路原来的腐蚀电池阳极的电极电位比外加的牺牲 阳极的电位要正，所以整个管路成为阴极，电流从牺牲阳极流出，经土壤流到地下管路，再 经导线流回阳极。这样制止了管路上带正电的金属离子进入土壤，保护了管路免于腐蚀，而 外加金属则成为阳极而不断地被腐蚀。其保护电流的大小，主要决定于两极金属之间的电位 差。 牺牲阳极保护的优点是构造简单，施工、管理方便，不需要外加电源，适用于无电源或 需要局部保护的地方，对邻近的金属结构影响小。其缺点是由于受两个金属之间电极电位差 时限制，有效电位差及电流受到限制，用于地下管路保护的最大保护距离不过几公里，当土 壤电阻率较高时，保护距离则更短，同时调节电流也困难，另一个缺点是阳极消耗量大，要 消耗有色金属。 % 强制阴极保护 利用外加直流电源，将被保护金属与直流电源负极相连，使被保护的金属整个表面变为 阴极而进行阴极极化，以减轻或防止腐蚀，这种方法称为外加电流阴极保护或强制阴极保护 如图 （）所示。 # $ % $ ! ’ 强制阴极保护中的外加电流在管路和辅助阳极之间所建立的电位差，显然比牺牲阳极保 护中，阳极与管路间仅依靠两种金属之间产生的电位差大得多。因此，它的优点是可供给较 大的保护电流，保护距离长。同时，可以调节电流和电压，适用范围广。辅助阳极的材料只 要求有良好的导电性和抗腐蚀性，不消耗有色金属。其缺点是需要外电源和经常的维护管 理。 管路的阴极保护就是在金属管路上通以电流，使之阴极极化，电位向负移。这样，在管 第六篇 管道防腐与清洗 $#)( 路上的原腐蚀电池阴极和阳极之间的两极电位差 逐渐减小，腐蚀速度下降。如果把金属管路极化 到与原腐蚀电池的初始电位相等，则管路就得到 完全保护。也可从极化图解来说明这个问题。管 路埋人地下后，管路的阴极部分和阳极部分将从 它们各自的初始电位开始发生极化，如图! # # 所示。在未进行阴极保护时，管路的阳极极化 曲线 和阴极极化曲线 相交于 点。 点 ! $ ! $ $ $ # % 所对应的电流 为最大的腐蚀电流， 点所对 腐 $ 应的电位 表示无外加电源时的总电位。当接