《陰極保護(hù)原理》ppt課件

1、陰極保護(hù)的原理,第一章 腐蝕原理,1.1 腐蝕是什么？腐蝕的定義：腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致金屬破壞的過程。按照腐蝕原理可分為：化學(xué)腐蝕定義：指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。根據(jù)介質(zhì)的不同它又可分為：（1）.氣體腐蝕（2）.在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕電化學(xué)腐蝕：定義：指金屬表面與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。,腐蝕原理,Fe→Fe2++2e-O2+2H2O+4e-→

2、4OH-2H2O+2e-→H2+2OH-通常工程材料在常溫條件下含水環(huán)境中的腐蝕是一種自然的電化學(xué)腐蝕含水的環(huán)境通常成為電解質(zhì),腐蝕原理,⊙腐蝕發(fā)生的四個(gè)必要條件：,1) 必須有陽(yáng)極或陽(yáng)極區(qū)；2) 必須有陰極或陰極區(qū)；3) 陽(yáng)極和陰極之間應(yīng)電性連接4) 陽(yáng)極和陰極必須置于導(dǎo)電性介質(zhì)中（通常是水或土壤)。,,腐蝕原理,第二章 陰極保護(hù)的定義,陰極保護(hù)原理,,2.1 陰極保護(hù)的分類和特點(diǎn),2.1.1 分類陰極保護(hù)分為

3、：外加電流和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù),外加電流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)。,犧牲陽(yáng)極法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)其它金屬的方法。,,2.3.2 特點(diǎn),一、強(qiáng)制電流,1、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；B: 在惡劣的腐蝕條件下或高

4、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: 每支輔助陽(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),特點(diǎn)：必須有常年供電的直流電源和長(zhǎng)壽命輔助陽(yáng)極地床,2、缺點(diǎn)A:一次性投資費(fèi)用偏高，而且運(yùn)行過程中需要支付電費(fèi)；B:陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要嚴(yán)格的專業(yè)維護(hù)管理；C:離不開外部電源，需常年外供

5、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。,二、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù),特點(diǎn)： 不需要外加直流電源，但犧牲陽(yáng)極材料具備電位足夠負(fù)且長(zhǎng)期保持該負(fù)電位的電化學(xué)性能。,優(yōu)點(diǎn)：一次投資費(fèi)用偏低，且在運(yùn)行過程中基本上不需要支付維護(hù)費(fèi)用；保護(hù)電流的利用率較高，不會(huì)產(chǎn)生過保護(hù)；對(duì)鄰近的地下金屬設(shè)施無(wú)干擾影響，適用于廠區(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)；具有接地和保護(hù)兼顧的作用；施工技術(shù)簡(jiǎn)單，平時(shí)不需要特殊專業(yè)

6、維護(hù)管理。,缺點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電位低，保護(hù)電流調(diào)節(jié)范圍窄；使用范圍受土壤電阻率的限制，即土壤電阻率大于50歐.米時(shí)，一般不宜選用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法；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)；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。,陰極保護(hù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)強(qiáng)制電流保護(hù)和犧牲陽(yáng)極保護(hù)各自的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)際需要、外界條件和經(jīng)費(fèi)指標(biāo)等因素進(jìn)行選擇使用。,,,2.4 評(píng)定陰極保護(hù)效果的方法,最小保護(hù)電位

7、 為使金屬腐蝕停止進(jìn)行，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達(dá)到的絕對(duì)值最小的負(fù)電位值，稱之為最小保護(hù)電位。,美國(guó)NACE標(biāo)準(zhǔn)：（1） 施加陰極保護(hù)時(shí)被保護(hù)結(jié)構(gòu)物的負(fù)電位至少達(dá)到 －0.85V或更負(fù)(相對(duì)飽和硫酸銅參比電極),2 最大保護(hù)電位,陰極保護(hù)電位越負(fù)，保護(hù)效果就越好，單點(diǎn)保護(hù)范圍也就越廣。但是過負(fù)的電位將使被保護(hù)金屬構(gòu)件防腐層與管道金屬間的結(jié)合力遭

8、到破壞，產(chǎn)生陰極剝離，甚至氫脆。在陰極保護(hù)中，提出陰極保護(hù)電位值并不是越負(fù)越有利于金屬的防護(hù)，而應(yīng)有一個(gè)絕對(duì)值最大的負(fù)電位值，稱之為最大保護(hù)電位。,一些涂料耐負(fù)電壓的性能,三層PE防腐層,采用聚乙烯對(duì)鋼管進(jìn)行防腐，是近年來(lái)逐步推廣開來(lái)的一種鋼管防腐技術(shù)。聚乙烯涂層的主要特點(diǎn)是： ?  防腐性能極佳，可耐受在自然環(huán)境下存在的各種腐蝕；?  具有較高的質(zhì)價(jià)比；?  絕緣性能極好，而且在干燥條件下與長(zhǎng)期

9、浸水條件下電性能基本不變，可有效的防止雜散電流引起的電化學(xué)腐蝕；,三層PE防腐層,?  耐微生物腐蝕及深根植物根刺能力強(qiáng)，不發(fā)生植物根穿透現(xiàn)象；?  強(qiáng)度高，可以直接用含有直徑≤Φ 25mm 的非人工粉碎礫石的土回填而不會(huì)造成任何損傷；?  抗陰極剝離能力強(qiáng)；?  產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有利于全面質(zhì)量控制； ?  使用壽命長(zhǎng)，在≤ 60 ℃的條件下可以使用 50 年以上。,三層PE防腐層

10、,-埋地干線防腐采用三層PE防腐涂層(3-layer PE)，其結(jié)構(gòu)為： 底層：熔結(jié)環(huán)氧底層（primer）,厚度≥100μm； 中間層：共聚物熱熔膠(adhesive),厚度170～250μm； 外層（背層）：聚乙烯防腐層（polyethylene）,厚度≥3.0或≥3.7mm.-涂敷工藝：環(huán)氧底漆采用靜電噴涂工藝涂敷，熱熔膠和外層PE采用擠塑工藝涂敷，該工藝的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是在熔結(jié)環(huán)氧固化前涂敷熱熔膠，實(shí)現(xiàn)兩種材

11、料界面上的交聯(lián)（化學(xué)鍵作用力而不是分子間作用力）。-三層PE涂層的涂敷工藝步驟主要包括：表面處理（燃燒除油、拋丸除銹）→靜電噴涂法涂敷環(huán)氧→側(cè)向擠出涂敷膠粘劑→側(cè)向擠出纏繞聚乙烯→冷卻→電火花檢漏（25kv）→管端處理。,三層PE結(jié)構(gòu)示意圖,第三章 腐蝕發(fā)生的不同類型,第四章 陰保系統(tǒng)構(gòu)成,2、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)示意圖,本規(guī)程主要面向日常操作、管理和維護(hù)，簡(jiǎn)要說明了IHF數(shù)控高頻開關(guān)恒電位儀及YHS-1控制柜常用操作方法和注意事項(xiàng)