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阴极保护工程技术手册 基础知识篇 一、阴极保护简介： 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） 。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， 我们称失去电子的部位为阳极区， 得到电子 的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如， 铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤） 受到腐蚀而阴极 区得到电子受到保护。 阴极保护的原理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 到同一负电位， 金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。 实现这一目的的方法有两种： 一种是牺 牲阳极阴极保护，一种是外加电流阴极保护。 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电位下。 此方法广泛应用于保护小型 （电 流一般小于 1 安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于 100 欧姆 .米）的金属结构。如，城 市管网、小型储罐等。 外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极， 迫使电流从阳极体经过土壤流向被保护金属， 使 被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于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。 二、阴极保护相关定义： 1、自然电位： 自然电位是金属埋入土壤后， 在无外部电流影响时的对地电位。 自然电位随着金属结构的材质、 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位在 -0.4V ～0.7V(CSE) 之间，在 雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值 -0.55V 。 2 、保护电位： 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止时所需要的电位值。 3 、保护电流密度： 保护电流密度系指被保护构筑物单位面积上所需的保护电流。 4 、最小保护电流密度： 使金属腐蚀下降到最低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，其常用单位为 mA/m2 表示。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取 10mA/m2 。 5 、最大保护电位 如前所述， 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 生氢脆进而发生氢脆断裂， 所以必须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， 超过最大保护电位时称为 “过保护 ”。 6 、瞬时断电电位： 在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极 0.2— 0.5 秒中之内读取得结构对地电位。 由于此时没有外加电 流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含 IR 降（介质中的电压降） 。 由于在断开被保护结构阴极保护系统时， 结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以， 应选取 0.2— 0.5 秒之内的电位读数。 三、阴极保护材料 - 《牺牲阳极》 1、镁阳极： 镁的密度为１ .74 ｇ/cm3 ，开路电位： -1.56V ，但土壤中电流效率低， 只有 50 ％左右。 标准电极电位：－ 2.37V ， 海水中的稳定电位为： -1.45 Ｖ △ E=0.7V 在土壤电阻率小于１００ Ω.m 的地方可选用镁阳极。 高纯镁如果加工成带状阳极，可把应用范围扩大到 1170Ω.m 的环境中。 裸阳极 带填包料阳极