陰極保護究竟是什么？全方位了解陰極保護！
發(fā)布時(shí)間：
2020-11-16
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電化學(xué)腐蝕防護是工業(yè)裝置防腐中極其重要的一環(huán)。相對純化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕速率快，危害性更大。為保證工業(yè)設備、設施的使用安全，延緩在強腐蝕環(huán)境下的使用壽命，必要的情況下應采取陰極保護。
（一）什么情況下需要進(jìn)行陰極保護
（1）內徑≥30m的儲罐宜陰極保護（GB50393要求），近似也就是罐容在1萬(wàn)方以上的儲罐；
（2）埋地油氣長(cháng)輸管道、油氣田內部埋地管道或外輸管道應進(jìn)行陰極保護；其他埋地管道宜進(jìn)行陰極保護（GB/T21448規定）；
（3）刷涂防腐涂料一般也就在5年，不能保證設備的設計壽命；
（4）設備或構件比較重要；被保護的結構相對簡(jiǎn)單，表面積較大；
（5）必須存在電解質(zhì)。一般含常溫水的介質(zhì)中都存在離子，相應也就成為了優(yōu)良的電解質(zhì)。
以大型原油儲罐為例，當原油含水率較高，含雜質(zhì)離子較多的時(shí)候，靜置時(shí)水會(huì )沉積在設備底部，造成底圈罐壁板和罐底板嚴重腐蝕。而罐底板一旦腐蝕穿孔，維修很難。
又比如海水中的樁柱等，海水中離子含量高，電化學(xué)腐蝕極其嚴重。因此必須設置必要的陰極保護措施。
（二）陰極保護電位
不同環(huán)境下鋼材電化學(xué)腐蝕機理
根據原電池原理，陽(yáng)極作為活性極，失去電子，發(fā)生氧化反應。鋼材的電化學(xué)腐蝕中，Fe為陽(yáng)極。
因此陰極保護也就是通過(guò)改變系統電位，避免設備或者管道成為原電池的陽(yáng)極。
土壤或水中金屬腐蝕電位（V）(CSE:銅/硫酸銅參比電極)
腐蝕電位也就是金屬失去電子的難易程度。自然電位越低，失電子就更容易。通過(guò)上圖，我們也就發(fā)現為什么犧牲陽(yáng)極多采用鎂、鋅、鋁合金等，因為他們的電位相對鋼鐵更負，才能更好保護鋼鐵不被腐蝕。
我國的GB50393規定：
GB50393關(guān)于儲罐內部陰極保護電位的規定
GB50393關(guān)于儲罐內部陰極保護電流密度的規定
美國NACE規定：陰極保護時(shí)被保護結構負電位至少達到-0.85V（CSE）。
（三）陰極保護系統
包括犧牲陽(yáng)極和外加電流陰極保護。
犧牲陽(yáng)極：在被保護金屬上連接電位更低的金屬犧牲陽(yáng)極，優(yōu)先腐蝕犧牲陽(yáng)極，保護高電位金屬。
外加電流：保護回路中連接直流電源，使被保護金屬成為陰極。
外加電流陰極保護系統包括：被保護機構、恒電位儀（陰極保護電源）、輔助陽(yáng)極（包括深井陽(yáng)極、淺埋陽(yáng)極、柔性陽(yáng)極、網(wǎng)狀陽(yáng)極等）、電位測試系統（參比電極）以及相關(guān)的電纜等。
儲罐外加電流陰極保護系統
某5萬(wàn)方鋁犧牲陽(yáng)極罐內分布
深井陽(yáng)極埋深大，此時(shí)土壤電阻率低，可降低外加電流陰極保護的能耗。但深井陽(yáng)極對地質(zhì)條件、地下水位等要求高，對構筑物、地下管網(wǎng)有干擾，且需要鉆深孔，施工復雜且費用高。
柔性陽(yáng)極目前應用越來(lái)越廣泛，包括導電聚合物線(xiàn)性陽(yáng)極和混合金屬氧化物陽(yáng)極（MMO）。施工方便，適應性廣，對其他構筑物干擾小。
（四）如何選擇陰極保護方式
綜合考慮外界腐蝕條件，土壤電阻率，技術(shù)方案，工程規模，兩種陰極保護方式的特點(diǎn)，經(jīng)濟性等，再結合工程實(shí)例。
（1）儲罐內壁宜采用犧牲陽(yáng)極，外壁宜采用外加電流陰極保護；
（2）惡劣腐蝕條件下或土壤電阻率高的環(huán)境，優(yōu)選外加電流保護，因為驅動(dòng)電壓恒定，陰極保護電流控制靈活；
（3）工程規模大、需要保護整個(gè)罐區或者大范圍的長(cháng)輸管道，優(yōu)選外加保流保護方式；
（4）鄰近的金屬構筑物不能被干擾時(shí)，優(yōu)選犧牲陽(yáng)極保護；
（5）因外加電流陰極保護一次投資大，長(cháng)期耗電且需要人員維護，消耗資金多，須進(jìn)行經(jīng)濟性比選。
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