詳解管道陰極保護原理

詳解管道陰極保護原理第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日一、腐蝕的定義從廣義上講，腐蝕是材料和環(huán)境相互作用而導(dǎo)致的失效。這個定義包含了所有的天然和人造材料，例如塑料、陶瓷和金屬。我們通常所研究的腐蝕是金屬的腐蝕，金屬腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用所引起的金屬損失的現(xiàn)象和過程。第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日二、腐蝕的分類腐蝕按材料的類型可分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕，就腐蝕破壞的形態(tài)分類，可分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是一種常見的腐蝕形態(tài)，包括均勻的全面和不均勻全面腐蝕。按腐蝕的機理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。金屬管道常見的腐蝕按其作用原理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日1、化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕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?；瘜W(xué)腐蝕是在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用，即氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個反應(yīng)點上完成的。在化學(xué)腐蝕過程中，電子的傳遞是在金屬與氧化劑間直接進行，因而沒有電流產(chǎn)生。第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕指金屬與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的破壞。特點：在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日三、腐蝕的基本原理

腐蝕的基本原理是腐蝕原電池理論。由于不同金屬本身的電偶序（即電位）存在著差別，當(dāng)兩種金屬處于同一電解質(zhì)中，并由導(dǎo)體連接這兩種金屬時，腐蝕電池就形成了。電流通過導(dǎo)體和電解質(zhì)形成電流回路，此時兩種金屬之間的電位差越大，則電路產(chǎn)生的電壓越大。腐蝕電池一旦形成，陽極金屬表面因不斷地失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，使金屬原子轉(zhuǎn)化為正離子，形成以氫氧化物為主的化合物，也就是說陽極遭到了腐蝕；而陰極金屬則相反，它不斷地從陽極處得到電子，其表面因富集了電子，金屬表面發(fā)生還原反應(yīng)，沒有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日腐蝕過程可表示如下氧化反應(yīng)：Fe---→Fe2++2e還原反應(yīng)：O2+2H2O+4e---→4OH-2H2O+2e---→H2+2OH-第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日腐蝕電池形成的充分必要條件：1)必須有陰極和陽極。2)陰極和陽極之間必須有電位差3)陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。

4)陰極和陽極必須浸在同一電解質(zhì)中，該電解質(zhì)中有流動的自由離子。第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日四、管道的腐蝕控制

管道腐蝕的控制方法應(yīng)根據(jù)腐蝕機理的不同和所處環(huán)境條件的不同，采用相應(yīng)的腐蝕控制方法，在油氣管道保護過程中應(yīng)用最為廣泛的控制金屬腐蝕的方法為以下五類：1、選擇耐腐蝕材料2、控制腐蝕環(huán)境第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3、選擇有效的防腐層4、陰極保護5、添加緩蝕劑第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)管道防腐層一、管道的外防腐層二、管道防腐層的維護第12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日一、管道的外防腐層1、管道的外防腐層的基本要求（1）與金屬有良好的粘結(jié)性；（2）電絕緣性能好；（3）防水及化學(xué)穩(wěn)定性好；（4）有足夠的機械強度和韌性，耐熱和抗低溫脆性；（5）耐陰極剝離性能好；（6）抗微生物腐蝕；（7）破損后易修復(fù)，并要求價格低廉和便于施工。第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、埋地管道防腐層的主要種類埋地管道的防腐層種類主要有石油瀝青、單（雙）層環(huán)氧粉末涂層、3層PE以及聚乙烯膠粘帶等。第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3、單層熔結(jié)環(huán)氧粉末（1）性能熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層最早于1961年由美國開發(fā)成功并應(yīng)用于管道防腐工程，之后在許多國家得到進一步的開發(fā)和應(yīng)用。由于熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層與鋼管表面粘結(jié)力強、耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能、耐溫性能等都比較好，抗腐蝕性、耐陰極剝離性、耐老化性、耐土壤應(yīng)力等性能也很好，使用溫度范圍寬(普通熔結(jié)環(huán)氧粉末為-30～100℃，成為國內(nèi)外管道內(nèi)外防腐涂層技術(shù)的主要體系之一。但由于涂層較?。?.3－0.5ｍｍ），抗尖銳物沖擊力較差，易被沖擊損壞，不適合于石方段，適合于大部分土壤環(huán)境和定向鉆穿越粘質(zhì)土壤。第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日(2)結(jié)構(gòu)熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層簡稱FBE，F(xiàn)BE外涂層為一次成膜的結(jié)構(gòu)。(3)涂敷涂敷時鋼管外表面噴(拋)射除銹等級應(yīng)達到GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級，鋼管表面的錨紋深度應(yīng)在40～l00μm范圍內(nèi)，并應(yīng)監(jiān)測環(huán)氧粉末涂敷之前瞬間的鋼管外表面的溫度，并把溫度控制在粉末生產(chǎn)商的推薦范圍內(nèi)，但最高不得超過275℃。第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日(4)修補在FBE管道上發(fā)現(xiàn)缺陷時，應(yīng)先清除掉缺陷部位的所有銹斑、鱗屑、裂紋、污垢和其他雜質(zhì)及松脫的涂層；將缺陷部位打磨成粗糙面，用干燥的布或刷子將灰塵清除干凈，用雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進行局部修補。第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日4、聚乙烯防腐層（1）防腐層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層簡稱3PE，其底層為環(huán)氧粉末涂料，中層為膠粘劑，外層為聚乙烯，第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（2）性能3PE第一層為環(huán)氧涂料，第二層為膠粘劑，第三層為擠出聚乙烯，各層之間相互緊密粘接，形成一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，取長補短。它利用環(huán)氧粉末與鋼管表面很強的粘結(jié)力而提高粘結(jié)性；利用擠出聚乙烯優(yōu)良的機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性、抗植物根莖穿透性、抗水浸透性等來提高其整體性能，使得三層PE防腐涂層的整體性能表現(xiàn)更為突出，更為全面，適用于對覆蓋層機械性能、耐土壤應(yīng)力及阻水性能要求較高的苛刻環(huán)境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系發(fā)達地區(qū)。第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（3）涂敷在防腐層涂敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物，并對鋼管預(yù)熱后進行表面預(yù)處理，鋼管預(yù)熱溫度為40～60℃。表面預(yù)處理質(zhì)量應(yīng)達到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級的要求，錨紋深度達到50μm～75μm。鋼管表面的焊渣、毛刺等應(yīng)清除干凈。第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日應(yīng)用無污染的熱源將鋼管加熱至合適的涂敷溫度，環(huán)氧粉末涂料均勻地涂敷到鋼管表面；膠粘劑的涂敷必須在環(huán)氧粉末膠化過程中進行；聚乙烯層的涂敷可采用縱向擠出工藝或側(cè)向纏繞工藝。公稱直徑大于5OOmm的鋼管，宜采用側(cè)向纏繞工藝。采用側(cè)向纏繞工藝時，應(yīng)確保搭接部分的聚乙烯及焊縫兩側(cè)的聚乙烯完全輥壓密實，并防止壓傷聚乙烯層表面;采用縱向擠出工藝時，焊縫兩側(cè)不應(yīng)出現(xiàn)空洞。聚乙烯層涂敷后，確保熔結(jié)環(huán)氧涂層固化完全，然后用水冷卻至鋼管溫度不高于60℃。第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（4）修補在3PE管道上發(fā)現(xiàn)缺陷時，對小于或等于30mm的損傷，宜采用輻射交聯(lián)聚乙烯補傷片修補。修補時，先除去損傷部位的污物，并將該處的聚乙烯層打毛。然后將損傷部位的聚乙烯層修切成圓形，邊緣應(yīng)倒成鈍角。在孔內(nèi)填滿與補傷片配套的膠粘劑，然后貼上補傷片，補傷片的大小應(yīng)保證其邊緣距聚乙烯層的孔洞邊緣不小于100mm。貼補時，應(yīng)邊加熱邊用輥子滾壓或戴耐熱手套用手?jǐn)D壓，排出空氣，直至補傷片四周膠粘劑均勻溢出。第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日對大于30mm的損傷，先除去損傷部位的污物，將該處的聚乙烯層打毛，并將損傷處的聚乙烯層修切成圓形，邊緣應(yīng)倒成鈍角。在孔洞部位填滿與補傷片配套的膠粘劑，貼上補傷片。最后，在修補處包覆一條熱收縮帶，包覆寬度應(yīng)比補傷片的兩邊至少各大50mm。補傷時也可以先清理表面，然后用雙組分液態(tài)環(huán)氧涂料防腐，干膜厚度與主體管道相同，然后貼上補傷片或再加熱收縮帶。第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日二、管道防腐層的維護1、防腐層失效的原因（1）防腐層類型選擇不當(dāng)（2）防腐補口的質(zhì)量不好（3）外力破壞造成防腐層損傷（4）防腐層自然老化（5）陰極保護的參數(shù)不適當(dāng)（6）管理不善第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、防腐層的維護管道的腐蝕幾乎都發(fā)生在防腐層嚴(yán)重缺陷或破損的地方，由于管道埋在地下，不便于直接觀測和檢查，加上土壤環(huán)境條件復(fù)雜多變，給防腐層的管理維護帶來困難。防腐層的維護主要采取以下措施：（1）經(jīng)常監(jiān)測防腐層狀況。通常采用定期進行防腐層缺陷檢漏、防腐層絕緣電阻測量等方法，分析陰極保護參數(shù)的變化情況及原因，判定防腐層質(zhì)量及損傷程度。第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（2）防腐層分級管理。對不同管段、不同狀況的防腐層，按其技術(shù)狀況分級，分別采用不同的維修對策。目前對防腐層是根據(jù)其絕緣電阻值從大到小分為五個級別：優(yōu)、良、中、差、劣。最差的一級需要及時維修更換原有的防腐層。（3）制定實施維修計劃。對檢測確定的不同級別的防腐層，分別采取定期檢測、修補或更換的措施。第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3、防腐層檢測防腐層檢測分地面檢測和地下檢測，地面檢測有外觀、厚度、粘結(jié)力及電火花檢漏等。為了能達到預(yù)期的防腐效果,防腐管道在埋地前必須保證其防腐層質(zhì)量完好,這就需要對防腐層質(zhì)量進行檢測,檢測防腐層涂敷是否均勻，厚度是否達到要求。還要檢測涂層在工廠制作或運輸中是否造成針孔缺陷、裂紋等。管道焊接后的防腐處理是否符合質(zhì)量要求。第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日防腐層地下檢測管道在埋地后仍應(yīng)定期或不定期進行防腐層檢測,檢測其在埋地后的防腐層質(zhì)量變化情況:有否破損?破損點位置、大小；防腐層絕緣電阻變化速率等,對埋地管道防腐層狀況作出確切的評估，并提出處理建議。第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日4、音頻信號檢漏法

音頻信號檢漏法也稱“人體電容法”，就是用人體作檢漏儀的感應(yīng)元件,通過相應(yīng)的儀器（如：SL－6地面檢測儀）進行埋地管道防腐層破損檢測。它是目前國內(nèi)輸油、輸氣管道維護和檢測的通用方法，用這種方法檢測防腐層破損點靈活方便。第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日①、基本原理及方法

當(dāng)發(fā)射機向被檢測的管道上施加交流信號時,若該管道防腐層有破損,管道金屬部分與大地短路，在防腐層破損點處便會有泄漏電流流入土壤中，這樣在管道防腐層破損漏點和土壤之間就會形成電壓差，且在接近破損點的部位電壓差最大，用儀器在埋設(shè)管道的地面上方即可檢測到這種電位異常，據(jù)此即可發(fā)現(xiàn)管道防腐層破損點。第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日作“人體電容法”時兩位檢漏員分別與檢測儀的檢測線芯線兩端相連，兩人保持5-6m的距離，沿管線以步行速度前進，當(dāng)走到漏點附近時,儀器顯示器信號發(fā)生變化，漏點中心信號最強，數(shù)值最大，據(jù)此即可找到漏蝕點(見圖3-3)。據(jù)此信號強度變化,來判斷防腐層有無破損,并可根據(jù)信號異常分布特征來確定漏點位置,推測漏點大小。該儀器探管、檢漏同步進行，方便快捷,成功率高。第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日人體電容法(縱向)檢漏示意圖第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日②適用性音頻信號檢漏法適用于一般地段的埋地管道防腐層檢漏，不適用于露空管道、覆蓋層導(dǎo)電性很差的管道、水下管道、套管內(nèi)的管道的防腐層地面檢漏；水田或沼澤地、高壓交流電力線附近的埋地管道，使用本法進行防腐層檢漏比較困難。第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)管道陰極保護基本知識一、陰極保護的原理二、陰極保護的基本參數(shù)三、犧牲陽極陰極保護四、外加電流陰極保護五、陰極保護投入運行的調(diào)試第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日一、陰極保護的原理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。第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日陰極保護的原理：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。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。第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日1、犧牲陽極法將被保護金屬和一種電位更負的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，使被保護體陰極極化以降低腐蝕速率的方法。在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位值，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽極，從而實現(xiàn)了對陰極的被保護金屬體的防護。第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日犧牲陽極材料有高純鎂，其電位為-1.75V；高鈍鋅，其電位為-1.1V；工業(yè)純鋁，其電位為-0.8V（相對于飽和硫酸銅參比電極）。第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、強制電流法（外加電流法）將被保護金屬與外加電源負極相連，輔助陽極接到電源正極，由外部電源提供保護電流，以降低腐蝕速率的方法。其方式有：恒電位、恒電流等。如圖第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日外部電源通過埋地的輔助陽極將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，使腐蝕受到抑制。而輔助陽極表面則發(fā)生丟電子氧化反應(yīng)，因此，輔助陽極本身存在消耗。陰極保護的上述兩種方法，都是通過一個陰極保護電流源向受到腐蝕或存在腐蝕，需要保護的金屬體，提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護電流，使之恰好抵消金屬內(nèi)原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護電流的方式和“源”不同。一種是利用電位更負的金屬或合金，另一種則利用直流電源。第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日強制電流陰極保護驅(qū)動電壓高，輸出電流大，有效保護范圍廣，適用于被保護面積大的長距離、大口徑管道。犧牲陽極陰極保護不需外部電源，維護管理經(jīng)濟，簡單，對鄰近地下金屬構(gòu)筑物干擾影響小，適用于短距離、小口徑、分散的管道。第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日二、陰極保護的基本參數(shù)1、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。新建瀝青管道最小保護電流密度為30—50μA/m2，環(huán)氧粉末的管道一般為10--30μA/m2，新建儲罐罐底板最小保護電流密度為1--5mA/m2表示，老罐為5—10mA/m2。第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、最小保護電位為使腐蝕過程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負電位值，稱之為最小保護電位。最小保護電位也與金屬的種類、腐蝕介質(zhì)的組成、溫度、濃度等有關(guān)。最小保護電位值常常是用來判斷陰極保護是否充分的基準(zhǔn)。因此該電位值是監(jiān)控陰極保護的重要參數(shù)。實驗測定在土壤中的最小保護電位為－0.85V（相對飽和硫酸銅參比電極）。第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3、最大保護電位在陰極保護中，所允許施加的陰極極化的絕對值最大的負電位值，在此電位下管道的防腐層不受到破壞。此電位值就是最大保護電位。陰極保護電位越大，防腐程度越高，單站保護距離也越長，但是過大的電位將使被保護管道的防腐絕緣層與管道金屬表面的粘接力受到破壞，產(chǎn)生陰極剝離，嚴(yán)重時可以出現(xiàn)金屬“氫破裂”。同時太大的電位將消耗過多的保護電流，形成能量浪費。第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日三、犧牲陽極陰極保護（一）常見的犧牲陽極材料1.鎂合金陽極根據(jù)形狀以及電極電位的不同，鎂合金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。高電位鎂合金陽極的電位為-1.75V(CSE)；低電位鎂陽極的電位為-1.55V(CSE)。第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2.鋅合金陽極鋅合金陽極多用于土壤電阻率小于15歐姆.米的土壤環(huán)境或海水環(huán)境。電極電位為-1.1V(CSE)。溫度高于40C時，鋅陽極的驅(qū)動電位下降，并發(fā)生晶間腐蝕。高于60C時，它與鋼鐵的極性發(fā)生逆轉(zhuǎn)，變成陰極受到保護，而鋼鐵變成陽極受到腐蝕。所以，鋅陽極僅能用于溫度低于40C的環(huán)境。第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3.回填料當(dāng)使用填料時，陽極的電流輸出效率提高。如果將陽極直接埋入土攘，由于土壤的成分不均勻，會造成陽極自身腐蝕，從而降低陽極效率。采用填料，一是保持水分，降低陽極的接地電阻，二是使陽極表面均勻腐蝕，提高陽極利用效率。第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日犧牲陽極填包料的配方陽極類型填包料配方(%)適用條件石膏粉(CaSO4.2H2O)工業(yè)硫酸鈉工業(yè)硫酸鎂膨潤土鎂陽極5025751515--515--25-20355050205050≤20Ω.m≤20Ω.m>20Ω.m>20Ω.m>20Ω.m鋅陽極507555--4520--第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（二）犧牲陽極的埋設(shè)方式1、犧牲陽極埋設(shè)有立式和臥式兩，埋設(shè)位置分軸向和徑向。2、犧牲陽極在管道的分布宜采用單支或集中成組兩種方式。3、陽極與管道的距離，一般情況下陽極埋設(shè)位置應(yīng)距管道3～5ｍ，最小不宜小于0.3ｍ，成組埋設(shè)時，陽極間距以2～3ｍ為宜。第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日在管道一側(cè)第52頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日在管道兩側(cè)第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日四、外加電流陰極保護系統(tǒng)的

主要設(shè)施外加電流陰極保護系統(tǒng)主要由四部分組成：直流電源、輔助陽極、被保護管道、附屬設(shè)施第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日1、電源設(shè)備（恒電位儀）強制電流系統(tǒng)要求電源設(shè)備能夠不斷地向被保護金屬構(gòu)筑物提供陰極保護電流，要求電源設(shè)備安全可靠；電源電壓連續(xù)可調(diào)；能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐墓ぷ鳝h(huán)境（溫度、濕度、日照、風(fēng)沙）；功率與被保護構(gòu)筑物相匹配；操作維護簡單。目前常用的陰極保護電源設(shè)備有太陽能電池、整流器、恒電位儀，國內(nèi)多用恒電位儀，都能國產(chǎn)化，恒電位儀不僅能夠恒電位輸出，還能恒電流輸出。用戶可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日2、陽極地床輔助陽極是外加電流陰極保護系統(tǒng)中，將保護電流從電源引入土壤中的導(dǎo)電體。通過輔助陽極把保護電流送入土壤，經(jīng)土壤流入被保護的管道，使管道表面進行陰極極化(防止電化學(xué)腐蝕)，電流再由管道流入電源負極形成一個回路，這一回路形成了一個電解池，管道在回路中為負極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕，而輔助陽極進行氧化反應(yīng)遭受腐蝕。常用的陽極材料有：高硅鑄鐵、石墨、鋼鐵、柔性陽極。第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日陽極地床的設(shè)計遵循以下幾方面要求：（1）陽極種類的選擇①在一般土壤中可采用高硅鑄鐵陽極、石墨陽極、鋼鐵陽極；②在鹽漬土、海濱土或酸性和含硫酸根離子較高的環(huán)境中，宜采用含鉻高硅鑄鐵陽極。③高電阻率的地方宜使用鋼鐵陽極。④覆蓋層質(zhì)量較差的管道及位于復(fù)雜管網(wǎng)或多地下金屬構(gòu)筑物區(qū)域內(nèi)的管道可采用柔性陽極，但不宜在含油污水和鹽水中使用。第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（2）輔助陽極埋設(shè)位置的選擇輔助陽極與管道距離愈遠電流分布愈均勻，但過遠會增加引線上的電壓降和投資，因此輔助陽極的距離和埋設(shè)方式應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況選定。選擇陽極安裝位置的原則是:①地下水位較高或潮濕低洼處；②土層厚,無塊石,便于施工；③土壤電阻率一般應(yīng)小于50歐姆米，特殊地區(qū)也應(yīng)小于100Ω.m；④對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不得有其它金屬管道；⑤考慮陽極附近地域近期發(fā)展規(guī)劃及管道發(fā)展規(guī)劃以避免建后可能出現(xiàn)的搬遷；⑥陽極位置與管道的垂直距離不宜小于50m。⑦地面金屬構(gòu)筑物較多，用地狹窄時，可采用深井陽極，以減小對其它金屬構(gòu)物的干擾又節(jié)約用地。第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日（3）輔助陽極的結(jié)構(gòu)①淺埋式地床結(jié)構(gòu)將電極埋入距地表1～5米的土層中,這是管道陰極保護一般選用的陽極埋設(shè)形式。淺埋式陽極又可分為立式,水平式兩種,對于鋼鐵陽極可能兩種聯(lián)合稱為聯(lián)合式陽極。a.立式陽極：由一根或多根垂直埋入地中的陽極排列構(gòu)成。電極間用電纜聯(lián)接。其優(yōu)點有:全年接地電阻變化不大;當(dāng)陽極尺寸相同時,立式地床的接地電阻較水平式小。b.水平式陽極：將陽極以水平方向埋入一定深度的地層中,其優(yōu)點有:安裝土石方量較小,易于施工；容易檢查地床各部分的工作情況。c.聯(lián)合式陽極：指采用鋼鐵材料制成地床,它由上端聯(lián)接著水平干線的一排立式陽極所組成.第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日②深埋式陽極(深井式)當(dāng)陽極地床周圍存在干擾、屏蔽、地床位置受到限制,或者在地下管網(wǎng)密集區(qū)進行區(qū)域性陰極保護時,使用深埋式陽極,可獲得淺埋式陽極所不能得到的保護效果。深埋式地床根據(jù)埋設(shè)深度不同可分為淺深井(20～40米)、中深井(50～100米)和深井(＞100米)三種。深埋式陽極地床的特點是接地電阻小,對周圍干擾小,消耗功率低,電流分布比較理想。它的缺點是施工復(fù)雜技術(shù)要求高,單井造價貴。尤其是深度超過100米的深陽極,施工需要大鉆機，這就限制了它的應(yīng)用。第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日淺埋陽極示意圖第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日3、陰極保護的附屬設(shè)施①、埋地型參比電極為了對各種金屬的電極電位進行比較，必須有一個公共的對比電極，其電極電位具有良好的穩(wěn)定性，構(gòu)造簡單，通常有飽和硫酸銅參比電極、鋅電極等。其作用是與恒電位儀組成信號源。參比電極埋設(shè)的位置應(yīng)盡量靠近管道，以減少土壤介質(zhì)中的IR降影響。第62頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日埋地型參比電極的類型：ａ、液體硫酸銅參比電極主要用于測量管地電位，用于埋地使用時，由于密封處理不好，經(jīng)常會造成滲漏過度，經(jīng)常添加硫酸銅溶液，且一到冬季又容易凍結(jié)，影響恒電位儀的正常工作，目前已很少埋地使用。第63頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日ｂ、長效埋地型硫酸銅參比電極電極結(jié)構(gòu)：電極由素?zé)沾晒?、管狀或彈簧狀銅電極和硫酸銅晶體所構(gòu)成。使用前應(yīng)在水中浸泡24小時，形成飽和硫酸銅溶液。電極地床結(jié)構(gòu)：在參比電極周圍填充5～10ｃｍ厚的填包料。填包料的主要成分為石膏粉、硫酸鈉、膨潤土，其體積比為75：5：20第64頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日②、測試樁為了定期檢測管道陰極保護參數(shù)。③、電絕緣裝置作用：安裝絕緣法蘭或絕緣接頭可以將進行陰極保護的管道和不進行陰極保護的管道絕緣。④、檢查片檢查片是為了定量測量陰極保護效果，在管道沿線典型地段埋設(shè)與被保護管道相同的鋼制試片。第65頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日⑤、均壓線為避免干擾腐蝕，用電纜將同溝敷設(shè)、近距離平行或交叉的管道連接起來，以消除管道之間的電位差，此電纜稱為均壓線。⑥、導(dǎo)線陰極保護系統(tǒng)中導(dǎo)線有：陽極線、陰極線、零位接陰線、參比電極引線、測試樁引線第66頁，共72頁，2023年，2月20日，星期日4、管道實施陰極保護的基本條件①、管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中，以便能建立起連續(xù)的電路。如土壤、海水、河流等介質(zhì)中都可以進行陰極保護。②、管道必須電絕緣。首先，管道必須要采用良好的防腐層盡可能將管道與電解質(zhì)絕緣，否則會需要