柔性阳极阴极保护技术介绍

柔性阳极在实施阴极保护中的应用柔性阳极又称为聚合物阳极，是一种在铜芯上包覆导电聚合物形成的特殊的连续性阳极，其中铜芯的作用主要是导电，而导电聚合物则具有参与电化学反应的功能，因为铜芯是一种电导性非常优良的材质，所以能够在数千米长的阳极上设置一个汇流点，当聚合物阳极在土壤中进行使用时，就会在它的周围填充焦碳粉末而形成一种阳极地床，一般来说其在地床中最大的工作电流可以得到达到82mA/m左右。

虽然和其它的集中阳极相比，它的工作电流密度不高，然而因为其能够靠近被保护结构物铺设出连续地床，能够提供一种更为均匀且有效的保护，所以在工业中得到了广泛应用。

标签：柔性阳极；阴极保护；恒电位仪前言2001年11月，根据中国石油管道公司科技研究中心的设计方案，对鄯善站实施了以外加电流阴极保护方式为主的阴极保护改造，对整个站区埋地金属设施提供腐蚀防护。

设计中采用了两组含铬高硅铸铁深井阳极地床。

阳极尺寸Φ75*1200mm，分两组安装在阳极井内。

井深50米，每个阳极井内装有12支阳极。

废除了站区原有的扁钢、角钢接地网，避免保护电流的大量漏失。

在阴极保护改造施工过程中，根据管道的保护效果，临时增加了三处浅埋阳极地床平均分布在保护区域的四角。

系统运行后，各测试桩电位全部在-1.0～-1.4V之间（vs Cu/CuSO4）达到《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T 0036-2000保护要求。

但根据最新的国标GB/T 21448-2008要求，对保护效果的判定采取的标准应该采用管道阴极极化后的极化电位判定阴极保护的效果。

在实际测试操作中，根据GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》的要求，我们在鄯善站内阴保系统串联接入断路器，测量管道的断电电位并与通电电位相比较如表1。

通过以上测量结果可以看到，站内管道的断电电位未达到合格的保护数值，被保护的管道处于欠保护状态。

在这种情况下，如果管道的防腐层存在破损，管道将很快发生腐蚀。

一、什么是柔性阳极？柔性阳极是近些年来开发出的一种新型辅助阳极，主要应用于埋地管道和储罐底部。

开发的初衷是为解决旧管道防腐层老化，保护电流变大，传统的保护方法无法解决的地方。

通过实践，发现柔性阳极应用前景广阔，它对传统的阴极保护方法提出了挑战，可以成功地解决一些用传统的阴极保护做不到的问题，如干扰问题，高电阻率问题、罐底电流分布问题，因此越来越受到人们的欢迎。

在1990年，美国第40届管道腐蚀会议上，有多家公司计划用柔性阳极解决传统方法保护不上的地方。

柔性阳极是用导电塑料制成，把导电塑料包覆在铜芯上，其结构和外形与电缆极为相似，所以又称缆形阳极。

和其他辅助阳极一样，柔性阳极应用时也要陡用焦炭粉填包。

为方便用户，美国瑞侃公司又开发了带有炭粉填包的柔性阳极，图7-11是这种新型柔性阳极的结构。

二、柔性阳极的特点柔性阳极敷设类似于电缆，先与管道平行挖一条阳极沟，在沟内填上一半焦炭粉，把柔性阳极就位，再覆盖一半焦炭粉，然后用原土（细土，如果是岩石应进行换土）盖实，便可大量回填。

应用时，沿管道平行敷设，当地形变化厉害时，可随地形变化。

对于罐底敷设，应将柔性阳极置于沥青砂层下，按计算用量蛇形布置，将电缆接头放在罐周外侧。

与传统的其他辅助阳极相比，柔性阳极具有如下几个特点：④阴极保护电流长距离分布均匀；②对其他金属构筑物干扰影响最小；③解决复杂管网的屏蔽问题；④即使管道覆盖层破损严重，或裸的罐底·也能保证电流的均匀分布，实现阴极保护；⑤安装简单，长度可任意现场剪裁，施工快捷保险；⑥材料经专门处理，寿命长（有文献介绍为40年）；⑦不必重新征阳极用地；⑧不污染环境。

三、柔性阳极设计柔性阳极设计分以下4个过程：(1)确定所需保护电流。

根据保护管道的防腐层状况，选择保护电流密度，用保护面积乘以电流密度便可得到所需电流。

对于旧防腐层，通常可用馈电试验测取电流密度，实现不了时，保护电流密度可取1-3mA ／㎡；按国内外标准要求．罐底保护电流密度可取5—10mA/㎡，一般设计新罐取下限5mA/㎡，旧罐取上限10mA/㎡。

关于柔性阳极简介作为一种新型的辅助阳极，柔性阳极是近年来新开发出的一种新的材料，其主要的应用方面在于储罐和埋地管道内。

刚刚开始出现辅助阳极是为了防止旧管道的老化而出现的，保护的电流会变大，一般的传统方法根本没有办法解决的地方。

通过实践研究发现柔性阳极的应用前景是十分广阔的，柔性阳极对以前传统阴极保护方法形成了威胁，它可以成功的解决一些传统的阴极保护方法无法做到的问题。

导电的塑料制成了柔性阳极，铜芯的外面包裹着导电塑料，这样它的结构跟外形就与电缆基本一致，所以又被叫做缆形阳极。

如何设计柔性阳极设计柔性阳极可以分为以下四步：（1）首先要确定所需的保护电流确定保护电流需要根据保护管道的防腐层状况，然后可以选择保护电流的密度，所需电流用过保护面积乘以电流的密度便可以得到。

（2）其次就是设计回路，要保证设计出的柔性阳极的回路，可以保证整个长度上提供电流分布并保证分布均匀，回路长度的最大值可以通过汇流点开始算起就可以得到阳极的最大长度。

以后的电流馈电点就是根据回路长度的最大值来算的。

（3）选择合适的电源设备的规格，柔性阳极也有其特别之处，其特别之处就是阴、阳极间的电阻率很低，考虑到是很长的导体，就要采用非标准来计算。

（4）最后一步便是选取配件，选取柔性阳极的配件时要以接线的方式作为依据。

柔性阳极最佳的填充材料便是焦炭粉，在选择焦炭粉时要选择含碳量大于百分之八十五，颗粒度小于3mm的最为合适。

柔性阳极的应用柔性阳极在美国广泛应用于石油金属设施的保护、电厂地下金属配管和构筑物的保护、船舶码头的保护等等，即使是美国水务协会AWWA也听从了美国腐蚀工程师协会NCAE的建议在城市供水管网上大量采用柔性阳极进行保护，1999年，中石油曾组团到欧洲考察管道建设，发现欧洲的许多管道如Zeepipe、Asgard、Europipe1、Europipe、Norfra等管道的阴极保护也广泛采用了柔性阳极技术。

在由管道局承建、俄罗斯人设计的俄罗斯西伯利亚太平洋管道站场区域阴极保护工程中采用的也是柔性阳极。

阴极保护工程技术手册---根底知识篇一、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，使金属外表各点到达同一负电位，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、外表状况和土质状况，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。

柔性阳极阴极保护技术Flexible anode cathodic protection technology石油储罐埋地管线柔性阳极产品分为两类：基于纳米特导电炭黑复合技术的聚合物缆性（柔性）阳极和基于MMO/Ti涂层技术的缆线（柔性）阳极。

该两种阳极均为强制电流法阴极保护用的一种埋地型辅助阳极，用以保护地下油（气）管道、地下储罐、化工容器等不被腐蚀或减缓腐蚀。

具有安装方便，配套技术完善，价格合理的特点。

其适用范围包括：①覆盖层老化的旧管道；②错综复杂的管网；③储罐罐底外壁；④长距离、小间距平行的管道；⑤高电阻率环境。

柔性阳极亦称缆形阳极，早期主要解决覆盖层老化的老龄管道的阴极保护问题，目前广泛应用于新建和已建管道及储罐的阴极保护中，包括石油、天然气输送管线，石油储罐罐底板阴极保护，城市燃气管线输配管线、自来水和污水输送管线的阴极保护等。

可广泛用于石化、冶金、电厂、水处理等行业。

在允许工作电流范围内，其工作寿命预期可达25年以上。

陕西省易莱德新材料科技有限公司历经5年的技术攻关，研制出了试用柔性阳极的导电聚合物，并取得了国家发明专利（专利号：20091035969.9），其性能经过国家电线电缆质量监督检验中心测定，指标符合柔性阳极的产品要求。

研制出柔性阳极制造的整套非标生产线。

包括碳粉的灌装生产线和电缆钛丝阳极的扣压生产线，实现了连续化生产，日产量可达2公里，是目前已知的最为先进的生产线。

基于纳米特导电炭黑复合技术的聚合物缆性阳极（ELPA系列）该类柔性阳极为新型高分子功能材料制备而成的柔性阳极，是强制电流法阴极保护用的一种埋地型辅助阳极。

聚合物的柔性阳极形状类似电缆，用多股铜线做导体，包覆导电聚合物，既起到释放电流的作用，又防止铜线耐化学腐蚀，铜芯确保了纵向低电阻，而导电聚合物确保了横向有一较高电阻接地，使铜芯中的电流只能慢慢地“滴入”地中，使得外加的防护电流由铜芯经导电聚合物层释放到被保护体周围形成均匀的保护电场，在柔性阳极周围填充焦碳可以改善阳极的工作环境，降低阳极地床的接地电阻，延长了阳极的寿命。