阴极保护中牺牲阳极的材料选择和系统维护应

牺牲阳极法阴极保护方案一、将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。

二、牺牲阳极法阴极保护的优点：（1）不需要外部电源；（2）对邻近金属构筑物无干扰或很小；（3）电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。

（4）调试后，可不需日常管理；（5）保护电流分布均匀，利用率高；三、牺牲阳极材料1 作为牺牲阳极材料，必须满足以下条件:1.1有足够负且稳定的电位，不仅要有足够负的开路电位，而且要有足够的闭路电位（或称工作电位，即在电解质介质中与金属结构连接时牺牲阳极的电位）。

1.2腐蚀率小，且腐蚀均匀，要具有高而稳定的电流效率。

牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比，以%表示。

1.3电化学当量高，即单位重量产生的电流量大。

1.4工作中阳极的极化率要小，溶解均匀，产物易脱落。

1.5腐蚀产物不污染环境、无公害。

1.6材料来源广泛，加工容易并价格低廉。

2、镁2.1镁阳极的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，且单位发生的电量大。

2.2镁作为牺牲阳极，有较快的溶解速度，镁在电解质中溶液中的腐蚀行为是由本身很负的电位和表面上保护膜的性质所决定。

2.3镁的标准电极电位为-2.37V(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为-1.5V(SCE)，镁在土壤之中的电位为 1.5V至-1.6(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为-0.84V(SCE)。

镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。

正因为镁在酸性及中性介质中的电位较负和保护膜的不稳定性，所以镁在酸性和中性介质中的腐蚀速度较大。

而在碱性介质中，镁的表面保护膜稳定，电位较正，腐蚀速度则因此而降低。

镁作为牺牲阳极使用时，与电位较正的金属相接触，这时，镁产生阳极化，会引起负的差异效应，即在阳极极化的影响下，金属的自溶大为增强。

储罐内壁牺牲阳极阴极保护方法由于原油储罐、污水罐罐底内壁的腐蚀主要是缘于原油沉积污水引起的电化学腐蚀、细菌腐蚀，且罐底的原油沉积污水有着较高的含盐量（主要是S-2、Cl-、HCO-3、Na+、Ca+2等）和较高的温度，因此其腐蚀性较强。

目前普遍采用牺牲阳极法对储罐底板内壁进行阴极保护，这种方法对储罐安全可靠，无需专人管理，且保护效果好。

通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。

阳极块在储罐内壁上均匀布置，钢板与阳极块直接焊接连接。

牺牲阳极保护法特点：①施工快速、简便，不会产生腐蚀干扰。

②投入成本较低，经济性强。

③安全可靠，无需专人管理。

④保护效果显著。

根据内壁介质的情况,阳极可以选用铝合金阳极或镁合金阳极。

内壁采用牺牲阳极保护时，要注意温度的影响。

对40~70℃的水介质环境中，镁阳极因为腐蚀率太高而不适用。

根据保护面积、保护年限、介质电阻率计算所需的阳极数量，选择阳极规格形状。

阳极在罐底板上呈环状均匀分布，阳极支架与底板焊接。

牺牲阳极易于安装，而且当阳极消耗为初始重量的85%时，可以利用清罐机会进行更换。

针对储罐内壁牺牲阳极的设计步骤：①计算阴极保护面积（罐内浸水面积）罐底内壁保护面积计算：S=πr2S-保护面积r-储罐半径②选定保护电流密度，计算保护电流保护电流计算：I=SIaS-保护面积Ia-保护电流密度③确定保护年限，计算所需阳极总量阳极使用寿命：Ｔ＝0.85W/ωIT-阳极工作寿命a W-阳极净质量，kgω-阳极消耗率kg/(A.a)④根据阳极单支数量，计算阳极支数阳极数量：N=f.IA/IaN-阳极数量IA-所需保护电流A Ia-单支阳极输出电流AF-备用系数，取2-3倍牺牲阳极法是储罐内常用的阴极保护方法，它可以任意布置不必担心电源连接，它的电位有限，没有必要担心过保护为先，牺牲阳极可以做成任意形状。

根据内壁介质的情况,阳极可以选用铝合金阳极或镁合金阳极。

内壁采用牺牲阳极保护时，要注意温度的影响。

钢结构防腐工程阴极保护牺牲阳极阴极保护材料、牺牲阳极保护、外加电流保护、阴保辅助材料、管道材料河南汇龙合金材料有限公司技术部：刘珍编制：2018年8月内部资料请勿外传随着城镇燃气地下管网的迅速发展，地下燃气管网错综复杂，且与消防管道、供水管道、供热管道、供电线路等地下金属构筑物纵横交错，甚至还有可能发生电连接，位于城市道路地下的燃气管网还要受到车辆行驶时造成的盈利冲击腐蚀，钢质管道的腐蚀与防护问题也日益突出。

为了延长埋地钢质管道的使用寿命，确保城镇燃气供应安全、可靠，通常采用阴极保护方法保护埋地钢质管道。

1 阴极保护设计1.1阴极保护类型的确定阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。

埋地钢质管道阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种。

强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道或城镇燃气环网。

其优点是输出电流大而且可调，不受土壤电阻率限制，保护半径较大;系统运行寿命长，保护效果好;保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变。

其缺点是需设专人维护管理，要求有外部电源长期供电，易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方。

牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。

其优点是不需外加电源，施工方便，不需进行经常性专门管理，不会生屏蔽，对其他构筑物也不会产生干扰，保护电流分布均匀、利用率高。

其缺点是输出电流小，保护范围有限;需定期更换，不能实时监测输出电流分的变化，也不能反映管道涂层的状况。

根据以往的经验和我们的实践得知，城镇燃埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来减缓土壤对管道的电化学腐蚀。

1.2阴极保护电流的确定要使埋设的燃气管道得到充分的保护，就要证有足够的电流使管道不受到腐蚀。

钢质管道廖的小保护电流是阴极保护设计重要的参数之一，其计算公式如下：I=AIP(1)式中I——管道所需小保护电流，mAA——管道总表面积，m2IP——小保护电流密度，mA/m2小保护电流密度Ip是根据管道的防腐层种类、好坏来确定的，新建沥青玻璃布防腐管道所需的Ip约0.1mA/m2，新建三层PE管道所需的Ip约0.001mA/m2，旧管道的Ip取0.3mA/m2。

牺牲阳极保护施工牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。

它简单易行，又不干扰邻近的设施。

牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流.防雷及防静电接地。

与强制电流保护法相比，牺牲阳极法具有独特的优点和功能，因而同样受到人们的重视。

近年来，牺牲阳极技术在我国得到了推广和发展。

在生产上也向标准化.系列化方向发展。

并在油.气管道.海船及海上结构物的防护上得到了成功的应用。

一.牺牲阳极保护原理根据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时，电极电位较负的金属为阳极.利用两金属的电极电位差作阴极保护的电流源。

这就是牺牲阳极法的基本原理。

二.牺牲阳极材料由于牺牲阳极法是通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流。

因此，对牺牲阳极材料就产生了性能需求。

1．要有足够负的电位，在长期放电过程中很少极化。

2．腐蚀产物应不粘附于阳极表面，疏松易脱落，不可形成高电阻硬壳，且无污染。

3．自腐蚀小，电流效率高。

4．单位重量发生的电流量大，且输出电流均匀。

5．有较好的力学性能，价格便宜，来源广。

常用的牺牲阳极有镁及镁合金.锌及锌合金以及铝合金三大类。

三.牺牲阳极种类及规格型号(一)镁合金牺牲阳极镁是比较活泼的金属，表面不易极化，电极电位比较负，所以是理想的牺牲了极材料。

但是，钝镁的电流效率不高，造价太高，所以一般都使用镁合金做牺牲阳极材料。

目前世界上流行的镁阳极成分很多，但归纳起来只有三个系列：高纯镁系.镁锰系和镁铝锌锰系。

其典型的代表成分见表10-60。

这三个系列中，Mg-6 Al-3 Zn-0.15Mn是使用最广泛的，也是国内定型生产的商品化镁阳极，用于土壤和淡水中性能最佳。

(二)锌牺牲阳极锌是阴极保护中应用最早的牺牲阳极材料。

锌的电极电位比铁负，表面不易极化，是理想的牺牲阳极材料。

锌不仅可以用于低电阻率土壤中，还可广泛用于海洋中。

目前，锌牺牲阳极成分均已标准化。

如ASTMB418.GB4950等。

钢筋混凝土阴极保护系统牺牲阳极的选用标准河南汇龙合金材料有限公司2018年8月技术部刘珍钢筋混凝土阴极保护系统中新型一次阳极和二次阳极以及两者的配合使用在研制和实施中的有关结果。

（1）自行研制的一次阳极电流输出能力和耐蚀性较好且加工方便，价格也较便宜。

（2）二次阳极——导电混凝土的电阻率较低，达10～20cm 可以有效地将保护电流铺展开、使钢筋电位分布均匀，扩大了单只一次阳极的保护范围。

（3）在阴极保护系统使用过程中，一次阳极与二次阳极的配合也很为重要，如何有效地将两者结合起来对于整个保护系统的保护均匀性有重大的影响。

1 钢筋阻锈剂1.1 钢筋阻锈剂的开拓与发展 世界上钢筋阻锈剂的研究与使用经历了很长的时期。

日本是一个岛国，20世纪50年代就缺乏建筑用河砂，不得不开发利用海砂，既要解决海洋环境中氯盐腐蚀问题，又要设法防止海砂中氯盐对钢筋的侵害。

1973年在冲绳发电站建设工程中，正式大量使用了钢筋阻锈剂。

以后用量猛增，到1980年，每年有160万m3混凝土使用了钢筋阻锈剂(钢筋阻锈剂每年用量约1～1.5万t)。

1982年日本制定了《钢筋混凝土用防锈剂》(JISA6205)工业标准，建设省还发布指令文件(597号文、142号文等)，要求在使用海砂或环境氯盐可能超标时，必须使用钢筋阻锈剂。

原苏联也是使用钢筋阻锈剂很早的国家，1985年出版了《混凝土中钢筋阻锈剂》的专著，并在国标《建筑防腐蚀设计规范》中纳入钢筋阻锈剂内容。

美国以往对钢筋阻锈剂的长期有效性，一直存在较大的争论。

只是在最近15年，钢筋阻锈剂才作为新技术得到迅速发展。

经过较长时间的试验研究和工程应用，美国混凝土学会(ACI)肯定了钢筋阻锈剂的效果，并确认“钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋和阴极保护，是长期有效的防钢筋锈蚀的措施”。

1992年美国公路运输联合会(AASHTO)等三个单位编制并发布的《钢筋混凝土桥梁腐蚀手册》，将钢筋阻锈剂作为桥梁防腐蚀的重要措施之一；美国海军工程服务中心(NFESC)、美国航天局肯尼迪太空中心(NASA KSC)等军工部门，都在大力研究开发和积极采用钢筋阻锈剂，以与“盐害”作斗争。

油气管道保护工中级理论知识试卷六注 意 事 项1、考试时间：120分钟。

2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。

3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。

4、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。

一、单项选择(第1题～第60题。

选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。

每题1分，满分60分。

)1. 下列叙述正确的是( )。

A 、发生化学反应时失去电子越多的金属原子，还原能力越强B 、金属阳离子被还原后，一定得到该元素的单质C 、核外电子总数相同的原子，一定是同种元素的原子D 、能与酸反应的氧化物，一定是碱性氧化物 2. 汽油的闪点为( )摄氏度。

A 、28～60B 、60～110C 、-30～40D 、130～325 3. 下列说法不正确的是( )。

A 、原电池是将化学能直接转变成电能的装置B 、原电池中氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行C 、一般的碱性电池都可以归类为原电池D 、原电池和电解池是相同的4. 通常，人们将电位较高的电极称为( )。

A 、正极B 、负极C 、阴极D 、阳极5. 恒电位仪是用专门设计的参比电极来采集一个标准的自控讯号源，将采集到的讯号送进比较放大器，通过比较放大后，调整主回路的( )，达到电位恒定的目的。

A 、电位B 、电流C 、电压D 、电阻 6. 太阳能阴极保护系统电源的组成部分中没有( )。

A 、光伏发电板B 、柴油发电机C 、充放电控制器D 、蓄电池 7. 熔结环氧粉末防腐层的附着力分为( )级。

A 、3B 、4C 、5D 、6 8. 单相半波整流电流中，控制角越大，则( )。

A 、输出电压越大B 、输出电压越小C 、晶闸管的导通角越大D 、输出谐波越小9. 在加温或不加温的条件下，对构件施加压力，使分离的金属原子结合的焊接方法是( )。

A 、压力焊B 、钎焊C 、气体保护焊D 、电弧焊 10. 焊接接头的金相检验属于( )焊接质量检验。

牺牲阳极的阴极保护原理在阴极保护技术中，牺牲阳极是一种常见的阴极保护原理。

牺牲阳极阴极保护是利用一种更容易腐蚀的金属来代替受保护金属作为阳极，从而保护受保护金属不受腐蚀。

在这种原理下，受保护金属成为阴极，而牺牲阳极则成为阳极，通过电化学反应来保护受保护金属。

牺牲阳极阴极保护原理的关键在于牺牲阳极材料的选择。

通常情况下，牺牲阳极材料应该具有更负的标准电极电势，以便能够更容易地被氧化。

常用的牺牲阳极材料包括锌、铝、镁等。

这些金属在自然环境中更容易被氧化，因此可以更好地保护受保护金属。

牺牲阳极阴极保护原理的工作原理是通过在受保护金属表面形成一个保护性的氧化膜，阻止了金属的继续腐蚀。

当牺牲阳极被氧化时，产生的电子通过外部电路流向受保护金属，使其成为阴极，从而减缓受保护金属的腐蚀速度。

这样，牺牲阳极不断被腐蚀，而受保护金属得到保护。

牺牲阳极阴极保护原理的应用非常广泛，特别是在海洋工程、管道、船舶和钢结构等领域。

在海洋工程中，海水中的氯离子容易引起金属腐蚀，而牺牲阳极可以有效地保护海洋结构。

在管道和船舶中，牺牲阳极也可以延长金属的使用寿命，减少维护成本。

然而，牺牲阳极阴极保护原理也存在一些问题。

首先，牺牲阳极需要定期更换，这会增加维护成本。

其次，牺牲阳极的性能受环境因素的影响较大，需要根据具体情况进行设计和选择。

最后，牺牲阳极的保护效果受到电流分布的影响，需要合理布置阳极以确保保护效果。

综上所述，牺牲阳极阴极保护原理是一种有效的防腐蚀技术，通过选择合适的牺牲阳极材料，可以有效地保护受保护金属不受腐蚀。

然而，在实际应用中需要注意材料选择、维护更换和电流分布等因素，以确保牺牲阳极阴极保护技术的有效性和可靠性。