下载文档原格式
阴极保护引言：阴极保护是一种常用的金属腐蚀防护方法，主要应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域。
通过采取适当的措施，将金属材料的电位移到更负的方向，从而减少金属材料的腐蚀速度。
本文将介绍阴极保护的原理、应用领域、常用方法以及一些优缺点。
一、阴极保护的原理阴极保护是基于金属腐蚀的电化学原理而实施的一种防护方法。
金属腐蚀是指金属在水、空气、土壤等介质中，受到氧化或其他化学物质作用而逐渐破坏的过程。
通过施加外加电源，将金属材料的电位移向更负的方向，实施阴极保护，可以有效地减缓金属的腐蚀过程。
具体而言，阴极保护主要包括两种方式：1) 通过阴极电流的施加，在结构表面形成一个足够厚度的电子屏蔽，从而降低腐蚀的速率；2) 通过阳极材料的提供，以消耗环境中的氧气而达到抑制腐蚀的效果。
二、阴极保护的应用领域阴极保护广泛应用于金属设备、管道、船舶和建筑等领域，并且有着重要的经济和社会效益。
以下是几个常见的应用领域：1. 管道防腐阴极保护在石油、天然气、水泥、化工等行业中广泛应用于管道防腐。
通过在管道表面施加电流，降低金属管道的腐蚀速率，延长其使用寿命。
这种方法具有效果明显、使用方便等优点，已被广泛采用。
2. 船舶防腐船舶在海域中长时间暴露于水中，容易受到海洋环境的腐蚀。
阴极保护在船舶上的应用可以有效地减缓腐蚀速度，延长船舶的使用寿命。
通过在船体附近安装阴极保护系统，将船体电位负化，以减少腐蚀。
3. 油罐防腐石油储罐是石油储存和运输的重要设施，经常接触到腐蚀性介质。
阴极保护可以在油罐内外表面施加电流，降低其腐蚀速率，保护油罐的安全运营。
三、阴极保护的常用方法阴极保护有多种常用的方法，具体选择方法应根据不同情况和需求作出。
以下是几种常见的阴极保护方法：1. 外加直流电源法该方法是最常见的阴极保护方法之一，通过外接直流电源，在金属结构和电源之间建立电路，施加足够的电流来实现保护。
通过控制电流大小和施加时间，可以有效地减缓金属的腐蚀速度。
阴极保护系统简介首先清楚几个概念：1、浸于电解质溶液中的金属导体称为电极。
2、电解质是指在液体状态（溶解或熔融状态）时分子分解为离子因而能导电的物质。
3、双电层在金属与溶液中的界面两侧形成电位差，这个电位差即是该金属在该溶液中的电极电位4、如果把两个不同电极组成一体，因它们的电极电位不同，电极间的电位差，形成电势，即为电池，用导线把它接进电路，就可以向电路供电。
把这样只有两个电极构成的电池称为“原电池”5、电解：腐蚀电池与环境和被腐蚀金属间构成电流的通路，腐蚀电池的两极同时也成为电解的两极，在电流的作用下，阳极的金属不断溶解进入电解质，按电流的通路向阴极沉积，由此阳极发生腐蚀，金属逐渐损失阴极保护护就是以通电的方法使被保护物成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。
阴极保护实现的技术有两种：一是外加电流阴极保护也称强制（电流）阴极保护，二是牺牲阳极（阴极）保护。
实体布局请见示意图。
一、外加电流阴极保护：用金属导线将管道接在直流电源的负极，将辅助阳极接在电源的正极，构成保护回路，如图阴极保护模型所示。
从图中可以看出，管道实施阴极保护时，有外加电子注入管道表面。
当外加的电子来不及与电解质溶液中的某些物质起作用时，就会在金属表面积聚起来，导致阴极表面金属电极电位向负方向移动，即产生阴极极化。
这时，微阳极区金属释放电子的能力就受到阻碍。
施加的电流愈大，电子积累就会越多，金属表面的电极电位就越负，微阳极区释放电子的能就越弱，换句话说，就是腐蚀电池二极间的电位差变小，阳极电流Ia越来越小。
当金属表面阴极极化到一定值时，阴、阳极达到等电位，腐蚀电池的作用就被迫停止。
此时，外加电流Ip等于阴极电流Ic，即Ia=0，这就是阴极保护的基本原理。
用于阴极保护的恒电位仪整体说是一个负反馈放大——输出系统，与被保护物（如埋地管道）构成闭环调节，通过参比电极测量通电点电位，作为取样信号与控制信号进行比较，实现控制并调节极化电流输出，使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
阴极保护工程手册简介阴极保护是一种常用的金属防腐技术，通过施加电流，以实现对金属结构的保护。
本手册将介绍阴极保护工程的基本原理、常见的施工方法、设备选型以及运行与维护等方面的知识，旨在为工程师和技术人员提供参考。
目录1.原理介绍2.阴极保护工程的分类3.基本施工方法4.设备选型与配置5.阴极保护工程的验收标准6.运行与维护1. 原理介绍阴极保护是一种通过外部电流施加于金属表面，改变金属电化学反应而实现的防腐技术。
通过施加足够的负电位，使金属结构达到阴极极化状态，从而减少或消除金属表面的腐蚀过程。
阴极保护通常应用于长期暴露在海洋环境中的钢结构，如桥梁、码头、海上石油平台等。
2. 阴极保护工程的分类阴极保护工程按照施工方式可分为两类：外部阴极保护和内部阴极保护。
外部阴极保护主要通过在金属结构表面施加电流来达到保护效果，而内部阴极保护则是通过在金属结构内部注入抗腐蚀剂或添加活性物质来达到防腐目的。
3. 基本施工方法阴极保护工程的基本施工方法包括如下几个步骤：1.表面准备：对金属表面进行清洁、除锈、打磨等处理，使其达到适合施工的状态。
2.电流设计：根据金属结构的材料、尺寸和使用环境等因素，计算出所需的阴极保护电流。
3.设备安装：根据电流设计要求，选择合适的电源设备，并按照相关规范将其安装到金属结构上。
4.电极布置：根据金属结构的形状和尺寸，合理布置阴极和阳极电极，确保电流分布均匀。
5.电流接入：将电源与阴极和阳极电极连接起来，形成完整的电流回路。
6.监测系统：安装合适的监测设备，定期检查电流和结构的防腐效果，并进行必要的调整和维护。
4. 设备选型与配置在阴极保护工程中，电源设备的选型和配置很关键。
需要考虑金属结构的尺寸、含盐量、使用环境等因素。
一般情况下，阴极保护工程使用直流电源，电流大小根据实际情况确定。
除了电源设备，还需要选择合适的电极材料和阴极保护剂。
电极材料应具有良好的导电性能和抗腐蚀能力。
阴极保护剂的选择要考虑金属结构的材料和使用环境等因素，以提供有效的防腐蚀效果。
操作规程编号：LX-FS-A64990 阴极保护系统的运行与维护范本In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall BehaviorCan Reach The Specified Standards编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑阴极保护系统的运行与维护范本使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。
(一) 阴极保护投入前的准备与验收1. 阴极保护投入前对管道系统的检查(1) 管道对地绝缘的检查从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。
为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。
应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等应与土壤有良好的绝缘，管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。
管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。
管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。
(2) 管道导电性检查对被保护管道应具有连续的导电性能。
2. 对阴极保护施工质量的验收(1) 对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成并符合要求与图纸设计一致。
强制电流阴极保护系统设计1. 引言1.1 背景介绍强制电流阴极保护系统是一种常用的金属防腐蚀技术，通过施加外部电流控制金属结构表面的电位，将金属结构的阳极和阴极区域之间形成保护电位差，从而实现对金属结构的防腐蚀保护。
在海洋平台、油气管道、桥梁等工程中，金属结构长期暴露在恶劣的环境中容易受到腐蚀的侵害，因此需要采取阴极保护措施。
强制电流阴极保护系统具有防腐蚀效果好、操作简便、成本低廉等优点，因此受到广泛应用。
本文旨在研究强制电流阴极保护系统的设计原理、设计要素、系统组成部分、操作流程以及参数调整等关键内容，以探讨其在工程实践中的可行性和实际应用价值，同时分析存在的问题，并提出改进方向，展望未来强制电流阴极保护系统在防腐蚀领域的发展前景。
通过对该技术的深入研究和探讨，旨在为相关工程领域的技术人员提供参考和借鉴，推动该技术的进一步应用和发展。
1.2 研究目的本文旨在深入探讨强制电流阴极保护系统设计的相关原理、要素和操作流程，以及系统组成部分和参数调整等内容。
通过对这些内容的详细分析和讨论，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供参考和指导，帮助他们更好地理解和应用强制电流阴极保护技术，提高阴极保护系统的设计和运行效率。
具体来说，本文将通过对强制电流阴极保护系统设计原理的介绍，帮助读者了解阴极保护系统工作的基本原理，从而为系统设计提供理论支持。
接着，本文将详细解析设计阴极保护系统所需考虑的要素，包括材料选择、电流密度、涂层方式等因素，帮助读者制定合理的设计方案。
本文还将对系统的组成部分进行详细描述，包括阳极、电源、监测设备等组成部分，帮助读者了解系统的整体结构和功能。
通过对操作流程和参数调整的讨论，本文旨在帮助读者了解如何正确操作和调整阴极保护系统，确保系统运行稳定和有效。
本文的研究目的是为了促进强制电流阴极保护系统设计的进一步发展和应用，提高系统的设计水平和运行效率，从而更好地保护金属结构免受腐蚀的侵害。
阴极保护分类及特点范本阴极保护是一种常用的金属防腐技术，可以延长金属结构的使用寿命。
根据不同的分类标准，阴极保护可以被分为以下几类：外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层。
以下将对每一类进行详细介绍，并介绍它们的特点。
一、外电源阴极保护外电源阴极保护是指通过外部直流电源为金属提供电流，从而将金属的腐蚀电位推至更负的方向，实现对金属的保护。
这种阴极保护方法适用于埋地管道、水箱、储罐等设施的金属结构。
特点：1. 保护范围宽广：外电源阴极保护可以实现对大面积金属结构的保护，适用于各种规模的防腐工程。
2. 自动调整：外电源阴极保护系统能够根据金属结构的变化自动调整电流输出，确保金属始终处于被保护状态。
3. 维护简便：该方法只需定期检查外电源和金属结构之间的连接情况，确保电流正常供应即可，维护较为简便。
二、阳极阴极保护阳极阴极保护是指通过在金属结构附近放置阳极，形成阴极保护电位，从而保护金属免受腐蚀。
阳极可以是铝、锌或镁等活性金属。
特点：1. 精准控制：阳极阴极保护系统能够通过调整阳极材料和阳极数量，精确控制金属结构表面的保护电位。
2. 高效节能：与外电源阴极保护相比，阳极阴极保护不需要外部电源供应，减少能源消耗，更加节能环保。
3. 安全可靠：阳极阴极保护不会产生过高的电流密度，不仅能够对金属结构进行保护，还能保证使用的安全可靠性。
三、阴极保护涂层阴极保护涂层是将具有电化学活性的物质涂在金属表面，形成保护层，以减缓金属的腐蚀速度。
常用的阴极保护涂层有锌基、铝基和镀层等。
特点：1. 保护均匀：阴极保护涂层可以均匀分布在金属表面，形成连续的保护层，有效保护金属免受腐蚀。
2. 耐久性强：阴极保护涂层具有较好的耐候性和耐腐蚀性，能够长时间保持保护效果。
3. 应用广泛：阴极保护涂层适用于各种金属结构的保护，如船舶、桥梁、建筑物等。
总结：阴极保护是一种常用的金属防腐技术，通过外电源阴极保护、阳极阴极保护和阴极保护涂层等方法，实现对金属结构的保护。
阴极保护工程手册
《阴极保护工程手册》是一本介绍阴极保护技术在工程中
应用的参考手册。
该手册包含了阴极保护的基本原理、设
计和施工要求以及常见故障排除等内容。
该手册的内容主要包括以下几个方面：
1. 阴极保护的基本原理：介绍了阴极保护的基本概念、原
理和工作机制。
2. 阴极保护设计：详细介绍了阴极保护系统的设计原则、
计算方法和设计步骤，包括阴极保护电流密度的确定、阳
极装置的选择和布置等。
3. 阴极保护施工：介绍了阴极保护工程施工的步骤和要求，包括阳极安装、电缆敷设、系统连接和调试等。
4. 阴极保护检测与维护：介绍了阴极保护系统的检测方法和维护要求，包括阴极保护电流密度的测量、阳极运行状态的监测和系统故障的处理等。
5. 阴极保护故障排除：列举了一些常见的阴极保护系统故障及其排除方法，帮助读者解决实际工程中可能遇到的问题。
该手册还包括一些实例分析和数据表格，供读者参考和应用。
总的来说，《阴极保护工程手册》是一本全面介绍阴极保护技术在工程中应用的参考书籍，适合从事阴极保护工程设计、施工和维护的工程师和技术人员阅读和参考。
船舶阴极保护系统详述简要：详细介绍船体电化学腐蚀原理，阴极保护方法，并结合实际应用详细阐述外加电流的阴极保护的工作原理与衡量标准。
一、电化学腐蚀原理铁制成的船体接触海水时会产生电位，发生电腐蚀现象。
所以，为了尽量减少船体与海水接触，采用防锈蚀的油漆隔离船体和海水。
但是船尾轴系，推进器或者因为船体损伤导致的与海水接触是无法完全避免的。
所以接触到海水的一部分船体会发生电化学腐蚀，根据电解情况的不同，腐蚀程度不同。
原电池电解反应：当两种金属或含杂质的金属被置于电解液中，金属活动性强容易失去电子，被氧化，发生氧化反应，为阳极，从而带正电荷（生成金属氧化物，所谓被腐蚀），使电势升高，可以作为正极（正极是针对外部电解质中游离电荷而言，正极吸引负电荷，而正电荷则流向负极，可以被认为是电流的方向）。
金属活动性弱者得电子，被还原，发生还原反应，为阴极（该电极积累金属），电势降低，成为负极，吸引正电荷聚集。
图1 电化学腐蚀原理图二、阴极保护阴极保护则使上述过程逆转，根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种，前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌等。
注：金属活动性更强，更活跃，更易失电子）与被保护的金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。
后者是将外部交流电转变成低压直流电，对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。
牺牲阳极阴极保护法一般用锌块合金，布置没有具体要求，只要沿着舭龙骨流线平均分布，具体数量则要根据船只钢材数量（面积）进行计算后得出。
也可用铝合金的，效果更好，但在机舱及货油舱等区域禁止使用（因电位差过高存在引发火星的可能性）。
一般设计使用寿命2-3年，采用焊接或铆接方式固定于船体外壳之上，铆接的话到了使用后期可以方便更换，并且有各种型号可选。
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。
目录1 前言 (3)1.1范围 (3)1.2名词定义 (3)1.3供货商基本责任 (3)2设计条件 (4)2.1环境、气候条件 (4)2.2工艺条件 (4)2.3相关规范、标准 (4)3储罐阴极保护设计参数 (5)3.1罐底外表面阴极保护设计参数： (5)3.2罐底内表面阴极保护设计参数： (5)4罐外底阴极保护系统技术要求 (5)4.1阳极材料 (5)4.2参比电极选用 (7)4.3恒电位仪 (7)4.4防爆接线箱 (7)5安装要求 (7)5.1柔性阳极的施工 (7)5.2参比电极的施工 (9)5.3电缆连接 (9)5.4测试桩的安装 (9)5.5防爆接线箱的安装 (10)5.6恒电拉仪的安装 (10)5.7牺牲阳极的安装 (10)6卫生、安全环保要求 (10)7检验 (11)8提交文件 (11)8.1投标文件 (11)8.2订货后提交文件 (11)8.3竣工资料 (12)9售后服务 (12)10保证和担保 (12)1前言1.1范围无棣鑫岳燃化有限公司清洁油品加工工程项目原料油罐组设置阴极保护系统一套，用以减少储罐底板的腐蚀，提高储罐运行寿命。
本技术规格书所描述的阴极保护系统主要包括原油储罐底板外壁采用外加强制电流阴极保护，底板内壁采用牺牲阳极阴极保护。
本技术规格书阐述了上述阴极保护系统的采购、设计、安装等方面的最低要求。
1.2名词定义以下定义用于阐明有关各方在阴极保护系统的设计、制造、供应及所有权中所处的位置。
业主：无棣鑫岳燃化有限公司设计单位：上海河图工程股份有限公司供货商：按照本技术规格书的要求为业主设计、制造、提供成套设备的公司或厂家技术规格书：业主和设计提供的完整的技术规定，包括配套使用的数据单和附图等1.3供货商基本责任1.3.1本技术规格书适用于无棣鑫岳燃化有限公司清洁油品加工工程项目原料油罐组阴极保护系统。
1.3.2本技术规格书表明了业主对阴极保护系统在设计、采购、调试、现场安装及售后服务等方面的基本要求，是最低限度要求，并未对系统所有细节做出规定，供货商必须保证提供符合要求、保证质量的设计、产品和服务。
1、阴极保护原理对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使其电极电位负移至金属的平稳电位，从而抑阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。
阴极保护是一种控制金属电化学腐蚀的保护方法。
在阴极保护系统构成的电池中，氧化反应集中发生在阳极上，从而抑阻了作为阴极的被保护金属上的腐蚀。
阴极保护是一种基于电化学腐蚀原理而发展的一种电化学保护技术。
可从电极反应、极化曲线和极化图以及电位-pH 图等诸方面理解阴极保护原理。
电极反应方面任意两种金属/合金的组合，都可构成电化学电池；低电位者为电池的阳极，主要发生氧化反应；高电位者为阴极，主要发生还原反应。
由于阳极和阴极之间存在着电位差，外部电连接的阳极和阴极之间将有电流流过电池，从而加速了阳极的腐蚀，同时抑阻阴极的腐蚀，使阴极金属获得阴极保护。
极化曲线和极化图方面根据混合电位理论，金属表面上局部阳极和局部阴极通过各自的极化而汇聚至一个共同的混合电位，即金属的自腐蚀电位Ecorr ；此时局部阳极的氧化反应速度与局部阴极的还原反应速度相等，即等于金属的自腐蚀电流icorr ，如图1所示。
图中给出了铁在中性水溶液中的局部阳极的真实极化曲线（Ee,aFPSA’）和局部阴极的真实极化曲线（Ee,cSMBD ），以及该体系的实验的阳极极化曲线（EcorrA ）和阴极极化曲线（EcorrGOBB’）。
阴极极化至任一电位时的外加负电流都等于此时极化后的局部阴极还原反应电流ic 与局部阳极氧化反应电流ia 之差。
当阴极极化使金属电极电位负移至局部阳极反应的平稳电位Ee,a 时，外加极化电流几乎就等于局部阴极电流，因为此时的局部阳极电流已可予以忽略不计，当然此时铁上腐蚀也就被完全抑阻了，即获得了完全阴极保护。
图1 阴极保护原理的极化曲线说明:铁在中性水溶液中的实验极化曲线(实线)和真实极化曲线(虚线)以及镁的阳极极化曲线示意图电位-pH 图方面 电位-pH 图是从热力学说明阴极保护的理论基础。
图2是根据热力学计算获得的Fe-H2O 系电位-pH 图。
