電化學(xué)法陰極保護(hù)

電化學(xué)法介紹

電化學(xué)法主要是指陰極保護(hù)，即犧牲陽(yáng)極而保護(hù)陰極的方法，使被保護(hù)的金屬成為陰極而受到保護(hù)，如地下管道或化工設(shè)備，可用一金屬塊作陽(yáng)極與之聯(lián)在一起，通入電流進(jìn)行保護(hù)。其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。陰極保護(hù)通過(guò)在線(xiàn)纜的金屬外皮上人為接入負(fù)電位，在一定距離之外的電極上接正電極，確保線(xiàn)纜的金屬外皮對(duì)地具有負(fù)電位。這樣就不會(huì)出現(xiàn)電流通過(guò)線(xiàn)纜的外皮向外流出的現(xiàn)象，這樣會(huì)起到保護(hù)線(xiàn)纜外皮的作用。

兩種電化學(xué)陰極保護(hù)法

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)和犧牲陽(yáng)極保護(hù)。

1、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的相同的電位下。該方式簡(jiǎn)便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型（電流一般小于1安培）或處于低土壤電阻率環(huán)境下（土壤電阻率小于100歐姆.米）的金屬結(jié)構(gòu)。如，城市管網(wǎng)、小型儲(chǔ)罐等。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料的報(bào)道，對(duì)于犧牲陽(yáng)極的使用有很多失敗的教訓(xùn)，認(rèn)為犧牲陽(yáng)極的使用壽命一般不會(huì)超過(guò)3年，最多5年。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)失敗的主要原因是陽(yáng)極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽(yáng)極的電流輸出。產(chǎn)生該問(wèn)題的主要原因是陽(yáng)極成份達(dá)不到規(guī)范要求，其次是陽(yáng)極所處位置土壤電阻率太高。因此，設(shè)計(jì)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，除了嚴(yán)格控制陽(yáng)極成份外，一定要選擇土壤電阻率低的陽(yáng)極床位置。

2、強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)是在回路中串入一個(gè)直流電源，借助輔助陽(yáng)極，將直流電通向被保護(hù)的金屬，進(jìn)而使被保護(hù)金屬變成陰極，實(shí)施保護(hù)。 優(yōu)點(diǎn)： A: 驅(qū)動(dòng)電壓高，能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護(hù)電流 輸出量，適用于保護(hù)范圍較大的場(chǎng)合 B: 在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用 C: 選用不溶性或微溶性輔助陽(yáng)極時(shí)，可進(jìn)行長(zhǎng)期的陰極保護(hù) D: 每個(gè)輔助陽(yáng)極床的保護(hù)范圍大，當(dāng)管道防腐層質(zhì)量良好時(shí)， 一個(gè)陰極保護(hù)站的保護(hù)范圍可達(dá)數(shù)十公里 E: 對(duì)裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達(dá)到完全的陰極保護(hù) 缺點(diǎn)： A: 一次性投資費(fèi)用偏高，而且運(yùn)行過(guò)程中需要支付電費(fèi) B:陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要嚴(yán)格的專(zhuān)業(yè)維護(hù)管理 C: 離不開(kāi)外部電源，需常年外供電 D：對(duì)鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會(huì)產(chǎn)生干擾作用

電化學(xué)法陰極保護(hù)設(shè)備

陰極保護(hù)使用的場(chǎng)合較多，它通常由一個(gè)電源變壓器和一個(gè)橋型整流器組成。陰極保護(hù)的電壓是可以調(diào)節(jié)的，使用的電源負(fù)荷較大。它把交流220 V電源通過(guò)變壓器和整流電路變成直流，將負(fù)電極接至金屬外皮，正電極接地，確保線(xiàn)纜外皮對(duì)地保持適當(dāng)?shù)呢?fù)電位，這樣線(xiàn)纜的金屬外皮就不容易受到腐蝕了。

陰極保護(hù)設(shè)備如果不用交流電，也可以用直流電池供電。但注意陰極設(shè)備應(yīng)安裝在線(xiàn)纜外皮平均正電位最高的地點(diǎn)。

陰極保護(hù)設(shè)備接地的正電極有大量的電流流出，如果采用金屬接地體，這會(huì)消耗很大；通常采用石墨電極作為接地體。

我們?cè)谛g(shù)語(yǔ)“線(xiàn)路防蝕”中還提到陽(yáng)電極的保護(hù)方法，這種防腐蝕措施的原理和陰極保護(hù)的原理是一致的。但陽(yáng)電極的方法不需要電源。將陽(yáng)電極與線(xiàn)纜金屬外皮相連并埋在地下，陽(yáng)電極的電位高于線(xiàn)纜外皮電極的電位，它與電纜外皮構(gòu)成原電池，由陽(yáng)電極流向電纜外皮的電流，可以抵消電纜外皮流出的電流，這樣陽(yáng)電極就代替線(xiàn)纜的金屬外皮受到腐蝕，“李代桃僵”通過(guò)犧牲陽(yáng)電極的方式保護(hù)了電纜，大家應(yīng)該知道，陽(yáng)電極為何也稱(chēng)為“犧牲電極”了吧。

在采用陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)具備以下條件：

1.被保護(hù)構(gòu)筑物必須是可導(dǎo)電的金屬件，且具有足夠低的縱向?qū)щ娐剩?/span>

2.與低歐姆的接地裝置不得有金屬導(dǎo)電性連接；

3.容器和管道均應(yīng)具有足夠電阻率的防腐層。

注：隨著防腐層電阻的增大，保護(hù)電流密度相應(yīng)地降低，越加有利于電流均勻分布，擴(kuò)大保護(hù)范圍。當(dāng)保護(hù)電流密度增大時(shí)對(duì)外部裝置的干擾影響也增加。

若管道建在或運(yùn)行在高壓電裝置附近，就必須遵循Akf第三號(hào)推薦標(biāo)準(zhǔn)。若考慮到防爆和放接觸電壓，需要與接地的外部設(shè)備進(jìn)行電連接或者這類(lèi)連接決不可被取消，這是應(yīng)按照Afk第九號(hào)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用局部陰極保護(hù)技術(shù)。

強(qiáng)制電流電化學(xué)陰極保護(hù)系統(tǒng)又稱(chēng)為外加電流系統(tǒng)，是在被保護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)浑娊赓|(zhì)環(huán)境中埋設(shè)輔助陽(yáng)極，通過(guò)一直流電源以輔助陽(yáng)極為陽(yáng)極，以被保護(hù)結(jié)構(gòu)為陰極，構(gòu)成供電回路，將直流電通向被保護(hù)的金屬，使被保護(hù)金屬?gòu)?qiáng)制變成陰極以實(shí)施陰極保護(hù)。

電化學(xué)法陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)

1、犧牲陽(yáng)極的維護(hù)

a、管道犧牲陽(yáng)極的保護(hù)日常維護(hù)工作不多，除按外加電流陰極保護(hù)的要求進(jìn)行保護(hù)電位測(cè)量，測(cè)試樁維護(hù)保養(yǎng)，絕緣接頭檢測(cè)，接地故障排除等工作外，建議每年測(cè)定各參數(shù)。據(jù)此分析管道保護(hù)狀況。若樣機(jī)性能變壞，則需采取相應(yīng)的措施。

b、在年度檢測(cè)時(shí)，可以測(cè)量犧牲陽(yáng)極的輸出電流，修復(fù)斷開(kāi)的電纜。

c、如果陽(yáng)極輸出電流明顯減小，而陽(yáng)極并沒(méi)有達(dá)到其壽命，陽(yáng)極電纜短路是常見(jiàn)的原因?？梢詫㈦娏鞅泶?lián)在陽(yáng)極電纜中測(cè)量陽(yáng)極輸出電流，也可以在陽(yáng)極電纜中串聯(lián)一支0.1Ω的電阻，通過(guò)測(cè)量該電阻上的電壓降，計(jì)算陽(yáng)極電流輸出。

d、陽(yáng)極的接地電阻為陽(yáng)極開(kāi)路電位減去陽(yáng)極閉路電位再除以陽(yáng)極輸出電流。

2、陰極保護(hù)系統(tǒng)中維護(hù)種的安全問(wèn)題

再去工地的路上，不論是乘車(chē)、乘船、乘飛機(jī)，都要注意安全。野外測(cè)量時(shí)，注意毒蛇、猛獸的襲擊。在整流器上工作時(shí)，斷開(kāi)面板上的開(kāi)關(guān)不代表對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行操作就安全。應(yīng)該斷開(kāi)交流電源，并安裝安全鎖及標(biāo)簽。接觸整流器前要用電筆試一下外殼是否帶電。