全方位了解阴极保护

2021-12-10 16:30:19 admin

电化学腐蚀防护是工业装置防腐中极其重要的一环。相对纯化学腐蚀，电化学腐蚀速率快，危害性更大。

为保证工业设备、设施的使用安全，延缓在强腐蚀环境下的使用寿命，必要的情况下应采取阴极保护。

（一）什么情况下需要进行阴极保护

（1）内径≥30m的储罐宜阴极保护（GB50393要求），近似也就是罐容在1万方以上的储罐；

（2）埋地油气长输管道、油气田内部埋地管道或外输管道应进行阴极保护；其他埋地管道宜进行阴极保护（GB/T21448规定）；

（3）刷涂防腐涂料一般也就在5年，不能保证设备的设计寿命；

（4）设备或构件比较重要；被保护的结构相对简单，表面积较大；

（5）必须存在电解质。一般含常温水的介质中都存在离子，相应也就成为了优良的电解质。

以大型原油储罐为例，当原油含水率较高，含杂质离子较多的时候，静置时水会沉积在设备底部，造成底圈罐壁板和罐底板严重腐蚀。而罐底板一旦腐蚀穿孔，维修很难。

又比如海水中的桩柱等，海水中离子含量高，电化学腐蚀极其严重。因此必须设置必要的阴极保护措施。

（二）阴极保护电位

根据原电池原理，阳极作为活性极，失去电子，发生氧化反应。钢材的电化学腐蚀中，Fe为阳极。

因此阴极保护也就是通过改变系统电位，避免设备或者管道成为原电池的阳极。

腐蚀电位也就是金属失去电子的难易程度。自然电位越低，失电子就更容易。通过上图，我们也就发现为什么牺牲阳极多采用镁、锌、铝合金等，因为他们的电位相对钢铁更负，才能更好保护钢铁不被腐蚀。

我国的GB50393规定：

美国NACE规定：阴极保护时被保护结构负电位至少达到-0.85V（CSE）。

（三）阴极保护系统

包括牺牲阳极和外加电流阴极保护。

牺牲阳极：在被保护金属上连接电位更低的金属牺牲阳极，优先腐蚀牺牲阳极，保护高电位金属。

外加电流：保护回路中连接直流电源，使被保护金属成为阴极。

外加电流阴极保护系统包括：被保护机构、恒电位仪（阴极保护电源）、辅助阳极（包括深井阳极、浅埋阳极、柔性阳极、网状阳极等）、电位测试系统（参比电极）以及相关的电缆等。

深井阳极埋深大，此时土壤电阻率低，可降低外加电流阴极保护的能耗。但深井阳极对地质条件、地下水位等要求高，对构筑物、地下管网有干扰，且需要钻深孔，施工复杂且费用高。

柔性阳极目前应用越来越广泛，包括导电聚合物线性阳极和混合金属氧化物阳极（MMO）。施工方便，适应性广，对其他构筑物干扰小。

（四）如何选择阴极保护方式

综合考虑外界腐蚀条件，土壤电阻率，技术方案，工程规模，两种阴极保护方式的特点，经济性等，再结合工程实例。

（1）储罐内壁宜采用牺牲阳极，外壁宜采用外加电流阴极保护；

（2）恶劣腐蚀条件下或土壤电阻率高的环境，优选外加电流保护，因为驱动电压恒定，阴极保护电流控制灵活；

（3）工程规模大、需要保护整个罐区或者大范围的长输管道，优选外加保流保护方式；

（4）邻近的金属构筑物不能被干扰时，优选牺牲阳极保护；

（5）因外加电流阴极保护一次投资大，长期耗电且需要人员维护，消耗资金多，须进行经济性比选。

引用： GB50393钢质石油储罐防腐蚀工程技术标准 GB／T21448埋地钢质管道阴极保护技术规范