锈蚀防雷之THF1
1824年:Davy为避免船只的铜外装板在湖水中的锈蚀发明者了采用用比铜较易磁化的Zn或铁与之局部性碰触的方式,这是那时高分子防蚀法的已经开始。前述采用中虽然在防蚀底下粘附水生植物及海微生物(如浮游微生物等)没能应用使之沈睡了五十年,到20世纪末初,在英国地底管道产业发展又再次采用了这一电子技术。
一、高分子为保护
对被为保护合金施予交流电,透过高分子磁化使其阴极阻抗移往某一的地区,进而抑阻合金锈蚀的为保护方式称作高分子为保护。
高分子为保护电子技术是防锈蚀工程电子技术中一类应用、中国经济有效率的锈蚀掌控电子技术。能有效率地防雷高分子其本质的合金锈蚀。
高分子为保护电子技术主要包括三类:阴极为保护和阴极为保护。
二、阴极为保护基本原理
对被为保护合金施予负电流,透过阴极磁化使其阴极阻抗负移往合金水解还原成化学反应的均衡阻抗,进而抑阻合金锈蚀的为保护方式称作阴极为保护。这是一类掌控合金高分子锈蚀的高分子为保护方式。是一类如前所述高分子锈蚀基本原理而产业发展的高分子为保护电子技术。
铁和锌浸在HCl水溶液中[图1(a)],铁和锌科杨桐地遭遇锈蚀,出现下列化学变化:
Fe → Fe2+ + 2e(铁的锈蚀)
Zn → Zn2+ + 2e(锌的锈蚀)
2H+ + 2e → H2(在铁上和锌上)
铁和锌浸在HCl水溶液中[图4-1(b)],从外部电连接,形成了锈蚀原电池,出现下列化学变化:
Fe → Fe2+ + 2e(减缓甚至停止)
Zn → Zn2+ + 2e(加速)
2H+ + 2e → H2(主要在铁上)
铁和锌浸在HCl水溶液中[图4-1(c)],从外部施予交流电,形成一个电解电池,出现下列化学变化:
Fe → Fe2+ + 2e(减缓甚至停止)
2H+ + 2e → H2(主要在铁上)
2H2O → O2 + 4H+ + 4e (石墨上)
2Cl- → Cl2 + 2e (石墨上)
阴极为保护的基本原理实质上是利用高分子的阴极磁化基本原理。阴极为保护过程中对被为保护结构物施予的是负电流,即阴极性电流,所出现的高分子磁化是阴极磁化。
关于磁化的表述:
(1)虽然电流透过阴极/电解质界面,使阴极阻抗相对于初始阻抗出现的变化,这种现象称之为磁化。
(2)当阴极性电流从电解质进入合金时在界面处出现了还原成化学反应。这些化学反应的产物改变了在结构物/电解质界面处的电解质化学成分和状态。这种在界面处出现的化学差异和变化称作为磁化。
当阴极为保护电流断开,磁化就会消失,这类似于一个电容器的电压消失(放电现象)这种现象称作去磁化。
但虽然生成化学反应产物改变了合金界面原先状态,该合金/电解质体系决不会虽然去磁化而回复到原先的自然阻抗。
三、牺牲阴极法阴极为保护
根据对被为保护结构物提供电流的方式不同,区分为两种阴极为保护方式:牺牲阴极法阴极为保护和外加电流法阴极为保护。
将一类其阴极阻抗比被为保护合金更负的活泼合金(合金),与共同置于电解质环境中的被为保护合金从外部实现电连接。进而对被为保护合金实现牺牲阴极法阴极为保护。
在构成的高分子原电池中,这种负阻抗得活泼合金作为阴极而优先锈蚀溶解,故称之为牺牲阴极。释放出的电子使被为保护合金产生阴极磁化。抑阻了被为保护合金的锈蚀过程,由此实现阴极为保护。
构成了一个高分子原电池系统,电流回路:钢管-合金导线-镁阴极-回填料-土壤-钢管,在钢管/土壤界面和镁阴极/土壤界面出现了电子导电和离子导电的转换,这种转换是透过界面高分子化学反应来实现的。
电子技术优点:
(1)不需要外部电源
(2)对邻近构筑物的杂散电流干扰很小或无
(3)对小型工程的为保护成本很低
(4)为保护电流分布均匀
(5)阴极输出电流具有一定的自调节能力
(6)在低电阻率环境中运行工作很好
(7)施工安装简单,维护管理方便或无需维护
(8)兼具排流、防雷及防静电的作用
电子技术局限性:
(1)在高电阻率环境中慎用,过高电阻率环境中则不宜采用
(2)系统为保护电流小,一般不适用于大型工程
(3)通常要求被为保护结构物表面有涂覆层
(4)大量消耗有色合金,且工作寿命较短,但若干年后可更换
四、外加电流阴极为保护
利用外部电源对被为保护合金施予一定的负电流,以使其透过阴极磁化而达到规定的为保护阻抗范围,进而对被为保护合金实现外加电流法阴极为保护。
抑阻被为保护合金的锈蚀过程,实现阴极为保护。
构成了一个高分子电解电池系统,电流回路:电源(负极)-合金导线-钢管-土壤-辅助阴极-合金导线-电源(正极),在钢管/土壤界面和辅助阴极/土壤界面出现了电子导电和离子导电的转换,这种转换是透过界面高分子化学反应来实现的。
电子技术优点:
(1)系统槽压大(功率大),可输出大为保护电流
(2)为保护范围大,适用于大型工程
(3)适用于任何电阻率的环境介质
(4)为保护电流和电压可连续调节
(5)这种为保护装置的服役寿命长
(6)用于大型工程时为保护成本很低
电子技术局限性:
(1)系统结构较复杂,必须要有外部电源,其管理维护工作量大
(2)可对邻近构筑物产生严重杂散电流干扰
(3)很大的工作槽压宜使高强钢过为保护导致氢脆,也可使涂覆层产生阴极剥离
(4)在被为保护结构物上的电流分布不均匀
(5)系统的初次投资较大,日常供电成本较高
五、阴极为保护的主要参数
最小为保护阻抗,在阴极为保护电子技术中,被为保护合金已经开始获得完全阴极为保护的起始阻抗。
(1)比最小为保护阻抗更正,合金将达不到完全为保护的阴极为保护水平
(2)判断合金为保护效果的一个最关键参数
(3)监视、掌控为保护效果的一个最重要参数
(4)测量和调整阴极为保护系统正常运行的重要参数
为保护阻抗范围,在一定条件下,有的体系还存在一个允许的最大为保护阻抗(最负为保护阻抗),最小为保护阻抗和最大为保护阻抗一起构成了一个为保护阻抗范围,是判定阴极为保护有效率性的依据。
最小为保护电流密度,在阴极为保护电子技术中,为达到最小为保护阻抗所需施予的阴极磁化电流密度。
只有施予的为保护电流密度大于最小为保护电流密度,才能实现有效率的为保护阻抗。是用以降低合金锈蚀、调整和掌控为保护阻抗的关键参数,是在阴极为保护设计时采用的重要参数。
在阴极为保护电子技术中,如果施予过多的阴极为保护电流就可能显著超过阴极为保护判据,进而导致产生过为保护现象,可能造成的危害是:
(1)过为保护可使防腐层剥离
(2)可使基体合金出现氢脆
(3)可使两性合金虽然高碱度而遭遇损伤
(4)过多地耗费电能
(5)增大设备容量
六、阴极为保护判断依据
为保护阻抗是判断和评价阴极为保护对合金产生为保护效果的最关键参数,最小为保护阻抗是最重要的阴极为保护判据。对不同合金材料在各种环境介质中的阴极为保护体系,各国规定了要求达到的最小为保护阻抗,以此作为阴极为保护判据。
英国NACE标准,NACE SP0169,对钢铁结构物。
(1)施予阴极为保护时的负(阴极的)阻抗至少为-850mV(CSE)—通电阻抗。
(2)相对于CSE的负磁化阻抗至少为-850mV (CSE)—断电阻抗。
(3)阴极磁化值至少为100mV—磁化的形成或衰减。
德国DIN标准—DIN 30676,对碳钢、低合金钢。
(1)确认了-0.85V(CSE)这一经典指标
(2)在某些特殊条件下,应为-0.95V(CSE)或-0.75V(CSE)
(3)规定了不锈钢、其他合金的判据
(4)规定了Cu、Sn、Al、Pb、Zn等的判据
(5)规定了最大为保护阻抗
英国BS标准—BS 7361,规定了对钢和铁、铅、铝、铜合金在土壤、淡水、湖水中的判据。
(1)给出了有氧环境和无氧环境中的判据
(2)给出了相对不同参比阴极的判据值
(3)对铝给出了最小为保护阻抗和最大为保护阻抗