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什么是阴极保护_工作原理

更新时间:2021-12-08 来源:互联网 点击:

  为了防止通信线路或设备被腐蚀,而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施。那么你对阴极保护解多少呢?以下是由学习啦小编整理关于什么是阴极保护的内容,希望大家喜欢!

什么是阴极保护_工作原理

  什么是阴极保护

  阴极保护技术是电化学保护技术的一种,其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生。

  阴极保护:为了防止通信线路或设备被腐蚀,而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施。

  中文名:阴极保护

  外文名:Cathode Protection

  别称:无

  应用学科:信息通信

  特点:腐蚀、负电位、防腐蚀措施

  阴极保护的工作原理

  金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时,电位负移,金属阳极氧化反应过电位ηa 减小,反应速度减小,因而金属腐蚀速度减小,称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。

  由外电路向金属通入电子,以供去极化剂还原反应所需,从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时,金属表面只发生去极化剂阴极反应。

  两种阴极保护法:外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。

  1、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的电位下。该方式简便易行,不需要外加电源,很少产生腐蚀干扰,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。根据国内有关资料的报道,对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训,认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年,最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳,限制了阳极的电流输出。产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求,其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此,设计牺牲阳极阴极保护系统时,除了严格控制阳极成份外,一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。

  2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极,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,使金属表面各点达到同一负电位,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。

  采用阴极保护具备的条件

  1、被保护构筑物必须是可导电的金属件,且具有足够低的纵向导电率;

  2、与低欧姆的接地装置不得有金属导电性连接;

  3、容器和管道均应具有足够电阻率的防腐层。

  注:随着防腐层电阻的增大,保护电流密度相应地降低,越加有利于电流均匀分布,扩大保护范围。当保护电流密度增大时对外部装置的干扰影响也增加。

  若管道建在或运行在高压电装置附近,就必须遵循Akf第三号推荐标准。若考虑到防爆和放接触电压,需要与接地的外部设备进行电连接或者这类连接决不可被取消,这是应按照Afk第九号标准推荐采用局部阴极保护技术。

  阴极保护运行维护

  1)阴极保护投入前的准备和验收

  阴极保护投入前应该对被保护管道进行检查。没有绝缘就没有保护,在施加阴极保护电流之前,必须确保管道各项绝缘措施正确无误,管道表面防腐层应无漏敷点,被保护管道应具有连续性的导电性能。

  2)阴极保护站的日常维护管理

  检查各电气设备电路连接的牢固性,安装的正确性,电器元件是否有机械障碍。检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好。观察电器仪表,在专用的表格上记录输出电流、通电电位数值,与之前的记录对照是否有变化。定期检查工作接地和避雷器接地,并保证其接电电阻不大于10欧姆。搞好站内设备的清洁卫生,注意保持室内干燥,通电良好,做好通风,防止仪器过热。

  3)牺牲阳极的维护

  1、管道牺牲阳极的保护日常维护工作不多,除按外加电流阴极保护的要求进行保护电位测量,测试桩维护保养,绝缘接头检测,接地故障排除等工作外,建议每年测定各参数。据此分析管道保护状况。若样机性能变坏,则需采取相应的措施。

  2、在年度检测时,可以测量牺牲阳极的输出电流,修复断开的电缆。

  3、如果阳极输出电流明显减小,而阳极并没有达到其寿命,阳极电缆短路是常见的原因。可以将电流表串联在阳极电缆中测量阳极输出电流,也可以在阳极电缆中串联一支0、1Ω的电阻,通过测量该电阻上的电压降,计算阳极电流输出。

  4、阳极的接地电阻为阳极开路电位减去阳极闭路电位再除以阳极输出电流。

  4)阴极保护系统常见故障分析

  1、管道绝缘不良,漏电故障的危害

  在阴极保护站投入运行,或牺牲阳极保护投产一段时间后,出现了在规定的通电点位下,输出电流增大,管道保护距离却缩短的现象或者在牺牲阳极的系统中,牺牲阳极组的输出电流量增大,其值已超过管道的保护电流需要,但保护点位仍达不到规定的指标的现象。称之为印记保护管道漏电。

  2、造成漏电的原因

  施工不当、绝缘接头失效或漏电、金属套管穿越处、管道与接地网短路。

  3、如何判断管道与接地网短路

  判断接地极与管道是否短路,可采用测量电位的方式。利用参比电极分别测量管道和接地极的电位,短路的接地极电位和管道电位是一样的。或测量接地极及管道的之间的电位差,如果两者之间电位为零,则可以判断,接地网与管道短路。

  4、防腐层漏电点的查找

  利用DCVG查找管道防腐层破损点,从而确定管道的漏电点或短接点的方法。此方法首先将脉冲信号送到被测管道上,如果管道防腐层良好,流入管道的电流很弱,仪表没有显示。如果管道防腐层有破损,电流将从土壤中通过破损处漏入管道,电流的流动会在周围土壤中产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时,伏特计奖明信的抖动,当伏特计指针停止抖动时,两个参比电极的中间即为防腐层漏点位置。

  5)管道沿线近间距电位测量

  通常采用在测试桩上测量点位的方式来检查阴极保护系统工作状况,采用这种方式,即便管道涂层出现漏点,如果该漏漏点距离测试桩较远,就很难通过测试桩电位测量来发现。因此,电位测量建和越近,测量结果越嫩反应管道阴极保护的实际情况。为了消除IR降,在阴极保护电路中装中短器,所有与被检测管道相连的电源都要同时通断,从而测量袋管道的通、断电位。

  6)管道防腐层老化检测

  电磁法可以反应防腐层的总体状况,管道埋深以及涂层缺陷位置。其原理是给管道输入一个电压信号,检测器沿管道检测信号的衰减程度。在防腐层均匀的情况下,信号的衰减呈平滑的曲线,当信号有突然的衰减时,说明该管道上有涂层漏点。

  7)阴极保护系统中维护种的安全问题

  再去工地的路上,不论是乘车、乘船、乘飞机,都要注意安全。野外测量时,注意毒蛇、猛兽的袭击。在整流器上工作时,断开面板上的开关不代表对设备内部进行操作就安全。应该断开交流电源,并安装安全锁及标签。接触整流器前要用电笔试一下外壳是否带电。

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