镁合金牺牲阳极埋地管道施工应用试卷.ppt

镁合金牺牲阳极简介 镁阳极具有高驱动电压、低电流效率、造价高。根据形状以及电极电位（开路电位）的不同，镁阳极可用于电阻率在20欧姆·米到50欧姆·米的土壤或淡水环境。一般不应用于土壤电阻率小于10欧姆·米环境。高电位镁阳极的电位为-1.75V CSE，驱动电压0.85V；低电位镁阳极的电位为-1.55V CSE，驱动电压0.7V。使用温度可以达到100℃。当牺牲阳极剩余量为最初重量的15%，即认为阳极失效，所以，阳极的使用率一般取85%。 镁合金牺牲阳极实物图 镁合金牺牲阳极实物图 埋地管线阴极保护技术应用1 1 金属腐蚀是非常普遍的现象，在日常生活及工农业生产及国防建设中都己成为普遍而严重的技术问题。腐蚀给各国的国民经济所造成的损失是巨大的，根据调查，腐蚀所造成的直接经济损失竟然占国民生产总值的1%-4%。埋地管线是埋在地下的最大的钢铁构件，可长达几千公里，穿越各种不同类型的土壤和河流湖泊，广泛应用于能源资源运输，它的运行可靠性和稳定性对于国民经济和人民生活有密切的关系。金属管道在土壤环境中会发生腐蚀，土壤冬、夏季的冻结与融化，地下水位变化，以及杂散电流等复杂的埋设条件是造成外腐蚀的环境。管道内输送介质的腐蚀性差异也很大。管道埋设于地下，很难直观地对其进行腐蚀状态的检查，构成管道防腐蚀的难度。在严重的情况下，管道腐蚀穿孔，油气泄露而引起火灾，造成很大的损失。因此，埋地管线的保护是长期安全生产的必要措施。 2 为控制埋地钢质管道在土壤中的电化学腐蚀，公认的做法是采用外防护层和阴极保护联合防护措施。其中外防护层是主要防腐手段，即在钢管和腐蚀介质之间建立一个绝缘隔离层，避免腐蚀介质和钢管接触，从根本上防止钢管的电化学腐蚀；阴极保护作为防护层防腐的补充手段，为防护层缺陷处的钢管外表面提供电化学保护。电化学保护方法主要有两种，一种是牺牲阳极阴极保护，一种是外加电源阴极保护。 3 选择一种其电极电位比被保护金属更负的活泼金属（合金），把它与共同置于电解质环境中的被保护金属从外部实现电连接，这种负电位的活泼金属在所构成的电化学电池中作为阳极而优先腐蚀溶解，故被称为牺牲阳极，释放出的电流使被保护金属阴极极化到所需要的电位范围，从而抑制腐蚀，实现保护，这就是牺牲阳极阴极保护。 4 钢质管道通过与埋设于同一土壤中的牺牲阳极（镁阳极）保持电连接而得到阴极保护，钢管-金属导线-镁阳极-回填料-土壤-钢管构成了一个完整的电流回路。牺牲阳极的输出电流取决于土壤电阻率，因为驱动电压低，牺牲阳极只能用在电阻率较低的土壤中，适用于所需保护电流小的管道。应用牺牲阳极阴极保护时，阳极数量应满足总电流的需要，并能保证阳极设计的寿命。镁阳极用于土壤电阻率小于150Ω·m的土壤中，锌阳极用于土壤电阻率小于15Ω·m的土壤中。因为干燥处没有水分在，无法形成闭合回路，阴极保护起不到作用，所以阳极应埋在湿润处，且阳极与被保护距离一般为2-3m，埋深不小于1m，所有埋地的牺牲阳极均应埋在冰冻线以下。 埋地管线阴极保护技术应用2 牺牲阳极材料的选择主要是看合金的性能及其化学成分，特别是合金元素的含量和杂质的含量。合金的金相组织对阳极性能也有着重要的影响。目前，牺牲阳极法阴极保护常用的阳极材料有： 1. 镁及镁合金阳极 镁是活泼的碱土金属元素，25℃时的标准电极电位值为-2.37V，镁及其合金相对于钢铁有最高的有效电位差，在所有的阳极材料中，镁与钢铁类被保护体组成的保护回路驱动电压最大。镁阳极的表面小易极化，腐蚀产物疏松、易脱落。因此，镁是应用最广的牺牲阳极材料。镁阳极一般应用于电阻率比较高的土壤或淡水中。 2. 锌及锌合金阳极 锌是最早使用的牺牲阳极材料，它与钢铁的有效电压只有0.20V-0.25V。我国已成功研制出低合金化的锌合金牺牲阳极，并已广泛用于工程实际之中。锌合金有较高的电流效率，电位稳定，阳极输出电流随被保护金属的状态和环境的变化而自动调节，不仅可用于低电阻率土壤中，还可以用于海洋中。 铝合金阳极 铝合金阳极单位重量发出的有效电量大，理论电容量可达2980A·h/kg，大约是锌的3.6倍，镁的1.35倍。铝合金牺牲阳极来源充足，制备工艺简单，价格低廉，便于安装，在海水中使用是比较理想的材料，但是在土壤中应用效果并不理想。 将被保护管道与外加直流电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低管道腐蚀速率的方法。外加电流阴极保护也称作强制电流阴极保护。优点是：①驱动电压高，能够灵活控制阴极保护电流的输出；②在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中适用；③使用不溶性阳极材料可作长期阴极保护；④如果管道防腐绝缘层质量良好，一座阴极保护站可以保护几十公里的范围；⑤对局部裸露或防腐绝缘层质量较差的管道也能达到完全的保护。缺点是：①需要外部电源；