材料保护-第3章 电化学保护.ppt

(1)整流器：将交流电变为直流电的装置。用于阴极保护的整流器主要有可控硅整流器、硅整流器、硒整流器和氧化铜整流器。常用的硅整流器或硒整流器主要由电源变压器、整流电路和平滑滤波器三部分构成。 (2)恒电位仪：自控直流电源，它能精确控制保护电位、自 动、迅速地调整输出电流，使被保护结构电位维持恒定电位。 恒电位仪主要有晶体管恒电位仪、磁饱和恒电位仪和可控硅恒 电位仪。 (3)太阳能电池 ：例用半导体器件的光电转换原理，将光能 转变为电能的一种装置。 (4)热电发生器 ：利用两种不同金属在连接点加热产生温差， 输出电流的电源装置。 5.4 阳极屏 在外加电流阴极保护系统工作时，从辅助阳极排放出很大 的电流。为使被保护结构整体上都达到保护电位，阳极周围被 保护结构的电位很负，以致可能析出氢气，使溶液碱性增大。 这将引起涂料的皂化、起泡和脱落、引起电流 “短路”。 为了防止电流短路，扩大电流分布范围，确保阴极保护效 果，往往在阳极周围的被保护结构表面设置阳极屏蔽层，即阳 极屏。 阳极屏应当具有以下性能： 1)有较强的粘附力和一定的韧 性，以防止受海水冲击损坏或脱落；2)有优良的耐碱、耐氯离 子性能；3)绝缘性能好，能防止电渗作用造成短路； 4)使用寿 命长，应与辅助阳极同寿命。 目前常用的阳极屏材料有： 1)环氧腻子。采用聚酰胺固化 的环氧树脂，加入一定量的绝缘性好的填料制放腻子，根据阳 极输出电流的大小，在阳极周围刮至一定厚度。2)涂层。采用 环氧系涂料或氯丁橡胶涂料，在阳极周围刮至一定厚度。3)塑 料薄板。利用聚乙烯、聚氯乙烯等塑料薄板，以铆钉固定在加 强钢板上，然后以焊接或螺栓固定方式将加强钢板固定在被保 护体上。 能够 防止水和腐蚀介质的渗透，耐油或其他介质侵蚀，并 有足够的机械强度。电缆和阳极连接处要绝缘、加固。 如绝缘法兰等。绝缘不当，可能造成系统的短路接地，或阴极保护电流的散失。 5.5电缆 5.6 绝缘装置 牺牲阳极法与外加电流法阴极保护比较 牺牲阳极法 外加电流法 ①不需要电源，阳极与被保护体偶接。 ②输出电流、保护距离有限，适用于涂层良好的被保护体或局部性保护，适用于较低电阻率的介质(土壤、海水、盐水等)。 ③保护系统简单，安装简便。 ④锌、铝阳极有电流自动调节倾向，调节保护参数困难，很少产生过保护。 ⑤土壤中不会对邻近钢构件产生干扰。 ⑥锌阳极可用于易燃、防爆区。 ⑦维护管理方便，无运行费用。需定期更换阳极。 ⑧一次性投资费用较低，但对大型设备不低。 ①需要电源，需设置辅助阳极。 ②输出电流较大，保护距离较远，适用于无涂层或涂层不好的大型被保护体，很少受介质电阻率的限制。 ③保护系统需要参比电极控制调整参数，安装时必须注意极性。 ④可依工艺变化，可调节保护参数，控制不当会产生过保护。 ⑤土壤中易对邻近钢构件产生干扰，可通过深埋阳极解决。 ⑥防爆区慎用，需采取防爆措施。 ⑦需日常维护管理，有运行费用。 ⑧一次性投资费用较高，但总投资费用并不高。 例：大口径管道内壁恒电位法阴极保护 (1)给定体系(管道内壁/海水) 概况 管道由厚度为16mm的A3钢板卷制、T42焊条焊接而成，直径 1.8m，长度1740m；管道一端与一级泵房出水阀门(无阴极保护)相连，另一端与热电厂进水管道(有阴极保护) 相连。管道埋深0.7m(管顶距地面)。管道内壁喷涂厚度为10～15mm的矿渣水泥(有局部龟裂)，pH＝6.8，管内输送介质为海水，流速2m/s。 (2)确定阴极保护技术路线 无论是何种形式的阴极保护，其最佳阳极布置均是从管道首端延伸到末端的轴向连续式阳极，这样可以得到均匀的电位分布。但是，对牺牲阳极法，在管道轴心设置具有一定截面积 的连续式阳极势必增加施工量，投资费用增高、增大海水流动阻力，还会使阳极更换十分因难，不宜采用。对外加电流法，轴向连续式阳极本身费用很高，经济上不可行。若采用垂直于管道的插入式阳极，则由于牺牲阳极驱动电压有限使得保护半径很小，并且牺牲阳极重量、尺寸不可能太大，需要经常更换，不宜采用。最后确定使用外加电流法，采用插入式辅助阳极的技术方案。该方案可避免诸多不利因素。 (3)确定保护参数 ①实验室试验测定涂覆厚度10～15mm矿渣水泥的A3钢试样在现场海水中的腐蚀电位，结果为-645?15mV(海水氯化银电极，下同)。 ②实验室试验测定裸露的A3钢试祥1、涂覆厚度10～15mm矿渣水泥的A3 钢试样2在现场海水中的阴极极化曲线。 -1500 -1300 -1100 -900 -7