?(1) 陰極保護(hù)的基本參數(shù)
? ??最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位是衡量陰極保護(hù)是否達(dá)到完全保護(hù)的兩個(gè)基本參數(shù)。外加陰極電流強(qiáng)度越大,被保護(hù)金屬的腐蝕速度就越小,使金屬停止腐蝕。亦即達(dá)到完全保護(hù)時(shí)所需的最小電流值稱為最小保護(hù)電流密度,此時(shí)的電位稱為最小保護(hù)電位。由于在實(shí)際工作條件下,往往很難直接測(cè)量被保護(hù)金屬表面的電流密度,因此常以測(cè)定金屬在所處介質(zhì)中的電位值來評(píng)定其保護(hù)程度。最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位都通過實(shí)驗(yàn)確定。它們與被保護(hù)金屬的種類、表面狀態(tài)以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溫度、運(yùn)動(dòng)狀況等因素有關(guān)。
??? (2) 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及原則
??? ??設(shè)計(jì)要點(diǎn):
① 確定合理的保護(hù)度。
陰極保護(hù)的保護(hù)效果以保護(hù)度Z表示:??
?
??? V1——未保護(hù)前金屬的腐蝕速率;
??? V2一—保護(hù)后金屬的腐蝕速率。
??? 一般陰極保護(hù)的效果隨外加陰極電流的增大而增高,但并非按比例提高;當(dāng)電流密度增大到一定程度后,再繼續(xù)增加電流密度還會(huì)降低保護(hù)度。如圖5-3-7,碳鋼在靜止海水中,當(dāng)i保=2mA/dm2時(shí),已接近完全保護(hù),如果將保護(hù)電流密度增大到62mA/dm2以上,則保護(hù)度
反而有所下降,這種現(xiàn)象稱為“過保護(hù)”。產(chǎn)生“過保護(hù)”不僅浪費(fèi)電,而且還會(huì)使被保護(hù)金屬表面因發(fā)生析氫,導(dǎo)致鋼材“氫脆”;所以采用陰極保護(hù)時(shí),并非任何場(chǎng)合都要求達(dá)到完全保護(hù),其保護(hù)度應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備使用壽命與經(jīng)常性消耗費(fèi)(電能或護(hù)屏的消耗)等進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)核算后確定。
??? 就護(hù)屏保護(hù)來說,陽(yáng)極材料對(duì)保護(hù)效果的影響往往是起決定性作用的因素。為了使被保護(hù)構(gòu)件的表面獲得足夠的電流密度,要求護(hù)屏必須具有足夠負(fù)的電位,并且極化性能愈小愈好;在使用過程中表面不產(chǎn)生高電阻的硬殼,溶解均勻。
??? ③ 護(hù)屏或輔助陽(yáng)極的合理配置。
??? 陽(yáng)極配置是否恰當(dāng),對(duì)陰極保護(hù)效果影響很大,特別對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的設(shè)備以及介質(zhì)導(dǎo)電率不太高的場(chǎng)合尤為突出。如果陽(yáng)極配置不合理,則會(huì)發(fā)生電流的“遮蔽作用”。遮蔽作用是由于電流有選擇電阻最小的途徑流動(dòng)的特性,被保護(hù)設(shè)備上距離陽(yáng)極最近的部位,電阻最小,將集聚很高的電流密度。而離陽(yáng)極較遠(yuǎn)的部位,往往不能獲得足夠的電流密度,致使保護(hù)度降低,甚至完全得不到保護(hù)。所以采用陰極保護(hù)的設(shè)備,其結(jié)構(gòu)形狀不宜太復(fù)雜,尤其要避免伸得較長(zhǎng)的突出結(jié)構(gòu)。陽(yáng)極的數(shù)量和配置應(yīng)盡量做到與被保護(hù)結(jié)構(gòu)的各部位的距離大致相等,使電流的分散均勻。
??? ④ 要預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
??? 在實(shí)際保護(hù)條件下,金屬表面的保護(hù)電流密度往往受各種因素的影響會(huì)有較大波動(dòng)。為了便于對(duì)保護(hù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控,在被保護(hù)設(shè)備上應(yīng)預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn),以便可測(cè)控設(shè)備上的保護(hù)電位。
? ??設(shè)計(jì)原則:
? ??① 陰極保護(hù)應(yīng)用條件:
?? ?a. 被保護(hù)的對(duì)象其整個(gè)長(zhǎng)度上應(yīng)是導(dǎo)電的,且導(dǎo)電性應(yīng)足夠的好。
? ??b. 被保護(hù)的對(duì)象應(yīng)處于同一電解質(zhì)體系中。
? ??c. 被保護(hù)的對(duì)象不應(yīng)與有低接地電阻的設(shè)備電連通。
? ??d. 被保護(hù)管道或容器應(yīng)具有絕緣防腐層。
?? ?② 陰吸保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo):
? ??a. 對(duì)被保護(hù)金屬提供足夠的保護(hù)電流,并使保護(hù)電流的分布達(dá)到理想的保護(hù)效果。
? ??b. 盡可能降低對(duì)鄰近地下金屬構(gòu)筑物的干擾影響。
? ??c. 設(shè)計(jì)的陰極保護(hù)系統(tǒng),其壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的壽命相一致。
??? d. 陰極裝置應(yīng)設(shè)置在不易受干擾與損傷的地方。
??? ③ 外加電流陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)原則:
??? a. 在金屬構(gòu)筑物的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,對(duì)其保護(hù)范圍要留有10%的余量,陽(yáng)極的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的設(shè)計(jì)要求相匹配,一般不宜小于20年。
??? b. 設(shè)計(jì)外加電流陰極保護(hù)時(shí),應(yīng)注意保護(hù)系統(tǒng)與外部金屬構(gòu)筑物之間的干擾影響,應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。其直流電源的額定功率應(yīng)留有50%的余量,其輸出與回路的電阻相匹配。
??? ④ 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)原則:
??? a. 鎂陽(yáng)極適用于電阻率較高的土壤,當(dāng)土壤(或水)電阻率小于10Ω·m,pH不大時(shí)不宜采用,在交流干擾地區(qū)應(yīng)用鎂陽(yáng)極時(shí)應(yīng)注意其電位的穩(wěn)定性,防止極性逆轉(zhuǎn)。
??? b. 鋁陽(yáng)極一般不在土壤中使用,但當(dāng)土壤中氯離子濃度較高或在油田污水環(huán)境中可使用。
??? c. 鋅陽(yáng)極一般應(yīng)用于土壤電阻率在15nΩ·m以下的環(huán)境。當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí),鋅陽(yáng)極的應(yīng)用范圍可擴(kuò)大到土壤電阻率約30Ω·m的地點(diǎn),當(dāng)環(huán)境溫度高于65%時(shí)嚴(yán)禁應(yīng)用鋅陽(yáng)極,以免發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)。
??? d. 犧牲陽(yáng)極在土壤中的應(yīng)用應(yīng)采用適合陽(yáng)極工作的填包料,填包料厚度一般不小于
1Omm,填包料的電阻率不大于1.5Ω·m,并宜選用袋裝法埋設(shè)。