天然气管道阴极保护.pptx

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1、管道阴极保护管道腐蚀针对油气田环境，常用的金属防腐蚀技术：合理选材与结构优化设计；阴极保护技术；缓蚀剂保护技术；覆盖层保护技术；阴极保护技术一、金属腐蚀的定义及腐蚀影响二、电化学腐蚀的分类三、阴极保护的分类四、长输天然气管道阴极保护系统五、阴极保护参数第一节金属腐蚀的定义及腐蚀影响1、金属腐蚀的定义及腐蚀影响“物质（或材料）的腐蚀时物质（或材料）受环境介质的化学或电化学作用而破坏的现象”，称为金属腐蚀。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，金属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电

2、化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成燃气泄漏导致火灾、爆炸等灾难性事故发生。埋地钢制输气管道锈蚀定义：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。特点：腐蚀过程中无电流的产生。化学腐蚀电化学腐蚀按腐蚀原理分为定义：指金属表面与电解质因发生电化学反应而引起的破坏。特点：腐蚀过程中有电流的产生。第二节电化学腐蚀的分类电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种类型。

3、钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最常见的一种。在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称为吸氧腐蚀。电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类项目析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H++2e—=H2↑O2+4e—+2H2O=4OH—负极反应Fe—2e—=Fe2+2Fe—4e—=2F

4、e2+溶液pH升高的极正极正极其他反应Fe2++OH—=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3影响因素pH值、阴极区面积等溶解氧浓度、温度、盐浓度第三节阴极保护分类阴极保护原理金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。如果给金属通以阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向偏移，使金属阴极极

5、化，这就可以抑制阳极区金属的电子释放，从根本上防止金属腐蚀。管道阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中阴极区，从而受到保护。阴极保护分为牺牲阳极法与强制电流法两种。辅助阳极（不溶性）牺牲阳极法阴极保护外加电流阴极保护根据电化学保护机理，使被保护金属表面得到足够的电子，这样金属原子不容易失去电子而抑制了金属的腐蚀。阴极保护原理阴极保护原理以外加电流的阴极保护为例，暂不考虑腐蚀电池的回路电阻，则在未通电流保护以前，腐蚀原电池的自然腐蚀电位为E，相应的最大腐蚀电流为IC。通上

6、外加电流后，由电解质流入阴极的电流量增加，由于阴极的进一步极化，其电位将降低。如流人阴极电流为ID，则其电位降至E′，此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由IC降至I′。ID与I′的差值就是由辅助阳极流出的外加电流量。为了使金属构筑物得到完全保护，即没有腐蚀电流从其上流出，就需进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位EAO，此时外加的保护电流值为IP。此时的极化作用已使原来腐蚀电池的微电池作用完全受到抑制。（一）牺牲阳极保护1、牺牲阳极保护原理（原电池原理）在腐蚀电池中，阳极腐蚀，阴极不腐蚀。根据这一原理，把某种电极电

7、位比较负的金属材料与电极电位比较正的被保护金属构筑物相连接，依靠电位比较负的金属不断腐蚀溶解所产生的电流来保护输气管道，使被保护金属构筑物成为腐蚀电池中阴极而实现保护的方法称为牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极保护示意图Zn—电子流出—被氧化—阳极Fe—电子流入—被还原—阴极为了达到有效保护，牺牲阳极不仅在开路状态（牺牲阳极与被保护金属之间的电路未接通）有足够负的开路电位（即自然腐蚀电位），而且在闭路状态（电路接通后）有足够的闭路电位（即工作电位）。这样，在工作时可保持足够的驱动电压。驱动电压指牺牲阳极的闭路电位与金属构筑物阴极极

8、化后的电位两者之差，亦称为有效电压。（一）牺牲阳极保护2、牺牲阳极组成牺牲阳极保护系统的组成有：土壤中，牺牲阳极阴极保护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中，除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上。作用是为了使电流输出尽量保持稳定和降低阳极接地电阻。填包料主要由硫酸钙、膨润土和硫