陰極保護究竟是什麼？全方位瞭解陰極保護

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電化學腐蝕防護是工業裝置防腐中極其重要的一環。相對純化學腐蝕，電化學腐蝕速率快，危害性更大。

為保證工業裝置、設施的使用安全，延緩在強腐蝕環境下的使用壽命，必要的情況下應採取陰極保護。

（一）什麼情況下需要進行陰極保護

（1）內徑≥30m的儲罐宜陰極保護（GB50393要求），近似也就是罐容在1萬方以上的儲罐；

（2）埋地油氣長輸管道、油氣田內部埋地管道或外輸管道應進行陰極保護；其他埋地管道宜進行陰極保護（GB/T21448規定）；

海上採油平臺構架犧牲陽極佈置

（3）刷塗防腐塗料一般也就在5年，不能保證裝置的設計壽命；

（4）裝置或構件比較重要；被保護的結構相對簡單，表面積較大；

（5）必須存在電解質。一般含常溫水的介質中都存在離子，相應也就成為了優良的電解質。

以大型原油儲罐為例，當原油含水率較高，含雜質離子較多的時候，靜置時水會沉積在裝置底部，造成底圈罐壁板和罐底板嚴重腐蝕。而罐底板一旦腐蝕穿孔，維修很難。

又比如海水中的樁柱等，海水中離子含量高，電化學腐蝕極其嚴重。因此必須設定必要的陰極保護措施。

（二）陰極保護電位

不同環境下鋼材電化學腐蝕機理

根據原電池原理，陽極作為活性極，失去電子，發生氧化反應。鋼材的電化學腐蝕中，Fe為陽極。

因此陰極保護也就是透過改變系統電位，避免裝置或者管道成為原電池的陽極。

土壤或水中金屬腐蝕電位（V）（CSE：銅/硫酸銅參比電極）

腐蝕電位也就是金屬失去電子的難易程度。自然電位越低，失電子就更容易。透過上圖，我們也就發現為什麼犧牲陽極多采用鎂、鋅、鋁合金等，因為他們的電位相對鋼鐵更負，才能更好保護鋼鐵不被腐蝕。

我國的GB50393規定：

GB50393關於儲罐內部陰極保護電位的規定

GB50393關於儲罐內部陰極保護電流密度的規定

美國NACE規定：

陰極保護時被保護結構負電位至少達到-0。85V（CSE）。

（三）陰極保護系統

包括犧牲陽極和外加電流陰極保護。

犧牲陽極：在被保護金屬上連線電位更低的金屬犧牲陽極，優先腐蝕犧牲陽極，保護高電位金屬。

外加電流：保護迴路中連線直流電源，使被保護金屬成為陰極。

外加電流陰極保護系統包括：被保護機構、恆電位儀（陰極保護電源）、輔助陽極（包括深井陽極、淺埋陽極、柔性陽極、網狀陽極等）、電位測試系統（參比電極）以及相關的電纜等。

儲罐外加電流陰極保護系統

某5萬方鋁犧牲陽極罐內分佈

陰極保護恆電位儀

硫酸銅參比電極

電位測試

套管內金屬管帶狀犧牲陽極保護

輔助淺埋陽極地床示例，安裝於距離地面15m以內的土壤。

輔助深井陽極示例，距離地面＞15m，用於土壤電阻率高的場合

深井陽極埋深大，此時土壤電阻率低，可降低外加電流陰極保護的能耗。但深井陽極對地質條件、地下水位等要求高，對構築物、地下管網有干擾，且需要鑽深孔，施工複雜且費用高。

逐漸開始應用廣泛的mmo柔性陽極

柔性陽極目前應用越來越廣泛，包括導電聚合物線性陽極和混合金屬氧化物陽極（MMO）。施工方便，適應性廣，對其他構築物干擾小。

（四）如何選擇陰極保護方式

綜合考慮外界腐蝕條件，土壤電阻率，技術方案，工程規模，兩種陰極保護方式的特點，經濟性等，再結合工程例項。

（1）儲罐內壁宜採用犧牲陽極，外壁宜採用外加電流陰極保護；

（2）惡劣腐蝕條件下或土壤電阻率高的環境，優選外加電流保護，因為驅動電壓恆定，陰極保護電流控制靈活；

土壤電阻率隨深度的變化，可見&；gt；15m電阻率明顯降低

（3）工程規模大、需要保護整個罐區或者大範圍的長輸管道，優選外加保流保護方式；

（4）鄰近的金屬構築物不能被幹擾時，優選犧牲陽極保護；

（5）因外加電流陰極保護一次投資大，長期耗電且需要人員維護，消耗資金多，須進行經濟性比選。

引用： GB50393鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術標準 GB／T21448埋地鋼質管道陰極保護技術規範

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