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1、腐蚀定义,金属与环境介质间的物理-化学相互作用，其结果使金属的技术性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们组成的作为部分技术体系的功能受到的损伤。,腐蚀危害,美国1998年统计结果显示，1998年每够总的腐蚀损失为2757亿美元，占国民经济总值的4.9%。中国1999年进行的咨询项目“中国工业与自然环境腐蚀调查与对策”结果显示，中国每年腐蚀总损失可达5000亿元以上，约占国民经济总值的5%。,金属腐蚀原理,电化学腐蚀是金属埋地管道腐蚀的主要原因。其特点是：1、腐蚀介质为离子导电的电解质。2、金属/电解质界面放映过程是因电荷转移而引起的电化学过程。3、电化学腐蚀过程伴随电子的流动，即电流的产生
2、。 这种腐蚀实际上是一种原电池反应。,原电池反应原理,处于同一电解质溶液中的两种相连的金属材料，由于其自身电位的不同从而形成了从低电位到高电位的电子流动。这样在低电位金属成为阳极失去电子被腐蚀氧化。而高电位金属成为阴极得到电子被还原。 原电池反应,埋地管道的腐蚀过程,当燃气管道埋设在土壤中时，土壤成为一种良好的导电电解质。由于金属管道内部的化学成分不均匀，管道不同部位具有不同的自然电位。这样当管道其表面防腐层出现破损点时，这不同破损点处的金属在与土壤接触后就变成了原电池的两个电极。这样就形成了腐蚀电池反应。管道腐蚀,阴极保护作用原理,由于金属腐蚀主要是由于电位差异引起的。因此阴极保护的主要原理
3、就是通过降低被保护的对象的相对电位从而强制转化为阴极，实现保护。阴极保护又分为：1、牺牲阳极法2、强制电流法,牺牲阳极法,在腐蚀电池中，自然电位低的阳极腐蚀，自然电位高的阴极不腐蚀。利用这一原理，以自然电位低于被管道的金属材料与管道相连，成为牺牲阳极优先腐蚀。从而使管道成为阴极而实现保护。 牺牲阳极法,强制电流法,用外部的直流电源作为阴极保护的极化电源，将电源的负极接管道，将电源的正极接至辅助阳极，在电流的作用下，使管道发生阴极极化，实现阴极保护。强制电流法,万廊线阴极保护工程,万廊线概述,万廊线作为向廊坊市开发区门站及北站供气的高压管线，是廊坊燃气公司的重要气源。管线全长24公里，管道通径D
4、N200，防腐层为环氧煤沥青防腐层。,阴极保护系统概况,为保证这段管线的运行安全，降低维护维修费用。1997年12月廊坊燃气公司与北京中博建筑工程公司舞钢市永新电子与电化学防腐蚀中心合作，在万廊线采用了浅阳极阴极保护技术，以降低管道腐蚀。为保证对管线全程的有效保护，特别选取了位于管线起点杜庄站和终点开发区门站间的采四站作为阴极保护基站。阳极地床安装在位于采四站外200米左右的排水沟中，控制仪器安装在采四站内。安装完毕后，调试运行正常。,阳极地床安装,阳极地床中的阳极材料采用的是高硅铸铁阳极，具有性能稳定，介质实用性强，电流密度宽，电化学性能好，腐蚀消耗小等优点。在安装时采用20根阳极单列串联安
5、装的方式。其安装方向与管道成90度角。在连接各个阳极时选用了16平方的铜芯屏蔽电缆。连接时采用液压钳接的连接方式，将各个阳极串联在一根电缆上，尽量减少电缆接头。有效保证了整个阳极地床的接地电阻最小。,高硅铸铁阳极,开挖阳极坑,由于阳极地床附近土壤电阻率偏高，为了保证使用效果，阳极地床布设时要求埋深达到3米以上，如采用竖埋法安放阳极，必然要大大增加阳极坑深度，不利于土方作业。因此阳极地床采用了水平安装的方式。阳极坑开挖深度为3米，长度2米，上口宽1.5米，坑底宽0.5米。,阳极坑横截面图,安装阳极,为了尽量降低单个阳极的接地电阻，提高阳极的使用寿命。在安装阳极时使用焦碳对阳极周围进行了填充。在安
6、装时首先用30公斤焦碳在坑底形成垫层，然后在安放阳极，最后再在阳极上方覆盖30公斤焦碳，以保证填充完全。,阳极地床安装示意图,安装接地电池,接地电池由两支或四支牺牲阳极构成。在安装时将阳极装在填有导电性填包料的袋子里后，用塑料垫块隔开并成双的捆绑在一起，同时埋入地下。然后将阳极分别与绝缘法兰两端连接。一旦有强电流冲击，强大的电涌将将通过填料的低电阻，传到另一侧而不损坏绝缘法兰。,接地电池安装示意图,填包完成的接地电池,埋设接地电池,焊接电缆,焊接完毕,安装测试桩,在完成阴极保护地下施工后，为了方便后期的运行检查和维护。需要在各个关键点安装测试导线并引入测试桩，以方便以后测量。,测试桩接线图,测
7、试桩面板,连接恒电位仪,在测试桩安装完成，各项数据测试无误后将阳极地床，参比电极及管道通电点，分别连接到恒电位仪上。连接完毕后，即可开启恒电位仪。此时由于管道极化需要一定时间，因此不能马上测量阴极保护的具体数值。,恒电位仪接线图,阳极地床测试结果,经测试安装的阳极地床总体接地电阻为0.48欧姆，达到设计要求。在加上连接电缆电阻后，在恒电位仪处测试接地电阻为1.2欧姆。略高于设计要求，主要是因为原有的阳极电缆在被切断后，芯线与土壤接触，导致芯线氧化电阻升高。但由于接地电阻与设计相差不大，而更换电缆所需费用较高。因此决定不更换电缆，通过适当提高恒电位仪输出电压的办法，来缓解这一问题。,保护系统运行情况,在恒电位仪运行24小时后，恒电位仪输出电压为2.5伏，输出电流1.3安。同时对管道沿线电位进行了测量。其沿线管道电位均超过了-0.85伏，阴极保护系统运行正常。下图为各点测试结果。,万廊线阴极保护电位测试结果,
