埋地管道及船舶的陰極保護(hù)

1、江蘇科技大學(xué)材料學(xué)院江蘇科技大學(xué)材料學(xué)院2015年年10月月21日日 n 外加電流法：將被保護(hù)的管道與直流電源的負(fù)極相連，把外加電流法：將被保護(hù)的管道與直流電源的負(fù)極相連，把輔助陽極與電源正極相連，使管道成為陰極，如圖輔助陽極與電源正極相連，使管道成為陰極，如圖a a。n 犧牲陽極法：在待保護(hù)的管道上連接一種電位更負(fù)的金屬犧牲陽極法：在待保護(hù)的管道上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金，形成一個(gè)新的腐蝕原電池。接上的金屬成為犧牲或合金，形成一個(gè)新的腐蝕原電池。接上的金屬成為犧牲陽極，整個(gè)管道成為陰極受到保護(hù)，如圖陽極，整個(gè)管道成為陰極受到保護(hù)，如圖b b。保護(hù)保護(hù)方式方式犧牲陽極犧牲陽極陰極保護(hù)陰極保

2、護(hù) 外加電流外加電流 陰極保護(hù)陰極保護(hù)優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) 1 1、不需要外部電源。、不需要外部電源。 2 2、對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物、對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物干擾小。干擾小。 3 3、管理維護(hù)工作量小、管理維護(hù)工作量小 4 4、工程費(fèi)用與保護(hù)長(zhǎng)、工程費(fèi)用與保護(hù)長(zhǎng)度成正比度成正比 5 5、保護(hù)電流分布均勻，、保護(hù)電流分布均勻，利用率高。利用率高。 1 1、輸出電流連續(xù)可調(diào)，可、輸出電流連續(xù)可調(diào)，可滿足較大的保護(hù)電流密度要滿足較大的保護(hù)電流密度要求求 2 2、不受環(huán)境電阻率限制、不受環(huán)境電阻率限制 3 3、工程越大越經(jīng)濟(jì)、工程越大越經(jīng)濟(jì) 4 4、對(duì)管道防腐覆蓋層質(zhì)量、對(duì)管道防腐覆蓋層質(zhì)量要求相對(duì)較低要求相對(duì)較低 5 5、

3、保護(hù)裝置壽命長(zhǎng)、保護(hù)裝置壽命長(zhǎng) 保護(hù)保護(hù)方式方式犧牲陽極犧牲陽極陰極保護(hù)陰極保護(hù) 外加電流外加電流 陰極保護(hù)陰極保護(hù)缺缺點(diǎn)點(diǎn)1 1、犧牲陽極易丟失，犧牲陽極易丟失，壽壽命短命短2 2、高電阻環(huán)境不宜使用、高電阻環(huán)境不宜使用3 3、保護(hù)電流不可調(diào)，、保護(hù)電流不可調(diào)，驅(qū)驅(qū)動(dòng)電流小動(dòng)電流小4 4、對(duì)覆蓋層質(zhì)量要求高、對(duì)覆蓋層質(zhì)量要求高5 5、消耗有色金屬，需定、消耗有色金屬，需定期更換期更換6 6、雜散電流干擾大時(shí)不、雜散電流干擾大時(shí)不能使用能使用 1 1、需要可靠外部電源、需要可靠外部電源2 2、對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物干擾大，、對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物干擾大，特別是鋪助陽極附近特別是鋪助陽極附近3 3、需設(shè)陰極

4、保護(hù)站，日常進(jìn)行、需設(shè)陰極保護(hù)站，日常進(jìn)行維護(hù)管理維護(hù)管理4 4、在需要較小電流時(shí)，無法減、在需要較小電流時(shí)，無法減少最低限度的裝置費(fèi)用少最低限度的裝置費(fèi)用5 5、陽極地床不易維修，陽極產(chǎn)、陽極地床不易維修，陽極產(chǎn)生氣體不易排出，易產(chǎn)生氣阻，生氣體不易排出，易產(chǎn)生氣阻，增大地床電阻，影響地床壽命增大地床電阻，影響地床壽命保護(hù)度：保護(hù)度：按國(guó)標(biāo)按國(guó)標(biāo) GB/I 10123-88GB/I 10123-88中的定義，保護(hù)度是中的定義，保護(hù)度是“通過防蝕通過防蝕措施使特定類型的腐蝕速率減小的百分?jǐn)?shù)措施使特定類型的腐蝕速率減小的百分?jǐn)?shù)”。這一參數(shù)可以。這一參數(shù)可以直觀地看出陰極保護(hù)的效果。它是通過試樣在

5、陰極保護(hù)狀態(tài)直觀地看出陰極保護(hù)的效果。它是通過試樣在陰極保護(hù)狀態(tài)下和非保護(hù)試樣對(duì)比得來。在管道實(shí)踐中通常用檢查片來測(cè)下和非保護(hù)試樣對(duì)比得來。在管道實(shí)踐中通常用檢查片來測(cè)定。定。設(shè)非保護(hù)狀態(tài)下自然埋設(shè)的檢查片原始質(zhì)量為設(shè)非保護(hù)狀態(tài)下自然埋設(shè)的檢查片原始質(zhì)量為W WO O，試樣腐，試樣腐蝕后經(jīng)清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為蝕后經(jīng)清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量為W1W1，試樣的表面積為，試樣的表面積為S SO O，埋，埋設(shè)時(shí)間為設(shè)時(shí)間為t t，檢查腐蝕前后的質(zhì)量損失，檢查腐蝕前后的質(zhì)量損失G GO O= W= WO O-W-W1 1俗稱失重。俗稱失重。由失重法計(jì)算檢查片的腐蝕速率為：由失重法計(jì)算檢查片的腐蝕速率為：

6、美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)(NACE)在在埋地和水下金屬管道外防埋地和水下金屬管道外防腐推薦規(guī)范腐推薦規(guī)范RPRP010169(198369(1983年修訂年修訂) )的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)陰極保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)陰極保護(hù)準(zhǔn)則做了如下的規(guī)定，并已被世界各國(guó)采用準(zhǔn)則做了如下的規(guī)定，并已被世界各國(guó)采用2020多年。多年。(1)(1)施加陰極保護(hù)時(shí)陰極的負(fù)電位至少為施加陰極保護(hù)時(shí)陰極的負(fù)電位至少為850mV850mV，這一電位是，這一電位是相對(duì)于接觸電解質(zhì)的飽和相對(duì)于接觸電解質(zhì)的飽和Cu/CuSOCu/CuSO4 4參比電極測(cè)量的。測(cè)量中必參比電極測(cè)量的。測(cè)量中必須排除須排除IRIR降影響。

7、降影響。(2)(2)相對(duì)于飽和相對(duì)于飽和Cu/CuSOCu/CuSO4 4參比電極負(fù)極化電位至少為參比電極負(fù)極化電位至少為。(3)(3)在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的參比電極之間的陰極極化在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的參比電極之間的陰極極化值最小為值最小為100mV100mV。這一數(shù)據(jù)的測(cè)定可以在極化的形成過程或是。這一數(shù)據(jù)的測(cè)定可以在極化的形成過程或是衰減過程中進(jìn)行。衰減過程中進(jìn)行。-850mV-850mV（CSECSE）適用于各種土壤環(huán)境中鋼鐵）適用于各種土壤環(huán)境中鋼鐵構(gòu)筑物的陰極保護(hù)，是世界公認(rèn)的通用準(zhǔn)則。對(duì)于有良好覆蓋構(gòu)筑物的陰極保護(hù)，是世界公認(rèn)的通用準(zhǔn)則。對(duì)于有良好覆蓋層的管道，這一準(zhǔn)則很實(shí)

8、際。但是覆蓋層的質(zhì)量太劣或是裸管，層的管道，這一準(zhǔn)則很實(shí)際。但是覆蓋層的質(zhì)量太劣或是裸管，采用采用-850mV-850mV的準(zhǔn)則就顯得過保護(hù)和浪費(fèi)，所以國(guó)外學(xué)者主張?jiān)诘臏?zhǔn)則就顯得過保護(hù)和浪費(fèi)，所以國(guó)外學(xué)者主張?jiān)谶@種條件下采用這種條件下采用-100mV-100mV極化電位準(zhǔn)則。極化電位準(zhǔn)則。 管道實(shí)施陰極保護(hù)的管道實(shí)施陰極保護(hù)的基本條件基本條件：有可靠的直流電源，以保：有可靠的直流電源，以保證提供充足的保護(hù)電流；管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中（如證提供充足的保護(hù)電流；管道必須處于有電解質(zhì)的環(huán)境中（如士壤、河流、海水等）；保持管道士壤、河流、海水等）；保持管道縱向電連續(xù)性縱向電連續(xù)性；為確保管道；為

9、確保管道系統(tǒng)陰極保護(hù)的有效性和提高保護(hù)效率，必須做好管道的系統(tǒng)陰極保護(hù)的有效性和提高保護(hù)效率，必須做好管道的電絕電絕緣緣，如選用高質(zhì)量的管道覆蓋層以及合理布局絕緣連接體。，如選用高質(zhì)量的管道覆蓋層以及合理布局絕緣連接體。u管道的電絕緣管道的電絕緣管道電絕緣的目的，是將被保護(hù)管道和不應(yīng)受保護(hù)的金屬管道電絕緣的目的，是將被保護(hù)管道和不應(yīng)受保護(hù)的金屬體從導(dǎo)電性上分開。如果沒有此類裝置，保護(hù)電流將會(huì)沿著金體從導(dǎo)電性上分開。如果沒有此類裝置，保護(hù)電流將會(huì)沿著金屬導(dǎo)體流到不應(yīng)受保護(hù)的管道、金屬體或大地從而增大電源功屬導(dǎo)體流到不應(yīng)受保護(hù)的管道、金屬體或大地從而增大電源功率的輸出，縮短保護(hù)長(zhǎng)度。在雜散電流干擾

10、區(qū)，絕緣裝置還可率的輸出，縮短保護(hù)長(zhǎng)度。在雜散電流干擾區(qū)，絕緣裝置還可用來分割干擾區(qū)和非干擾區(qū)，減少雜散電流的干擾區(qū)域。用來分割干擾區(qū)和非干擾區(qū)，減少雜散電流的干擾區(qū)域。 （1 1）絕緣接頭）絕緣接頭 管道的絕緣接頭有法蘭型、整體型（埋地）、活接頭等各管道的絕緣接頭有法蘭型、整體型（埋地）、活接頭等各種型式。近幾年開發(fā)的整體埋地型絕緣接頭具有整體結(jié)構(gòu)、直種型式。近幾年開發(fā)的整體埋地型絕緣接頭具有整體結(jié)構(gòu)、直接埋地和高的絕緣性能，克服了絕緣法蘭密封性能不好、裝配接埋地和高的絕緣性能，克服了絕緣法蘭密封性能不好、裝配影響絕緣質(zhì)量、不能埋地、外緣盤易集塵等不良影響，是管道影響絕緣質(zhì)量、不能埋地、外緣

11、盤易集塵等不良影響，是管道理想的絕緣連接裝置。圖理想的絕緣連接裝置。圖3-23-2是整體型絕緣接頭的結(jié)構(gòu)圖。是整體型絕緣接頭的結(jié)構(gòu)圖。需要設(shè)置絕緣連接的場(chǎng)所有：管道與井、站、庫的連接處；管道需要設(shè)置絕緣連接的場(chǎng)所有：管道與井、站、庫的連接處；管道與設(shè)備所有權(quán)的分界處；支線管道與干線管道的連接處；不同材質(zhì)、與設(shè)備所有權(quán)的分界處；支線管道與干線管道的連接處；不同材質(zhì)、新舊管道及有防腐層與無防腐層管道間連接處；大型穿、跨越段的新舊管道及有防腐層與無防腐層管道間連接處；大型穿、跨越段的兩端；雜散電流干擾段；使用不同陰極保護(hù)方法的交界處。兩端；雜散電流干擾段；使用不同陰極保護(hù)方法的交界處。（2）絕緣支墩

12、（墊）絕緣支墩（墊）當(dāng)管道采用套管形式穿墻或穿越公路、鐵路時(shí)，管道與套管必須當(dāng)管道采用套管形式穿墻或穿越公路、鐵路時(shí)，管道與套管必須電絕緣。通常采用絕緣支墩或絕緣墊。管道及支撐架、管橋、穿管電絕緣。通常采用絕緣支墩或絕緣墊。管道及支撐架、管橋、穿管隧道、樁、混凝土中的鋼筋等必須電絕緣。若管段兩端已裝有絕緣隧道、樁、混凝土中的鋼筋等必須電絕緣。若管段兩端已裝有絕緣接頭，使架空管段與埋地管道相絕緣，則此時(shí)管道可以直接架設(shè)在接頭，使架空管段與埋地管道相絕緣，則此時(shí)管道可以直接架設(shè)在支撐架上而無需電絕緣。支撐架上而無需電絕緣。（3）其他電絕緣）其他電絕緣管道穿越河流，采用加重塊、固定錨、混凝土、加重覆

13、蓋層時(shí)，管道穿越河流，采用加重塊、固定錨、混凝土、加重覆蓋層時(shí)，管道必須與混凝土鋼筋電絕緣，安裝時(shí)不得損壞管道原防腐層。管道必須與混凝土鋼筋電絕緣，安裝時(shí)不得損壞管道原防腐層。管道與所有相遇的如電纜、管道等金屬構(gòu)筑物必須保持電絕緣。管道與所有相遇的如電纜、管道等金屬構(gòu)筑物必須保持電絕緣。u管道縱向電的連續(xù)性管道縱向電的連續(xù)性 對(duì)于非焊接的管道連接頭，應(yīng)焊接跨接導(dǎo)線來保證管道縱對(duì)于非焊接的管道連接頭，應(yīng)焊接跨接導(dǎo)線來保證管道縱向電的連續(xù)性，確保電流的流動(dòng)。向電的連續(xù)性，確保電流的流動(dòng)。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土管道，施加陰極保護(hù)時(shí)，每節(jié)管道的縱對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土管道，施加陰極保護(hù)時(shí)，每節(jié)管道的縱向鋼筋必須

14、首尾跨接，以保證陰極保護(hù)電流的縱向?qū)āＳ袝r(shí)向鋼筋必須首尾跨接，以保證陰極保護(hù)電流的縱向?qū)āＳ袝r(shí)還可平行敷設(shè)一條電纜，每節(jié)預(yù)應(yīng)力管道與之相連來實(shí)現(xiàn)電的還可平行敷設(shè)一條電纜，每節(jié)預(yù)應(yīng)力管道與之相連來實(shí)現(xiàn)電的連續(xù)性。連續(xù)性。u陰極保護(hù)管道的附件陰極保護(hù)管道的附件(1)檢查片：檢查片材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)的管道相同，用于定量檢查片：檢查片材質(zhì)應(yīng)與被保護(hù)的管道相同，用于定量分析陰極保護(hù)的效果及土壤的腐蝕性。也有用于其他目的的檢分析陰極保護(hù)的效果及土壤的腐蝕性。也有用于其他目的的檢查片，如在犧牲陽極保護(hù)段，用于代表管道，測(cè)量自然電位用。查片，如在犧牲陽極保護(hù)段，用于代表管道，測(cè)量自然電位用。檢查片一般成對(duì)埋沒

15、，一片與管道相連檢查片一般成對(duì)埋沒，一片與管道相連施加電保護(hù)施加電保護(hù))；另一；另一片不相連。經(jīng)一定時(shí)間后開挖、稱重、計(jì)算保護(hù)度。片不相連。經(jīng)一定時(shí)間后開挖、稱重、計(jì)算保護(hù)度。 檢查片的推薦尺寸為檢查片的推薦尺寸為100mm50mm5mm，采用，采用鋸、氣割方法制取。為不改變檢查片的冶金狀態(tài)，氣割邊鋸、氣割方法制取。為不改變檢查片的冶金狀態(tài)，氣割邊緣應(yīng)去掉緣應(yīng)去掉2030mm。檢查片應(yīng)有安裝孔和編號(hào)，編號(hào)可。檢查片應(yīng)有安裝孔和編號(hào)，編號(hào)可用鋼字模打印。用鋼字模打印。 檢查片常規(guī)測(cè)試周期不得小于一年。推薦為檢查片常規(guī)測(cè)試周期不得小于一年。推薦為l l、2 2、5 5、1010、2020年。檢查片

16、埋設(shè)參見圖年。檢查片埋設(shè)參見圖3-33-3。 檢查片之間相距檢查片之間相距300mm。一般檢查片應(yīng)埋設(shè)在有代。一般檢查片應(yīng)埋設(shè)在有代表意義的腐蝕性地段（環(huán)境中），如污染區(qū)、高鹽堿地帶、表意義的腐蝕性地段（環(huán)境中），如污染區(qū)、高鹽堿地帶、雜散電流嚴(yán)重地區(qū)以及管道陰極保護(hù)范圍末端。在雜散電雜散電流嚴(yán)重地區(qū)以及管道陰極保護(hù)范圍末端。在雜散電流干擾區(qū)，應(yīng)把檢查片埋在直流雜散電流從管道流出的地流干擾區(qū)，應(yīng)把檢查片埋在直流雜散電流從管道流出的地點(diǎn)。點(diǎn)。（2）測(cè)試樁：從埋地管道上引出，用于測(cè)量管道陰極保護(hù)參數(shù)）測(cè)試樁：從埋地管道上引出，用于測(cè)量管道陰極保護(hù)參數(shù)的永久測(cè)試裝置。的永久測(cè)試裝置。，它沿管道安裝，

17、每隔一定距，它沿管道安裝，每隔一定距離焊接一組測(cè)試導(dǎo)線，引到測(cè)試裝置上。測(cè)試導(dǎo)線可固定在水泥測(cè)離焊接一組測(cè)試導(dǎo)線，引到測(cè)試裝置上。測(cè)試導(dǎo)線可固定在水泥測(cè)試樁上，或置于保護(hù)鋼管內(nèi)。因此有試樁上，或置于保護(hù)鋼管內(nèi)。因此有和和之分。測(cè)試樁之分。測(cè)試樁有設(shè)置在地上的，有設(shè)置在地下的，長(zhǎng)輸管線一般設(shè)置在地上，城有設(shè)置在地上的，有設(shè)置在地下的，長(zhǎng)輸管線一般設(shè)置在地上，城市管線因占地的限制有些設(shè)在地表下，結(jié)構(gòu)都相同。市管線因占地的限制有些設(shè)在地表下，結(jié)構(gòu)都相同。測(cè)試樁的典型結(jié)構(gòu)及導(dǎo)線連接見圖測(cè)試樁的典型結(jié)構(gòu)及導(dǎo)線連接見圖34。 測(cè)試樁設(shè)置原則為：測(cè)試樁設(shè)置原則為： 電位測(cè)試樁，一般每公里設(shè)一支，需要時(shí)可以加

18、密或減少；電位測(cè)試樁，一般每公里設(shè)一支，需要時(shí)可以加密或減少； 電流測(cè)試樁，每電流測(cè)試樁，每 58 km處設(shè)一支；處設(shè)一支； 套管測(cè)試樁，套管穿越處一端或兩端設(shè)置；套管測(cè)試樁，套管穿越處一端或兩端設(shè)置； 絕緣接頭測(cè)試樁，每一絕緣接頭處設(shè)一支；絕緣接頭測(cè)試樁，每一絕緣接頭處設(shè)一支； 跨接測(cè)試樁，與其他管道、電纜等構(gòu)筑物相交處設(shè)一支；跨接測(cè)試樁，與其他管道、電纜等構(gòu)筑物相交處設(shè)一支； 站內(nèi)測(cè)試樁，視需要而設(shè)；站內(nèi)測(cè)試樁，視需要而設(shè)； 犧牲陽極測(cè)試樁，一般設(shè)在兩組陽極的中間部位。犧牲陽極測(cè)試樁，一般設(shè)在兩組陽極的中間部位。測(cè)試樁可以測(cè)取管道的測(cè)試樁可以測(cè)取管道的保護(hù)電位、管道保護(hù)電流的保護(hù)電位、管道

19、保護(hù)電流的大小和流向、電絕緣性能及大小和流向、電絕緣性能及干擾方面的參數(shù)。干擾方面的參數(shù)。 測(cè)試樁的功能主要區(qū)別測(cè)試樁的功能主要區(qū)別在接線上。最簡(jiǎn)單的是電位在接線上。最簡(jiǎn)單的是電位測(cè)試樁，只需引接兩根導(dǎo)線；測(cè)試樁，只需引接兩根導(dǎo)線；測(cè)管道電流要接四根導(dǎo)線；測(cè)管道電流要接四根導(dǎo)線；測(cè)兩者間的干擾或絕緣要在測(cè)兩者間的干擾或絕緣要在相鄰構(gòu)筑物上各引出兩根導(dǎo)相鄰構(gòu)筑物上各引出兩根導(dǎo)線。一般來說，測(cè)試樁的功線。一般來說，測(cè)試樁的功能可以結(jié)合在一起使用，有能可以結(jié)合在一起使用，有時(shí)測(cè)試樁還可和里程樁相結(jié)時(shí)測(cè)試樁還可和里程樁相結(jié)合。合。 管道陰極保護(hù)范圍的制約因素是管道防腐層電阻和管徑，管道陰極保護(hù)范圍的制

20、約因素是管道防腐層電阻和管徑，它以最大保護(hù)電位和最小保護(hù)電位的臨界點(diǎn)來劃分。因此保護(hù)它以最大保護(hù)電位和最小保護(hù)電位的臨界點(diǎn)來劃分。因此保護(hù)一條管道常常需要設(shè)一個(gè)或幾個(gè)陰極保護(hù)站。因此，首先要知一條管道常常需要設(shè)一個(gè)或幾個(gè)陰極保護(hù)站。因此，首先要知道一個(gè)站能保護(hù)多遠(yuǎn)，這樣才能確定所需的站數(shù)。為了求得保道一個(gè)站能保護(hù)多遠(yuǎn)，這樣才能確定所需的站數(shù)。為了求得保護(hù)長(zhǎng)度，必須知道當(dāng)管道上通入陰極極化電流后所產(chǎn)生的極化護(hù)長(zhǎng)度，必須知道當(dāng)管道上通入陰極極化電流后所產(chǎn)生的極化電位的沿線分布，求取最大保護(hù)電位經(jīng)過多少公里降低到最小電位的沿線分布，求取最大保護(hù)電位經(jīng)過多少公里降低到最小保護(hù)電位保護(hù)電位。（一）管道沿

21、線外加電位與電流的分布規(guī)律（一）管道沿線外加電位與電流的分布規(guī)律 如圖，外加電流的電源正極接輔助陽極，負(fù)極接在被保護(hù)管段的如圖，外加電流的電源正極接輔助陽極，負(fù)極接在被保護(hù)管段的中央，這一點(diǎn)稱為匯流點(diǎn)或通電點(diǎn)。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極和中央，這一點(diǎn)稱為匯流點(diǎn)或通電點(diǎn)。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極和大地流至匯流點(diǎn)兩側(cè)管道，在兩側(cè)金屬管壁中流動(dòng)的電流是流向匯流大地流至匯流點(diǎn)兩側(cè)管道，在兩側(cè)金屬管壁中流動(dòng)的電流是流向匯流點(diǎn)的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。點(diǎn)的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。n 假設(shè)假設(shè)假定輔助陽極相對(duì)于整個(gè)大地是一個(gè)點(diǎn)電源，它通電后在假定輔助陽極相對(duì)于整個(gè)大

22、地是一個(gè)點(diǎn)電源，它通電后在地下所形成的是一個(gè)半球面的電場(chǎng)。理論上在匯流點(diǎn)處的管道地下所形成的是一個(gè)半球面的電場(chǎng)。理論上在匯流點(diǎn)處的管道沿線電位分布的基本公式是根據(jù)下列假設(shè)條件推出的：沿線電位分布的基本公式是根據(jù)下列假設(shè)條件推出的：(1)管道防腐層均勻一致，并具有良好的電絕緣性能，與土管道防腐層均勻一致，并具有良好的電絕緣性能，與土壤接觸且土質(zhì)均勻一致，因此管道沿線各點(diǎn)的單位面積過渡電壤接觸且土質(zhì)均勻一致，因此管道沿線各點(diǎn)的單位面積過渡電阻相等。阻相等。指電流從土壤沿徑向流入管道時(shí)的電阻，其指電流從土壤沿徑向流入管道時(shí)的電阻，其數(shù)值主要決定于防腐層電阻。數(shù)值主要決定于防腐層電阻。(2)因土壤橫截

23、面積無窮大，土壤電阻可以忽略不計(jì)。因土壤橫截面積無窮大，土壤電阻可以忽略不計(jì)。n邊界條件：邊界條件：通常有三種情況通常有三種情況(1)無限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線只有一個(gè)陰極保護(hù)站，線路無限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線只有一個(gè)陰極保護(hù)站，線路上沒有用絕緣法蘭。上沒有用絕緣法蘭。(2)有限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線有多個(gè)陰極保護(hù)站，兩個(gè)相有限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線有多個(gè)陰極保護(hù)站，兩個(gè)相鄰站之間的管道由兩個(gè)站共同保護(hù)。鄰站之間的管道由兩個(gè)站共同保護(hù)。(3)保護(hù)段終點(diǎn)有絕緣法蘭的計(jì)算：一般設(shè)有陰極保護(hù)的管保護(hù)段終點(diǎn)有絕緣法蘭的計(jì)算：一般設(shè)有陰極保護(hù)的管道在進(jìn)入輸油站或油庫以前須裝設(shè)絕緣法蘭，以免保護(hù)電流向道在進(jìn)入輸油

24、站或油庫以前須裝設(shè)絕緣法蘭，以免保護(hù)電流向站內(nèi)或庫內(nèi)流失。站內(nèi)或庫內(nèi)流失。由式（由式（3-10）、（）、（3-11）可解出沿線各處電位與電流的關(guān)系：）可解出沿線各處電位與電流的關(guān)系： 在匯流點(diǎn)處，在匯流點(diǎn)處，x=0，故匯流點(diǎn)一側(cè)的電流為：，故匯流點(diǎn)一側(cè)的電流為：（二）保護(hù)范圍的計(jì)算（二）保護(hù)范圍的計(jì)算1. 無限長(zhǎng)管道的計(jì)算無限長(zhǎng)管道的計(jì)算匯流點(diǎn)處的總電流就是該保護(hù)裝置的輸出電流，它等于管匯流點(diǎn)處的總電流就是該保護(hù)裝置的輸出電流，它等于管道一側(cè)流至匯流點(diǎn)電流的兩倍，即道一側(cè)流至匯流點(diǎn)電流的兩倍，即I=2I0。方程式（方程式（3-10）和（）和（3-11）物理意義：當(dāng)全線只有一個(gè)）物理意義：當(dāng)全線

25、只有一個(gè)陰極保護(hù)站時(shí)，管道沿線的電位及電流值按對(duì)數(shù)曲線規(guī)律下降。陰極保護(hù)站時(shí)，管道沿線的電位及電流值按對(duì)數(shù)曲線規(guī)律下降。在匯流點(diǎn)附近的電位和電流值變化激烈，離匯流點(diǎn)愈遠(yuǎn)變化在匯流點(diǎn)附近的電位和電流值變化激烈，離匯流點(diǎn)愈遠(yuǎn)變化愈平緩。曲線的陡度決定于衰減因數(shù)愈平緩。曲線的陡度決定于衰減因數(shù) ，主要是防，主要是防腐層過渡電阻腐層過渡電阻RT的影響。的影響。 由于最大保護(hù)電位是有限度的，故匯流點(diǎn)處的電位應(yīng)小于由于最大保護(hù)電位是有限度的，故匯流點(diǎn)處的電位應(yīng)小于或等于最大保護(hù)電位或等于最大保護(hù)電位Emax。當(dāng)沿線的管。當(dāng)沿線的管/地電位降至最小保護(hù)電地電位降至最小保護(hù)電位位Emin處，就是保護(hù)段的末端。

26、故一個(gè)陰極保護(hù)站所可能保護(hù)處，就是保護(hù)段的末端。故一個(gè)陰極保護(hù)站所可能保護(hù)的一側(cè)的最長(zhǎng)距離，可由式（的一側(cè)的最長(zhǎng)距離，可由式（3-13）算出。）算出。TTRr /由式（由式（3-12）和式（）和式（3-13）可得結(jié)論：由于管材選定后，）可得結(jié)論：由于管材選定后，rT是一個(gè)常數(shù)而且很小，所以陰極保護(hù)管道所需保護(hù)電流是一個(gè)常數(shù)而且很小，所以陰極保護(hù)管道所需保護(hù)電流I0的大的大小和可保護(hù)段落長(zhǎng)度主要受防腐層電阻的影響。防腐層質(zhì)量好，小和可保護(hù)段落長(zhǎng)度主要受防腐層電阻的影響。防腐層質(zhì)量好，則電能消耗少，保護(hù)距離也長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)瀝青防腐層則電能消耗少，保護(hù)距離也長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)瀝青防腐層施工質(zhì)

27、量較好時(shí)，管道單位面積防腐層過渡電阻能達(dá)到施工質(zhì)量較好時(shí)，管道單位面積防腐層過渡電阻能達(dá)到10000m2以上，有的達(dá)以上，有的達(dá)2000030000m2。故目前按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。故目前按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，在設(shè)計(jì)計(jì)算中常取防腐層的范要求，在設(shè)計(jì)計(jì)算中常取防腐層的RP=10000m2，對(duì)于合，對(duì)于合成樹脂類防腐層均會(huì)高出此值。成樹脂類防腐層均會(huì)高出此值。對(duì)于長(zhǎng)度超出一個(gè)站保護(hù)范圍的長(zhǎng)距離管道，常需在沿線對(duì)于長(zhǎng)度超出一個(gè)站保護(hù)范圍的長(zhǎng)距離管道，常需在沿線設(shè)若干個(gè)陰極保護(hù)站，其保護(hù)段長(zhǎng)度應(yīng)按有限長(zhǎng)管道計(jì)算。設(shè)若干個(gè)陰極保護(hù)站，其保護(hù)段長(zhǎng)度應(yīng)按有限長(zhǎng)管道計(jì)算。 計(jì)算中需要注意：式（計(jì)算中需要注意：式（3-13）中的

28、）中的Emax和和Emin均為陰極極化均為陰極極化值，即相對(duì)自然電位的偏移值，而前面所述最大和最小保護(hù)電值，即相對(duì)自然電位的偏移值，而前面所述最大和最小保護(hù)電位系相對(duì)于硫酸銅電極測(cè)得的極化電位。在大多數(shù)土壤中，用位系相對(duì)于硫酸銅電極測(cè)得的極化電位。在大多數(shù)土壤中，用硫酸銅電極測(cè)得的鋼管的自然電位約在硫酸銅電極測(cè)得的鋼管的自然電位約在-0.50-0.60V之間。若實(shí)之間。若實(shí)測(cè)平均值為測(cè)平均值為-0.55V，則當(dāng)取最大保護(hù)電位為，則當(dāng)取最大保護(hù)電位為-1.20V，最小保護(hù)電，最小保護(hù)電位為位為-0.85V時(shí)，其陰極極化值為時(shí)，其陰極極化值為:2. 有限長(zhǎng)管道的計(jì)算有限長(zhǎng)管道的計(jì)算 有限長(zhǎng)管道的保

29、護(hù)段即指兩個(gè)相鄰的陰極保護(hù)站之間的管有限長(zhǎng)管道的保護(hù)段即指兩個(gè)相鄰的陰極保護(hù)站之間的管段，或兩端設(shè)有絕緣接頭的管段近似按有限長(zhǎng)考慮。其極化電段，或兩端設(shè)有絕緣接頭的管段近似按有限長(zhǎng)考慮。其極化電位和電流的變化受兩個(gè)位和電流的變化受兩個(gè)站的共同作用。由于兩個(gè)站的相互影響，站的共同作用。由于兩個(gè)站的相互影響，將使極化電位變化曲線抬高，如圖將使極化電位變化曲線抬高，如圖3-4所示。因此，有限長(zhǎng)管道所示。因此，有限長(zhǎng)管道比無限長(zhǎng)管道的保護(hù)距離長(zhǎng)，如圖比無限長(zhǎng)管道的保護(hù)距離長(zhǎng)，如圖l2l1。 立式v1nRR總水平式1nHRR 總HR15 . 5159mmmT/135. 0222000mRP1)(ln(1

30、2minmaxminmaxmaxEEEEaLTTRra mDrTT4101 . 55 . 5)5 . 5159(135. 0)(mDRRPT4000159. 02000451013. 14000101 . 5TTRraVE65. 0)55. 0(20. 1maxVE3 . 0)55. 0(85. 0minkmL5 .12max)21 (6222maxmaxLLLnAaLthrREITT26. 1)(maxmax0AII52. 226. 1220aAkgmm489kgKTgIG1647 . 052. 21 . 95m6 .1938. 8164753. 636 .19m 2084. 4)32 .

31、2432 . 24ln21089. 032(ln3220)4342(ln2LtLtdLLR1886. 078. 0784. 4nRR 總IVP AII56. 220rcLaVRRRIV)(m/425. 000085. 0500LR)(2maxaLthrRRTTc)(maxmax0aLthrREITT0maxmax)(IEaLthrRTT258. 052. 265. 02max0maxIEIERcVV95. 52)258. 0425. 0886. 0(52. 2WIVP.217 . 095. 552. 2深井陽極深井陽極施工有關(guān)照片施工有關(guān)照片陰極保護(hù)恒電位儀陰極保護(hù)恒電位儀犧牲陽極法是最早應(yīng)用

32、的陰極保護(hù)方法。它簡(jiǎn)單易行，不犧牲陽極法是最早應(yīng)用的陰極保護(hù)方法。它簡(jiǎn)單易行，不需電源，不用專人管理，不干擾鄰近設(shè)備和裝置，僅消耗少量需電源，不用專人管理，不干擾鄰近設(shè)備和裝置，僅消耗少量有色金屬材料，就可以使金屬構(gòu)筑物獲得完全的陰極保護(hù)。同有色金屬材料，就可以使金屬構(gòu)筑物獲得完全的陰極保護(hù)。同時(shí)，犧牲陽極還是抗干擾腐蝕的一種手段，具有泄流、防腐以時(shí)，犧牲陽極還是抗干擾腐蝕的一種手段，具有泄流、防腐以及防雷、防靜電接地等各種功能，有外加電流法無法相比的優(yōu)及防雷、防靜電接地等各種功能，有外加電流法無法相比的優(yōu)點(diǎn)，可以說，在油、氣管道陰極保護(hù)中，犧牲陽極法與外加電點(diǎn)，可以說，在油、氣管道陰極保護(hù)中

33、，犧牲陽極法與外加電流法居同等重要的地位。它們互相配合，相輔相成，共同促進(jìn)流法居同等重要的地位。它們互相配合，相輔相成，共同促進(jìn)陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。只有這兩方面工作都做好，才能使陰極陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。只有這兩方面工作都做好，才能使陰極保護(hù)這種先進(jìn)的防腐技術(shù)，在管道防腐工程中充分發(fā)揮作用。保護(hù)這種先進(jìn)的防腐技術(shù)，在管道防腐工程中充分發(fā)揮作用。對(duì)犧牲陽極樹科的要求：對(duì)犧牲陽極樹科的要求：由于犧牲陽極法是通過陽極自身的消耗給被保護(hù)金屬體提由于犧牲陽極法是通過陽極自身的消耗給被保護(hù)金屬體提供保護(hù)電流，對(duì)犧牲陽極材料就產(chǎn)生了性能要求：供保護(hù)電流，對(duì)犧牲陽極材料就產(chǎn)生了性能要求：（1）電位：要有足夠負(fù)的

34、電位，在長(zhǎng)期放電過程中很少）電位：要有足夠負(fù)的電位，在長(zhǎng)期放電過程中很少極化。極化。（2）腐蝕產(chǎn)物：腐蝕產(chǎn)物應(yīng)不粘附于陽極表面，疏松易）腐蝕產(chǎn)物：腐蝕產(chǎn)物應(yīng)不粘附于陽極表面，疏松易脫落、不可形成高電阻的硬殼且無污染。脫落、不可形成高電阻的硬殼且無污染。（3）電化當(dāng)量：電化當(dāng)量高，即單位重量的電容量大，）電化當(dāng)量：電化當(dāng)量高，即單位重量的電容量大，且輸出電流均勻。且輸出電流均勻。 （4）電流效率：自腐蝕小，電流效率高。即實(shí)際電容量）電流效率：自腐蝕小，電流效率高。即實(shí)際電容量和理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)要大。和理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)要大。（5）機(jī)械性能：有較好的機(jī)械性能，價(jià)格便宜、來源方）機(jī)械性能：

35、有較好的機(jī)械性能，價(jià)格便宜、來源方便、加工容易。便、加工容易。犧牲陽極材料的選擇主要是看合金的性能及其化學(xué)成分，犧牲陽極材料的選擇主要是看合金的性能及其化學(xué)成分，特別是合金元素的含量和雜質(zhì)的含量。合金的金相組織對(duì)陽極特別是合金元素的含量和雜質(zhì)的含量。合金的金相組織對(duì)陽極性能也有著重要的影響。性能也有著重要的影響。鎂是周期表中第二族化學(xué)元素。原子序數(shù)為鎂是周期表中第二族化學(xué)元素。原子序數(shù)為12，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)651，密度為，密度為1.74g/cm3。鎂及鎂合金是理想的犧牲陽極材。鎂及鎂合金是理想的犧牲陽極材料。它的優(yōu)點(diǎn)是密度小，電位負(fù)，極化率低，單位質(zhì)量發(fā)生電料。它的優(yōu)點(diǎn)是密度小，電位負(fù)，極化率低，

36、單位質(zhì)量發(fā)生電量大；不足之處是電流效率低（約量大；不足之處是電流效率低（約50）。）。 *鎂的表面不易極化，腐蝕產(chǎn)物疏松易脫落。因此，鎂是鎂的表面不易極化，腐蝕產(chǎn)物疏松易脫落。因此，鎂是應(yīng)用最廣的常用的犧牲陽極材料應(yīng)用最廣的常用的犧牲陽極材料。 作為犧牲陽極應(yīng)用的鎂及鎂合金有三大系列：高純作為犧牲陽極應(yīng)用的鎂及鎂合金有三大系列：高純Mg、MgMn、MgA1ZnMn。它們的性能列在表。它們的性能列在表3-12中。中。（1）高純鎂。）高純鎂。犧牲陽極用的鎂材料應(yīng)是高純鎂（含鎂大于犧牲陽極用的鎂材料應(yīng)是高純鎂（含鎂大于99.95）。它）。它具有電位負(fù)、機(jī)械加工性好的優(yōu)點(diǎn)。因其負(fù)電位大，故有時(shí)又具有電

37、位負(fù)、機(jī)械加工性好的優(yōu)點(diǎn)。因其負(fù)電位大，故有時(shí)又稱為高電位鎂陽極。它適合于加工成帶狀陽極，在電阻率較高稱為高電位鎂陽極。它適合于加工成帶狀陽極，在電阻率較高的土壤和水中使用。的土壤和水中使用。高純鎂中的雜質(zhì)含量對(duì)其陽極性能影響很大。主要的雜質(zhì)高純鎂中的雜質(zhì)含量對(duì)其陽極性能影響很大。主要的雜質(zhì)有有Fe、Cu、Ni、Co，特別是，特別是Fe的含量較高。由于這些金屬在的含量較高。由于這些金屬在電位序中有較正的電位，引起自腐蝕而使鎂陽極效率降低。錳電位序中有較正的電位，引起自腐蝕而使鎂陽極效率降低。錳的加入可以抑制鐵的影響，因?yàn)殄i可以使鐵在熔鑄過程中沉淀的加入可以抑制鐵的影響，因?yàn)殄i可以使鐵在熔鑄過程

38、中沉淀出來。留在合金中的鐵元素，則被錳包圍起來，使鐵不能產(chǎn)生出來。留在合金中的鐵元素，則被錳包圍起來，使鐵不能產(chǎn)生陰極性雜質(zhì)的有害作用、影響較小的有陰極性雜質(zhì)的有害作用、影響較小的有Cd、Mn、Na、Si、Zn、A1、Pb、Ca、Ag等。等。 （2）MgMn合金。合金。加入錳時(shí)，鎂合金的耐蝕性提高，這是因?yàn)殄i易于發(fā)生偏加入錳時(shí)，鎂合金的耐蝕性提高，這是因?yàn)殄i易于發(fā)生偏析，而與沉積在坩鍋底的鐵生成化合物的緣故。鎂錳合金的強(qiáng)析，而與沉積在坩鍋底的鐵生成化合物的緣故。鎂錳合金的強(qiáng)度極限隨著溫度的升高而顯著降低，而延伸率則大大增加。度極限隨著溫度的升高而顯著降低，而延伸率則大大增加。當(dāng)當(dāng)MgMn合金作

39、為犧牲陽極用時(shí)，其電流效率的高低取合金作為犧牲陽極用時(shí)，其電流效率的高低取決于決于Mg原料純度，越純電流效率越高，電位也越負(fù)。鎂錳也原料純度，越純電流效率越高，電位也越負(fù)。鎂錳也是高電位陽極，它適合于鑄造和擠壓兩種加工方式，主要用于是高電位陽極，它適合于鑄造和擠壓兩種加工方式，主要用于高電阻率環(huán)境中。高電阻率環(huán)境中。 （3）MgA1ZnMn合金合金。這類合金有這類合金有Mg6A13ZnMn、Mg3A1ZnMn、Mg8A1ZnMn幾種。其中性能較好，廣泛使用的犧牲陽幾種。其中性能較好，廣泛使用的犧牲陽極是極是Mg6A13ZnMn合金。合金。 鋅是一種很普通的金屬，原子量鋅是一種很普通的金屬，原子

40、量65.4，相對(duì)密度，相對(duì)密度7.14，化合，化合價(jià)為價(jià)為2，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)420。鋅陽極的種類主要有高純鋅、。鋅陽極的種類主要有高純鋅、ZnAI、ZnA1Cd。鋅的電極電位比鐵負(fù)，表面不易極化，是理想。鋅的電極電位比鐵負(fù)，表面不易極化，是理想的犧牲陽極材料。鋅陽極的性能列于表的犧牲陽極材料。鋅陽極的性能列于表313中。中。 *鋅合金陽極在海水中和在土壤中都具有較高的電流效率，鋅合金陽極在海水中和在土壤中都具有較高的電流效率，其電位穩(wěn)定，陽極輸出電流能隨被保護(hù)金屬的狀態(tài)，環(huán)境的變其電位穩(wěn)定，陽極輸出電流能隨被保護(hù)金屬的狀態(tài)，環(huán)境的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。它不僅能用于低電阻率土壤中，還可用于海洋化而自動(dòng)調(diào)節(jié)

41、。它不僅能用于低電阻率土壤中，還可用于海洋中。鋅合金陽極的生產(chǎn)也已標(biāo)準(zhǔn)化。如中。鋅合金陽極的生產(chǎn)也已標(biāo)準(zhǔn)化。如ASTM B418及我國(guó)國(guó)及我國(guó)國(guó)標(biāo)標(biāo)GB 4950等。等。*鋅陽極的不足之處在于相對(duì)鋼鐵的有效電位差小，只有鋅陽極的不足之處在于相對(duì)鋼鐵的有效電位差小，只有0.200.25伏，因此只能用于土壤電阻率小于伏，因此只能用于土壤電阻率小于15 (GB 4950中規(guī)定中規(guī)定)的土壤中。當(dāng)土壤潤(rùn)濕時(shí)，可擴(kuò)大到的土壤中。當(dāng)土壤潤(rùn)濕時(shí)，可擴(kuò)大到30 。 mm鋁在電動(dòng)序中位于鎂和鋅之間，原子量鋁在電動(dòng)序中位于鎂和鋅之間，原子量27.0，化合價(jià)為，化合價(jià)為3，相對(duì)密度相對(duì)密度2.7，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)660；

42、。原料來源容易，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。原料來源容易，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。但但，只能通過合金，只能通過合金化來限制和阻止表面形成連續(xù)性氧化膜，促進(jìn)表面活化，使合化來限制和阻止表面形成連續(xù)性氧化膜，促進(jìn)表面活化，使合金具有較負(fù)的電位和較高的電流效率。常用的鋁合金陽極的電金具有較負(fù)的電位和較高的電流效率。常用的鋁合金陽極的電化學(xué)性能列在表化學(xué)性能列在表3-14中。中。 *鋁在土壤中使用效果不佳，大部分用于海水，海泥中的鋁在土壤中使用效果不佳，大部分用于海水，海泥中的金屬結(jié)構(gòu)物防護(hù)金屬結(jié)構(gòu)物防護(hù)。對(duì)鋁陽極的改進(jìn)工作從對(duì)鋁陽極的改進(jìn)工作從50年代開始，年代開始，60年代以來，鋁陽極年代以來，鋁陽極

43、發(fā)展很快。常見的鋁陽極有二元系列：發(fā)展很快。常見的鋁陽極有二元系列：AlZn，A1一一Sn，A1In；三元系列：；三元系列：A1一一ZnHg、A1一一ZnSn、A1一一ZnIn、AlZncd、ALZnMg系列。這些陽極在海洋系列。這些陽極在海洋環(huán)境中使用日益廣泛，己逐漸取代鎂陽極和鋅陽極。近年來，環(huán)境中使用日益廣泛，己逐漸取代鎂陽極和鋅陽極。近年來，又根據(jù)環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)陽極中含有的又根據(jù)環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)陽極中含有的Hg、Cd等有毒重金等有毒重金屬元素進(jìn)行了限制，選定了以屬元素進(jìn)行了限制，選定了以A1一一Zn一一In為主體，再加入第為主體，再加入第四或第五元素來進(jìn)一步改善鋁陽極的性能。四或

44、第五元素來進(jìn)一步改善鋁陽極的性能。 1.陽極種類的選擇陽極種類的選擇犧牲陽極種類的選擇主要根據(jù)土壤電阻率、土壤含鹽類型犧牲陽極種類的選擇主要根據(jù)土壤電阻率、土壤含鹽類型及被保護(hù)管道覆蓋層狀態(tài)來進(jìn)行。表及被保護(hù)管道覆蓋層狀態(tài)來進(jìn)行。表3-16列出了不同電阻率的列出了不同電阻率的水和土壤中陽極種類的選擇。一般來說，鎂陽極適用于各種土水和土壤中陽極種類的選擇。一般來說，鎂陽極適用于各種土壤環(huán)境中；鋅陽極適用于電阻率低的潮濕環(huán)境；而鋁陽極還沒壤環(huán)境中；鋅陽極適用于電阻率低的潮濕環(huán)境；而鋁陽極還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)已有不少實(shí)踐推薦用于低電阻率、潮濕和有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)已有不少實(shí)踐推薦用于低電阻率、潮濕和

45、氯化物的環(huán)境中。氯化物的環(huán)境中。2. 犧牲陽極的工藝計(jì)算犧牲陽極的工藝計(jì)算（1）犧牲陽極接地電阻的計(jì)算；（）犧牲陽極接地電阻的計(jì)算；（2）陽極輸出電流的計(jì)算；（）陽極輸出電流的計(jì)算；（3）陽極支數(shù)的計(jì)算；（陽極支數(shù)的計(jì)算；（4） 陽極壽命的計(jì)算；（陽極壽命的計(jì)算；（5）犧牲陽極埋沒間距）犧牲陽極埋沒間距及數(shù)量的確定。及數(shù)量的確定。管道犧牲陽極保護(hù)需要解決兩個(gè)主要問題，一是埋設(shè)多少支犧牲管道犧牲陽極保護(hù)需要解決兩個(gè)主要問題，一是埋設(shè)多少支犧牲陽極陽極 二是陽極埋設(shè)間距應(yīng)多大。二是陽極埋設(shè)間距應(yīng)多大。當(dāng)犧牲陽極種類確定后，為使陽極輸出較多電流，盡量發(fā)揮一組當(dāng)犧牲陽極種類確定后，為使陽極輸出較多電流

46、，盡量發(fā)揮一組陽極的效能，需要將陽極埋沒在土壤電阻率低的地方。同時(shí)，還需考陽極的效能，需要將陽極埋沒在土壤電阻率低的地方。同時(shí)，還需考慮管道條件，涂層電阻，施工方便等因素。慮管道條件，涂層電阻，施工方便等因素。在管道工程實(shí)際中，在平原或土壤性質(zhì)較為均一的環(huán)境，犧牲陽在管道工程實(shí)際中，在平原或土壤性質(zhì)較為均一的環(huán)境，犧牲陽極可呈等距分布。在丘陵、山區(qū)應(yīng)呈不等距分布。至于陽極間距，則極可呈等距分布。在丘陵、山區(qū)應(yīng)呈不等距分布。至于陽極間距，則在一個(gè)較大的數(shù)值內(nèi)變動(dòng)。但是，不論陽極是等距或不等距安裝，陽在一個(gè)較大的數(shù)值內(nèi)變動(dòng)。但是，不論陽極是等距或不等距安裝，陽極保護(hù)范圍或長(zhǎng)或短，都應(yīng)首先去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定

47、陽極埋沒點(diǎn)的土壤電阻率，極保護(hù)范圍或長(zhǎng)或短，都應(yīng)首先去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定陽極埋沒點(diǎn)的土壤電阻率，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定出犧牲陽極的埋設(shè)位置，由此計(jì)算出所需的犧針再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定出犧牲陽極的埋設(shè)位置，由此計(jì)算出所需的犧針陽極數(shù)量。陽極數(shù)量。3犧牲陽極地床犧牲陽極地床（1）地床的構(gòu)造。）地床的構(gòu)造。的作用：使陽極與填料相鄰，改善了陽極工作的作用：使陽極與填料相鄰，改善了陽極工作環(huán)境；降低陽極接地電阻，增大陽極輸出電流；填料的化學(xué)成環(huán)境；降低陽極接地電阻，增大陽極輸出電流；填料的化學(xué)成分有利于陽極產(chǎn)物的溶解，不結(jié)痂，減少不必要的陽極極化；分有利于陽極產(chǎn)物的溶解，不結(jié)痂，減少不必要的陽極極化；維持陽極地床長(zhǎng)期濕潤(rùn)

48、。維持陽極地床長(zhǎng)期濕潤(rùn)?；瘜W(xué)填包料的基本要求：電阻率低；滲透性好；不易流失；化學(xué)填包料的基本要求：電阻率低；滲透性好；不易流失；保濕性好。保濕性好。犧牲陽極填包料用袋裝和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔中填裝。注意袋裝用的犧牲陽極填包料用袋裝和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔中填裝。注意袋裝用的袋子必須是天然纖維織品，嚴(yán)禁使用化纖織物?，F(xiàn)場(chǎng)鉆孔填裝袋子必須是天然纖維織品，嚴(yán)禁使用化纖織物?，F(xiàn)場(chǎng)鉆孔填裝效果雖好，但填料用量大，稍不注意易把土粒帶人填料中效果雖好，但填料用量大，稍不注意易把土粒帶人填料中，影影響填包質(zhì)量。填料厚度應(yīng)在各個(gè)方向均保持響填包質(zhì)量。填料厚度應(yīng)在各個(gè)方向均保持 5l0cm為好。為好。表表3-17為目前常用犧牲陽極填包料的

49、化學(xué)配方。為目前常用犧牲陽極填包料的化學(xué)配方。 （2）陽極形狀。）陽極形狀。針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象和應(yīng)用環(huán)境，犧牲陽極的幾何形狀也針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象和應(yīng)用環(huán)境，犧牲陽極的幾何形狀也各不相同。主要有棒形、塊（板）形、帶狀、鐲式等幾種。各不相同。主要有棒形、塊（板）形、帶狀、鐲式等幾種。在土壤環(huán)境中多用棒形犧牲陽極，陽極多作成梯形截面或在土壤環(huán)境中多用棒形犧牲陽極，陽極多作成梯形截面或U形截面。陽極接地電阻主要決定于陽極長(zhǎng)度，也就決定了陽形截面。陽極接地電阻主要決定于陽極長(zhǎng)度，也就決定了陽極輸出功率，其截面的大小才決定陽極的壽命。極輸出功率，其截面的大小才決定陽極的壽命。帶狀陽極主要應(yīng)用在高電阻率土壤

50、環(huán)境中，有時(shí)也用于某帶狀陽極主要應(yīng)用在高電阻率土壤環(huán)境中，有時(shí)也用于某些特殊場(chǎng)合，如臨時(shí)性保護(hù)、套管內(nèi)管道的保護(hù)、高壓干擾的些特殊場(chǎng)合，如臨時(shí)性保護(hù)、套管內(nèi)管道的保護(hù)、高壓干擾的均壓柵（環(huán)）等。鐲形陽極只適用于水下或海底管道的保護(hù)。均壓柵（環(huán)）等。鐲形陽極只適用于水下或海底管道的保護(hù)。塊（板）狀陽極多用塊（板）狀陽極多用于船殼、水下構(gòu)筑物、容器內(nèi)保護(hù)等。于船殼、水下構(gòu)筑物、容器內(nèi)保護(hù)等。（3）陽極地床的布置。）陽極地床的布置。犧牲陽極的分布可采用單支或集中成組兩種式；陽極埋設(shè)犧牲陽極的分布可采用單支或集中成組兩種式；陽極埋設(shè)分為立式、水平式兩種；埋設(shè)方向有軸向和徑向。陽極埋設(shè)位分為立式、水平式

51、兩種；埋設(shè)方向有軸向和徑向。陽極埋設(shè)位置一般距管道外壁置一般距管道外壁35m，最小不宜小于，最小不宜小于0.3m。埋設(shè)深度以。埋設(shè)深度以陽極頂部距地面不小于陽極頂部距地面不小于lm為宜。對(duì)于北方地區(qū)，必須在凍土層為宜。對(duì)于北方地區(qū)，必須在凍土層以下。成組埋設(shè)時(shí)，陽極間距以以下。成組埋設(shè)時(shí)，陽極間距以23m為宜。為宜。在地下水位低于在地下水位低于3m的于燥地帶，犧牲陽極應(yīng)當(dāng)加深埋設(shè)；的于燥地帶，犧牲陽極應(yīng)當(dāng)加深埋設(shè)；對(duì)河流、湖泊地帶，犧牲陽極應(yīng)盡量埋設(shè)在河床（湖底）的安對(duì)河流、湖泊地帶，犧牲陽極應(yīng)盡量埋設(shè)在河床（湖底）的安全部位，以防洪水沖刷和挖泥清淤時(shí)損壞。全部位，以防洪水沖刷和挖泥清淤時(shí)損壞

52、。在城市和管網(wǎng)區(qū)使用犧牲陽極時(shí)，要注意陽極和被保護(hù)構(gòu)在城市和管網(wǎng)區(qū)使用犧牲陽極時(shí)，要注意陽極和被保護(hù)構(gòu)筑物之間不應(yīng)有其他金屬構(gòu)筑物，如電纜、水、氣管道等。陽筑物之間不應(yīng)有其他金屬構(gòu)筑物，如電纜、水、氣管道等。陽極組的間距，對(duì)于長(zhǎng)輸管道為極組的間距，對(duì)于長(zhǎng)輸管道為l-2組組/km，對(duì)于城市管道及站內(nèi)，對(duì)于城市管道及站內(nèi)管網(wǎng)以管網(wǎng)以200300m一組為宜。一組為宜。 犧牲陽極的施工除了上面地床結(jié)構(gòu)中提到的陽極埋深、陽犧牲陽極的施工除了上面地床結(jié)構(gòu)中提到的陽極埋深、陽極與管道的相對(duì)位置、陽極間距及陽極地床處的地下水位之外，極與管道的相對(duì)位置、陽極間距及陽極地床處的地下水位之外，還要注意的有如下幾個(gè)方

53、面：還要注意的有如下幾個(gè)方面：1.陽極表面準(zhǔn)備陽極表面準(zhǔn)備陽極表面應(yīng)無氧化皮、無油污、無塵土，施工前應(yīng)用鋼絲陽極表面應(yīng)無氧化皮、無油污、無塵土，施工前應(yīng)用鋼絲刷或砂紙打磨。刷或砂紙打磨。2.電纜焊接電纜焊接 陽極電纜和鋼芯可采用銅焊或錫焊連接。焊接后未剝皮的陽極電纜和鋼芯可采用銅焊或錫焊連接。焊接后未剝皮的電纜端應(yīng)與鋼芯用尼龍繩捆扎結(jié)實(shí)，陽極焊接端和底端兩個(gè)面電纜端應(yīng)與鋼芯用尼龍繩捆扎結(jié)實(shí)，陽極焊接端和底端兩個(gè)面應(yīng)采用環(huán)氧樹脂絕緣，以減輕陽極的端部效應(yīng)。應(yīng)采用環(huán)氧樹脂絕緣，以減輕陽極的端部效應(yīng)。3. 填包料的施工填包料的施工一般填包料可在室內(nèi)準(zhǔn)備，按重量調(diào)配好之后，根據(jù)用量一般填包料可在室內(nèi)準(zhǔn)

54、備，按重量調(diào)配好之后，根據(jù)用量干調(diào)、濕調(diào)均可。濕調(diào)的陽極裝袋后應(yīng)在當(dāng)天埋入地下。不管干調(diào)、濕調(diào)均可。濕調(diào)的陽極裝袋后應(yīng)在當(dāng)天埋入地下。不管干調(diào)還是濕調(diào)均要保證填包料的用量足夠，并保證回填密實(shí)。干調(diào)還是濕調(diào)均要保證填包料的用量足夠，并保證回填密實(shí)。陽極就位后，先回填部分細(xì)土，然后往陽極坑中澆一定量陽極就位后，先回填部分細(xì)土，然后往陽極坑中澆一定量的水，然后再大回填土。的水，然后再大回填土。4.電纜的施工電纜的施工陽極電纜可以直接和管道連接，也可通過測(cè)試樁中接線盒陽極電纜可以直接和管道連接，也可通過測(cè)試樁中接線盒連接。電纜和管道采用鋁熱焊接方式連接。連接處應(yīng)采用和管連接。電纜和管道采用鋁熱焊接方式

55、連接。連接處應(yīng)采用和管道防腐層相融的材料防腐絕緣。道防腐層相融的材料防腐絕緣。電纜要留有一定的裕量，以適應(yīng)回填松土的下沉。電纜要留有一定的裕量，以適應(yīng)回填松土的下沉。（1）使用條件）使用條件犧牲陽極適用于短管線和油氣田內(nèi)部集輸管網(wǎng)的陰極保護(hù)。犧牲陽極適用于短管線和油氣田內(nèi)部集輸管網(wǎng)的陰極保護(hù)。具有不需外部電源，安裝簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，對(duì)鄰近的地下金屬具有不需外部電源，安裝簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，對(duì)鄰近的地下金屬構(gòu)筑物不造成干擾等優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是明顯的。但將具有良構(gòu)筑物不造成干擾等優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是明顯的。但將具有良好性能的犧牲陽校正確地使用到埋地管道的陰極保護(hù)中卻非易好性能的犧牲陽校正確地使用到埋地管道

56、的陰極保護(hù)中卻非易事。因?yàn)闋奚枠O長(zhǎng)期有效輸出保護(hù)電流，受環(huán)境因素影響甚事。因?yàn)闋奚枠O長(zhǎng)期有效輸出保護(hù)電流，受環(huán)境因素影響甚大，它決定于被保護(hù)構(gòu)筑物的涂層質(zhì)量，土壤介質(zhì)的理大，它決定于被保護(hù)構(gòu)筑物的涂層質(zhì)量，土壤介質(zhì)的理化性質(zhì)化性質(zhì)等外部條件。若使用不當(dāng)，其防腐效果往往并不理想。合理使等外部條件。若使用不當(dāng)，其防腐效果往往并不理想。合理使用管道犧牲陽極的條件如下。用管道犧牲陽極的條件如下。 低的土壤電阻率及適宜的陽極埋設(shè)點(diǎn)低的土壤電阻率及適宜的陽極埋設(shè)點(diǎn)犧牲陽極與被保護(hù)鋼鐵管道之間的電位差較小，若保護(hù)系犧牲陽極與被保護(hù)鋼鐵管道之間的電位差較小，若保護(hù)系統(tǒng)的回路電阻過大，將限制陽極電流輸出。有資料指出：土壤統(tǒng)的回路電阻過