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管道由于敷設(shè)施工、長期運行、地下化學(xué)腐蝕、人為破壞、雜散電流等因素影響時,管道防腐層會發(fā)生局部破損和缺陷,當陰極保護系統(tǒng)不能正常工作或達不到要求時,管道就會發(fā)生腐蝕。發(fā)生腐蝕的管段一般屬于局部腐蝕,形成點蝕、坑蝕、小孔腐蝕,管體很快就會泄漏,定期對陰極保護工程系統(tǒng)進行檢測、對系統(tǒng)進行整改是防范這類事故的簡潔高效的方法。陰極保護它有效彌補了涂層缺陷而引起的腐蝕,能大大延長儲罐和管道的使用壽命,是保障管道使用壽命的關(guān)鍵。從經(jīng)濟上考慮,陰極保護是鋼質(zhì)儲罐防腐蝕的 經(jīng)濟的手段之一。是一種控制鋼質(zhì)儲罐和管道腐蝕的有效方法。
埋地鋼質(zhì)管道陰極保護主要分為二類:強制電流陰極保護、犧牲陽極陰極保護,個別管道采用強制電流和犧牲陽極交替保護。
外加電流陰極保護系統(tǒng)的構(gòu)成:管道外防腐層、測試樁、整流器或恒電位儀、陽極地床(輔助陽極)、長效參比電極、絕緣法蘭(接頭)等。
保護原理:外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極,迫使電子流從土壤中流向被保護金屬,使被保護金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。也就是根據(jù)電化腐蝕氧化--還原反應(yīng)原理,人為將須保護的鋼鐵結(jié)構(gòu)物作為陰極,用不溶性的物質(zhì)作陽極(通常是石墨),兩者同處于相同的電解質(zhì)中,在兩極之間外加與原電池極性相反的直流電源。這樣在通電后大量的電子被強制從電解質(zhì)中流向被保護的鋼鐵結(jié)構(gòu)物,使鋼鐵表面產(chǎn)生負電荷(電子)的積累,這樣就抑制了鋼鐵發(fā)生失去電子的作用,從而防止了鋼鐵的腐蝕。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu),如:長輸埋地管道,大型罐群等。
外加電流陰極保護優(yōu)點:驅(qū)動電壓高,能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護電流輸出量,適用于保護范圍較大的場合。在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用。選用不溶性或微溶性輔助陽極時,可進行長期的陰極保護。每個輔助陽極床的保護范圍大,當管道防腐層質(zhì)量良好時,一個陰極保護站的保護范圍可達數(shù)十公里:對裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達到完全的陰極。
外加電流陰極保護缺點:一次性投資費用偏高,而且運行過程中需要支付電費,陰極保護系統(tǒng)運行過程中,需要嚴格的專業(yè)維護管理,離不開外部電源,需常年外供電(全年供電天數(shù)必須達98%),并且對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會產(chǎn)生干擾作用。