外加电流阴极保护方式

    外加电流阴极保护，又称为强制电流阴极保护。外加电流阴极保护是通过外部电源来改变周围环境的电位，使得需要保护的设备的电位一直处在低于周围环境的状态下，从而成为整个环境中的阴极，这样需要保护的设备就不会因为失去电子而发生腐蚀了。这种强制外加电流的阴极保护系统是由整流电源、阳极地床、参比电极、连接电缆组成的，主要用在大型设备的阴极保护或者土壤电阻率比较高的环境中的设备的阴极保护，比如长距离输油输气等埋在地下的工业管道还有大型的储备石油等工业原料的储罐群都是使用这种外加电流的阴极保护方式。一、铁生锈的过程可分为两类：

1、化学腐蚀，高温下铁直接和氧气反应，得到氧化铁。（不太普遍）

2、电化学腐蚀（普遍），分两种：析氢腐蚀，贴在酸性较强的潮湿环境中发生的腐蚀。

二、吸氧腐蚀，自然界中最为普遍。

条件：不纯的铁，空气，潮湿的环境。

道理是：在潮湿的环境中，不纯的铁（含碳）形成了铁---氧气--水无数个微小的原电池。

铁：负极：Fe-2e-=Fe2+

碳：正极：2H2O+O2+4e-=4OH-

Fe2++2OH-=Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3+空气中失水=【Fe2O3·nH2O】

（铁锈）+(3-n)H2O

由以上式可知：铁失电子后与氧、水形成铁锈而溶解在水中，这样钢结构就会一点一点的腐蚀掉。

既然上式中正极要得电子形成氢氧根，那么我们就通过外加电流提供给保护的钢结构（负极）电子，这样钢结构中的铁就不会失电子而被腐蚀了。

外加电流保护钢结构的原理就要先明白钢结构在海水（土壤）中受腐蚀的原理：

1.1恒电位仪：

外加电流阴极保护对直流电源设备的基本要求是可靠性高，维护保养简便，使用寿命长，输出电流、电压连续可调。具有抗过载、防雷、抗干扰、过流保护等功能，对交流电源的基本要求是：能长期不间断稳定的供电，当电压不可靠时，应有配备用电源或不间断供电专门设备。通常设置阴极保护站，站内配置恒电位仪或整流器2台，两台恒电位仪一台工作一台备用，由控制台实现切换，使其轮流工作。

1.2辅助阳极：

土壤中常用的辅助阳极材料有高硅铸铁、石墨、磁性氧化铁、钛基贵金属氧化物、柔性阳极以及废旧钢铁。其中，目前使用较多的为高硅铸铁、钛基贵金属氧化物阳极，在含有氯离子的环境中，宜采用含铬的高硅铸铁阳极。通常高硅铸铁阳极的引出线与阳极的接触电阻应当小于0.01欧，接头密封可靠，殃及表面应当无明显缺陷。一般高硅铸铁阳极的消耗率为0.5kg/（A.a）左右。按阳极的埋设方式分，阳极地床分浅埋阳极地床和深井阳极地床两种。深井阳极地床的优点是保护距离大，电流分配比较均匀，从而保护电位分布均匀，且可以减轻阳极地床对周围邻近地下金属构筑物干扰，占用土地少，特别是当需占用农田时或地面建筑物密集时。选用何种布置方式取决于被保护套管外壁的面积大小，现场实际情况、经济因素、运行要求以及设计因素。

1.3浅埋阳极地床的安装：

辅助阳极位置与套管垂直距离宜采用50-300米，并应选择在水位较高或低洼潮湿，土层厚，无石块，便于施工处，对邻近的地下构筑物干扰小，阳极与套管之间不得有其他金属构筑物，还应当适应阳极附近地区的近期发展规划，以免将来相互影响。、

辅助阳极地床应当填充填料，以降低阳极接地电阻，减少阳极消耗，并利于阳极产生的气体（O2，CO2，CO等）逸出。通常高硅铸铁阳极填充料为焦炭渣，其上下部的焦炭总厚度为300mm，交谈渣最大粒径应小于i15mm，含碳量应大于85%。 焦炭渣多为多孔结构，导电性良好，作为地床的填充料不仅可以避免：“气阻”现象，又可加大阳极的尺寸，减少阳极的接地电阻，延长阳极的使用寿命。填充焦炭渣时，不得混入泥土，且应压实，以确保高硅铸铁阳极与焦炭渣电接触良好。阳极地床安装以后，回填之前应浇透水，以减少阳极接地电阻。

在焦炭渣填料层上方应敷设一层砾石或粗砂，其作用是便于阳极工作时产生的气体的逸出。高硅铸铁阳极质硬、性脆、易碎、搬运和安装时应当轻拿轻放，以防阳极的损坏，为保证阳极安装的数量，通常适当增加阳极的备料量。

阳极的并联母线与直流电源输出阳极电缆的连接，可通过接线箱连接，在油田或其他需防爆的场所应采用防爆接线箱。

1.4深井阳极的安装：深井阳极安装时与套管的距离也在50-300米之间，地床条件的选择跟浅埋阳极相同。在安装时根据施工设计要求打阳极井，在阳极井中先填充一些焦炭，然后将阳极体逐段下到井中，安装完毕后再向井中填充焦炭，再向阳极井中灌水，使焦炭充分吸收水分以增加阳极体的导电性，最后对阳极井进行回填。

在安装阳极时，首先阳极体的导气管要对齐，以便于气体的排出，避免造成“气阻”现象，同时用固定螺栓将阳极体进行固定连接。

深井阳极地床安装方式跟管道深井阳极体安装方式基本一样，详细内容可参考管道深井阳极地床安装方式。