? ??最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位是衡量陰極保護(hù)是否達(dá)到完全保護(hù)的兩個基本參數(shù)。外加陰極電流強度越大，被保護(hù)金屬的腐蝕速度就越小，使金屬停止腐蝕。亦即達(dá)到完全保護(hù)時所需的最小電流值稱為最小保護(hù)電流密度，此時的電位稱為最小保護(hù)電位。由于在實際工作條件下，往往很難直接測量被保護(hù)金屬表面的電流密度，因此常以測定金屬在所處介質(zhì)中的電位值來評定其保護(hù)程度。最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位都通過實驗確定。它們與被保護(hù)金屬的種類、表面狀態(tài)以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溫度、運動狀況等因素有關(guān)。

??? (2) 陰極保護(hù)設(shè)計要點及原則

??? ??設(shè)計要點：

① 確定合理的保護(hù)度。

陰極保護(hù)的保護(hù)效果以保護(hù)度Z表示：??
?

??? V₁——未保護(hù)前金屬的腐蝕速率；

??? V₂一—保護(hù)后金屬的腐蝕速率。

??? 一般陰極保護(hù)的效果隨外加陰極電流的增大而增高，但并非按比例提高；當(dāng)電流密度增大到一定程度后，再繼續(xù)增加電流密度還會降低保護(hù)度。如圖5-3-7，碳鋼在靜止海水中，當(dāng)i_保=2mA/dm²時，已接近完全保護(hù)，如果將保護(hù)電流密度增大到62mA/dm²以上，則保護(hù)度

反而有所下降，這種現(xiàn)象稱為“過保護(hù)”。產(chǎn)生“過保護(hù)”不僅浪費電，而且還會使被保護(hù)金屬表面因發(fā)生析氫，導(dǎo)致鋼材“氫脆”；所以采用陰極保護(hù)時，并非任何場合都要求達(dá)到完全保護(hù)，其保護(hù)度應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備使用壽命與經(jīng)常性消耗費(電能或護(hù)屏的消耗)等進(jìn)行綜合經(jīng)濟核算后確定。

??? 就護(hù)屏保護(hù)來說，陽極材料對保護(hù)效果的影響往往是起決定性作用的因素。為了使被保護(hù)構(gòu)件的表面獲得足夠的電流密度，要求護(hù)屏必須具有足夠負(fù)的電位，并且極化性能愈小愈好；在使用過程中表面不產(chǎn)生高電阻的硬殼，溶解均勻。

??? ③ 護(hù)屏或輔助陽極的合理配置。

??? 陽極配置是否恰當(dāng)，對陰極保護(hù)效果影響很大，特別對于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的設(shè)備以及介質(zhì)導(dǎo)電率不太高的場合尤為突出。如果陽極配置不合理，則會發(fā)生電流的“遮蔽作用”。遮蔽作用是由于電流有選擇電阻最小的途徑流動的特性，被保護(hù)設(shè)備上距離陽極最近的部位，電阻最小，將集聚很高的電流密度。而離陽極較遠(yuǎn)的部位，往往不能獲得足夠的電流密度，致使保護(hù)度降低，甚至完全得不到保護(hù)。所以采用陰極保護(hù)的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形狀不宜太復(fù)雜，尤其要避免伸得較長的突出結(jié)構(gòu)。陽極的數(shù)量和配置應(yīng)盡量做到與被保護(hù)結(jié)構(gòu)的各部位的距離大致相等，使電流的分散均勻。

??? ④ 要預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測點。

??? 在實際保護(hù)條件下，金屬表面的保護(hù)電流密度往往受各種因素的影響會有較大波動。為了便于對保護(hù)參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)控，在被保護(hù)設(shè)備上應(yīng)預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測點，以便可測控設(shè)備上的保護(hù)電位。

? ??設(shè)計原則：

? ??① 陰極保護(hù)應(yīng)用條件：

?? ?a. 被保護(hù)的對象其整個長度上應(yīng)是導(dǎo)電的，且導(dǎo)電性應(yīng)足夠的好。

? ??b. 被保護(hù)的對象應(yīng)處于同一電解質(zhì)體系中。

? ??c. 被保護(hù)的對象不應(yīng)與有低接地電阻的設(shè)備電連通。

? ??d. 被保護(hù)管道或容器應(yīng)具有絕緣防腐層。

?? ?② 陰吸保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)：

? ??a. 對被保護(hù)金屬提供足夠的保護(hù)電流，并使保護(hù)電流的分布達(dá)到理想的保護(hù)效果。

? ??b. 盡可能降低對鄰近地下金屬構(gòu)筑物的干擾影響。

? ??c. 設(shè)計的陰極保護(hù)系統(tǒng)，其壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的壽命相一致。

??? d. 陰極裝置應(yīng)設(shè)置在不易受干擾與損傷的地方。

??? ③ 外加電流陰極保護(hù)的設(shè)計原則：

??? a. 在金屬構(gòu)筑物的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計中，對其保護(hù)范圍要留有10%的余量，陽極的設(shè)計壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的設(shè)計要求相匹配，一般不宜小于20年。

??? b. 設(shè)計外加電流陰極保護(hù)時，應(yīng)注意保護(hù)系統(tǒng)與外部金屬構(gòu)筑物之間的干擾影響，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。其直流電源的額定功率應(yīng)留有50%的余量，其輸出與回路的電阻相匹配。

??? ④ 犧牲陽極陰極保護(hù)的設(shè)計原則：

??? a. 鎂陽極適用于電阻率較高的土壤，當(dāng)土壤(或水)電阻率小于10Ω·m，pH不大時不宜采用，在交流干擾地區(qū)應(yīng)用鎂陽極時應(yīng)注意其電位的穩(wěn)定性，防止極性逆轉(zhuǎn)。

??? b. 鋁陽極一般不在土壤中使用，但當(dāng)土壤中氯離子濃度較高或在油田污水環(huán)境中可使用。

??? c. 鋅陽極一般應(yīng)用于土壤電阻率在15nΩ·m以下的環(huán)境。當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時，鋅陽極的應(yīng)用范圍可擴大到土壤電阻率約30Ω·m的地點，當(dāng)環(huán)境溫度高于65%時嚴(yán)禁應(yīng)用鋅陽極，以免發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)。

??? d. 犧牲陽極在土壤中的應(yīng)用應(yīng)采用適合陽極工作的填包料，填包料厚度一般不小于1Omm，填包料的電阻率不大于1.5Ω·m，并宜選用袋裝法埋設(shè)。