? ??最小保護電流密度和最小保護電位是衡量陰極保護是否達到完全保護的兩個基本參數(shù)。外加陰極電流強度越大，被保護金屬的腐蝕速度就越小，使金屬停止腐蝕。亦即達到完全保護時所需的最小電流值稱為最小保護電流密度，此時的電位稱為最小保護電位。由于在實際工作條件下，往往很難直接測量被保護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程度。最小保護電流密度和最小保護電位都通過實驗確定。它們與被保護金屬的種類、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) 陰極保護設(shè)計要點及原則

??? ??設(shè)計要點：

① 確定合理的保護度。

陰極保護的保護效果以保護度Z表示：??
?

??? V₁——未保護前金屬的腐蝕速率；

??? V₂一—保護后金屬的腐蝕速率。

??? 一般陰極保護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度。如圖5-3-7，碳鋼在靜止海水中，當i_保=2mA/dm²時，已接近完全保護，如果將保護電流密度增大到62mA/dm²以上，則保護度

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

??? 就護屏保護來說，陽極材料對保護效果的影響往往是起決定性作用的因素。為了使被保護構(gòu)件的表面獲得足夠的電流密度，要求護屏必須具有足夠負的電位，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 護屏或輔助陽極的合理配置。

??? 陽極配置是否恰當，對陰極保護效果影響很大，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。而離陽極較遠的部位，往往不能獲得足夠的電流密度，致使保護度降低，甚至完全得不到保護。所以采用陰極保護的設(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)留保護參數(shù)的監(jiān)測點。

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

? ??設(shè)計原則：

? ??① 陰極保護應(yīng)用條件：

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

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

? ??d. 被保護管道或容器應(yīng)具有絕緣防腐層。

?? ?② 陰吸保護系統(tǒng)設(shè)計的主要目標：

? ??a. 對被保護金屬提供足夠的保護電流，并使保護電流的分布達到理想的保護效果。

? ??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)計的陰極保護系統(tǒng)，其壽命應(yīng)與被保護金屬的壽命相一致。

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

??? ③ 外加電流陰極保護的設(shè)計原則：

??? a. 在金屬構(gòu)筑物的外加電流陰極保護系統(tǒng)的設(shè)計中，對其保護范圍要留有10%的余量，陽極的設(shè)計壽命應(yīng)與被保護金屬的設(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時，應(yīng)注意保護系統(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 犧牲陽極陰極保護的設(shè)計原則：

??? a. 鎂陽極適用于電阻率較高的土壤，當土壤(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，當環(huán)境溫度高于65%時嚴禁應(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)。