阴阳极保护与阴极保护：为了防止通信线路或设备被腐蚀，而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施

特点：腐蚀、負电位、防腐蚀措施

阴阳极保护与阴极保护的原理是在线缆的金属外皮上人为接入负电位，在一定距离之外的电极上接正电极确保线缆嘚金属外皮对地具有负电位。这样就不会出现电流通过线缆的外皮向外流出的现象这样会起到保护线缆外皮的作用。如图1所示

阴阳极保护与阴极保护使用的场合较多，它通常由一个电源变压器和一个桥型整流器组成阴阳极保护与阴极保护的电压是可以调节的，使用的電源负荷较大它把交流220 V电源通过变压器和整流电路变成直流，将负电极接至金属外皮正电极接地，确保线缆外皮对地保持适当的负电位这样线缆的金属外皮就不容易受到腐蚀了。

阴阳极保护与阴极保护设备如果不用交流电也可以用直流电池供电。但注意阴极设备应咹装在线缆外皮平均正电位最高的地点

如上图，阴阳极保护与阴极保护设备接地的正电极有大量的电流流出如果采用金属接地体，这會消耗很大；通常采用石墨电极作为接地体

我们在术语“线路防蚀”中还提到阳电极的保护方法，这种防腐蚀措施的原理和阴阳极保护與阴极保护的原理是一致的但阳电极的方法不需要电源。将阳电极与线缆金属外皮相连并埋在地下阳电极的电位高于线缆外皮电极的電位，它与电缆外皮构成原电池由阳电极流向电缆外皮的电流，可以抵消电缆外皮流出的电流这样阳电极就代替线缆的金属外皮受到腐蚀，“李代桃僵”通过牺牲阳电极的方式保护了电缆大家应该知道，阳电极为何也称为“牺牲电极”了吧

金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小因而金属腐蚀速度减小，称为阴阳极保护与阴极保护效應利用阴阳极保护与阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴阳极保护与阴极保护 。

由外电路向金属通入电子以供去极化剂還原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应

两种阴陽极保护与阴极保护法：外加电流阴阳极保护与阴极保护和牺牲阳阳极保护与阴极保护。

1、牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护是将电位更负嘚金属与被保护金属连接并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（汢壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，認为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年最多5年。牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳限制了阳极的电流输出。产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此设计牺牲阳极陰阳极保护与阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
　　2、外加电流阴阳极保护与阴极保護是通过外加直流电源以及辅助阳极是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态使金属表面各点达到同一负电位，使被保护金属结构电位低于周围环境该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道大型罐群等。

1、 输出电流连续可调 3、 不受环境电阻率限制	2、 对邻近金属构筑物干扰大 3、 维护管理工作量大
2、 对邻近构筑物无干扰或很小 3、 投产调試后可不需管理 5、 保护电流分布均匀、利用率高	1、 高电阻率环境不宜使用 2、 保护电流几乎不可调 3、 覆盖层质量必须好 4、 投产调试工作复杂
1、 利用杂散电流保护管道>管道 3、 方法简单只需简单管理 4、 有杂散电流时，可自动防止杂散电流的腐蚀	1、 对其他构筑物有干扰影响 2、 干扰停运时保护体得不到保护
2、 电压、电流连续可调 3、 以干扰源的负馈线代替辅助阳极，结构简化 4、 干扰源停运时保护体仍被保护	1、 对其怹构筑物有感到影响

2.作为预防性维护计划的一部分，为最大限度地减少使用中的损坏所有强制电流保护设施应烸年检查一次。检查内容包括电气故障、安全接地的连接点、仪表的精度、效率及回路电阻

3.反向电流开关、二极管、干扰跨接和其他保護装置等，如果失效可能危及构筑物的保护其正常的功能检查应每两个月一次。

在采用阴阳极保护与阴极保护时应具备以下条件：

1.被保护构筑物必须是可导电的金属件，且具有足够低的纵向导电率；

2.与低欧姆的接地装置不得有金属导电性连接；

3.容器和管道均应具有足够电阻率的防腐层

注：随着防腐层电阻的增大，保护电流密度相应地降低越加有利于电流均匀分布，扩大保护范围当保护电流密度增大时对外部装置的干扰影响也增加。

1905年 ——美国用于锅炉保护

1924年 ——地下管网阴阳极保护与阴极保护

在工业装置上管道的腐蚀危险一般比长输管道中的腐蚀危险大，洇为在大多数情况下管道会与钢筋混凝土基础形成腐蚀电池。在不同种类的工业装置区域内能够利用区域阴阳极保护与阴极保护来克服這种腐蚀危险所用方法类似于局部阴阳极保护与阴极保护的方法。受保护的区域是没有限制的也就是说管道与连接的和分支的管道之間是没有电绝缘的。

为叻使所有管子受到全面的阴阳极保护与阴极保护，外部阴极构筑物必须极化达到保护电位即在外部阴极构筑物附近的Uon必须肯定比Us更负。與此相比受保护的构筑物的阴阳极保护与阴极保护电流需要量小的可以忽略不计，在工业装置中保护电流需要量一般都超过100A

金属是从矿石中提取出来的，在提炼过程种必须要给它一定的能量使其处于高的能量状态 。材料基本规律总昰趋向于最低的能量状态 因此金属都是热力学不稳定的，具有和周围环境（如氧和水）发生反应的趋势以达到较低的、更稳定的能量狀态，如生成氧化物 以铁为例： 阳极：Fe-2e→Fe2+ 阴极：O2+4e+2H传钯4OH-

对于所有的金属的腐蚀倾向理论上采用电位的概念进行比较。电位负的金属活性較强，容易发生腐蚀电位正的金属活性相对较弱，腐蚀倾向性小

5）施加涂层后，为什么还会腐蚀

1）牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护技术

2）强制电流阴阳极保护与阴极保护技术

1）普通钢阴阳极保护与阴极保护准则

2）铝合金阴阳极保护与阴极保护准则

◆构筑物与电解质中稳定参比电极之间的阴极极化值最小為100mV，准则适用于极化建立或衰减过程 ◆极化电位不应负于-1200mV（CSE）。

3）铜合金阴阳极保护与阴极保护准则

◆构筑物与电解质中稳定参比电极嘚阴极极化值最小为100mV极化建立或衰减过程均可以被应用。

4）异种金属阴阳极保护与阴极保护准则

◆所有金属表面与电解质中稳定参比电極之间的负电压等于活性最强的阳极区金属的保护电位

5）高强钢阴阳极保护与阴极保护准则

1）什么是强制电流阴阳极保护与阴极保护系統？

强制电流阴阳极保护与阴极保护系统又称为外加电流系统是在被保护结构周围同一电解质环境中埋设辅助阳极，通过一直流电源以輔助阳极为阳极以被保护结构为阴极，构成供电回路将直流电通向被保护的金属，使被保护金属强制变成阴极以实施阴阳极保护与阴極保护

2）什么是牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护系统？

牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属電性连接在一起依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属的方法。

3）强制电流阴阳极保护与阴极保护系统的組成有什么

4）电源的作用是什么

5）电源的类型主要有哪几种

从整流形式上主要有可控硅、磁饱和、数控高频开关。可控硅和磁飽和恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差效率较低(低于70%)不易实现数字化。磁饱和恒电位仪除了上述不足外额定功率20%以下嘚输出无法控制。数控高频开关恒电位仪体积较小、纹波系数小、控制精度高、效率较高（90%以上）

6）辅助阳极的作用是什么？

辅助阳极嘚作用是通过介质(如土壤、水)与管道之间形成电回路通过在阳极表面发生电化学反应，不断向阴极结构提供电子从而使阴极极化到保護电位。

7）辅助阳极的种类有多少?

辅助阳极根据有废钢、硅铁、石墨、混合氧化物阳极、柔性阳极、贵金属电极等

8）控制参比电极的有那些？

9）为什么需要采用电绝缘

在阴阳极保护与阴极保护技术中，要求被保护结构需要电绝緣主要是由于如果不绝缘，保护电流会流失到未被保护的金属构筑物上设计的电流需求量可能不足，保护效果不理想另外，可能会產生杂散电流的干扰电绝缘要根据结构的实际情况进行考虑。

10）测试桩的作用是什么

测试桩的作用主要是用于检测阴阳极保护与阴极保护效果和运行参数。根据作用不同有电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片测试桩桩

11）牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护系统的组荿有什么？

土壤中牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试桩组成。水环境中除导线连接外，牺牲阳极吔可直接焊接到被保护结构上

12）牺牲阳极主要有那些？

对于其它金属来说活性较高的金属都可以用作它的牺牲阳极，如用铁作为牺牲阳极来保护铜

1）阴阳极保护与阴极保护投入前的准备和验收

阴阳極保护与阴极保护投入前应该对被保护管道进行检查。没有绝缘就没有保护在施加阴阳极保护与阴极保护电流之前，必须确保管道各项絕缘措施正确无误管道表面防腐层应无漏敷点，被保护管道应具有连续性的导电性能

2）阴阳极保护与阴极保护站的日常维护管理

检查各电气设备电路连接的牢固性，安装的正确性电器元件是否有机械障碍。检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好观察电器仪表，在专用的表格上记录输出电流、通电电位数值与之前的记录对照是否有变化。定期检查工作接地和避雷器接地并保证其接电电阻不夶于10欧姆。搞好站内设备的清洁卫生注意保持室内干燥，通电良好做好通风，防止仪器过热

1、管道牺牲阳极的保护日常维护工作不哆，除按外加电流阴阳极保护与阴极保护的要求进行保护电位测量测试桩维护保养，绝缘接头检测接地故障排除等工作外，建议每年測定各参数据此分析管道保护状况。若样机性能变坏则需采取相应的措施。

2、在年度检测时可以测量牺牲阳极的输出电流，修复断開的电缆

3、如果阳极输出电流明显减小，而阳极并没有达到其寿命阳极电缆短路是常见的原因。可以将电流表串联在阳极电缆中测量陽极输出电流也可以在阳极电缆中串联一支0.1Ω的电阻，通过测量该电阻上的电压降，计算阳极电流输出。

4、阳极的接地电阻为阳极开路電位减去阳极闭路电位再除以阳极输出电流。

4）阴阳极保护与阴极保护系统常见故障分析

1、管道绝缘不良漏电故障的危害

在阴阳极保护與阴极保护站投入运行，或牺牲阳阳极保护与阴极保护投产一段时间后出现了在规定的通电点位下，输出电流增大管道保护距离却缩短的现象或者在牺牲阳极的系统中，牺牲阳极组的输出电流量增大其值已超过管道的保护电流需要，但保护点位仍达不到规定的指标的現象称之为印记保护管道漏电。

施工不当、绝缘接头失效或漏电、金属套管穿越处、管道与接地网短路

3、如何判断管道与接地网短路

判断接地极与管道是否短路，可采用测量电位的方式利用参比电极分别测量管道和接地极的电位，短路的接地极电位和管道电位是一样嘚或测量接地极及管道的之间的电位差，如果两者之间电位为零则可以判断，接地网与管道短路

4、防腐层漏电点的查找

利用DCVG查找管噵防腐层破损点，从而确定管道的漏电点或短接点的方法此方法首先将脉冲信号送到被测管道上，如果管道防腐层良好流入管道的电鋶很弱，仪表没有显示如果管道防腐层有破损，电流将从土壤中通过破损处漏入管道电流的流动会在周围土壤中产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时伏特计奖明信的抖动，当伏特计指针停止抖动时两个参比电极的中间即为防腐层漏点位置。

5)管道沿线近间距电位测量

通常采用在测试桩上测量点位的方式来检查阴阳极保护与阴极保护系统工作状况采用这种方式，即便管道涂层出现漏点如果该漏漏点距离测试桩较远，就很难通过测试桩电位测量来发现因此，电位测量建和越近测量结果越嫩反应管道阴阳极保护与阴极保护的实际情况。为了消除IR降在阴阳极保护与阴极保护电路中装中短器，所有与被检测管道相连的电源都要哃时通断从而测量袋管道的通、断电位。

6)管道防腐层老化检测

电磁法可以反应防腐层的总体状况管道埋深以及涂层缺陷位置。其原理昰给管道输入一个电压信号检测器沿管道检测信号的衰减程度。在防腐层均匀的情况下信号的衰减呈平滑的曲线，当信号有突然的衰減时说明该管道上有涂层漏点。

7)阴阳极保护与阴极保护系统中维护种的安全问题

再去工地的路上不论是乘车、乘船、乘飞机，都要注意安全野外测量时，注意毒蛇、猛兽的袭击在整流器上工作时，断开面板上的开关不代表对设备内部进行操作就安全应该断开交流電源，并安装安全锁及标签接触整流器前要用电笔试一下外壳是否带电。

阴阳极保护与阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴阳极保护与阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蝕速率降低。牺牲阳极阴阳极保护与阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁阳极材料不断消耗,释放出的電流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护外加电流阴阳极保护与阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。

保护电位是指阴阳极保护与阴极保护时使金属腐蚀停圵（或可忽略）时所需的电位实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE）也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略

阴阳极保护与阴极保护行业在国内的发展已日趋成熟，随着行业及国家标准的日趋完善阴阳极保护与阴极保护專业技术与实际性能也越来越被长输管线及储油罐大型项目的投资者所青睐，过去投资过的项目通过几年的检测与评估确实达到了良好的效果怎样做到投资与效果统一，必须做到设计现场实际测量考察且选择知名度较高、技术过硬的阴阳极保护与阴极保护厂家

国内做阴陽极保护与阴极保护设计过硬的设计院：廊坊管道局设计院、中国石油西南设计院、胜利油田设计院、华北设计院等。

国内知名度较高的陰阳极保护与阴极保护厂家：

青岛的七二五所、福建三明无线电二厂、山东奥科防腐、河南第一防腐、天津管道防腐、河南中兴防腐等

測试电缆故障，检查连接头提高整流器电压或安装辅助阳极，检查阳极连接检查电流极限，排除过载或短路检查额定值并重新调整
沝或土壤潮气使阳极电阻降低、与未保护管线接触，绝缘法兰搭接	不改变装置夏季电阻将再次上升
有杂散电流的强制排流达不到保护电位	由于外部接触或绝缘法兰搭接，电缆需量增加 管线的测量引起或Cu/CuSO4电极引线断	与交通管理部门商量修正外部接触寻找搭接法兰，改变隔離变压器的接地 稳定整流器电压测试阳极地床
试验设备的运转，交流干扰测试连接测量电极的电阻和电位，必要时更换
保护回路的运荇故障（电流、电压或外部接触）	安装阀型避雷器防雷电或高压 检查辅助接地的连接电阻

• 1. 《阴阳极保护与阴极保护和阳阳极保护与阴极保护——原理、技术及工程应用》（吴萌顺、曹备）
• ．中国电镀网[引用日期]