阴极保护和阳极保护 原理、技术及工程应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 阴极保护和阳极保护技术的任务 1

1.1.1 目的 1

1.1.2 任务 2

1.2 腐蚀与防腐蚀工程技术的定义和分类 3

1.2.1 定义 3

1.2.2 腐蚀类型 3

1.2.3 防腐蚀工程技术分类 6

参考文献 7

第2章 腐蚀电化学基础 8

2.1 金属腐蚀的电化学电池 8

2.1.1 电化学腐蚀反应的特征 8

2.1.2 腐蚀原电池 8

2.1.3 双电层与电极电位 10

2.1.4 平衡电位与非平衡电位 11

2.1.5 可逆电极的类型 13

2.1.6 标准电极电位表与电偶序 15

2.2 电位-pH图 18

2.2.1 电位-pH图原理 18

2.2.2 金属的电位-pH图 18

2.2.3 电位-pH图应用及其局限性 21

2.3 极化与腐蚀速度 25

2.3.1 电极过程的控制性步骤与极化 25

2.3.2 电化学极化方程式 26

2.3.3 浓差极化方程式 27

2.3.4 腐蚀极化图 28

2.3.5 极化曲线与电极反应 29

2.4 析氢腐蚀与耗氧腐蚀 33

2.4.1 金属腐蚀的阳极过程和阴极过程 33

2.4.2 析氢腐蚀 34

2.4.3 耗氧腐蚀 37

2.5 金属的钝化 39

2.5.1 钝化现象 39

2.5.2 具有活化-钝化转变特征的阳极极化曲线 40

2.5.3 金属钝化理论 41

参考文献 43

第3章 阴极保护原理与主要参数 44

3.1 阴极保护原理 44

3.1.1 阴极保护技术发展简史 44

3.1.2 阴极保护原理 46

3.2 阴极保护方法及主要参数 50

3.2.1 两种主要的阴极保护方法 50

3.2.2 阴极保护的主要参数 52

3.2.3 影响因素 60

3.3 阴极保护判据和有效性 67

3.3.1 阴极保护判据 67

3.3.2 保护电位判据应用的有效性 69

参考文献 74

第4章 牺牲阳极法阴极保护技术 76

4.1 牺牲阳极法阴极保护系统 76

4.1.1 电偶序与牺牲阳极法阴极保护 76

4.1.2 牺牲阳极法阴极保护系统构成 78

4.2 牺牲阳极材料 79

4.2.1 牺牲阳极材料的作用与要求 79

4.2.2 牺牲阳极的种类与规格 80

4.2.3 牺牲阳极材料的性能 85

4.3 牺牲阳极环境与填包料 107

4.3.1 牺牲阳极工作的环境介质 107

4.3.2 牺牲阳极填包料 109

4.4 牺牲阳极法阴极保护设计 111

4.4.1 牺牲阳极种类的选择 112

4.4.2 牺牲阳极法阴极保护的设计计算 112

4.5 牺牲阳极安装和保护效果检测 117

4.5.1 阳极分布与安装 117

4.5.2 检测站（测试桩） 119

4.5.3 保护效果检测 121

4.6 牺牲阳极的其他用途 126

4.6.1 牺牲阳极用作接地极 126

4.6.2 牺牲阳极用作参比电极 127

4.6.3 牺牲阳极用作接地电池 128

4.6.4 牺牲阳极用于接地排流和安全防范 128

参考文献 129

第5章 外加电流法阴极保护技术 131

5.1 外加电流法阴极保护系统 131

5.1.1 外加电流法阴极保护技术特点 131

5.1.2 外加电流法阴极保护系统构成 132

5.2 外加电流法阴极保护的电源设备 134

5.2.1 整流器 134

5.2.2 恒电位仪 135

5.2.3 恒电流式整流器 137

5.2.4 其他形式的电源 137

5.3 外加电流法阴极保护的辅助阳极 141

5.3.1 辅助阳极的作用与性能 141

5.3.2 辅助阳极材料 143

5.3.3 阳极床与填充料 155

5.4 外加电流法阴极保护设计 163

5.4.1 外加电流法阴极保护设计的原则要求 163

5.4.2 保护参数选择与判据 166

5.4.3 工艺计算 167

5.4.4 管道沿线的电位分布和电流分布 172

5.5 安装与施工 176

5.5.1 阳极地床处理 176

5.5.2 检测站（测试桩） 177

5.5.3 参比电极 178

5.5.4 导线敷设与接头处理 179

参考文献 181

第6章 直流杂散电流腐蚀及其防护 183

6.1 引言 183

6.2 直流杂散电流腐蚀的起因和机制 184

6.3 直流杂散电流干扰源 186

6.3.1 源于直流电气化铁路的直流杂散电流 186

6.3.2 源于阴极保护系统的直流杂散电流 193

6.3.3 源于高压直流电力线的直流杂散电流 194

6.3.4 源于地电流的直流杂散电流 196

6.4 直流杂散电流腐蚀的防护 197

6.4.1 直流杂散电流腐蚀的判定 197

6.4.2 直流杂散电流干扰的调查与测定 199

6.4.3 直流杂散电流腐蚀的防护措施 201

6.4.4 直流杂散电流的排流方法 202

6.5 海洋结构物的直流杂散电流腐蚀及其防护 209

6.5.1 海水中金属结构物的直流杂散电流腐蚀 209

6.5.2 海水中直流杂散电流腐蚀的防护 210

参考文献 211

第7章 交流干扰及其防护 212

7.1 引言 212

7.2 交流干扰的影响机制 213

7.2.1 电阻耦合干扰 213

7.2.2 电容耦合干扰 214

7.2.3 电感耦合干扰 215

7.2.4 电弧、雷电、开关冲击和其他瞬变电流 222

7.3 交流腐蚀作用 223

7.3.1 交流电对金属腐蚀的影响作用 223

7.3.2 交流电对金属阳极溶解过程的作用机理 224

7.4 交流干扰影响与对策 226

7.4.1 电阻耦合的交流干扰影响与对策 226

7.4.2 电容耦合的交流干扰影响与对策 226

7.4.3 电感耦合的交流干扰影响与对策 226

7.4.4 交流电气化铁路产生的交流干扰影响与对策 227

7.5 交流干扰的防护措施和保护装置 228

7.5.1 防止交流干扰的接地措施和直流去耦器 228

7.5.2 接地极和阴极保护 230

7.5.3 实施阴极保护的埋地金属管道上的排流保护 232

7.5.4 防止交流干扰的其他保护装置 234

7.6 对交流干扰的人员安全防护 237

7.6.1 结构物上交流干扰影响对人员电击危险的判别 237

7.6.2 结构物施工期间的安全防护 238

7.6.3 结构物和阴极保护系统运行维护期间的安全防护 239

7.7 交流干扰的检测和判定 240

7.7.1 交流干扰的检测 240

7.7.2 交流干扰的工业防范要求 247

7.7.3 在交、直流干扰下的埋地管道阴极保护判据 247

参考文献 253

第8章 阴极保护检测技术 255

8.1 概述 255

8.1.1 阴极保护检测技术的基本要求 255

8.1.2 阴极保护检测的任务 256

8.2 电位测试方法 256

8.2.1 直接参比法 256

8.2.2 地表参比法 257

8.2.3 近参比法 258

8.2.4 远参比法 259

8.2.5 断电法 259

8.2.6 近间距电位测量法 266

8.2.7 在杂散电流影响下的无IR降电位测量 274

8.2.8 极化试片法 278

8.3 电流测试方法 279

8.3.1 牺牲阳极输出电流测量 279

8.3.2 管内电流测量 282

8.4 电阻测试方法 283

8.4.1 绝缘连接器的绝缘性能测试 283

8.4.2 接地电阻测试 286

8.4.3 土壤电阻率测试 288

8.5 管道外防腐层绝缘电阻测试及故障点检测 295

8.5.1 管道外防腐层绝缘电阻测试 295

8.5.2 防腐层漏点（缺陷）检测技术 299

8.5.3 故障点检测 306

8.6 交流干扰和直流干扰的测试方法 312

8.6.1 交流干扰的检测技术 312

8.6.2 直流干扰的检测技术 318

参考文献 323

第9章 阳极保护原理与主要参数 325

9.1 引言 325

9.2 金属钝性与阳极保护 327

9.2.1 可施加阳极保护体系的阳极极化曲线 327

9.2.2 钝化及表面膜 330

9.2.3 钝性的破坏与建立 334

9.3 阳极保护原理 336

9.3.1 阳极保护原理 336

9.3.2 钝化过程 341

9.3.3 钝化膜结构 342

9.4 实现阳极保护的方法 343

9.4.1 在溶液中添加氧化剂（钝化剂） 344

9.4.2 合金的阳极改性 345

9.4.3 保护器法 346

9.4.4 外电源法 347

9.5 阳极保护的主要参数 348

9.5.1 致钝电流密度ier和致钝电位Eer 348

9.5.2 维钝电流密度ip 351

9.5.3 稳定钝态区电位范围 351

9.5.4 自活化时间Ta 355

9.5.5 分散能力与保护距离 356

参考文献 357

第10章 阳极保护设计与应用技术 359

10.1 阳极保护系统 359

10.1.1 辅助阴极 359

10.1.2 参比电极 363

10.1.3 阳极保护电源 367

10.2 阳极保护系统的设计与安装 369

10.2.1 阳极保护系统的设计 369

10.2.2 阳极保护系统的构型配置与安装 375

10.3 阳极保护致钝、维钝及运行管理 378

10.3.1 阳极保护致钝方法 378

10.3.2 阳极保护维钝方法 381

10.3.3 阳极保护的运行管理 387

10.4 阳极保护技术的工业应用 389

10.4.1 阳极保护技术的适用范围 389

10.4.2 硫酸体系中的阳极保护 390

10.4.3 氨水及铵盐溶液中的阳极保护 401

10.4.4 纸浆及造纸工业中的阳极保护 405

10.4.5 其他材料／介质体系的阳极保护应用 414

参考文献 415