目录 1
第1章 腐蚀防护的历史 1
1.1 埋地管道的腐蚀防护 1
1.2 用涂料防止腐蚀 6
1.3 阴极保护的历史 7
1.4 杂散电流保护的发展 13
1.5 腐蚀防护的信息 15
1.6 参考文献 16
第2章 腐蚀与电化学防腐的原理及概念 18
2.1 腐蚀过程、腐蚀损坏与防护措施 18
2.2 电化学腐蚀 19
2.2.1 金属材料 20
2.2.2 电解质溶液 22
2.2.3 电化学相界反应 24
2.2.3.1 基本热力学 24
2.2.3.2 电化学动力学 26
2.2.4 混合电极 28
2.2.4.1 均匀的混合电极 28
2.2.4.2 不均匀的混合电极和电池形成 29
2.2.5 电流分布的观察 31
2.3 腐蚀程度的电位相关性 33
2.3.1 几乎均一的失重腐蚀 33
2.3.1.1 活泼金属的失重腐蚀 34
2.3.1.2 钝态金属的失重腐蚀 37
2.3.2 点蚀 40
2.3.3 应力腐蚀 41
2.3.4 氢致腐蚀 42
2.3.5 腐蚀疲劳 45
2.3.6 电化学保护方法的应用局限性 46
2.4 临界保护电位和范围 47
2.5 参考文献 48
第3章 电气测量原理与实践 51
3.1 电参数：电流、电压、电阻 53
3.2 参比电极 54
3.3 电位测量 55
3.3.1 用流动电流进行电极电位测量的依据 55
3.3.2 电位测量的应用 60
3.3.2.1 测量仪表与它们的特性 60
3.3.2.2 管道和储罐的电位测量 61
3.3.2.3 杂散电流干扰下电位的测量 63
3.3.2.4 交流电干扰下的电位测量 64
3.3.3 保护准则的应用 65
3.3.3.1 非合金的铁类金属材料的实用保护准则 65
3.3.3.2 用电位测试探头进行电位测量 66
3.4 电流测量 67
3.4.1 电流测量总则 67
3.4.2 管子电流测量 67
3.4.3 电流密度与防腐层电阻的测量 68
3.5 电阻率测量 70
3.5.1 电阻率测量仪表 70
3.5.2 土壤电阻率的测量 71
3.6 缺陷的定位 74
3.5.3 接地电阻的测量 74
3.6.1 外部接触点的测量 76
3.6.1.1 用直流电确定缺陷位置 76
3.6.1.2 用交流电确定缺陷位置 77
3.6.2 通过场强测量确定不均匀表面区的位置 78
3.6.2.1 局部阳极的定位 78
3.6.2.2 防腐层缺陷的定位 80
3.7 密间隔测量技术 82
3.7.1 要测量的量与密间隔测量技术的目的 83
3.7.2 执行密间隔测量 84
3.8 参考文献 86
4.1 腐蚀产物的作用与腐蚀类型 87
第4章 水溶液与土壤中的腐蚀 87
4.2 确定裸金属腐蚀可能性 89
4.2.1 土壤腐蚀 90
4.2.2 在含水介质中的腐蚀 92
4.3 形成电池或直流杂散电流加剧的阳极腐蚀 92
4.4 交流干扰腐蚀 94
4.5 参考文献 95
第5章 防腐蚀覆盖层 96
5.1 用覆盖层防腐的目的与类型 96
5.1.1 有机防腐层 96
5.2.1.1 反应类型的回顾 97
5.2 有机覆盖层的特性 97
5.2.1 电特性与电化学特性 97
5.1.4 金属覆盖（镀）层 97
5.1.3 磁漆 97
5.1.2 水泥砂浆覆盖层 97
5.2.1.2 覆盖层电阻与保护电流要求 98
5.2.1.3 阴极的作用与电池形成 102
5.2.1.4 电化学起泡 103
5.2.1.5 阴极剥离 104
5.2.2 物化特性 106
5.2.3 机械特性 107
5.2.4 覆盖层下钢的腐蚀 108
5.3 水泥砂浆与混凝土的特性 109
5.3.1 砂浆的腐蚀 109
5.3.2 砂浆中钢的腐蚀 109
5.4 磁漆特性 110
5.5 金属覆盖层特性 111
5.6 参考文献 111
第6章 牺牲阳极 113
6.1 概述 113
6.1.1 牺牲阳极的电流容量 114
6.1.2 牺牲阳极的输出 115
6.2 阳极材料 116
6.2.1 铁 116
6.2.2 锌 116
6.2.3 铝 118
6.2.4 镁 120
6.3 填包料 123
6.4 支撑件 124
6.5.2 板块状实体阳极 125
6.5 阳极形状 125
6.5.1 棒状阳极 125
6.5.3 储罐用阳极 126
6.5.4 近海用阳极 127
6.5.5 特殊形状 127
6.6 质量控制与性能测试 127
6.7 牺牲阳极的优缺点 128
6.8 参考文献 128
第7章 辅助阳极 130
7.1 概述 130
7.2 阳极材料 131
7.2.1 整体阳极 131
7.2.2 贵金属与镀有贵金属的阀金属铅锡黄铜 133
7.2.4 柔性阳极（聚合物电缆阳极） 135
7.2.3 镀金属氧化物的阀金属 135
7.3 绝缘材料 136
7.4 电缆 136
7.5 阳极形状 136
7.5.1 适用土壤的阳极 136
7.5.2 适用水的阳极 138
7.5.3 内部应用的阳极 138
7.6 参考文献 140
第8章 强制电流设备与变压整流器 141
8.1 位置与电保护措施 141
8.2 强制电流设计与电路系统 143
8.3 整流器电路 143
8.4 可调变压整流器 144
8.5 耐高压的整流器 145
8.6 控制整流器 146
8.7 无交流电网的地区的电源设备 148
8.8 变压整流器的设备与控制 149
8.9 参考文献 151
第9章 辅助阳极地床和干扰问题 152
9.1 辅助阳极地床 153
9.1.1 连续水平阳极地床 153
9.1.2 单支阳极装置 155
9.1.3 深井阳极地床 157
9.1.4 阳极的设计 159
9.2.1 来自阳极电压锥的干扰 161
9.2 对外部管道与电缆的干扰 161
9.2.2 来自受保护物体的阴极电压锥的干扰 163
9.2.3 避免干扰 164
9.3 参考文献 165
第10章 管道 167
10.1 钢质管道的电特性 167
10.2 管道保护的先决条件 169
10.2.1 实现低电阻负荷的措施 169
10.2.2 实现低漏泄负荷的措施 169
10.2.2.1 管道防腐层 169
10.2.2.2 绝缘接头 170
10.2.2.3 电动阀门与调节器 171
10.2.2.4 套管 172
10.3.2 测试点 174
10.3.1 设计文件 174
10.2.2.5 管道上的特殊装置 174
10.2.2.6 防止与外部物体的电接触 174
10.3 阴极保护的设计 174
10.3.3 电流需要量的确定 175
10.3.4 保护方法的选择 175
10.3.4.1 牺牲阳极 176
10.3.4.2 强制电流 176
10.3.5 用于电解质溶液的管道 177
10.3.6 配送管网 178
10.4 阴极保护站的调试 181
10.5 阴极保护系统的监测与管理 181
10.6 参考文献 182
11.2 准备措施 183
第11章 储罐与油库 183
11.1 有关储罐保护的特殊问题 183
11.3 储罐 184
11.3.1 确定电流需要量、评价及与保护设备的连接 184
11.3.2 保护方法的选择 186
11.3.3 保护装置设计示例 187
11.3.3.1 牺牲阳极保护设备 187
11.3.3.2 强制电流站 188
11.4 油库和加油站 189
11.5 铁路附近阴极保护的特殊问题 190
11.5.1 概述 190
11.5.2 均压低电阻连接与绝缘接头 190
11.5.3 电气化铁路的保护接地 191
11.5.4 防雷击保护 192
11.5.5 在铁路区域的干扰与工作 192
11.6 在不同金属装置中的措施 192
11.7 燃油罐的内部保护 193
11.8 其他保护措施的考虑 193
11.9 阴极保护站的操作与维护 194
11.10 参考文献 195
第12章 局部阴极保护 196
12.1 适用范围 196
12.2 局部阴极保护的特点 196
12.3 电站 198
12.4 炼油厂 200
12.5 有小的钢筋混凝土基础的装置 201
12.6 罐区 203
12.7 参考文献 205
第13章 电话电缆 206
13.1 敷设电缆 206
13.2 钝化防腐 206
13.3 阴极保护 208
13.3.1 杂散电流保护 208
13.3.2 强制电流阴极保护 210
13.4 参考文献 213
第14章 电力电缆 214
14.1 埋地电力电缆的特性 214
14.2.1 （在套管与接地之间）直流去耦器件的要求 215
14.2 电力电缆钢导管的阴极保护 215
14.2.2 直流去耦器件的类型与电路 216
14.2.2.1 低欧姆电阻 216
14.2.2.2 高欧姆电阻 217
14.2.2.3 采用镍镉电池的直流去耦器件 217
14.2.2.4 极化电池 217
14.2.2.5 采用硅二极管的直流去耦器件 218
14.2.3 阴极保护站的安装 219
14.2.4 阴极保护的控制与维护 219
14.3 杂散电流防护 220
14.4 参考文献 220
15.1.1 直流设备 221
15.1.2 直流设备上的一般性措施 221
15.1 杂散电流干扰的起因 221
第15章 杂散电流干扰与防护 221
15.2 来自直流铁路的杂散电流 222
15.2.1 有关直流铁路的规定 222
15.2.2 直流铁路的隧道 224
15.3 来自高压直流电力线的杂散电流 225
15.4 地电流引起的杂散电流 226
15.5 防护措施 228
15.5.1 单一管道的杂散电流防护 228
15.5.2 在城市地区杂散电流综合性防护措施 230
15.6 在港口地区杂散电流的防护 232
15.7 参考文献 233
16.1.1 设计准则 234
第16章 海洋构筑物和海底管道 234
16.1 阴极保护措施 234
16.1.2 牺牲阳极保护 237
16.1.3 强制电流保护 237
16.2 海洋平台 238
16.2.1 钢构筑物 238
16.2.2 混凝土构筑物 240
16.3 港口构筑物 240
16.3.1 强制电流设备 241
16.3.2 牺牲阳极保护 241
16.4 钢板桩 242
16.5 桩基础 243
16.6 海底管道 244
16.7 阴极保护的控制与维护 245
16.7.1 生产平台 246
16.7.2 港口构筑物 246
16.7.3 海底管道 247
16.8 参考文献 248
第17章 舰船的阴极保护 250
17.1 水体成分 250
17.1.1 溶解盐和固体颗粒 250
17.1.2 充气和含氧量 251
17.1.3 船在航行中水的流速 252
17.1.4 温度与浓度的变化 252
17.2 材料与覆盖层参数的影响 252
17.3.1 保护电流需要量的计算 254
17.3 水线以下部位的阴极保护 254
17.3.2 牺牲阳极保护 255
17.3.2.1 阳极的大小和数量 255
17.3.2.2 阳极的布置 256
17.3.2.3 阴极保护的控制与维护 258
17.3.3 强制电流保护 258
17.3.3.1 电源与整流器 258
17.3.3.2 辅助阳极与参比电极 259
17.3.3.3 阳极与参比电极的布置 261
17.4 船舱与容器的内部阴极保护 262
17.6 船舭的阴极保护 264
17.7 船坞的阴极保护 264
17.5 热交换器、冷凝器、管路的阴极保护 264
17.8 参考文献 265
第18章 油井套管的阴极保护 266
18.1 油井套管的描述 266
18.2 腐蚀危险的起因 267
18.2.1 腐蚀电池的形成 267
18.2.2 不同土层的自然腐蚀 267
18.2.3 发生应力腐蚀的条件 267
18.2.4 阳极干扰（电池形成、杂散电流）引起的腐蚀 268
18.3 评价油井套管腐蚀防护的量值 268
18.3.1 腐蚀破坏的调研 268
18.3.2 △U剖面曲线的测量 268
18.3.3 塔费尔电位的测量 270
18.4 阴极保护站的设计与施工 270
18.5 调试、维护与控制 272
18.6 参考文献 273
第19章 混凝土构筑物加强筋的阴极保护 274
19.1 钢筋混凝土系统的腐蚀 274
19.2 混凝土中钢筋腐蚀的原因 274
19.3 混凝土的电解质特性 275
19.4 阴极保护准则 275
19.5 阴极保护在钢筋混凝土构筑物上的应用 277
19.5.1 设计与安装 277
19.5.2 加强钢筋腐蚀状态的确定 277
19.5.3 加强钢筋网的电连续性 278
19.5.4 阳极系统的安装与类型 278
19.5.6 调试、维护和控制 280
19.5.5 用于混凝土修复系统的阴极保护 280
19.6 杂散电流影响与防护措施 282
19.7 参考文献 282
第20章 水罐和锅炉的内部阴极保护 284
20.1 水罐的结构特征 284
20.1.1 被保护水罐与装置部件的材料 285
20.1.2 衬里与覆盖层的类型 285
20.1.3 内部阴极保护的先决条件 285
20.1.4 防止阳极干扰的措施 286
20.1.5 防止析氢危险的措施 287
20.2 牺牲阳极保护 288
20.3 强制电流保护 288
20.3.1 采用电位控制的设备 289
20.4.1 有搪瓷衬里的锅炉 290
20.4 锅炉的结构特征 290
20.3.2 根据水位控制电流的设备 290
20.4.2 采用电解处理水的锅炉 293
20.4.3 储水罐 295
20.4.4 过滤罐 296
20.5 饮用水的要求 297
20.6 参考文献 298
第21章 工艺设备、容器与管道的内部电化学保护 299
21.1 内部电化学保护的特征 299
21.2 牺牲阳极的阴极保护 300
21.3 用强制电流的阴极保护 301
21.3.1 含水原油储罐的内部阴极保护 301
21.3.2 含水气柜的内部阴极保护 301
21.3.4 水力涡轮机的内部阴极保护 302
21.3.3 用海水冷却的电厂冷凝器的内部阴极保护 302
21.4 化工厂的阳极保护 305
21.4.1 阳极保护的特点 305
21.4.2 用强制电流的阳极保护 306
21.4.2.1 预备性调研 306
21.4.2.2 防止酸腐蚀的保护 308
21.4.2.3 防止不同组成介质侵蚀的保护 309
21.4.2.4 防止碱溶液侵蚀的保护 309
21.4.2.5 强制电流与缓蚀剂的联合保护 310
21.4.3 合金元素产生局部阴极的保护效果 311
21.4.4 缓蚀剂的保护作用 312
21.5 内部电化学保护的应用趋势 312
21.6 参考文献 313
22.1 安全 315
22.1.1 管道腐蚀事故的统计 315
第22章 安全与经济 315
22.1.2 控制与维护措施 316
22.2 经济性述评 316
22.3 埋地管道阴极保护的成本 317
22.3.1 牺牲阳极 317
22.3.2 强制电流 319
22.3.3 延长管道的寿命 320
22.4 油井套管的腐蚀防护 321
22.5 海水里的腐蚀防护 322
22.6 内部保护的成本 322
22.6.2 内部阳极保护 323
22.6.1 内部阴极保护 323
22.7 参考文献 324
第23章 高压输电线路对管道的干扰影响 325
23.1 电容耦合干扰 325
23.2 电阻耦合干扰 326
23.2.1 接触高压导体 326
23.2.2 铁塔接地电极的电压锥 327
23.3 电感耦合干扰 328
23.3.1 起因与涉及因素 328
23.3.2 在高压输电线路与管道平行走向时管道电位的计算 328
23.3.3 斜向走向的线路段 331
23.3.4.1 故障电流和铁路工作电流的干扰 332
23.3.4.2 正常运行的三相高压输电线的干扰 332
23.3.4 简化计算方法 332
23.3.5 管道特性的表达 334
23.4 极限长度与极限距离 336
23.4.1 容许接触电压 337
23.4.1.1 瞬间干扰 337
23.4.1.2 长期持续干扰 337
23.4.2 管道电位的确定 338
23.5 防止不容许的管道高电位的措施 338
23.5.1 瞬间干扰 338
23.5.2 长期持续干扰 338
23.5.3 接地保护措施 338
23.5.4.2.1 极化电池 339
23.5.4.2 长期持续和瞬间干扰用的电压放电器 339
23.5.4.1 瞬间干扰用的过电压放电器 339
23.5.4 接地极和阴极保护 339
23.5.4.2.2 二极管 340
23.6 管道电位的测量 340
23.6.1 瞬间干扰的测量 341
23.6.1.1 脉冲技术（用电位叠加方法） 341
23.6.1.2 极性逆转法 341
23.6.2 长期持续干扰的测量 341
23.6.3 管道电位测量结果 341
23.7 参考文献 342
第24章 静电场中电流与电位的分布 344
24.1 阳极和接地极的接地电阻 344
24.2 多支阳极的干扰系数 349
24.3.1 土壤电阻公式 350
24.3 地平面上的电位分布 350
24.3.2 阳极电压锥 351
24.3.3 圆柱形电场中阴极电压锥 351
24.3.4 阴极电压锥的干扰 352
24.4 电流与电位分布的计算 353
24.4.1 双导体模型的通用关系式 353
24.4.2 带有纵向电阻的接地电极的计算 353
24.4.3 阴极保护范围与电流需要量 355
24.4.4 过保护情况下的电位分布 356
24.4.5 狭窄间隙里的阴极保护 357
24.4.6 在绝缘装置处管内电流与电位的分布 358
24.5 电流分布综述 358
24.6 参考文献 359
常用数量、常数、符号 361
常用指标 365
化学与热力学量值Y 365
电化学量值Y 365
电气量值Y 365
通用符号 365
中国、美国与欧洲电缆规格对照表 366
附录 367
附录一 NACE RP 0169—2002埋地或水下金属管道系统的外腐蚀控制 367
附录二 DIN 30676—1985外表面阴极保护的设计和应用 386
附录三 NACE TM 0497—2002埋地或水下金属管道系统阴极保护准则的测试方法标准 395
附录四 NACE RP 0177—2000减轻交流电和雷电对金属构筑物和腐蚀控制系统影响的措施 418
附录五 NACE TM 0102—2002地下管道覆盖层电导率的测量 431