电化学腐蚀原理培训科目讲义
电化学腐蚀原理培训科目讲义
各位师傅、大家好：（自我介绍）很荣幸这次能与大家进行这次学习培训，如果有哪些讲解的不正确或者大家有疑问的地方，可以提出来我们共同探讨。
我们企业运行钢制管道面临最大的危险除了自然灾害、第三方破坏，就是腐蚀，腐蚀的危害会影响管道使用寿命。会在某些腐蚀严重的部位发生破裂穿孔的事故，造成原油的泄露损失及环境污染等问题。
我们管道最主要的腐蚀方式是其在土壤或海水中发生的电化学腐蚀，空气中也会腐蚀因为空气也含有水分在金属表面会形成一层水膜。
什么是电化学腐蚀呢？（金属与电解质因发生电化学反应而造成的破坏）土壤具备电解质的特性，钢管是金属具备了前提的条件。
电化学的特点是有电流产生。电流的产生是电子迁移的结果。电子迁移的过程我们看实验室内瓶子中的挂片实验。（原电池原理构图）活跃金属积蓄的电子多就会向不活跃的一方移动，多的总要到少的一方平衡。
活跃金属排列：钾K 钙Ca 钠Na 镁Mg 铝AL 锌Zn铁Fe 锡Sn 铅Pb(氢)铜Cu 汞Hg 银Ag 铂Pt 金Au
实验：
阴阳极的确认，与电流的正负极对照。
总结腐蚀的条件：电解质 阴阳极 电子通路
电子迁移又促生了极化作用，极化就是电子迁移的过程，结果是将电位拉近趋于平衡。
钢管上阴阳极的形成：钢管自身材质的不均匀性，含有杂质比如：钢铁里少量的碳，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
今天在电化学实验室，我们将做一些电化学腐蚀的实验。结合这种直观的验证和亲自实际操作，能够让大家更准确地理解电化学腐蚀的原理和现象。我们在这一系列的反应中将看到电子的迁移方向，电流的产生，电流大小的变化。
工具准备：便携式参比电极 万用表挂片模拟阴极保护系统
步骤：
1、首先测量每组挂片的个体金属电位并记录
2、连接挂片测量挂片电位的变化并记录 认识电子迁移的原因
3、测量挂片间电流的数值、方向及其变化
4、观察挂片反应的现象 腐蚀的趋势 氧化和还原的极性
重点：电位大小的比较 电子迁移方向电流的变化 原电池和电解池的区别熟练使用万用表
实际操作项目
我们将开始进行实际操作科目的练习，希望大家不要紧张，放松自己的心情，考试时限比较宽松。不要慌张，做好科目要求的细节和步骤。
但是在平时的练习中，要求大家把每一次练习都当做是对自己的一次考核，严格要求自己按照规范一丝不苟的操作，在这过程中才能发现问题和不足，予以重点练习改正自己的失误，多动手熟能生巧达到“了如指掌、游刃有余”的程度。
参比电极配置、性能评价
各位师傅大家好：参比电极是我们工作中进行阴保数据采集不可缺少的测量工具，平时工作中应注意检查溶液的饱和度，测量时要接地良好浇水湿润。
参比电极是一种电位恒定的基准电极。电位飘移不大于正负10mv,工作电流密度不大于5ua/cm2
具有：极化小稳定性好寿命长；易于制作携带方便；测量简单精度高重复性好；价格便宜等优点。
工具准备：未配置参比电极 硫酸铜晶体万用表 大烧杯 量杯漏斗摇瓶温度计 酒精灯玻璃棒 橡胶手套 砂纸 标准参比电极 蒸馏水
步骤：
1、佩戴手套，解体参比电极，清洗各种容器按照要求先清水再蒸馏水冲洗，将参比电极软木塞端清洗后浸泡于清水中
2、配置饱和硫酸铜溶液，30ml蒸馏水，足够量的硫酸铜晶体，摇瓶溶解配置过饱和硫酸铜溶液，夏季需加温至40度（环境温度所致溶液不能达到过饱和）
3、打磨铜棒(紫铜棒，纯度大于等于99.7%)和导线的接头露出金属本体，并使用万用表测量通路良好
4、检查软木塞渗透情况（渗而不漏），加注溶液至不少于三分之二位置，组装电极
5、在水盘中放置标准电极和新配电极对比电位差不大于5mv为合格
6、收拾工具清理场地
重点：劳保用品的佩戴 铜棒和导线的打磨及通路测量 软木塞的渗漏试验 晶体的溶解技巧加温的注意事项 液体的剂量过饱和的标准 性能对比的标准
测量保护电位、自然电位；阴保参数调试
工具准备：万用表 锉刀 饱和硫酸铜参比电极 水 电工工具
数字万用表左上角出现（LO BAT）表示电量耗尽
管道三桩：标志桩、转角桩、测试桩
测试桩埋设位置：汇流点处或每一千米、电流测试桩5-8公里一个、套管处、绝缘法兰处、与其他管道电缆构筑物相交处、其他需要设置的部位
埋设在顺油气流方向左侧1.5米。两种：钢管测试桩、钢筋混凝土测试桩。
管道阴极保护率100% 恒电位仪开机率98% 保护度大于85%
阴保间三图：管道走向图、管道保护电位曲线图、管道保护工岗位责任制
恒电位仪运行参数每天记录，机器每月进行一次切换。
阴极保护电源设备报废条件：使用10年以上，无法修复或不经济，技术落后
阴极保护不得随意中断，故障原因停机12小时以上，要由上级主管部门批准
牺牲阳极投运后，每半年测试一次保护参数，一年至少进行一次维护
步骤：
1、测量保护电位：在阴保设备投运状态下，打开测试桩接线盒，将参比电极垂直于管道竖立在管道正上方的土壤中，并浇水湿润。对参比电极接头和接线盒内连接被保护管道的电缆接头进行打磨除锈。万用表水平放置使用直流2v档，红表笔接参比电极，黑表笔接管道测量读数，读数为保护电位应记录为负值。
2、测量自然电位：打开接线盒，拆下测量挂片接线，将参比电极垂直于管道竖立在管道正上方的土壤中，并浇水湿润。对参比电极接头和测量挂片接线进行打磨除锈。万用表水平放置使用直流2v档，红表笔接参比电极，黑表笔接管道测量读数，读数为自然电位应记录为负值。
3、阴保参数调试：恒电位仪关机状态，模式调节选择自动，电位调节选择控制。用细螺丝刀将调整旋钮左旋至最小，开机后缓慢顺时针调节控制电位到要求的设定值1000—1250mv，当超过自然电位值后，恒电位仪启动输出电压、输出电流应相应提高，保护电位也升至控制电位。调节完成。调节控制、保护旋钮，检查保护电位是否与控制点位一致。
4、收拾工具清理场地
重点：参比电极的摆放位置（管道正上方）电位记录的数值极性和单位仪器调试随时注意表头的数值变化动作不宜过猛
电火花检测防腐层漏点
工具准备： 毛刷 清洁布 粉笔电火花检漏仪 计算器 锉刀
步骤：工作原理是利用直流高压击穿放电检查防腐层的连续性。
组成：主机、高压枪、探头附件等
1、清洁被测管线表面，观察被测管线表面防腐层情况
2、对接地极连接管线的接触点打磨除锈，安装磁极连接接地极。
3、组装火花仪：先安装接地线，地线可在背包带上打结防止脱落，再组装火花仪，选用合适的探头，注意探头的角度贴合管壁。
4、戴绝缘手套，开机，按住开关按钮，按照给定的防腐层厚度（应取四点中最大值，以避免漏检）计算出的检测电压进行调整
5、在接地极试电，开始检漏，探头应紧贴管线，平稳均匀的检查
6、对检出的漏电用粉笔进行标注
7、检测完毕，关机，对接地极放电后，拆卸火花检漏仪。
8、收拾工具清理场地
重点：安全使用仪器 调整检漏电压
检测电压厚度》1mm时，7840√M<1mm时3294√M
防腐层质量检查
工具准备：大力钳 拉力计 割刀
步骤:沥青防腐层
1、在被检测管线防腐层用割刀 切割一个夹角60°的三角切口 顶角向上 切割面积不小于50平方厘米
2、由顶角部位对防腐层进行剥离 用大力钳夹紧被剥离防腐层
3、沥青防腐层直接观察剥离后 管线表面沥青附着情况 判断防腐层质量应100%覆盖为合格
4、缠带类防腐层 用切刀在防腐层上割宽1cm长不小于10cm的部分，用拉力计挂住大力钳垂直管线方向 均匀拉起读取拉力数值根据规范判定质量，缠带类N/cm合格标准20N/cm5、对检测出的漏点进行补伤，记录检测及补伤情况
6、原土回填，恢复管道原状
7、收拾工具清理场地
重点：切口面积角度判定标准
沥青类切角。缠带类N/cm合格标准20N/cm
辅助阳极安装埋设
工具准备：压线钳 喷灯 挖掘工具 绝缘热缩套接线箱 电工工具电缆辅助阳极组填包料（焦炭颗粒）
步骤：辅助阳极的材料我们管线所用一般为高硅铸铁材料（硅的含量直接影响阳极的耐蚀性能），是一种不溶性材料，质地脆硬容易断裂。适用于高电阻率的土壤。消耗率0.5kg/A`a.还有石墨材料，脆性大强度低太易断裂。钢铁阳极，消耗率太大8-10 kg/A`a.柔性阳极，导电聚合物包裹在铜芯上，靠近管道铺设，均匀的电场和电流分布，特别适合高电阻率环境和防腐层质量差的情况。
1、选择地床位置，距离越大电流分布越均匀，但应注意成本和线阻的问题。距被保护物垂直距离不小于50米，柔性阳极不小于0.3米。土壤电阻率不大于50欧姆米，土壤湿润河边沟底，没有金属干扰物，土层厚、无石块便于施工的地点。
2、开挖地床，宜采取垂直于保护物的方式埋设，使保护效果更均匀广泛。电缆沟宽50埋深70cm,阳极棒埋深顶端距地面不小于0.5米，阳极棒孔间距4（2.5）米，直径30cm。
3、阳极棒坑内放入25cm填充料，阳极棒周围也添加10-15cm填充料，顶部还要高出25cm填料。连接电缆，接头要牢固，做好防水绝缘。（填充料作用，增加面积减少电阻。化学反应首先发生在填料上，延长寿命。易于气体的排出，防止电阻增加。含碳量大于85%，颗粒径小于1.5cm）
4、回填地床，注意避免碎石碰坏阳极棒。回填土应高于地面30cm，作为预留沉降。顶部放置小碎石或粗砂。按要求浇水湿润地床，测试地床各项参数。（单只，地床。）
6、收拾工具清理场地
重点：位置选择施工规范防水绝缘的重要性
记录单只阳极接地电阻，整体接地电阻，电阻值应尽量小，不大于1欧姆为宜。
阳极埋设方式：1-5米为浅埋式，立式和水平式，立式全年电阻变化不大，尺寸相同时比水平式电阻小。水平式，埋深1.2米，填料厚30cm,两端50cm。土方少易于动工。各部位检查方便。
20-100米以上为深埋式（深井）阳极，优点：电流分布理想，电阻小，功率消耗低，对周围干扰小。缺点：施工复杂、技术要求高、单井造价高。
接地电阻测试
工具准备：万用表电工工具 接地电阻测试仪接地极 手锤锉刀
测试线水 饱和硫酸铜参比电极
接地电阻测量：接地电阻测试仪组成：手摇发电机、电流互感器、滑线电阻、检流计。
1、停运仪器，将辅助阳极与仪器断开，线头打磨除锈。观察阳极接线方式，并联的原因（电阻小）。环形线圈的优点，断线后还能保持通电。
2、使用接地电阻测试仪，两跨接端子接阳极，在与阳极地床垂直方向放线，20米接线连接仪器中间电位极端子，40米接线连接仪器电流极端子。将接地极（完全）打入土壤中浇水湿润，连接对应接线。（土壤电阻平均的区域，电流极距离取2L,电位极距离取1L；不平均的区域电流极距离取3L,电位极距离取1.7L）
3、接地电阻测试仪水平放置（调零）后，调整倍率由最大至小，匀速摇动手柄保持转速为120转/每分钟，持续30秒读数，乘以倍率后即为阳极接地电阻值（单位）。数值小于1，应调整更低倍率测试。电位极要移动三次每次的距离为电流极距离的5%，相近取平均值。不相近则向电流极方向移动，直到数值相近取平均。
4、连接接线，通知恢复运行。
5、收拾工具清理场地
重点：停运仪器断开连接测试仪的使用恢复运行
土壤电阻率测试
工具准备：测试线 接地极 水 手锤 电工工具 接地电阻测试仪
步骤：
1、根据所测埋深测量布线距离，按要求插入接地极，接地极接触土壤深度不超过埋深的1/20，适当浇水湿润。
2、对应各端子依次连接测试线。
3、接地电阻测试仪水平放置，调节表盘指针使指针位于中央位置对正零刻度。
4、调整倍率盘，由最大倍率开始测量，匀速摇动手柄保持转速为120转/每分钟，调整刻度盘使指针稳定指正中央红线，乘以倍率后读取电阻值。
5、将读数代入公式计算：获得此区域土壤的电阻率，准确记录。土壤的腐蚀性与土壤电阻率成反比。＞50 腐蚀弱20-50中＜20强
6、收拾工具清理场地
重点：接地极深度仪器调零精确读取计算公式
阳极断线故障排除
工具准备：万用表 接地电阻测试仪 电工工具 绝缘胶带 测试线
步骤：故障现象：电压最大，无电流，保护达不到控制电位，仪器报警。
1、根据恒电位仪故障现场，测量四线确定外线故障，使用接地电阻测试仪测试阳极线接地电阻值，电阻值增加变化很大，判定阳极断线
2、使用测试线串联万用表，运用1/2法逐段测量通断排除，确定断线位置
3、焊接断线处，最好铝热焊，特殊情况不具备条件，可用铜线鼻压制接头，做好接头绝缘处理
4、详细记录断线位置、原因、维修情况
5、收拾工具清理场地
重点：仪器故障确定测试断线点绝缘处理
铝热焊：焊剂含铝粉、氧化铜、添加剂等，进行放热反应融化铜片，对电缆进行焊接。
模具：石墨坩埚，可耐3000度高温，能重复使用50次。注意安全使用。
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