[其他]架空金属管道阴极保护装置

说明书

本发明所涉及的是一种金属电化学防腐蚀装置。特别是只须在金属表面涂敷一层固体电解质涂料，（形成固体电解质层），和涂敷一层电子导电辅助阳极材料（形成阳极层）在被保护金属（即阴极）和阳极层之间施加一直流电源，外加一定的阴极电流后，阴极极化到一定程度，即可使其获得可靠的阴极保护。该种装置适用于架空金属管道的阴极保护。

现有的阴极保护技术已延用了一个多世纪，成为一套为国际公认的较成熟的阴极保护技术。被广泛地应用于水下金属构件、地下输油（气）管线、地下电缆、地下金属贮罐等金属构件的保护。这种技术的原理是：把处于连续相电解质（土壤、海水）中的被保护金属作为阴极，增设辅助阳极，通电后，使被保护金属阴极极化到一定程度而减缓或抑制腐蚀的一种阴极保护技术。但，这种技术有以下缺点：（1）其阴极保护系统中，阳极表面积远小于阴极表面积，即用较小的阳极面积就可保护大面积范围的阴极金属体，也正因此，阳极流向阴极的电流分布不均匀，在阴极表面电位存在着电位梯度分布，在一定条件下，远阳极（或分散阳极）可减小这种梯度差（使这种梯度差时最低（或最高）电位均在安全保护电位的范围。）;同时也会导致阴极保护电流流进邻近（非保护体）的金属构件，使其遭到电化学腐蚀，阴极保护电流，流失严重时还会影响原阴极保护技术的实施。（2）此外，在某些场合需要增设绝缘法兰，对保护区和非保护区进行电绝缘，以提高保护效果，（3）更重要的是不能对处于气相环境中的金属构件进行保护（日本专利昭48-10439    1973，4，3，及美国专利2847375，1958，8，12，）（国际石油工程会议论文集四，1982，3，SPE9986，SPE9983）。

1985.4.1.提交的国内发明专利申请号85100697，名称为“离子导体防腐蚀涂料及对暴露在汽相中金属的防腐保护”，仅提供了防腐涂料β″-Al₂O₃的配料及其对16锰钢的保护。其核心是：以快离子导体（β″-Al₂O₃）为基础加入适当的胶（以A15N作粘结剂）作为防腐蚀涂料;以光谱石墨作为参比电极进行阴极保护的实验室技术。

该技术存在的问题是：1.以β″-Al₂O₃（A15N）涂料作成涂层后，不能经受极限潮湿态的考验，並且没有考虑β″-Al₂O₃（A15N）涂料在潮湿态时与阴极保护共同作用的性能，致使2.当涂层通过施加阴极保护电流（1.15V电位，甘汞参比）历时30分钟至4小时，β″-Al₂O₅A15N涂层表面即呈棉絮状，並与钢板出现不同程度剥脱，因此，无法实地使用;3.停止阴极保护后12小时，试件即严重生锈。4.β″-Al₂O₃A15N涂料存放在塑料编织袋内不到2个月即把袋烂坏。5.只有实验室试验数据，没有实用的配套防腐蚀装置，现场无法实施该技术。6.该发明认为β″Al₂O₃A15N涂料可保护金属基材，实质是：β″-Al₂O₃-A15N涂料单独作为涂层是要腐蚀金属基材的，此观点与实际相矛盾。

世界上有大量的金属构件裸露在大气中。由于这些金属的表面是空气介质，或者，其表面虽有一层薄的电解质（如下大雨或结露等），但因电解质不能形成连续相，所以，一直成为国内外阴极保护的禁区。

本发明的目的，在于提供一种新的阴极保护技术，即将大气环境中的金属表面人造一层连续相固体电解质涂层，用导电性能优良的石墨涂层作辅助阳极，並用特制的恒电位仪，作为稳定可靠的极化电源，使这类金属构件得到阴极保护。消除对邻近非保护区的干扰，不需要采用相应的防干扰措施即可提供稳定、简便、优质、可靠的阴极保护。

本发明的技术内容，包括：保护结构、电源供电系统和保护电位测量系统三大部份。

1.保护结构有三层：

内层-欲保护的架空金属构件，作阴极;

中层-固体电解质涂料，做连续相，涂敷在金属构件表面，随后，将固体参比电极牢固地粘结在涂料上，並对接界面以外的部份，用绝缘材料封装;

外层-涂敷一层电子导电的辅助阳极涂层于固体电解质涂层上。

三层之间的面积比为1∶1∶1。