[发明专利]用于制备金属物体阴极保护的接地电极的导电组合物

说明书

本发明涉及金属物体的阴极保护，尤其涉及一种用于制备金属物体阴极保护的接地电极的导电组合物。

本发明可以用于长形金属结构的防腐蚀阴极保护，例如地下干线管道，也可以用于金属物体的电气保护，其中包括结构复杂的物体的防外来电压的保护。

按照已知的长形金属物体的阴极防护方法，在邻近被保护的表面的电解质媒体中，敷设包在导电线聚合物护套内的，呈连续柔性钢芯形式的长形阳极，其中阳极沿物体敷设，相隔一定距离，这距离由阳极与被保护的表面之间绝缘垫层的厚度决定，然后将物体与阳极接到极化电流源(US，A，4487676)。

但这种方法有一系列本质上的缺点。如阳极的配置规定在贴近被保护表面处，而其间的距离相对于整个系统的电气特性并非最佳。这种情况，甚至在平面平行电场的条件下，也使保护受到限制并引起电位分布不均匀，特别是在绝缘陈旧时。

此外，采用已知的保护接地(阳极)布置方法时，大大增加了排水处过度保护的危险，也就是整个保护系统加速报废的危险。

试图用降低电位的方法来避免过度保护会导致保护区的缩短，亦即全面降低保护效果。

已经知道有用柔性长形阳极作长形物体阴极保护的一种方法，能提供阳极与被保护表面间距离的最佳化。已知的方法包括，安装连续的柔性金属芯作为长形阳极(金属芯被与之作电气接触的塑性导电聚合物护套所包围)装在电解介质中，与物体保持一定的距离；将物体与阳极接到电流源；并使物体对阳极极化。按照这种方法，阳极材料的电阻率应在0.1～1000Ω·cm范围内，而纵向电阻率不应超过0.03～0.003Ω/m。其中阳极相对于被保护物体的配置应保持比值式中：a-阳极与被保护物体间的最小距离，b-阳极与被保护物体间的最大距离，-被保护物体在垂直于阳极轴方向的最大尺寸(US，A，4502929)。

这一解决办法，仍然免不了有一系列缺点而不便于采用。例如，这种方法不能保证在长期运行中，保护电位差沿绝缘管道周围分布应有的均匀性，在管道表面上完全没有绝缘时，也会产生这种相似的负面效应。这与下面的事实有关，保护电位差既包括管子的自身的电位(决定于极化电流线密度的积分值)，又包括周围介质的电位(取决于导电空间体积的每一点上流过的电流微分密度)。后者在其他条件相同时，在很大程度上不仅决定于阳极与被保护物体间的距离，也决定于被保护物体的线性尺度，而且还决定于管道周围绝缘上存在的缺陷和不完整性，以及其接邻土壤的电化学性质。在比率的许多情况下，不能保证在整个表面上(例如在管道的某些截面)的必要的保护水平。事实上，在对φ1400mm管道的相邻段(其绝缘电阻为300Ω·m与1,000Ω·m)作阴极保护时，则为了保证均匀的保护电位，阴极极化电流密度比应符合3∶1。在这种情况下，阳极偏离距离相同时，管道附近土地最近点的电位也将符合这个比值。如认为b＞＞，a＞＞，则达到b/a＜2的条件时，不能补偿地点电位的不均匀性，K＝3所代表的邻近部份保护水平的不均匀性，也不能补偿。相似的情况还发生在管道均匀部分保护的情形。在这种情形下，离阳极远、近处形成管状的地电位仍不均匀，这样就引起周围保护性电位差的分布不均匀，而降低了保护水平。限制性关系式不能避免这种不均匀性，因为对于管道，当有条件b-a＝D时，此关系式取的形式，这就使达到保护水平均匀的条件不能确定。

除上述以外，该方法的使用范围还受到整个结构以及方法中对阳极材料所给定的电阻范围的限制。达到这个范围时，阳极截面(不考虑柔性芯子的影响)，应该不小于0.33～333m²(直径0.63～18.3m)，这是完全不现实的。如果不计及说明书中所提到的芯子纵向电阻极限值(0.03～0.0003Ω/m)，则其直径应在0.9-8.7mm范围内，考虑到阳极制造与应用的工艺方法，这是难以做到的，因为这极大地降低了其坚固性与柔性。

既然达到所要求的保护水平在总体上取决于保护电流的绝对值与沿阳极的电流衰减速度，采用上述方法在高电阻的土壤中由于增加了阳极入端电阻或者由于被防护物体绝缘涂层良好而可能显得无效。在这些情况下，看来由于阳极过渡电阻很大而不能达到所需的保护电流值，而且由于沿阳极的电流传布常数已增加而不能达到所需的保护电流密度分布。这两个因素一般来说都大大限制了已知的长形阳极特别是上述的方法有效应用的范围。