[发明专利]阴极防腐方法和设备

说明书

发明领域

本发明一般涉及腐蚀现象，更具体而言，本发明涉及置于腐蚀条件下的金属结构和表面的防腐。特别令人感兴趣的是地面储罐罐底的阴极防腐。

背景

已熟知，与具有电解质性质的介质相接触的所有金属结构都易于发生腐蚀现象。这样的腐蚀往往导致损坏金属结构，而这种金属结构的毁坏可以在较长的时间内或较短的时间内发生，这取决于现有特定的腐蚀条件。在许多情况下，金属结构的显著损坏可以在较短时间内发生，即使这金属结构的毁坏尚未发生。

有许多结构，包括桥梁、输送管、储罐、混凝土结构的加强筋，结构用钢和桩，易发生腐蚀损坏。在大多数情况下，对上述结构来说这电解质包括含有溶解盐的水和湿的土壤。

已经研究出许多能使腐蚀降至最低程度的技术。使钢的腐蚀降至最低的最普遍的方法大概就是涂油漆。可是，油漆对于埋地的和浸水的条件是不十分有效的，原因可能是由于小气眼和潮气从腐蚀性介质渗透到基质金属造成油漆的电阻逐渐减小之故。所以，钢或钢密封式结构的涂漆防腐经常要补充以另外的通常称为阴极防腐的措施。阴极防腐也可用于未上油漆的那些表面。

当术语“阴极防腐”用于此处时，它包括各类防止或降低结构在诸如水、土壤或化学溶液之类的电解质中的腐蚀所采用的至少部分地是带电的方法。

概括地说，阴极防腐系统的运作方法是利用一种电流来对付在正待防腐的结构和电解质之间的腐蚀电流。基本上有二种熟知的能产生对抗电流的系统，即“牺牲系统”和“外加电流系统”。在牺牲系统中，该电流是由在原电池反应性方面比该结构的金属更大的另一种金属提供的。譬如，一些诸如铝、镁和锌之类的金属在原电池反应性上都是比钢更活泼的金属，故被用作保护钢结构的“牺牲阳极”。在外加电流系统中，自耗金属用来将由外部电源提供的直流电流入到将会转移到待保护结构的电解质中。从其流出电流的那些部件称为“阳极”，而保护结构则称为“阴极”。在阴极防腐的牺牲系统和外加电流系统中，二者的阳极和阴极之间的金属原子路径基本上是用于使保护该结构的电流流动。

阴极防腐系统的设计受许多因素的影响，这些因素包括待保护金属的类型、电解质的性质(化学的、物理的和电的)、温度、细菌的存在与否、结构的形状、设计寿命、可结构性和可维护性。阴极防腐已实现，方法是把各种金属和高分子幅板、带材、线材、带条和棒材用于正待保护的金属结构。例如，属于凯泽等人的US 4,992,337(1991)讲述了一种改进了的用于喷涂包括镁、锌、锂和铝之类的金属或合金的电弧喷涂法。该专利还参考了由H.D.斯特凡斯发表的题为“利用喷涂法的阴极防腐的电化学研究”的论文，该文刊登在第七届国际金属喷涂会议(1974)的会刊第123页上，此文讲述了电弧喷涂的应用和锌、铝、及锌铝假合金涂层的腐蚀试验。更进一步，US4,992,337参考了由P.O.加特兰发表在1987年6月的材料性能第29页上题为“处于海水中的涂铝钢的阴极防腐”的论文，该文评论了以含5wt％镁的铝涂覆钢的电弧喷涂涂层，并总结了在海水中这涂层的性能。

使用铝、锌、镁或其合金的带材或条材的阴极防腐，在授予巴纽洛的US4,496,444(1985)中作了叙述。类似地，授予戈塞特的US5,411,646(1995)讲述了使用涂有混合金属氧化物涂层的网状阳极的阴极防腐，和授予勒居亚代的US5,547,560(1996)讲述了处于海水中的钢和合金的阴极防腐，它使用了含有铝基镓和/或镉合金的饱和甘汞电极。

还已知在阴极防腐领域中，在有限情况下使用箔，但在箔的现有的许多使用中，没有一种是特别可行的。举例来说，授予罗宾斯的US5,167,352讲述了这种双层壁贮罐结构，其中的外壁铝箔壳层被安装在预制的贮罐上。罗宾斯使用的铝箔不是自支撑式的，此箔的物理强度一定要加以增强，其办法是在其安装完毕后涂以树脂涂料。在安装好后需要涂上涂料的要求严格地将此技术的应用范围限制于相对小的贮罐(直径小于100英尺)，因为这贮罐在使用铝箔壳层以前必须制造完成和经水压试验。所要求的这些事项的顺序是：(1)将水注入贮罐以检查渗漏；(2)排空贮罐；(3)使贮罐内部干燥，以防内侧腐蚀；(4)将铝箔覆盖到罐底上以形成壳层；(5)在壳层形成和贮罐提升过程中为该箔提供临时物理支承；(6)涂敷铝箔；密封重叠部分，提升贮罐，和把贮罐放在基座上，和最后(7)在十分谨慎不损坏该箔和涂层的情况下，移去此箔的临时物理支承。