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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Y365

电化学量值Y365

电气量值Y365

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