管道外加电流阴极保护（ECAP）是一种广泛应用于防止钢铁管道腐蚀的防护技术。其核心公式主要涉及电位控制、电流密度计算以及保护效率评估等方面。其中，电位控制是ECAP的关键，其公式为：
\[ E = E_{corr} + b \log i \]
这里，\( E \) 是阴极电位，\( E_{corr} \) 是腐蚀电位，\( b \) 是塔菲尔斜率，\( i \) 是电流密度。通过调整外加电流，使管道电位控制在一定范围内，可以有效防止腐蚀。
电流密度计算是另一个重要方面，其公式为：
\[ i = \frac{I}{A} \]
其中，\( I \) 是总电流，\( A \) 是保护面积。通过精确计算电流密度，可以确保管道得到充分保护，同时避免能源浪费。
保护效率评估则通过以下公式进行：
\[ \eta = \frac{I_{corr} – I_{prot}}{I_{corr}} \times 100\% \]
这里，\( I_{corr} \) 是未保护时的腐蚀电流，\( I_{prot} \) 是保护后的腐蚀电流。保护效率越高，说明阴极保护效果越好。
这些公式的应用对于优化ECAP系统设计、提高保护效率以及降低运行成本具有重要意义。通过精确控制电位、电流密度和保护效率，可以确保管道在长期运行中保持良好的防腐效果。