阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用

阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用摘要：通过介绍阴极保护技术在3个工程中的实际应用，分析了这一工艺在埋地钢质管道防腐中的重要作用，并且对阴极保护的经济性进行了评价。关键词：埋地钢质管道外加电流阴极保护牺牲阳极保护阴极保护在金属防腐工艺中，是电化学保护方法的一种。它通过对被保护金属体施加电流，从而使其电极电位负移，使金属减弱由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。由于这个过程必须在电解质中进行，因此埋地钢管非常适宜采取阴极保护。若阴极保护与管道本身的防腐层互相补充，从而在安全性和经济性方面达到完美组合，则是目前公认的最佳防腐方案。1宁波城市供水工程宁波城市供水工程是从奉化市的肖镇至宁波市江东区梅墟敷设一条1600mm的输水钢管，管线全长38km，外防腐采用环氧煤沥青二布三油形式。1.1外加电流阴极保护从肖镇至北渡的17km以及北渡至江东梅墟的前4.2km管道，基本无地下金属构筑物，采用了外加电流阴极保护。肖镇阴极保护站：设恒电位仪2台(1用1备)，将30支YJBSiCr50mm×1200mm双端接头的含铬高硅铸铁阳极在距管道100m、沿管道垂直方向上一字形水平埋设。北渡阴极保护站：设恒电位仪3台(2用1备)，向两侧供电。埋设两组阳极(规格、数量同上)，每台仪器对应一组阳极。汇流点设在进、出绝缘法兰的外侧。全程设有电位测试桩18个(1个/km)，电流测试桩2个和绝缘法兰测试桩4个。管道进、出站设绝缘法兰以进行有效的电绝缘(绝缘电阻≥5MΩ)。由于绝缘法兰两侧存在一定的电位差，会对另一侧未通电保护的泵站内管道产生阴极干扰、加速腐蚀，因此对站内管道实施了牺牲阳极保护，即两个泵站内各埋设了两组22kg/支的镁阳极。此外，为了防止保护电流的流失，同时须做好绝缘处理，如架空管桥处的钢管与支墩接触处用橡胶垫片进行绝缘、所有与管道连接的金属件不允许接地等。1.2外加电流阴极保护的实施效果实际测定的保护参数见表1。表1保护参数测量值保护参数肖镇泵站北渡泵站(进水侧)北渡泵站(出水侧)土壤电阻率(Ω·m)51.3317.0817.9阳极接地电阻(Ω)0.80.420.34输出电压(V)6.227.063.40输出电流(A)7.217.503.96控制点电位(V)-1.251-1.125-1.053保护电位(V)-0.852～-1.166-0.970～-1.092-0.960～-1.062结果表明：①阳极地床接地电阻<1Ω，符合规范要求。②各测试桩中电位数据均达到≤-0.85V的保护标准。③汇流点最高控制电位为-1.251V时，说明管道全线达到了保护电位;仪器输出电流、电压都不大，说明该段管道防腐层做得好，绝缘法兰绝缘效果好;阳极地床接地电阻小，使得阴极保护的日常维护费用低。1.3牺牲阳极保护北渡至江东梅墟段管道除去实施外加电流的4.2km外，其余17km因地下金属构筑物较多，且多次与其他管道平行、交叉，故采用了牺牲阳极保护，这是为了减轻与其他金属构筑物之间的相互干扰。牺牲阳极选用镁阳极，1km设4组，每组由4支14kg的镁阳极组成，其中3组直接焊在管道上，1组通过测试桩连接，以便进行电参数测量，了解阳极使用寿命。1.4牺牲阳极保护的实施效果牺牲阳极保护的实施效果见表2。表2牺牲阳极保护的实施效果保护参数数值阳极开路电位(V)-1.598～-1.697管道保护电位(V)-1.03～-1.05管道自然电位(V)-0.573～-0.741埋点土壤电阻率(Ω·m)10.36～15.26阳极输出电流(4支)(A)0.11～0.15结果表明：①阳极开路电位符合要求。②管道保护电位≤-0.85V，且比较均匀。③按阳极出电流计算阳极寿命>20a。2陕气进津管道工程陕甘宁气田—北京输气管道天津支线工程(简称陕气进津管道工程)是天津市的重点工程，对于改善天津市的能源结构具有重大意义。管线西起河北省永清县，东至天津市第一煤气厂，全长64km，选用426mm螺旋缝埋弧焊接钢管。钢管外防腐采用阴极保护与聚乙烯三层结构的联合保护方式。2.1外加电流阴极保护从永清至天津西青区子牙河的54km管线主要在农田中敷设，沿线的金属构筑物少，相互干扰较小，采用外加电流的保护方式。为了避免保护电流的流失，在外加电流保护管段的两端加装了高电阻值的绝缘接头(因输气管内壁不做防腐，为防止管内有积水时绝缘接头两端的管段在电解液中导电而失去绝缘作用，故将其埋设在高点处)。在王庆坨设置阴极保护站，沿永清方向保护36km、天津方向保护18km。站内设恒电位仪两台(PS—1型)，可以互相切换，并由自动控制台控制，以保证阴极保护系统连续运行。阳极地床位于管道垂直方向250m处，由40支的高硅铸铁阳极组成，阳极为立式埋设，埋深3m，周围填充150mm厚的焦