长输管道阴极保护防腐技术分析

长输管道阴极保护防腐技术分析

魏海生

大港油田第三采油厂        河北省沧县旧州镇061000

[摘    要]输水管道遍布城镇乡村等各种地区，由于我国土地广袤，因此各地区的地质差异极大，在输水管道建设途经区域中可能会遇到平原丘陵，荒漠，沼泽等多种地形。不同地形的含水量承载力、地下水位以及地下有机物分布都存在极大的区别，不同的安装环境内有机物的自身情况和对腐蚀有利的因素分布情况都存在较大的出入，想要保证输水管道长时间正常运行，首先要确保输水管道自身不会出现破损腐蚀的情况，由于埋于地下土壤中的有机物和水分会长时间浸蚀，输水管道表面材料与其发生反应造成腐蚀情况。因此在输水管道安装过程中，在安装前就要根据安装位置的土质情况和气候条件，选择合适的安装保护方式，提高对未来会发生腐蚀情况的抵抗能力。

[关键词]阴极保护;防腐;技术应用

1引言

市政管网的建设离不开各类管道，随着现代城市化规模的不断扩大和市政管网的功能性不断提升，输水管道的总长度和规格都发生了很大的变化。在长时间使用输水管道过程中，由于所处地区的土壤条件以及地下水位等因素的影响，可能会出现严重的管道渗漏情况，因此为了保证长距离输送管道的正常运行，就要减少出现腐蚀破损的情况，在长距离输水管道的防腐保护中，阴极保护是最常使用也是效果最好的一类，它利用了电化学反应将与化学腐蚀有关的腐蚀环节和因素进行了隔绝，避免了输水管道由于腐蚀效果而造成的损坏。

2 长输管道阴极保护防腐的技术应用注意事项

2.1 套管方式

通过总结了以上对管道金属物会造成腐蚀作用的反应方式和类型，后续在进行天然气长输送管道安装布置时，就会人为地加入更多保护措施，而套管方式是格局管道内金属元素和土壤的物理隔断方式。在进行管道安装时，对其外部使用套管进行物理因子保护，套管方式成本投入低、作用范围广，能够大规模投入使用，且保护效果稳定。在保护不合理时屏蔽问题难以解决，工程作业人员会使用锌带以螺旋形缠绕在管道上，且每隔2m用管道焊接一次。

2.2 绝缘分析

由于天然气管道发生腐蚀的化学反应主要为电化学反应，所以我们可以通过隔断两者之间的联系来使电流在管道内部起到绝缘效果，降低电流腐蚀，防止干扰。一般绝缘体会安装在钢管的连接位置以及新旧管或绝缘管与非绝缘管的连接位置，保证整个区域都能被有效的绝缘体进行分区域划分，不会出现某个区域形成闭环。

2.3 交流干扰

管道中存在一定程度的干扰，不仅腐蚀性管道和线路，瞬时感应电压也可以突破管道，絕缘装置很容易引起安全事故。对于这样的问题可以牺牲阳极，施工应在管道完工后立即进行，从而保证阳极接地效率。管道和接地导体之间的距离约为3m最为适用，管道与绝缘装置和接地壳体之间串联安装，立即启用接地电池，感应电压进入管道并通过接地装置。

3 长输管道阴极保护防腐的技术应用注意事项

3.1 强制电流阴极保护方法

强制电流阳极保护材料一般选择石墨阳极、铂阳极、混合金属氧化物阳极和废铁阳极。回填料和阳极共同构成阳极电床，由于填料包裹着阳极金气泡后，可以将其与阳极视为一体，增大了阳极与土壤的接触面积，同时也能够起到降低电阻的效果。使用填料之后能够转移阳极反应产生的位置，从而减少和阳极材料消耗情况，延长其对于阴极保护的有效时间。使用回填料提升空气流通性，避免气体堵塞，确保阴极保护系统的长效运行。为确保回填料的功能能够得到正确的发挥，回填料材料必须选择导电体，并能够与阳极材料和土壤之间构成较好的导电性，由于填料的使用数量远大于阳极，因此要保证此类材料整体采购成本低，便于供应。

3.2 牺牲阳极的阴极保护法

牺牲阳极的阴极保护法是将两种表现出不同活性的金属连接在一起，并置于同一电解质中，由于活性较强的金属会率先失去电子产生腐蚀，而活性差的金属又能够受到这些流动电子的保护，减少其表面出现腐蚀的过程，因此在此过程中活性较强的金属会被优先腐蚀，用于牺牲阳极对阴极材料进行保护。当没有供电条件或经济条件不允许时，可以使用牺牲阳极的阴极保护法，由于其主要是利用了阳极金属反应较快的特点，对土壤中元素的分布情况也有相应的要求。适用于土壤的阳极材料为镁元素，在海水中则是硒元素和铝元素。牺牲阳极不能放在交谈之中组合时阳极。互相之间的间距不得小于3m，阳极顶端的土壤覆盖至少70cm，为能够测量断电电位需要与测量和进行连接，牺牲阳极的交流牵引系统，在应用时阳极的交流感应持续电压不得超过20V。

4 长输管道阴极保护防腐技术应用

4.1 阳极材料选择

像这类由于电化学反应而产生的材料复制情况，想要长效维护，采用阳极保护的方式，可以实现作用效果和投入成本之间的平衡。阴极保护系统分为牺牲阳极系统和强制电流系统，这两类系统都适合在管道密布的区域进行布设。金属发生腐蚀是由于化学反应，例如金属在电解质溶液中会产生沉积物，这些沉积物包含大量的负电荷，腐蚀过程将停止使用牺牲电极的保护技术，将电解质中的金属元素主动性与阳极材料发生反应，从而达到保护阴极金属材料的目的，其中镁元素的作用效率和影响时间是最久的，但由于镁元素造价成本高，如果大范围布置此类材料作为阳极牺牲，不仅造价成本较高，能源消耗也较大。因此在选择电解质溶液时，一般都选择标准电极电位较小的金属如铝、锡、镁、铁、铜。

4.2 阳极材料计算

埋地管道所受到的腐蚀方式很多，其中大多数是电化学腐蚀，电化学腐蚀状况出现后，就会出现一系列的化学反应，从而产生铁原子腐蚀管道状况，管道逐渐变薄后会产生腐蚀穿孔状况。在管道附近铺设活泼的金属，活泼金属阳极替代阴极完成了腐蚀。分析铁的腐蚀状况，研究金属平衡电位使管道的腐蚀概率明显下降，研究金属电位变化，分析电子偏移状况，研究直流电源装置的控制特点后，确定阴极保护站两侧所防护的管道长度是有限的，其允许最大值称最大保护长度，计算最大保护长度将保护技术进行应用。

与其他附加的保护方式相比，采用这种应急保护措施能够使保护设计的效率更高，但同时也要注重对心肌保护电位的控制，对管道的直径和所处环境的剧体压力进行量化分析，为外保护层选择合适的电流保护密度。管道采用三层PE保护，保证电流保护密，选择三层PE保护层电阻为100000Ωm2，控制保护密度。在设计实践中，具有三层PE保护层的管道的电流保护密度多取30 μA/m2，基于这些基本标准的建立，设计过程中收集所有的土壤参数和管道设计都专业地提供了管道的设计和设计图纸，给出了牺牲阳极系统的公式计算并修改牺牲阳极的数量。

4.3 牺牲阳极地床

为了使阳极在土壤中可靠的工作，并能有效地防止土壤阳极钝化，牺牲阳极层专门用于特定组件进行化学填充。阳极层可以溶解阳极腐蚀产物保持阳极以及阳极周围的连续润湿，材料与局部土壤的分离提供了阳极材料的电阻率。约1Ωm。随着阳极输出电流的增加，工作环境稳定，镁合金牺牲阳极在土壤中抵抗力>20Ωm，填料应由75%石膏粉，20%膨润土，工业硫酸钠组成5%的质量分数对应。填料预先包装在厚袋的棉袋或袋中50 mm，并确保阳极厚度均匀，成分均匀紧凑。将相邻站的电位进行测量，完成最小电位的有效保护，保护值为-0.85 V。分析最小电位的保护状况以及保护条件，要求将最小电位控制在-0.85 V条件上。

5 结语

资源对于我国社会的发展以及未来的能源配给供应有非常重要的作用，同时也契合我国可持续发展概念由于绿色材料运输过程自身的特殊性，因此只能够通过长距离管道运输来进行长期有效的供应，但在这一过程中如何保证管渠道自身不会出现腐蚀情况，造成泄漏和环境污染，就需要相关人员对管道发生破坏腐蚀的原因和机理进行分析，针对相应的影响因素做出有效的预防措施和干预手段。

参考文献

[1] 牟永强.长输管道阴极保护防腐技术分析[J].建筑工程技术与设计，2020，（3）：431.

[2] 黄磊.长输管道阴极保护防腐的技术应用分析[J].建筑工程技术与设计，2019，（35）：150.

[3] 田海州.长输管道阴极保护防腐技术分析[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（20）：219-220.

作者简介：魏海生，男，1973年2月，汉族，河北省景县，在大港油田采油三厂从事管道完整性管理工作，联系地址：大港油田第三采油厂，邮编：061000。