埋地復(fù)雜管網(wǎng)陰極保護(hù)方法選擇

摘要：對(duì)陰極保護(hù)方法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較，提出強(qiáng)制電流法最適合作為埋地管網(wǎng)陰極保護(hù)的方法，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行闡述，證明強(qiáng)制電流法陰極保護(hù)對(duì)埋地復(fù)雜管網(wǎng)防腐蝕的有效性。

關(guān)健詞：管網(wǎng)；區(qū)域性陰極保護(hù)；強(qiáng)制電流法；犧牲陽(yáng)極法

在一些大型廠(chǎng)廠(chǎng)區(qū)，地下輸油、輸氣、輸水、熱力管道縱橫交錯(cuò)，隨著地下管網(wǎng)投運(yùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，涂層已趨于老化，再加上運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的涂層破損，因此地下管網(wǎng)的水、氣腐蝕泄漏問(wèn)題已經(jīng)成為各生產(chǎn)企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患之一。在生產(chǎn)過(guò)程中泄露事故時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致管道設(shè)備非計(jì)劃?rùn)z修、更換，甚至影響到企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行，造成巨大的直接、間接損失。所以，對(duì)整個(gè)廠(chǎng)區(qū)埋地管線(xiàn)進(jìn)行區(qū)域性陰極保護(hù)已被越來(lái)愈多的企業(yè)所重視。對(duì)運(yùn)行管網(wǎng)采取防護(hù)措施，勢(shì)在必行。對(duì)地下管道實(shí)施陰極保護(hù)，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)和有效的防護(hù)措施，可節(jié)省挖溝堵漏、換管道、重作防腐層等的大筆費(fèi)用，又能延長(zhǎng)管道壽命20～25年，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。陰極保護(hù)通過(guò)對(duì)受保護(hù)金屬設(shè)施進(jìn)行陰極極化，使之變成一個(gè)大陰極，進(jìn)而防止和減緩金屬的腐蝕。對(duì)于大型企業(yè)密集型管網(wǎng)的陰極保護(hù)，由于其復(fù)雜的地理環(huán)境和條件，陰極保護(hù)的實(shí)施仍具有許多技術(shù)難點(diǎn)。

1陰極保護(hù)方法

1.1犧牲陽(yáng)極法

犧牲陽(yáng)極法是選擇一種比被保護(hù)金屬更為活潑的金屬作為陽(yáng)極，與被保護(hù)金屬連接，陽(yáng)極在電解液（土壤或其他環(huán)境）中優(yōu)先分解，釋放出電流供被保護(hù)金屬陰極極化，原理與電池類(lèi)似。早在 1824 年英國(guó)的 Davy 第一個(gè)提出用鋅塊來(lái)保護(hù)船舶，以后逐步推廣到港灣設(shè)施，地下管道和化工機(jī)械設(shè)備等方面。犧牲陽(yáng)極法具有電流分散能力好、不需要外加電源和專(zhuān)人管理、不會(huì)干擾臨近金屬設(shè)施、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可起到排流的作用。因此，目前在陰極保護(hù)中使用仍很廣泛。在某些場(chǎng)合（例如沒(méi)有外加電源），只能采用犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)。

1.2強(qiáng)制電流法

強(qiáng)制電流法又稱(chēng)外加電流法。它是由外加的直流電源直接向被保護(hù)金屬構(gòu)筑物施加陰極電流使其發(fā)生陰極極化。它由輔助電極、參比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜所組成。外加電流法具有輸出電流連續(xù)可調(diào)，保護(hù)范圍大，不受環(huán)境電阻率的限制，保護(hù)裝置壽命長(zhǎng)以及工程越大越經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

1.3兩種陰極保護(hù)法比較

犧牲陽(yáng)極法和外加電流法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，見(jiàn)表1。在某些場(chǎng)合下，可能采用犧牲陽(yáng)極法的優(yōu)點(diǎn)多些，而在另外一些場(chǎng)合，則采用強(qiáng)制電流法可能更合適

2 陰極保護(hù)方式選擇

陰極保護(hù)方式有強(qiáng)制電流法和犧牲陽(yáng)極法兩種，究竟選用哪種方式，選用時(shí)要以實(shí)施、安裝、維護(hù)經(jīng)濟(jì)的原則把構(gòu)筑物的腐蝕降低到最低限度。對(duì)于新裝置的陰極保護(hù)，為避免過(guò)量的設(shè)計(jì)浪費(fèi)，需先了解構(gòu)筑物或管道防護(hù)層絕緣電阻值、外防腐層種類(lèi)、土壤電阻率值，再根據(jù)陰極保護(hù)需要的電量大小，決定采用哪種方式。

大型企業(yè)地下管網(wǎng)復(fù)雜，縱橫交錯(cuò)，而且管道數(shù)量和規(guī)格相對(duì)較多，需保護(hù)管道的面積較大，所需要的保護(hù)電流也較大?；跔奚?yáng)極法和強(qiáng)制電流法各自的特點(diǎn)，以選用強(qiáng)制電流法為主，因廠(chǎng)區(qū)管網(wǎng)復(fù)雜，犧牲陽(yáng)極法作為一個(gè)輔助補(bǔ)充。在對(duì)大型企業(yè)地下管網(wǎng)進(jìn)行陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，將被保護(hù)廠(chǎng)區(qū)作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮，進(jìn)行區(qū)域性陰極保護(hù)是最理想最經(jīng)濟(jì)的方案，效果也最好。但是整個(gè)廠(chǎng)區(qū)的金屬構(gòu)筑物十分復(fù)雜，陰極保護(hù)手段和陽(yáng)極的選址很難滿(mǎn)足眾多因素的需要，所以一般采用的方式是把廠(chǎng)區(qū)先分成若干個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中的金屬構(gòu)筑物綜合考慮以達(dá)到陰極保護(hù)效果。在小區(qū)域陰極保護(hù)基礎(chǔ)上，再?gòu)恼麄€(gè)廠(chǎng)區(qū)的角度進(jìn)行考慮，調(diào)整陰極保護(hù)設(shè)施的位置，以消除小區(qū)域間的相互影響，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠(chǎng)區(qū)的區(qū)域性陰極保護(hù)。

3 廠(chǎng)區(qū)地下管網(wǎng)陰極保護(hù)實(shí)例

重慶某化工廠(chǎng)地下管網(wǎng)材質(zhì)主要有鋼質(zhì)管道、鑄鐵管道，外防腐層為特加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧煤瀝青，管道規(guī)格較多和長(zhǎng)度不等，為了保證整個(gè)廠(chǎng)區(qū)地下管網(wǎng)的安全運(yùn)行，對(duì)廠(chǎng)區(qū)實(shí)施全面區(qū)域性陰極保護(hù)，即在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)論鋼管、鑄鐵管及接地網(wǎng)等地下金屬結(jié)構(gòu)物進(jìn)行整體電連接，均納入陰極保護(hù)范圍內(nèi)，不采取任何絕緣措施。

本工程保護(hù)地下輸水管網(wǎng)規(guī)格、長(zhǎng)度、管徑及保護(hù)面積見(jiàn)表2：

該管網(wǎng)保護(hù)電流密度為10ｍＡ/ｍ２，保護(hù)電流量為143157mA，根據(jù)該廠(chǎng)管網(wǎng)平面布置情況以及土壤地質(zhì)情況，采用外加電流深井式陰極保護(hù)技術(shù)為主的陰極保護(hù)方案，在保護(hù)區(qū)域內(nèi)打十四口陰極保護(hù)深井，每口井內(nèi)設(shè)有3套預(yù)包裝貴金屬氧化物陽(yáng)極體，每套陽(yáng)極體內(nèi)串接3支鈦鍍貴金屬氧化物陽(yáng)極。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況設(shè)置陰極保護(hù)系統(tǒng)，每口陽(yáng)極井設(shè)置一臺(tái)恒電位儀，規(guī)格型號(hào)為80V/80A的KT-1恒電位儀， 14 口井分成 2 個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)配備 8 臺(tái)恒電位儀一個(gè)控制臺(tái)，通過(guò)控制臺(tái)構(gòu)成一個(gè)整體，7 臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)作為備用。用來(lái)對(duì)廠(chǎng)區(qū)的管道施加外加電流陰極保護(hù)。同時(shí)在部分管道上安裝了24支的14KgKTMG-2 型鎂合金犧牲陽(yáng)極，同時(shí)設(shè)置了24根測(cè)試樁。安裝調(diào)試后對(duì)保護(hù)電位進(jìn)行了檢測(cè)，全部在-0.85V以下，說(shuō)明整個(gè)廠(chǎng)區(qū)管道都處于被保護(hù)狀態(tài)，達(dá)到了免腐蝕的效果。

4 結(jié)論

對(duì)犧牲陽(yáng)極法和強(qiáng)制電流法比較發(fā)現(xiàn)，犧牲陽(yáng)極保護(hù)法適用于需要局部保護(hù)的場(chǎng)合。但由于其產(chǎn)生的有效電位差是有限的，只適用于需要較小電流的場(chǎng)合。而廠(chǎng)區(qū)管網(wǎng)所需保護(hù)電流較大，所以廠(chǎng)區(qū)地下管網(wǎng)的陰極保護(hù)應(yīng)以強(qiáng)制電流為主，同時(shí)輔以少量犧牲陽(yáng)極即可對(duì)管網(wǎng)達(dá)到保護(hù)的目的。

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