金屬管道的陰極保護與雜散電流防護措施

陳海飛(中國石化銷售有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000)

金屬管道的陰極保護與雜散電流防護措施

陳海飛(中國石化銷售有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000)

金屬管道容易受到各種因素的影響，尤其是對于長埋于地下或海水中的管道來說，由于其周圍環(huán)境中存在著非常多的電解質(zhì)、雜散電流，導(dǎo)致金屬管道極易發(fā)生腐蝕，從而嚴(yán)重影響金屬管道的使用壽命。為了抑制腐蝕，延長金屬管道的使用周期，一般需要采取切實有效的防腐措施，除了外涂防腐涂層之外，陰極保護也是一種較為常用的防腐手段。本篇論文中，筆者主要探討了金屬管道的陰極保護與雜散電流防護措施。

金屬管道；陰極保護；雜散電流；防護措施

對于金屬管道，尤其是埋設(shè)管道、水下管道來說，其周圍環(huán)境中的土壤、含水蒸氣的氣體、水中，均含有大量的電解質(zhì)，因此，金屬管道基本上均會受到電化學(xué)腐蝕的影響。同時，對于外界存在雜散電流的金屬管道，如電氣化電車、鐵路以及以接地為回路的輸電系統(tǒng)，均屬于直流電力系統(tǒng)，又會進一步加劇腐蝕，基于這樣的原因，應(yīng)采取有效的陰極保護防腐措施以及排流保護措施，以預(yù)防金屬管道的腐蝕、延長金屬管道的使用壽命。

1 金屬管道的陰極保護方法

(1)犧牲陽極法 犧牲陽極法指的是，通過連接上比被保護管道電位更低的合金、金屬作為陽極，以被保護的管道上變成陰極，進而實現(xiàn)陰極極化，預(yù)防腐蝕的出現(xiàn)。較為常用的犧牲陽極材料主要有鋅基合金、鋁基合金以及鎂基合金。犧牲陽極法的優(yōu)勢在于，第一，安裝成本及維修費用較低；第二，可以兼顧接地和防腐雙重效果；第三，施工技術(shù)較為簡單，且?guī)缀醪粫o鄰近的地下金屬結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生干擾；第四，能夠適用于小規(guī)模分散、無電源地區(qū)的對象；第五，保護電流的利用率相對來說較高，且不會出現(xiàn)過保護現(xiàn)象。

(2)外加電流法 外加電流法指的是，通過利用直流電源，利用輔助陽極，使被保護管道連接上恒定電流，最終達到使陰極極化、預(yù)防腐蝕的目的。外加電流法的優(yōu)勢在于，第一，通過應(yīng)用難溶性陽極材料，從而能夠長時間進行陰極保護[1]；第二，不會受到土壤電阻率的影響，因此能夠適用惡劣腐蝕環(huán)境；第三，驅(qū)動電壓高，可以實現(xiàn)對陰極保護電流的靈活控制，從而能夠供給較大的保護電流；第四，單站保護范圍非常大，所以在一定范圍內(nèi)，金屬管道越長，成本越低。

2 雜散電流防護措施

(1)雜散電流的影響 電氣化電車、鐵路以及以接地為回路的輸電系統(tǒng)，均屬于直流電力系統(tǒng)，在土壤中存在著大量的雜散電流，從而導(dǎo)致埋設(shè)于地下的金屬管道出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，同時，相比較于一般土壤，其腐蝕程度更高。正常無雜散電流的情況下，大地、金屬管道之間的電位差通常是零點幾伏；而存在雜散電流的時候，大地、金屬管道之間的電位差高達8伏至9伏，基于這樣的原因，必須采取排流保護措施。

(2)雜散電流的防護措施 在金屬管道建設(shè)過程中，應(yīng)提前考慮雜散電流的問題，盡量增加金屬管道與雜散電流源之間的距離。若時存在不可避免地接近雜散電流源的情況，則需要采取有效的排流保護措施。較為常用的排流保護措施主要包括：第一，接地排流保護法。這種方法主要是通過在被干擾的金屬管道上連接接地體，從而使金屬管道存在的雜散電流流入大地，達到排流目的；第二，強制排流保護法。這種方法主要是通過利用整流器，也就是說，存在雜散電流的時候，進行排流保護，不存在雜散電流的時候，整流器還可以供給保護電流，使保護體處于陰極保護狀態(tài)[2]；第三，極性排流保護法。這種方法是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的一種排流保護法，主要是利用串入的二極管，以便于在雜散電流影響電位極性正負交變的時候，將其排回干擾源；第四，直接排流保護法。若是雜散電流影響電位極性穩(wěn)定不變，則直接用電纜將干擾源、保護體相連，以達到排除雜散電流的目的。

(3)抗干擾措施 各種管道平行鋪設(shè)或者是密集分布的時候，其中一根管道采取了陰極保護設(shè)施，均或多或少地會給其它管道造成一定的干擾，既會給被保護管道的陰極保護效果造成嚴(yán)重的影響，還會加速未防護管道的腐蝕?；谶@樣的原因，應(yīng)盡可能地增加陰極保護設(shè)施、未防護管道之間的距離，對于不可避免地接近陰極保護設(shè)施的情況，則需要采取有效的抗干擾措施[3]。較為常用的抗干擾措施主要包括：第一，在有電流從金屬管道流出、距離陽極較遠的部位，設(shè)置一個犧牲陽極，并使其與金屬管道連接，從而使雜散電流流入地下；第二，加“均壓線”，用電纜將被保護的金屬管道、未保護的金屬管道連接起來，使各處電位保持平衡，實現(xiàn)聯(lián)合陰極保護；第三，應(yīng)用絕緣法蘭，將被保護的金屬管道、未保護的金屬管道隔離開來，通常情況下，在被保護金屬管道的出站口、受雜散電流影響的管段，應(yīng)在被保護金屬管道、未保護金屬管道的連接處安裝絕緣法蘭，以達到抗干擾的目的。絕緣法蘭，應(yīng)用絕緣墊片，每一個螺栓都要加裝絕緣套管、絕緣圈，以使兩個法蘭完全絕緣。

3 結(jié)語

綜上所述，陰極保護在金屬管道的防腐工作中有著十分廣泛的應(yīng)用，并可以起到比較理想的防腐效果，而選擇具體陰極保護方法的時候，應(yīng)遵循維護經(jīng)濟、防護有效的原則。

[1]姜寧,張國勝.雜散電流對油氣輸送管道陰極保護系統(tǒng)的影響及處理措施[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2017，(12):140.

[2]尚興彬,胡乃科,張守峰,張建賓,胡威.外加電流陰極保護電流屏蔽與陰極干擾研究[J].石油化工腐蝕與防護,2015，(06):14-17.

[3]許冰清,胡海濤,劉小馬,鄧卓承.埋地金屬管道腐蝕機理及防護研究進展[J].廣東化工,2014，(02):58-59.

陳海飛(1988- ),男，廣東清遠人，助理工程師，本科主要從事成品油管道管理工作。