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)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。
(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。
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。
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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。