淺議陰極保護(hù)之柔性陽極應(yīng)用

1、淺議陰極保護(hù)之柔性陽極應(yīng)用【摘要】柔性陽極可有效應(yīng)用于覆蓋層老化的舊管 道、錯(cuò)綜復(fù)雜的管網(wǎng)和儲(chǔ)罐罐底板外壁的陰極保護(hù)中；長 距離、小間距平行的管道、高電阻率環(huán)境等。以其輔助陽極 材料的特點(diǎn)具有良好的電化學(xué)性能、輸出電流和保護(hù)電位分 布均勻、耐電流沖擊能力強(qiáng)、壽命長、可靠性高、耐防腐蝕 安裝方便等優(yōu)點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】柔性陽極陰極保護(hù)高電阻輸出電流保護(hù) 電位腐蝕柔性陽極亦稱纜形陽極，早期主要解決覆蓋層老化的老 齡管道的陰極保護(hù)問題，目前廣泛應(yīng)用于新建和已建管道及 儲(chǔ)罐的陰極保護(hù)中。柔性陽極中輔助陽極材料主要有導(dǎo)電塑 料、mmo/ti （混合金屬氧化物）和鉗鋸合金三種。其中， 采用導(dǎo)電塑料為輔助陽極的柔

2、性陽極具有安裝方便，配套技 術(shù)完善，價(jià)格合理的特點(diǎn)，使用最為廣泛。1實(shí)地應(yīng)用結(jié)合四川山區(qū)的地理地貌在普光氣田，p304p202集氣 管段，采用mmo/ti柔性陽極作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的輔助陽極。 普光主體地面集輸工程2號(hào)3號(hào)線連通線管道起于p304站 場，止于p202站場，管線自p304集氣站出站后，沿著半山 破敷設(shè)至p202集氣站，管道全長約2. 8km,海拔高程在360 490m之間，樁號(hào)pl23-01pl23-26,地貌屬丘陵及丘陵間 沖溝谷地地貌，地層表層為第四紀(jì)風(fēng)化巖殘積土，呈粉質(zhì)粘 土狀，部分含較多破碎基巖塊，部分地段基巖直接出露，為 強(qiáng)中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖。地下水水位較深，

3、 在勘探深度范圍內(nèi)未見。該段由于沖溝發(fā)育，部分呈“v” 型，故布設(shè)跨越1處，穿越位置與名稱分別為：樁號(hào)pl23-16 pl23-18為沖溝跨越。穿越處詳細(xì)巖土工程參數(shù)詳見跨越巖 土工程勘察報(bào)告。沿管道全線同溝敷設(shè)柔性陽極，有效避免 管道周圍地下金屬構(gòu)筑物的影響，確保陰極保護(hù)電流的均 勻。分別在p304集氣站出站處、管道跨越處采用陽極電纜 將各段間柔性陽極進(jìn)行連接，柔性陽極與陽極電纜采用專用 柔性陽極接線盒連接，桁架跨越處的陽極電纜采用鋼套管進(jìn) 行保護(hù)，絕緣電纜相鏈接.柔性陽極的連接包括柔性陽極與 柔性陽極的連接與防腐、柔性陽極與陽極電纜的連接與防 腐，主要連接方式為i型連接、t型連接，柔性陽極

4、兩端需 采用熱收縮帶或絕緣膠帶密封。現(xiàn)對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用情況 總結(jié)出以下幾點(diǎn)供同道參考。2柔性陽極的發(fā)展陽極從20世紀(jì)80年代問世后，迅速得到認(rèn)可并全面推 廣，在1990年美國第40屆管道腐蝕會(huì)議上，就有多家公 司計(jì)劃用柔性陽極解決傳統(tǒng)方法保護(hù)不方便。目前，柔性陽 極已在美國、歐洲、俄羅斯、印度及伊朗等國家，以及我國 石油、石化及電力等行業(yè)全面推廣應(yīng)用，并納人世界各權(quán)威 防腐行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中。3設(shè)計(jì)計(jì)算調(diào)試及驗(yàn)收3. 1保護(hù)電流的確定根據(jù)保護(hù)管道的防腐層狀況，選擇保護(hù)電流密度，用保 護(hù)面積乘以電流密度得到；對(duì)于舊防腐層，通過饋電試驗(yàn)實(shí) 現(xiàn)不了時(shí)，保護(hù)電流密度可取13 m a/m。3.2陽極長度的確定

5、陽極長度是指從匯流點(diǎn)算起的陽極最大長度。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)舊管道和覆蓋層破損嚴(yán)重的管道敷設(shè)，建議陽極敷 設(shè)長度與管道等長；對(duì)于新建管道，可以采取間斷敷設(shè)，既 節(jié)省了投資也能達(dá)到良好的保護(hù)作用。3.3回路總電阻的確定保證整個(gè)長度上提供電流分布并保證分布均勻，回路長 度的最大值可以通過匯流點(diǎn)開始算起就可以得到陽極的最 大長度。以后的電流饋電點(diǎn)可以根據(jù)回路長度的最大值來 算。3.4選取配件，以接線的方式作為依據(jù)柔性陽極最佳的填充材料是焦炭粉，要選擇含碳量大于 百分之八十五，顆粒度小于3mm的最為合適。3. 5陰極保護(hù)調(diào)試前應(yīng)對(duì)管道自然電位、土壤電阻率進(jìn) 行測試，并做好記錄，做為竣工資料提交給建設(shè)單位3

6、.6陰極保護(hù)設(shè)備和以太網(wǎng)投運(yùn)后，應(yīng)對(duì)測試樁數(shù)據(jù)采 集及傳輸?shù)裙δ苓M(jìn)行檢查。并對(duì)遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)與 人工測試數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)3.7陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，應(yīng)對(duì)管線保護(hù)電位進(jìn)行測 量，應(yīng)符合gb/t 21448中的相關(guān)要求（1）管道陰極保護(hù)電位（即管/地界面極化電位）應(yīng)為 -850mv （相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極，消除ir降后）或 更負(fù)。（2）陰極保護(hù)狀態(tài)下管道的極限保護(hù)電位不能比 -1200mv （相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極，消除ir降后） 更負(fù)。（3）在厭氧菌或srb及其他有害菌土壤環(huán)境中，管道 陰極保護(hù)電位應(yīng)為-950mv （相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極, 消除ir降后）或更負(fù)。（4）在

7、土壤電阻率100q m至1000q m環(huán)境中的管 道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于-750mv （相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參 比電極，消除ir降后）；在土壤電阻率大于1000q環(huán)境 中的管道，陰極保護(hù)電位宜負(fù)于-650mv （相對(duì)于銅/飽和硫 酸銅參比電極，消除ir降后）。4安裝技術(shù)4.1測試電纜的敷設(shè)（1）測試電纜的敷設(shè)應(yīng)符合gb 50217的規(guī)定；柔性 陽極應(yīng)與管道同溝敷設(shè)，安裝在管溝底部實(shí)現(xiàn)不了時(shí)，保護(hù) 電流密度可取13 m ao(2) 測試電纜采用鋁熱焊與管道連接。焊接前應(yīng)將管 子絕緣層除去，邊緣切成坡口形，坡角(5)焊接位置不應(yīng)在彎頭上或管道焊縫兩側(cè)200mm范圍內(nèi)。5應(yīng)用的領(lǐng)域可以概括(1) 長

8、輸管線或集輸管線的局部管段涂層嚴(yán)重劣化， 在該段要求較大的保護(hù)電流才能達(dá)到正常的陰極保護(hù)電位， 井要求防止對(duì)鄰近的管段或鄰近通電點(diǎn)的局部管線產(chǎn)生“過保護(hù)”即涂層剝離);因此對(duì)涂層嚴(yán)重劣化的局部管 段采取柔性陽極的陰極保護(hù)是一項(xiàng)可行的方案，既可以達(dá)到 要求的正常保護(hù)又可以避免對(duì)涂層由于"過保護(hù)造成的陰 極剝離”；同時(shí)對(duì)于面臨大修的老管線，采用柔性陽極的陰 極保護(hù)是延長管線運(yùn)行壽命的有效措施。(2) 油罐罐底的陰極保護(hù)一直較難達(dá)到要求.原因是油 罐所在的區(qū)域一般是高電阻率的地帶.而且受氣候變化的影 響，該地帶的土壤電阻率經(jīng)常發(fā)生變化，采取普通強(qiáng)制電流 集中式陽極的陰極保護(hù)，雖然可以通過調(diào)

9、整輸出電壓暫時(shí)得 到所需的保護(hù)電位但易產(chǎn)生“過保護(hù)”的危臉，而且容易 造成電流分布的不均勻，罐底有些地方經(jīng)?！扒繁Ｗo(hù)”；采 取犧牲陽極的陰極保護(hù)雖然不會(huì)造成"過保護(hù)”，但'欠 保護(hù)”現(xiàn)象十分明顯，而且由于犧牲陽極的壽命較短，更換 犧牲陽極往往是十分困難的，故采用普通強(qiáng)制電流集中陽極 與犧牲陽極的陰極保護(hù)都是不可行的；而采用柔性陽極的 陰極保護(hù)，對(duì)罐底既可以達(dá)到要求的保護(hù)水準(zhǔn)，又可以長期 有效地安全工作。(3) 在沙漠、山區(qū)新建管線(或現(xiàn)有管線)陰極保護(hù) 一直是難題，在沙漠、山區(qū)環(huán)境下土壤的高電阻率嚴(yán)重阻礙了陽極的電流輸出，巨大的“ir ” 降造成被保護(hù)管線達(dá)不到正常的保護(hù)電位

10、，加大電壓雖 然可使局部區(qū)域的保護(hù)電位得到提高，但對(duì)鄰近通電點(diǎn)區(qū) 域易“過保護(hù)”，對(duì)管線涂層十分有害。因此在管道沿線 埋設(shè)柔性陽極，既可以提供均勻的保護(hù)電流達(dá)到要求的保 護(hù)電位，又可以避免'過保護(hù)”。(4) 對(duì)于站場或管線集中區(qū)域預(yù)防雜散電流干擾腐蝕 也是腐蝕保護(hù)工作經(jīng)常遇到的，而采用柔性陽極的陰極保護(hù)既可以避免產(chǎn)生干擾電流叉 可以有效地防止外來干擾電流的腐蝕，達(dá)到陰極保護(hù)要求。(5) 柔性陽極的陰極保護(hù)對(duì)于多條平行管線的保護(hù) 具有很大的經(jīng)濟(jì)效益；將柔性陽極的陰極保護(hù)與集中陽極陰 極保護(hù)聯(lián)合采用，既可解決局部管段像護(hù)達(dá)不到要求的難 題，又可以有效地杜絕過保護(hù)”現(xiàn)象。6總結(jié)由于mmo柔性陽極的技術(shù)特點(diǎn)，其在儲(chǔ)罐底板外表面、 埋地密集管網(wǎng)和特殊管段的陰極保護(hù)方面，表現(xiàn)出了巨大的 技術(shù)優(yōu)勢。因此，有效地推動(dòng)其在我國的應(yīng)用；對(duì)于促進(jìn)陰 極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)揮其有效的腐蝕防護(hù)作用，有著較大 的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)1 戴家齊管道跨越結(jié)構(gòu)的分類及選型j.油氣儲(chǔ) 運(yùn)，1999 (05)2 胡士信管道陰極保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與展望j.腐蝕與 防護(hù)，2004 (03)3 徐乃欣，邱楓，張承典陰極保護(hù)系統(tǒng)中電位分布 的數(shù)值計(jì)算j.腐蝕與防護(hù).1995 (06)4 龍學(xué)淵埋地管線陰極保護(hù)站輸出參數(shù)調(diào)整研究 d.西南石油大學(xué)，2007